專利名稱：位移控制電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種位移控制電動機(jī)，它具有一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用并且可靠的控制結(jié)構(gòu)。
目前，作為可產(chǎn)生位移量的裝置，一般采用一種“步進(jìn)馬達(dá)”，步進(jìn)馬達(dá)之所以能達(dá)到上述位移功能，主要依靠在其內(nèi)部設(shè)置相當(dāng)數(shù)量的線圈構(gòu)件，配合外界的控制脈沖信號，產(chǎn)生特定角度的移動。步進(jìn)馬達(dá)絕大部分使用于電腦印表機(jī)，但上述步進(jìn)馬達(dá)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜精密，且所需控制線路在多個控制脈沖與時序控制之下，所需控制機(jī)構(gòu)亦屬復(fù)雜，致使產(chǎn)品價格提高，對于僅需要簡單位移控制的應(yīng)用場合，這種常見的步進(jìn)式馬達(dá)機(jī)構(gòu)，具有不夠經(jīng)濟(jì)的缺點(diǎn)，有予以改進(jìn)的必要。
除此之外，為實(shí)現(xiàn)上述目的，另有一種利用伺服機(jī)構(gòu)來控制其位移量的裝置(如一般玩具車的控向機(jī)構(gòu))，通常它仍需應(yīng)用一組獨(dú)立的動力機(jī)構(gòu)以供給該玩具車行進(jìn)的動力，再由伺服器齒動牽引轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈灰屏孔兓?然而，這種繁復(fù)的動力機(jī)構(gòu)及伺服器組合不但擴(kuò)大機(jī)構(gòu)機(jī)體所占體積、重量，同時，對于精細(xì)、復(fù)雜的傳動與伺服機(jī)構(gòu)而言，亦足以造成設(shè)計(jì)、制造上的困難，而且更耗費(fèi)動力能源，因此，這種利用伺服機(jī)構(gòu)控制位移變化的設(shè)計(jì)，難稱為一簡便的設(shè)計(jì)，與上述步進(jìn)馬達(dá)具有相同缺點(diǎn)。
本發(fā)明人有鑒于已有技術(shù)的缺點(diǎn)，經(jīng)過潛心試驗(yàn)與研究，以鍥而不舍的發(fā)明精神，最終創(chuàng)作出一種簡易式位移控制電動機(jī)，通過控制電動馬達(dá)轉(zhuǎn)速的大小，(以直流電動馬達(dá)而言，于電路上串接一可變電阻即可控制)，即可控制其傳動軸偏轉(zhuǎn)的角度與偏轉(zhuǎn)量，在結(jié)構(gòu)上僅利用一電動馬達(dá)作為動力，配合主動、被動齒輪、傳動軸軸承、負(fù)載平衡彈簧及負(fù)載裝置而構(gòu)成，由于無需復(fù)雜的控制線路，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化，因此提供一種簡單的位移控制功能，符合較低層次如玩具車、低精度機(jī)械臂、轉(zhuǎn)速表等等機(jī)構(gòu)的要求，尤其適合于在不同轉(zhuǎn)速下需作不同的控制動作的應(yīng)用場合。
本發(fā)明的位移控制電動機(jī)，包括一進(jìn)行動力傳動的主動齒輪、一與主動齒輪嚙合的被動齒輪及一樞接在兩齒輪之間的軸承;軸承上設(shè)有一與主動齒輪輪軸成一直線的傳動軸，軸承在接近被動齒輪位置上還以一彈簧扣接;通過改變主動齒輪的轉(zhuǎn)速而改變被動齒輪的阻力、負(fù)載，在與彈簧的彈力平衡下，可改變軸承上傳動軸以主動齒輪的軸心為圓心而作的偏轉(zhuǎn)的角度的大小。
為了進(jìn)一步顯示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及其他目的、功效等，現(xiàn)舉出本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，配合附圖詳細(xì)說明如下

圖1A是本發(fā)明的齒輪嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)示意圖。
圖1B是本發(fā)明的被動齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)承受負(fù)載而使連桿發(fā)生偏轉(zhuǎn)的示意圖。
圖1C、圖1D都是本發(fā)明的被動齒輪負(fù)載變動及平衡彈簧的彈力平衡時的偏轉(zhuǎn)示意圖。但圖1D的被動齒輪負(fù)載較大(F′＞F)。
圖2包括圖2A及圖2B二圖，圖2A、2B是本發(fā)明的被動齒輪被風(fēng)阻負(fù)載裝置加載以及與平衡彈簧的彈力達(dá)到平衡時的偏轉(zhuǎn)示意圖。(圖2B的F′力大于圖2A的F力)。
圖3A、3B、3C是風(fēng)阻負(fù)載裝置與離心負(fù)載裝置的構(gòu)造示意圖。
圖4是本發(fā)明一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)平面圖(采用圖3B的離心負(fù)載裝置)。
圖5是本發(fā)明另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)平面圖(采用圖3C的離心負(fù)載裝置)。
首先，就本發(fā)明的原理予以說明如圖1A所示，一主動齒輪A與另一被動齒輪B呈嚙合狀態(tài)，兩齒輪A、B的中心軸a、b以一連桿(C)連接，當(dāng)主動齒輪(A)下方受到動力帶動做順時針方向轉(zhuǎn)動時，即帶動該被動齒輪(B)做對應(yīng)逆時針方向旋轉(zhuǎn)。圖1B所示，當(dāng)該被動齒輪(B)本身轉(zhuǎn)動受到其他外力裝置阻擋，亦即將被動齒輪(B)的轉(zhuǎn)動負(fù)載加重時(在轉(zhuǎn)動負(fù)載小于主動齒輪(A)的扭力而主動齒輪(A)一直保持轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下)，被動齒輪(B)的運(yùn)轉(zhuǎn)受到負(fù)載，傳至主動齒輪而產(chǎn)生反作用力(k)，該反作用力(k)令被動齒輪(B)產(chǎn)生如圖1B所示，依主動齒輪(A)的心軸(a)為圓心做順時針方向偏移的偏移力;且被動齒輪(B)偏移時亦帶動連桿(C)偏移。
再將一平衡彈簧(22)連接在連桿(C)接近被動齒輪(B)的位置上，另一端固定于固定點(diǎn)(E)(如圖1C所示)，如此，連桿(C)的偏移情況將持續(xù)到彈簧彈力與偏移力達(dá)到平衡為止，且被動齒輪(B)偏移力越大，連桿(C)偏移程度越大，請同時比較圖1D所示情況。
另外，可將被動齒輪的負(fù)載設(shè)計(jì)成由被動齒輪傳動產(chǎn)生，即如圖2所示，再加裝風(fēng)阻負(fù)載裝置(J)，風(fēng)阻負(fù)載裝置(J)(該裝置的構(gòu)造如圖3A所示)轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的風(fēng)阻力即為被動齒輪(B)的轉(zhuǎn)動負(fù)載(F)，被動齒輪(B)的轉(zhuǎn)動越快，轉(zhuǎn)動負(fù)載(F')也越大，連桿(C)偏移程度越大，請比較圖2A與圖2B所示情形;至此可知通過控制主動齒輪(A)轉(zhuǎn)速的高低變化，以及控制被動齒輪(B)的轉(zhuǎn)速的高低變化與負(fù)載的大小變化，即可控制連桿(C)的偏轉(zhuǎn)量。
至于偏移靈敏度，則借助前述負(fù)載與偏移量的關(guān)系，以改變被動齒輪負(fù)載的型式與彈簧的彈力系數(shù)來實(shí)現(xiàn)，至于上述被動齒輪(B)的負(fù)載型態(tài)，則可由風(fēng)阻負(fù)載(J)裝置改為離心負(fù)載裝置(3)(如圖3B所示)。
上述二種結(jié)構(gòu)配置型態(tài)的共同點(diǎn)是負(fù)載裝置轉(zhuǎn)動速度與主動齒輪(A)、被動齒輪(B)的相等，且被動齒輪(B)轉(zhuǎn)動越快，它們也轉(zhuǎn)動越快，作用于被動齒輪(B)的轉(zhuǎn)動負(fù)載也越大，但在相同的轉(zhuǎn)速變化下離心負(fù)載裝置(3)較風(fēng)阻負(fù)載(J)有更大的負(fù)載變化。
又如圖3B的離心負(fù)載裝置(3)所示，它由固定不動的摩擦圓柱(G)與可轉(zhuǎn)動的離心力機(jī)構(gòu)(32)所組成，其中，離心力機(jī)構(gòu)(32)包括物體與摩擦圓環(huán)的二組連接體(一組為物體(M1)與摩擦圓環(huán)(D1)，另一組為物體(M2)與摩擦圓環(huán)(D2))，以及帶動此二組連接體轉(zhuǎn)動的嚙合齒盤(31);離心力機(jī)構(gòu)(32)轉(zhuǎn)動時便有二離心力分別作用于物體(M1)、(M2)上，進(jìn)而使摩擦圓環(huán)(D1)、(D2)與摩擦圓柱(G)發(fā)生摩擦，同時使離心負(fù)載裝置(3)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動負(fù)載(F)，且轉(zhuǎn)動負(fù)載(F)與轉(zhuǎn)速平方成正比。
基于上述原理，以及為了縮小體積以求得在較小轉(zhuǎn)速變化下有較大的傳動軸轉(zhuǎn)幅，本發(fā)明的位移控制馬達(dá)機(jī)組如圖4所示，該圖面所揭示的各組件設(shè)于同一本體(1)內(nèi)，內(nèi)部以一電動馬達(dá)(11)為動力，且其轉(zhuǎn)軸(12)貫穿至馬達(dá)上、下位置，并露出于本體(1)底部之外，以供應(yīng)機(jī)構(gòu)所需的動力，而延伸于電動馬達(dá)(11)上方的轉(zhuǎn)軸(12)則分別穿過一中間齒輪(4)，而與一主軸齒輪(A)結(jié)合，軸承(2)一側(cè)連接有一平衡彈簧(22)，且該軸承(2)的頂部有一傳動軸(21)露出于本體(1)頂部之外，以作為位移控制軸，傳動軸(21)與轉(zhuǎn)軸(12)位于一直線上，軸承(2)側(cè)邊以一心軸樞接一可與主動齒輪(A)嚙合的被動齒輪(B)，且該被動齒輪(B)在其下方位置再與中間齒輪(4)嚙合，中間齒輪(4)的側(cè)邊則與離心負(fù)載裝置(3)的嚙合齒盤(31)相接觸。
上述結(jié)構(gòu)中，該電動馬達(dá)(11)的轉(zhuǎn)軸(12)僅與主動齒輪(A)直接傳動，而與轉(zhuǎn)軸(12)樞接的軸承(2)及中間齒輪(4)相互不結(jié)合，在電動馬達(dá)(11)通電后，由轉(zhuǎn)軸(12)帶動主動齒輪(A)轉(zhuǎn)動后，再帶動被動齒輪(B)轉(zhuǎn)動，被動齒輪(B)的轉(zhuǎn)動動力再傳遞至中間齒輪(4)與負(fù)載裝置(3)上，將圖4與圖1B比較，該軸承(2)即為圖1B的連桿(C)構(gòu)件，而與被動齒輪(B)嚙合之中間齒輪(4)及負(fù)載裝置(3)即構(gòu)成被動齒輪(B)的“負(fù)載”，負(fù)載裝置(3)上的離心力機(jī)構(gòu)(32)則提供被動齒輪(B)的動態(tài)負(fù)載，控制電動馬達(dá)(11)的轉(zhuǎn)軸(12)的轉(zhuǎn)速變化，在離心負(fù)載裝置(3)的動態(tài)轉(zhuǎn)動阻力所提供的被動齒輪(B)的動態(tài)阻力與彈簧彈力平衡下，可使軸承(2)以轉(zhuǎn)軸(12)為軸心做不同程度的偏轉(zhuǎn);依照前述動作原理，在提高(或降低)電動馬達(dá)(11)轉(zhuǎn)速時，即造成軸承(2)較大(或較小)的偏轉(zhuǎn)量，如此，可由軸承(2)的傳動軸(21)作為牽動或連動的轉(zhuǎn)軸，即可產(chǎn)生控制其他構(gòu)件的動作。
本發(fā)明另一位移控制電動機(jī)實(shí)施例，如圖5所示，它與圖4設(shè)計(jì)上的不同處在于使用中間齒輪(4)直接帶動離心機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動，其離心負(fù)載裝置(5)的構(gòu)造如圖3C示;圖3C的離心負(fù)載裝置(5)包括一離心力機(jī)構(gòu)(33)與一摩擦圓環(huán)(I);而離心力機(jī)構(gòu)(33)包括物體(M3)、(M4)及中間齒輪(4);其中，中間齒輪(4)轉(zhuǎn)動時有二個離心力分別作用于物體(M3)、(M4)，進(jìn)而使物體(M3)、(M4)與摩擦圓環(huán)(I)發(fā)生摩擦，同時使離心負(fù)載裝置(5)的轉(zhuǎn)動負(fù)載-即被動齒輪(B)的轉(zhuǎn)動負(fù)載產(chǎn)生，此外，除了裝置中間齒輪(4)以取代圖4的嚙合齒盤(31)與中間齒輪(4)之外，其余構(gòu)件的功效與作用關(guān)系與前述裝置相同。
上述機(jī)構(gòu)可實(shí)際應(yīng)用于玩具汽車的轉(zhuǎn)向控制上，由該傳動軸(21)作為轉(zhuǎn)向的連動機(jī)構(gòu)，通過可變電阻令轉(zhuǎn)速作適當(dāng)變化，即可控制玩具的轉(zhuǎn)向機(jī)能，而其本體(1)下方的轉(zhuǎn)軸(12)則做為玩具的行進(jìn)動力，具有相當(dāng)高的實(shí)用性。至于其他應(yīng)用則不勝枚舉，如下所列即為其部份應(yīng)用范圍1.提供一種簡單的位移控制功效，以適合較低層次如低精度機(jī)械臂。
2.使用馬達(dá)軸與位移控制軸時的小型化設(shè)計(jì)，如上述玩具車。
3.在不同轉(zhuǎn)速下需作不同的控制動作、指示的應(yīng)用，如轉(zhuǎn)速計(jì)。
本發(fā)明人已依上述特征制成樣品，并經(jīng)一再試驗(yàn)結(jié)果，證明使用此種結(jié)構(gòu)作為位移控制確實(shí)簡便實(shí)用，且功效卓著，而依以上就本發(fā)明改良結(jié)構(gòu)特征的說明，足見本發(fā)明的結(jié)構(gòu)精簡，可節(jié)省動力能源，并便于維修，已顯著增進(jìn)一般產(chǎn)生位移量裝置所沒有的特殊功效及經(jīng)濟(jì)效益。
然而，以上所揭示的說明及圖示，都只是本發(fā)明的部份實(shí)施例，不能以此限定本發(fā)明的實(shí)際實(shí)施范圍，凡依照以上說明及以下權(quán)利要求中的記載作出的構(gòu)造特征及功能上的各種變換，都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種位移控制電動機(jī)，其特征在于，它包括一進(jìn)行動力傳動的主動齒輪、一與主動齒輪嚙合的被動齒輪及一樞接在兩齒輪之間的軸承；軸承上設(shè)有一與主動齒輪輪軸成一直線的傳動軸，軸承在接近被動齒輪位置上以一彈簧扣接；通過改變主動齒輪的轉(zhuǎn)速而改變被動齒輪的阻力、負(fù)載，在與彈簧的彈力平衡下，可改變軸承上傳動軸以主動齒輪的軸心為圓心而作的偏轉(zhuǎn)的角度的大小。
2.如權(quán)利要求1所述的位移控制電動機(jī)，其特征在于，可通過嚙合一中間齒輪進(jìn)而傳遞動力至一負(fù)載裝置上而改變被動齒輪的阻力。
3.如權(quán)利要求2所述的位移控制電動機(jī)，其特征在于，負(fù)載裝置可由離心力機(jī)構(gòu)與摩擦圓環(huán)或由離心力機(jī)構(gòu)與摩擦圓柱所組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種位移控制電動機(jī)，包括一內(nèi)藏式電動馬達(dá)、一主動齒輪、一被動齒輪、一傳動軸軸座、一負(fù)載平衡彈簧及一負(fù)載裝置，馬達(dá)軸與主動齒輪連接，傳動軸與被動齒輪皆樞設(shè)于傳動軸軸承上；被動齒輪與主動齒輪嚙合，且傳動軸與主動齒輪軸位于同一直線上，負(fù)載平衡彈簧一端固定，另一端固定在傳動軸軸承上，被動齒輪與負(fù)載裝置連動，由于上述被動齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)而承受到負(fù)載，可沿主動齒輪軸作圓周偏移，控制傳動主軸的偏轉(zhuǎn)量。
文檔編號G05G15/06GK1083190SQ9211009
公開日1994年3月2日 申請日期1992年8月26日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月26日
發(fā)明者李明智 申請人:李明智