TWI896501B - 升降立柱之遇障礙物保護結構 - Google Patents

Abstract

本申請係關於一種升降立柱之遇障礙物保護結構，包括盒體、驅動機構、傳動機構及保護結構，盒體具有容腔；驅動機構設置在容腔中且包括馬達及連接馬達並受其驅動的減速齒輪組；傳動機構包括機芯，機芯連接減速齒輪組並受其驅動；保護結構包括支撐件、力感測器及彈性件，支撐件固定在盒體並形成於馬達外圍，彈性件設於支撐件，力感測器設於彈性件上；其中減速齒輪組驅動機芯受阻時，馬達將以機芯為中心旋動，而讓彈性件產生形變，並透過力感測器感測彈性件變化。藉此，能夠降低物件的碰撞受損及提升使用的安全性。

Description

升降立柱之遇障礙物保護結構

本申請係有關一種升降立柱的技術，尤指一種升降立柱之遇障礙物保護結構。

升降立柱被應用在電動床、護理床、病床、電動升降桌或椅，用以作為高度或仰角的調整已相當地普遍和常見，當使用者對前述設備於調整過程中遇到障礙物，則會與障礙物接觸並產生相互作用力，作用力會傳遞至線性致動裝置上，若是升降立柱不立即停止運作，升降立柱會因為障礙物而產生損壞；若障礙物是人體，則會導致人體受到傷害。

業界為了解決前述問題，在升降立柱設置了能夠檢測的遇阻保護機構，目前的遇阻保護機構中靈敏度較高者，採用可以實現壓力信號及電信號之間轉化的元件作為遇阻檢測元件。然而當遇阻檢測元件安裝位置處的形變量較小時，產生的形變應力不足以使遇阻檢測元件產生遇阻警報，只有當升降立柱和障礙物在碰撞後的一段時間後，才能產生足夠大的形變應力觸發遇阻檢測元件，且現有的遇阻保護機構的遇阻回應速度太慢，因此其並不能符合現階段的實際使用需求。

有鑑於此，本申請人遂針對上述現有技術的缺失，特潛心研究並配合學理的運用，盡力解決上述之問題點，即成為本申請人改良之目標。

本申請之一目的，在於提供一種升降立柱之遇障礙物保護結構，其在移動過程中受到阻礙時能夠中斷移動，進而降低物件的碰撞受損及提升使用的安全性。

為了達成上述之目的，本申請提供一種升降立柱之遇障礙物保護結構，包括一盒體、一驅動機構、一傳動機構及一保護結構，該盒體具有一容腔；該驅動機構設置在該容腔中，該驅動機構包括一馬達及連接該馬達並受其驅動的一減速齒輪組；該傳動機構包括一機芯，該機芯連接該減速齒輪組並受其驅動；該保護結構包括一支撐件、一力感測器及一彈性件，該支撐件固定在該盒體並形成於該馬達外圍，該彈性件設於該支撐件，該力感測器設於該彈性件上；其中該減速齒輪組驅動該機芯受阻時，該馬達將以該機芯為中心旋動，而讓該彈性件產生形變，並透過該力感測器感測該彈性件變化。

本申請還具有以下功效，能夠更準確的判斷出升降立柱受外力的變化，遇到障礙物時的保護精度和靈敏度更高。應變片的形狀不受限制，且應變片的設置位置更為寬廣。

有關本申請之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本申請加以限制者。

請先參閱圖1至圖4所示，本申請提供一種升降立柱之遇障礙物保護結構，其是應用在一升降立柱1上，其中升降立柱1主要包括一盒體10、一驅動機構20、一傳動機構30及一保護結構40。

盒體10大致呈一矩形狀，其主要包括一底板11和連接底板11的複數側板12，在底板11和各側板12的內部共同圍設有一容腔13。另在底板11設有一通孔14和複數螺孔15。

驅動機構20設置在盒體10的容腔13內，且其主要包括一馬達21和一減速齒輪組22，馬達21為一可產生正反轉的構件，且其主要包括一套管211及容置在套管211內部的一轉子定子組等相關元件(圖未示出)。減速齒輪組22連接在馬達21的一端，且其主要包括一殼罩221及設置在殼罩221內部的一齒輪組(圖未示出)，其中齒輪組可為蝸桿蝸輪組或數組正齒輪的組合型態，齒輪組是受到馬達21的驅動而產生旋轉。在殼罩221的中間處設有一轉動件222，在轉動件222的中心位置設有一套接孔223，本實施例的套接孔223為一正六邊形，但不以此種形狀為限。轉動件222是連接前述齒輪組並受到齒輪組的傳動，從而使轉動件222能夠相對於殼罩221作旋轉運動。

傳動機構30主要包括一機芯31、一固定座32、一伸縮管33、複數螺固元件34及其它相關元件，機芯31的一端穿設前述通孔14而容置在套接孔223中，機芯31的另一端則延伸進入伸縮管33內。固定座32具有兩個穿孔321及一中心孔(圖未示出)，其中中心孔是供前述機芯31穿設，各穿孔321則分別供各螺固元件34穿設，而鎖固在前述底板11的各螺孔15中。其中驅動機構20僅透過減速齒輪組22的套接孔223連接在機芯31，至於馬達21側則沒有做任何的固定或鎖固，從而使驅動機構20能夠以機芯31為中心，讓套管211的尾段可產生水平方向的旋動(或晃動)。

本實施例的保護結構40是設置在馬達21之套管211的尾段上，此保護結構40主要包括一支撐件41、一力感測器(force sensor)45及一彈性件47，本實施例的支撐件41主要包括一階梯形塊體411，其可為橡膠等材料所製成且能夠變形的構件，在塊體411的中間部位設有一容置槽412，以提供前述馬達21的套管211穿接，在塊體411之容置槽412的側邊設有一第一槽孔413及與第一槽孔413連通的一第二槽孔414，其中第一槽孔413的高度大於第二槽孔414的高度。塊體411是設置在前述盒體10的容腔13中，並被盒體10之相對的兩側板12所夾持固定。力感測器45設置在彈性件47上，彈性件47嵌設在前述第一槽孔413中，其中彈性件47是鄰近於馬達21的套管211配置，力感測器45則配置在第二槽孔414中，並與塊體411之第二槽孔414的壁面形成有一間隔縫隙415。

本實施例的力感測器45為一電阻應變片451，其電性連接於一控制設備(圖未示出)。當作用力施加於彈性件47時，會使力感測器45產生變形，進而引起電阻值的變化。電阻值的變化經由控制設備處理後，以電信號的方式輸出。本實施例的彈性件47為一片形橡膠墊471。

使用時，當升降立柱1在上升或下降的過程中遇到障礙物時，減速齒輪組22驅動機芯31的旋轉將受阻，馬達21的電流升高並以機芯31為中心旋動，升降立柱1作動所需的扭矩增加，致使減速齒輪組22對支撐件41所施加的壓力也增加；此壓力通過支撐件41傳遞到彈性件47，彈性件47受壓力的變化而產生形變，力感測器45也跟隨著彈性件47作變化，力感測器45受此形變量的變化將產生相應的信號並且輸出。

本實施例是透過力感測器45設置在盒體10的兩對應側板12和馬達21的套管211之間，當升降立柱1遇到障礙物時，馬達21將因扭矩變化時的反作用扭矩，偵測馬達21之套管211尾段的受力變化或位移變化，使升降立柱1達成遇到障礙物的保護效果。此種透過馬達21之扭矩輕微變化的差異，力感測器45可在第一時間偵測出其變化。遇到障礙物時馬達21的扭矩是最先發生變化，此保護結構40偵測點直接作用在馬達21的套管211上，有效減少升降立柱1遇到障礙物的反應時間，從而提升偵測的靈敏度。

參閱圖5至圖8所示，本申請升降立柱之遇障礙物保護結構，除了可如上述實施例外，亦可如本實施例之型態，其差異在於:本實施例的保護結構40A主要包括一支撐件41A、一力感測器45A及一彈性件47A，本實施例的支撐件41A主要包括一U形架42及複數螺絲421，在U形架42之開口端的兩側，分別透過各螺絲421鎖固在前述底板11的各螺孔15中。本實施例的力感測器45A為一電導式力感測器452。本實施例的彈性件47A為一U形橡膠墊472。其中U形橡膠墊472套設在馬達21之套管211的尾段位置並且形成在U形架42內。電導式力感測器452設置在U形架42和U形橡膠墊472之間，且鄰近於套管211的圓弧邊配置。

使用時，當升降立柱1在上升或下降的過程中遇到障礙物時，減速齒輪組22驅動機芯31的旋轉將受阻，從而使馬達21的電流升高並以機芯31為中心旋動，同時升降立柱1作動所需的扭矩增加，致使減速齒輪組22對U形橡膠墊472所施加的壓力也增加；此壓力通過U形橡膠墊472傳遞到電導式力感測器452，電導式力感測器452受壓而產生形變，此形變量的變化將產生相應的信號並將信號輸出。

請參閱圖9至圖12所示，本實施例升降立柱之遇障礙物保護結構與前述第一和第二實施例的結構大致相同，其差異在於:本實施例的保護結構40B為兩個，每一保護結構40B主要包括一支撐件41B、一力感測器45B及一彈性件47B，本實施例的支撐件41B為一L形板43，L形板43的一端可透過焊接方式固定在前述底板11上，且位於馬達21之套管211的尾段位置，L形板43的另一端則設有一凹口431。本實施例的力感測器45B主要包括一霍爾元件(Hall sensor)453和一磁性體454。本實施例的彈性件47B為一塊狀橡膠墊473，其設有一盲槽4731及一嵌設槽4732，霍爾元件453設置在嵌設槽4732中，磁性體454容置在前述凹口431中，透過塊狀橡膠墊473以其盲槽4731套接在L形板43上，從而使霍爾元件453對應於磁性體454配置。其中磁性體454可為一磁石或一充磁元件。

使用時，當升降立柱1在上升或下降的過程中遇到障礙物時，減速齒輪組22驅動機芯31的旋轉將受阻，從而使馬達21的電流升高並以機芯31為中心旋動，升降立柱1作動所需的扭矩增加時，致使減速齒輪組22對各L形板43所施加的壓力也增加；此壓力通過塊狀橡膠墊473傳遞到霍爾元件453，霍爾元件453透過其與磁性體454之間的磁場強度或磁極極性的變化而產生相應的信號並將信號輸出。

此外，保護結構40B除了可如上述實施例為兩個外，對於一些特定規格的升降立柱1，保護結構40B也可以是一個，並且設置在馬達21之套管211的尾段位置(圖未示出)。

以上所述僅為本申請之較佳實施例，非用以限定本申請之專利範圍，其他運用本申請之專利精神的等效變化，均應俱屬本申請的專利範圍。

1:升降立柱 10:盒體 11:底板 12:側板 13:容腔 14:通孔 15:螺孔 20:驅動機構 21:馬達 211:套管 22:減速齒輪組 221:殼罩 222:轉動件 223:套接孔 30:傳動機構 31:機芯 32:固定座 321:穿孔 33:伸縮管 34:螺固元件 40、40A、40B:保護結構 41、41A、41B:支撐件 411:塊體 412:容置槽 413:第一槽孔 414:第二槽孔 415:間隔縫隙 42:U形架 421:螺絲 43:L形板 431:凹口 45、45A、45B:力感測器 451:電阻應變片 452:電導式力感測器 453:霍爾元件 454:磁性體 47、47A、47B:彈性件 471:片形橡膠墊 472:U形橡膠墊 473:塊狀橡膠墊 4731:盲槽 4732:嵌設槽

圖1 係本申請之第一實施例組合示意圖。

圖2 係本申請之第一實施例立體分解圖。

圖3 係本申請之第一實施例組合剖視圖。

圖4 係本申請之第一實施例另一方向組合剖視圖。

圖5 係本申請之第二實施例組合示意圖。

圖6 係本申請之第二實施例分解圖。

圖7 係本申請之第二實施例組合剖視圖。

圖8 係本申請之第二實施例另一方向組合剖視圖。

圖9 係本申請之第三實施例組合示意圖。

圖10 係本申請之第三實施例分解圖。

圖11 係本申請之第三實施例組合剖視圖。

圖12 係本申請之第三實施例另一方向組合剖視圖。

1:升降立柱

10:盒體

11:底板

12:側板

13:容腔

14:通孔

15:螺孔

20:驅動機構

21:馬達

22:減速齒輪組

30:傳動機構

31:機芯

32:固定座

321:穿孔

33:伸縮管

34:螺固元件

40:保護結構

Claims (12)

1. 一種升降立柱之遇障礙物保護結構，包括： 一盒體，具有一容腔； 一驅動機構，設置在該容腔中，該驅動機構包括一馬達及連接該馬達並受其驅動的一減速齒輪組； 一傳動機構，包括一機芯，該機芯連接該減速齒輪組並受其驅動；以及 一保護結構，包括一支撐件、一力感測器及一彈性件，該支撐件固定在該盒體並形成於該馬達外圍，該彈性件設於該支撐件，該力感測器設於該彈性件上； 其中該減速齒輪組驅動該機芯受阻時，該馬達將以該機芯為中心旋動，而讓該彈性件產生形變，並透過該力感測器感測該彈性件變化。
2. 如請求項1所述之升降立柱之遇障礙物保護結構，其中該保護結構設置在該馬達遠離該減速齒輪組的一端。
3. 如請求項1所述之升降立柱之遇障礙物保護結構，其中該減速齒輪組包括一殼罩，該殼罩設有一轉動件，該轉動件設有連接該機芯的一套接孔。
4. 如請求項1所述之升降立柱之遇障礙物保護結構，其中該支撐件包括一塊體，該盒體包括相對應的兩個側板，該塊體被該兩側板夾持固定且設有一容置槽，該馬達設於該容置槽中。
5. 如請求項4所述之升降立柱之遇障礙物保護結構，其中該塊體之該容置槽的一側邊設有一第一槽孔及與該第一槽孔連通的一第二槽孔，該彈性件嵌設在該第一槽孔中，該力感測器位於該第二槽孔中。
6. 如請求項5所述之升降立柱之遇障礙物保護結構，其中該彈性件為一片形橡膠墊，該力感測器為一電阻應變片。
7. 如請求項1所述之升降立柱之遇障礙物保護結構，其中該支撐件包括一U形架，該U形架罩蓋該馬達且固定在該盒體，該彈性件被夾持在該U形架和該馬達間，該力感測器設置在該U形架和該彈性件間。
8. 如請求項7所述之升降立柱之遇障礙物保護結構，其中該彈性件為一U形橡膠墊，且形成在該U形架內。
9. 如請求項7所述之升降立柱之遇障礙物保護結構，其中該力感測器為一電導式力感測器。
10. 如請求項1所述之升降立柱之遇障礙物保護結構，其中該支撐件包括一L形板，該L形板的一端固定在該盒體另一端設有一凹口，該力感測器包括一霍爾元件和一磁性體，該彈性件設有一嵌設槽，該霍爾元件設置在該嵌設槽中，該磁性體容置在該凹口中。
11. 如請求項10所述之升降立柱之遇障礙物保護結構，其中該彈性件為一塊狀橡膠墊且設有一盲槽，該彈性件以該盲槽套接該L形板，從而使該霍爾元件對應於該磁性體配置。
12. 如請求項1所述之升降立柱之遇障礙物保護結構，其中支撐件、力感測器和彈性件皆為複數。