TWI702345B - 具重力補償之線性驅動裝置的預載結構 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種具重力補償之線性驅動裝置的預載結構，包括一第一主體、一第二主體及一預載結構，其中該預載結構包括一第一立柱、一連接板及一第二立柱，該第一立柱設於該第一主體，該第二立柱設於該第二主體，該連接板與該第一立柱及該第二立柱相接，該第二主體內部形成一第一腔室及一第二腔室，該第二立柱於該第二主體內部設一閉塞塊，據此降低線性驅動裝置設置空間需求，有利於應用設置在狹窄空間。

Description

具重力補償之線性驅動裝置的預載結構

本發明係涉及一種線性驅動裝置；特別是指一種具重力補償之線性驅動裝置的預載結構之創新結構型態揭示者。

直線馬達是一種將電流轉化為線性動能的線性驅動裝置，直線馬達具有高速、高加速度之特點，其運動方式為直接驅動，不需透過齒輪、齒條、滾珠螺桿、聯軸器等間接傳動機構。

直線馬達在三維向度空間中的Z軸的驅動應用，例如，加工機具之垂直進給軸(Z軸)的驅動應用，直線馬達自身的重量及被驅動物的重量造成直線馬達輸出推力的負擔，且當直線馬達驅動被驅動物在高速運動狀態下停止運動時，重力加速度的影響，將產生被驅動物不易準確定位的問題，容易造成加工機具的損壞和加工物件的精度不良，遂衍生一種配置重力補償機制的直線馬達。

習知配置重力補償機制的直線馬達，主要是將直線馬達與一氣壓補償系統的氣壓缸連接，利用該氣壓缸提供支持直線馬達及被驅動物重量的力量，並根據進給軸的重量及加速度，適時改變該氣壓缸的出力大小。

查，前述配置重力補償機制的直線馬達於實際應用經 驗中發現仍舊存在下述問題與缺弊：由於該直線馬達與外部的該氣壓缸相接，造成整體的體積增加，該直線馬達應用設置於狹窄空間時，空間的限制使得該氣壓缸設置困難。

本發明之主要目的，係在提供一種具重力補償之線性驅動裝置的預載結構，其所欲解決之技術問題，係針對如何研發出一種設置空間需求小，而更具理想實用性之新式線性驅動裝置為目標加以思索創新突破。

基於前述目的，本發明解決問題之技術特點，主要在於該具重力補償之線性驅動裝置的預載結構，係包括：一第一主體、一第二主體及一預載結構，其中該第二主體與該第一主體側向相鄰，該第一主體與該第二主體之間設有一掣動單元，據使該第一主體與該第二主體相對線性運動；

該預載結構包括至少一第一立柱、一連接板及一第二立柱，其中該第一立柱立設於該第一主體的頂端，該第二立柱立設於該第二主體，且該連接板與該第一立柱及該第二立柱相接，該第二立柱延伸於該第二主體內部設一閉塞塊，據使該第二主體內部形成一第一腔室及一第二腔室，且該閉塞塊設於該第一腔室及該第二腔室之間，該第一腔室與該第二腔室彼此相對，且該第一腔室及該第二腔室分別與該第一主體及該第二主體相對線性運動的方向平行，該第一腔室與一氣壓補償系統連通，據使壓縮空氣流入或流出該第一腔室，該第二腔室與該第二主體外部連通，據使空氣流入或流出該第二腔室。

本發明之主要效果與優點，係能夠降低設置空間需求 ，有利於應用設置在狹窄空間。

各圖所示係本發明具重力補償之線性驅動裝置的預載結構之實施例，惟此等實施例僅供說明之用，在專利申請上並不受此結構之限制。

如第1、2圖所示，實施例一包括一第一主體10、一第二主體20及一預載結構30，其中，該第二主體20與該第一主體10側向相鄰，且該第一主體10與該第二主體20之間設有一掣動單元(圖中未示)，該掣動單元用於驅動該第一主體10及該第二主體20相對運動，且該掣動單元的導引構造導引該第一主體10及該第二主體20相對運動的路徑，據使該第一主體10與該第二主體20於直線路徑上相對線性運動，該掣動單元係本發明所屬技術領域人士所熟習的既有技術，恕不詳述其具體構成。

該預載結構30包括二第一立柱31、一連接板32及一第 二立柱33，其中，各該第一立柱31分別立設於該第一主體10的頂端，該第二立柱33立設於該第二主體20，該連接板32與各該第一立柱31及該第二立柱33的頂端相接，據使該第二立柱33藉由該連接板32及該第一立柱31與該第一主體10連接；再者，該第一立柱31的數量可視需要增減變化，但以至少一個該第一立柱31為限，此等數量上的選擇變化乃相關技術人士基於本發明技術手段所能輕易思及，本實施例所揭示該第一立柱31的數量，不能作為解釋本發明的限制。

該第二立柱33延伸於該第二主體20內部，該第二立柱33並於該第二主體20內部設一閉塞塊34，據使該第二主體20內部形成一第一腔室21及一第二腔室22，且該閉塞塊34設於該第一腔室21及該第二腔室22之間，並分隔該第一腔室21及該第二腔室22，該第一腔室21與該第二腔室22彼此相對，且該第一腔室21及該第二腔室22分別與該第一主體10及該第二主體20相對線性運動的方向平行，該第一腔室21與一氣壓補償系統(圖中未示)連通，據使壓縮空氣流入或流出該第一腔室21，該第二腔室22與該第二主體20外部連通，據使空氣流入或流出該第二腔室22，該第一腔室21係藉由一第一氣道23與該氣壓補償系統連通，據使壓縮空氣通過該第一氣道23流入或流出該第一腔室21，該第一氣道23形成於該第二主體20，且該第一氣道23與該第一腔室21底端連通；該氣壓補償系統可藉由一輸氣管(圖中未示)與該第一氣道23連通；該氣壓補償系統係本發明技術領域人士所熟習的既有技術，恕不詳述其具體構成。

該第二腔室22藉由一流道24與該第二主體20外部連通，且該流道24形成於該第二主體20。

該氣壓補償系統對該第一腔室21提供壓縮空氣，壓縮 空氣對該閉塞塊34及該第一腔室21的底端形成作用力，而可對該第一主體10及該第二主體20在重力方向上的相對定位提供支持，使得該第一主體10及該第二主體20不會由於重力影響而在重力方向上任意地相對滑動。

該第一主體10及該第二主體20欲自第2圖所示定位相對位移至第3圖所示定位時，該第二主體20相對於該第一主體10向下位移，且該氣壓補償系統配合控制壓縮氣體適量地流入該第一腔室21，該第二腔室22內部的空氣則通過該流道24向外流出，該第二主體20即可快速地向下位移，該第二主體20位移至所需定位時，該氣壓補償系統適時地停止對該第一腔室21輸送壓縮氣體，藉由該第一腔室21內部氣壓與重力形成平衡作用，使得該第二主體20能夠快速地停止位移，且定位精準度得以提高。

實施例二是依據實施例一變化而得，實施例二相同於實施例一的構成，恕不重複說明，如第4圖所示，實施例二包括一第一主體10、一第二主體20及一預載結構30，其中實施例二與實施例一主要不同處在於，實施例二缺乏實施例一之第一氣道，而該預載結構30之第二立柱33內部貫穿一第二氣道35，該第一腔室21藉由該第二氣道35與一氣壓補償系統(圖中未示)連通，據使壓縮空氣 通過該第二氣道35流入或流出該第一腔室21。

實施例一與實施例二提供壓縮氣體流入或流出該第一腔室21的路徑不同，如此一來，依據線性驅動裝置的設置場合，對於該第一主體10或該第二主體20何者作為固定部、何者作為作動部的需要，選擇採用實施例一或實施例二，藉此簡化該氣壓補償系統 連通該第一腔室21的輸氣管路配置。

舉例而言，設若該第一主體10作為固定側，而該第二主體20作為活動側，則實施例二在該第二主體20位移作動時，該氣壓補償系統連通該第一腔室21的輸氣管路係與該第二氣道35連接，該輸氣管路不需要隨著該第二主體20位移，設若該第一主體10作為活動側，而該第二主體20作為固定側，則實施例一在該第一主體10與該第二主體20相對位位移時，該氣壓補償系統連通該第一腔室21的輸氣管路係與該第一氣道23連接，該輸氣管路不需要隨著該第一主體10位移；如此可降低該輸氣管路為了配合線性驅動裝置的作動而預留管路長度的需要，該輸氣管路的配置複雜程度亦得以簡化。

實施例三是結合實施例一及實施例二變化而得，實施例三相同於實施例一及實施例二的構成，恕不重複說明，如第5圖所示，實施例三包括一第一主體10、一第二主體20及一預載結構30，其中實施例三與實施例一及實施例二主要不同處在於，該第二主體20形成一第一氣道23，該預載結構30之第二立柱33內部貫穿一第二氣道35，第一腔室21藉由該第一氣道23及該第二氣道35分別與一氣壓補償系統(圖中未示)連通，據此，壓縮空氣分別通過該第一氣道23及該第二氣道35流入或流出該第一腔室21，而可快速改變該第一腔室21內部的氣壓，提高該第一主體10與該第二主體20相對位移時的作動即時性，並可有利於該第一主體10與該第二主體20長距離相對位移。

進一步而言，實施例三應用設置於各種設備時，可視需要選擇將該第一氣道23或該第二氣道35與該氣壓補償系統連通，而未與該氣壓補償系統連通的該第一氣道23或該第二氣道35則予以封阻，據此，實施例三可應用於該第一主體10作為固定側，而該第二主體20作為活動側的場合，亦可應用於該第一主體10作為活動側，而該第二主體20作為固定側的場合。

實施例四是依據實施例一變化而得，實施例四相同於實施例一的構成，恕不重複說明，如第6圖所示，實施例四包括一第一主體(圖中未示)、一第二主體20及一預載結構30，其中實施例四與實施例一主要不同處在於，該預載結構30進一步包括二第三腔室36及二壓力控制閥37，各該第三腔室36分別形成於該第二主體20內部，該第二主體20於各該第三腔室36與一第一腔室21之間分別形成一第三氣道25，各該壓力控制閥37分別設於各該第三腔室36，藉此控制該第一腔室21與各該第三腔室36之間的氣體流路通斷狀態，各該第三腔室36分別藉由一連通道38與外部連通。

該第三腔室36的數量可視需要增減變化，但以至少一該第三腔室36為限，該壓力控制閥37的數量並配合該第三腔室36的數量增減變化。

實施例四藉由各該第三腔室36及各該壓力控制閥37的構成，當該第一主體與該第二主體20快速地相對位移，使得該第一腔室21內部氣壓急劇上升並高於預設壓力值時，該第一腔室21內部空氣即可通過各該壓力控制閥37流向各該第三腔室36，如此可避免該氣壓補償系統(圖中未示)未能配合該第一主體與該第二主體20的相對位移，及時控制適量的壓縮空氣流出該第一腔室21，避免該第一主體與該第二主體20相對位移的動能與該氣壓補償系統形成衝突，提高作動速度與系統安全性。

藉由上述結構組成型態與技術特徵，本發明所述具重 力補償之線性驅動裝置的預載結構，並不需要在線性驅動裝置外部連接設置氣壓缸，而是利用構成線性驅動裝置的該第一主體10及該第二主體20設置該預載結構30，整體的體積較習知者得以明顯下降，設置空間需求降低，有利於應用設置在狹窄空間，且若線性驅動裝置水平設置時，可直接移除該預載結構30，而不影響線性驅動裝置的運作，單一的該線性驅動裝置藉由是否設置該預載結構30，即可滿足不同方向的驅動需求，有利於製造組裝上的效益。

１０:第一主體 ２０:第二主體 ２１:第一腔室 ２２:第二腔室 ２３:第一氣道 ２４:流道 ２５:第三氣道 ３０:預載結構 ３１:第一立柱 ３２:連接板 ３３:第二立柱 ３４:閉塞塊 ３５:第二氣道 ３６:第三腔室 ３７:壓力控制閥 ３８:連通道

第1圖係本發明實施例一之立體圖。 第2圖係本發明實施例一之側面剖視示意圖。 第3圖係本發明實施例一作動狀態之側面剖視示意圖。 第4圖係本發明實施例二之側面剖視示意圖。 第5圖係本發明實施例三之側面剖視示意圖。 第6圖係本發明實施例四之剖視示意圖。

10:第一主體

20:第二主體

21:第一腔室

22:第二腔室

23:第一氣道

24:流道

30:預載結構

31:第一立柱

32:連接板

33:第二立柱

34:閉塞塊

Claims (7)

1. 一種具重力補償之線性驅動裝置的預載結構，包括： 一第一主體； 一第二主體，該第二主體與該第一主體側向相鄰，該第一主體與該第二主體之間設有一掣動單元，據使該第一主體與該第二主體相對線性運動；以及 一預載結構，該預載結構包括至少一第一立柱、一連接板及一第二立柱，其中該第一立柱立設於該第一主體的頂端，該第二立柱立設於該第二主體，且該連接板與該第一立柱及該第二立柱相接，該第二立柱延伸於該第二主體內部設一閉塞塊，據使該第二主體內部形成一第一腔室及一第二腔室，且該閉塞塊設於該第一腔室及該第二腔室之間，該第一腔室與該第二腔室彼此相對，且該第一腔室及該第二腔室分別與該第一主體及該第二主體相對線性運動的方向平行，該第一腔室與一氣壓補償系統連通，據使壓縮空氣流入或流出該第一腔室，該第二腔室與該第二主體外部連通，據使空氣流入或流出該第二腔室。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具重力補償之線性驅動裝置的預載結構，其中該第一腔室藉由一第一氣道與該氣壓補償系統連通，據使壓縮空氣通過該第一氣道流入或流出該第一腔室。
3. 如申請專利範圍第2項所述之具重力補償之線性驅動裝置的預載結 構，其中該第一氣道形成於該第二主體，且該第一氣道與該第一腔 室底端連通。
4. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之具重力補償之線性驅動裝置的預載結構，其中該第二立柱內部形成一第二氣道，該第一腔室藉由該第二氣道與該氣壓補償系統連通，據使壓縮空氣通過該第二氣道流入或流出該第一腔室。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之具重力補償之線性驅動裝置的預載結構，其中該預載結構進一步包括至少一第三腔室及至少一壓力控制閥，該第三腔室形成於該第二主體內部，該第二主體於該第三腔室與該第一腔室之間形成一第三氣道，該壓力控制閥設於該第三腔室，藉此控制該第一腔室與該第三腔室間的氣體流路通斷狀態。
6. 如申請專利範圍第4項所述之具重力補償之線性驅動裝置的預載結構，其中該預載結構進一步包括至少一第三腔室及至少一壓力控制閥，該第三腔室形成於該第二主體內部，該第二主體於該第三腔室與該第一腔室之間形成一第三氣道，該壓力控制閥設於該第三腔室，藉此控制該第一腔室與該第三腔室之間的氣體流路通斷狀態，該第三腔室藉由一連通道與外部連通。
7. 如申請專利範圍第6項所述之具重力補償之線性驅動裝置的預載結構，其中該第二腔室藉由一流道與該第二主體外部連通，該流道形成於該第二主體。

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