圓弧運動轉換裝置及其方法

2023-06-09 23:05:11

專利名稱：圓弧運動轉換裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及在將偏心旋轉運動轉換為直線運動之後再次將運動方向向圓弧運動進行轉換，並最大限度地運用偏心凸輪的旋轉半徑而最終能夠利用放大的圓弧運動的裝置及方法，特別涉及如下所述的裝置及方法在將偏心旋轉運動轉換為直線運動之後，再次轉換為圓弧運動時，最大限度地高效地利用偏心凸輪的旋轉半徑而放大最終的運動部件的圓弧運動的量，從而能夠應用利用了這些的機械裝置及方法。
背景技術：
一般，開發有各種用與通過內燃機或電供給的旋轉動力聯動地旋轉的偏心凸輪來轉換運動方向而利用的機械。即、一般應用基於I次運動方向轉換的方法的裝置，一般將偏心旋轉運動轉換為直線往返運動或圓弧運動來使用。但是，在如上所述的偏心凸輪中的直接將運動方向轉換為圓弧運動或直線往返運動來使用的轉換單元中，轉換單元自身會受到阻力，從而不僅向轉換運動方向的偏心凸輪直接傳遞阻力，而且會形成轉換傳遞動力的最終點偏心凸輪，因此很難克服施加在偏心凸輪上的負荷和驅動上的低效率性。當查找應用了利用這種凸輪的運動方向轉換單元的技術時，作為專利登記號10-0740602號的電動牙刷的驅動裝置的內容，公開有能夠實現自動刷牙的電動牙刷的驅動裝置，其具有外殼，其安裝在電動牙刷內；驅動電機，其安裝在外殼的下部，在其下端具 有與電池連接的端子；驅動齒輪，其與驅動電機的旋轉軸結合；動力傳遞齒輪，其以可旋轉的方式垂直設置在外殼的一側，與上述驅動齒輪哨合；偏心凸輪，其與動力傳遞齒輪一體形成；連接部件，其下端形成有與偏心凸輪配合的圓弧狀曲面部；刷毛臂，其與連接部件的上端結合，隨著上述偏心凸輪的旋轉而向上下左右旋轉；以及線圈彈簧，其介於外殼與刷毛臂之間，提供彈性力以使連接部件的圓弧狀曲面部始終與上述偏心凸輪咬合。上述技術基本上涉及利用了與偏心凸輪聯動的連接部件運動轉換的電動牙刷的驅動裝置，記載了對偏心運動進行I次運動轉換來利用的技術。如上所述，以往的技術一般將利用了偏心凸輪的偏心旋轉運動的運動方向轉換I次來利用，但是這種技術雖然對需要相對較小的力的結構中能夠容易應用，但是在使用相對較高的動力和旋轉力，最終驅動時受到很大的阻力的機械式裝置中，由於在偏心凸輪上施加很多直接的負荷，因此會出現很多問題，並且存在效率不高的問題。另外，為了提高最終的運動部件的運動移動幅度，需要提高偏心凸輪的旋轉半徑，但是這種旋轉半徑越大，在偏心凸輪上產生越大的遠心力，從而事實上很難應用到要求高RPM的裝置或最終運動部件的運動幅度大的裝置中來使用。因此，實情是需要開發出對於如下所述的方法及裝置的技術在利用了偏心凸輪的旋轉運動的運動轉換裝置中，在偏心凸輪上施加很少的負荷並實現各種運動方向的轉換的裝置，特別是在將偏心旋轉運動轉換為直線運動，並將其再次轉換為圓弧運動的裝置中，最終能夠放大運動的量來使用。

發明內容
技術課題本發明是鑑於上述問題而完成的，其目的在於，在更有效地執行利用了偏心凸輪的圓弧運動的運動方向轉換的同時，最大限度地高效地將偏心凸輪的旋轉運動變更為圓弧運動來使用。即、主要提供如下所述的裝置及方法在提供將偏心凸輪的偏心旋轉力轉換為直線往返運動之後，將其再次轉換為圓弧運動的方法及技術的過程中，著重於能夠以很少的偏心量來也能夠最終實現加大距離的圓弧運動這一點,利用此並應用到利用RPM大或使用大容量的電力的偏心凸輪來產生圓弧運動的裝置中。解決技術課題的手段
為了解決上述問題，由將偏心凸輪(B)的旋轉運動轉換為直線往返運動的連接杆(C)和將上述連接杆(C)的直線運動轉換為圓弧運動的運動轉換部件(D)構成，在將上述連接杆(C)與運動轉換部件(D)連接時，在一側通過鉸鏈軸(h)固定的運動轉換部件(D)上構成驅動槽(h)，使運動轉換部件(D)能夠隨著在以卡擋的方式固定於上述驅動槽(h)的連接杆(C)進行直線往返運動時聯動的驅動槽(h)的位置變更來執行圓弧運動，且將上述運動轉換部件分為上下部來構成運動轉換部件，以包含所有各驅動槽(h、h')的方式由銷等一個連接杆(C)進行連接，上述驅動槽(h、h,)被構成為以與連接杆
(C)之間的接觸點(P)為中心形成角度而彼此交叉或相交，上下部的運動轉換部件(D)隨著連接杆的直線運動而向彼此相反的方向進行圓弧運動。另外，在上述中，能夠根據驅動槽(h)的形狀和軸的位置，實現各種運動方向和移動距離的變動。發明效果根據本發明的圓弧運動轉換裝置及其方法，具有如下所述的效果在將偏心凸輪的旋轉轉換為直線運動之後，在進行圓弧運動時，通過向彼此相反的方向移動的部件，取得距離最終被加長的圓弧運動效果，從而能夠有效地應用到在偏心凸輪上施加大的負荷的設備或者利用偏心凸輪但需要大移動距離的圓弧運動的設備來使用，在大容量的驅動體中，解決了在偏心凸輪上集中的負荷及故障等低效率性，並提供穩定的驅動關係，從而能夠應用到各種裝置中來使用等廣泛應用到整個產業的圓弧運動驅動裝置中而使用。


圖I是示出本發明的優選實施例的分解圖；圖2是示出本發明的優選實施例的例示圖；圖3是示出本發明的優選實施例的俯視圖；圖4是示出本發明的優選實施例的俯視圖；圖5是示出本發明的優選實施例的俯視圖；圖6是示出本發明的優選實施例的俯視圖。符號說明A:驅動部B:偏心凸輪 C、C':連接杆P :接觸點D :運動轉換部件h、h':固定槽t :鉸鏈軸P :接觸點
具體實施例方式當通過作為一般旋轉動力產生裝置的內燃機、電機等來產生旋轉動力時，通過作為機械式動力傳遞單元的各種齒輪、凸輪、軸等而傳遞動力，利用這種旋轉動力，作為各種產業機械的執行單元來使用，在轉換這種旋轉運動的方向來使用的機械式裝置中，多利用偏心凸輪轉換運動方向來使用。如在之前的現有技術中簡單說明那樣，上述方法應用在各種機械裝置的運動轉換中使用，因此在利用偏心凸輪將旋轉運動轉換為其他運動方向來使用的裝置中，事實是一般會進行I次轉換、即將偏心旋轉運動轉換為各種方向的運動來使用。在本發明中，對於這樣的運動，為了在將偏心旋轉運動轉換為圓弧運動來使用的裝置及方法中，提高使用上的效率性和穩定性等，從而能夠應用到各種機械裝置中來使用，在通過利用了一般偏心凸輪的運動方向轉換來進行圓弧運動的動力裝置中，基於圓弧運動的運動範圍是由偏心凸輪的大小來決定的，因此當為了使圓弧運動變大，使偏心凸輪的直 徑變大時，會產生遠心力，因此不能進行高速旋轉，從而在要求高rpm的裝置中，當偏心凸輪的直徑大時不可能進行驅動。另外，由於成為圓弧運動的動力轉換的直接中間體，因此出現由於RPM高或者通過圓弧運動連接的運動體的重量或運動量而直接施加大的負荷的問題，會破損、不能持續地使用，特別是不能應用到電力消耗大的大容量的機械裝置中來使用。對此，本發明涉及利用相同的偏心凸輪的旋轉力，能夠加大圓弧運動的範圍來使用的裝置及方法，涉及如下所述的裝置及方法在根據運動方向按照偏心運動(I次)、直線運動(2次)、圓弧運動(3次)的順序進行變更而進行圓弧運動時，能夠實現加大圓弧運動(3次)的運動範圍來應用到設備的方法。參照附圖進一步詳細說明本發明的結構及作用如下，如圖1、2所示，通過旋轉動力產生單元，旋轉運動通過作為軸或齒輪等運動傳遞單元的驅動部(A)傳遞到與一側連接而構成的偏心凸輪(B)，從而執行偏心旋轉運動(I次偏心旋轉運動)。上述的驅動部(A)可以根據所應用的裝置及狀況而以各種形式構成，根據情況也可以通過軸將偏心凸輪⑶直接連接到旋轉動力圓上來構成。在上述偏心凸輪⑶的一側連接連接杆(C)來構成，以根據偏心凸輪⑶的旋轉而聯動的方式構成連接杆(C)。上述連接杆(C)根據所連接的偏心凸輪(B)的旋轉而進行直線往返運動，根據需要也可以構成為引導連接杆(C)的運動的導軌(未圖示)(2次直線往返運動)。如圖1、2所示，連接構成與上述連接杆(C)的一側連接而進行圓弧運動的運動轉換部件(D)，上述運動轉換部件(D)通過鉸鏈軸(t)固定在主體(未圖示)的一側，該主體以一側能夠旋轉的方式支撐運動轉換部件(D)，運動轉換部件(D)具有驅動槽(h)，以上述連接杆(C)和驅動槽(h)能夠相互聯動而驅動方式連接接觸。此時，關於在上述驅動槽(h)上以能夠移動的方式構成連接杆(C)，可以以利用如下所述的公知的連接手段來進行在驅動槽(h)的上下部具備一對連接杆，包含驅動槽(h)而由銷結合來構成，或者也可以使一個連接杆(C)向驅動槽(h)的上部或下部的一側延長，並利用卡擋單元以使連接杆(C)在驅動槽(h)內相互聯動的方式卡擋連接來構成。
因此，固定有鉸鏈軸(t)的運動轉換部件(D)根據連接杆(C)的直線往返運轉而使驅動槽(h)聯動地移動，從而使上述運動轉換部件(D)進行運動。為了使上述運動轉換部件(D)進行圓弧運動，上述驅動槽(h)的構成方向非常重要，當向與作為直線往返單元的上述連接杆(C)的運動方向交叉的斜線方向構成驅動槽(h)時，驅動槽(h)根據上述連接杆的直線運動而聯動，從而上述運動轉換部件(D)進行圓弧運動。當參考圖3、4進行說明時，在如上所述的基本結構中，對運動範圍的加大進一步詳細說明。將具有通過上述驅動槽(h)和旋轉軸(h)固定的結構要素的運動轉換部件(D)構成為上下部來執行驅動，在之前說明的基本結構中，可知運動轉換部件(D)根據驅動槽(h)的形成方向進行圓弧運動，當利用這種原理將上下運動轉換部件(D)的驅動槽(h、h')的形成方向形成為相互交叉的方向時，上下運動轉換部件(D)向彼此相反的方向進行圓弧運動，從而利用相同直徑的偏心凸輪的旋轉，向兩側擴大運動範圍，因此產生加大運動範圍的效果。更詳細地說，上述各驅動槽(h、h')向如上所述的與連接杆(C)的運動方向交叉的斜線方向構成，以包含全部的方式由連接杆(C)連接，並以將上述連接杆(C)與上述驅動槽(h、h')之間的接觸點(P)作為中心形成角度的方式交叉或相交。因此，各運動轉換裝置(D、D')根據連接杆(C)的直線運動向各驅動槽(h、h')移動，從而向彼此相反的方向進行圓弧運動。當將用偏心凸輪驅動一個上述運動轉換裝置(D)時移動的運動範圍表示為W時，如上所述，如果是與利用上下兩個運動轉換裝置(D、D,)時的情況相同條件時，會向各相反方向移動W，其範圍成為W1+W2，移動範圍加大為2倍。因此，通過相同的偏心凸輪的旋轉而形成能夠包含寬範圍的運動區域，從而當利用這種方法及裝置時能夠在各種設備上高效地應用。此時，如上所述，雖然能夠用一個連接杆(C)將兩個運動轉換裝置(D、D')連接成一個來驅動，但是根據需要也可以構成為上述的運動轉換裝置(D、D')的驅動槽(h、h')不重疊，從而即使單獨構成分別對應的(C、C')也能夠完成相同的運動。即、根據運動裝置的需要，單獨構成多個連接杆和具有與此對應的各驅動槽的運動轉換裝置，也能夠加大運動範圍來進行驅動。如圖5、6所示，能夠對所加大的運動幅度進行各種調節，如上所述，運動轉換部件
(D)的一側通過鉸鏈軸(t)固定，可以根據上述鉸鏈軸(t)與上述驅動槽(h、h')上的連接杆(C)的接觸點(P)的距離而使圓弧運動的幅度不同。即、如圖5所示，可知在相同條件下，如果上述鉸鏈軸(t)與接觸點(P)的距離遠，則圓弧運動的幅度窄，在偏心凸輪(B)的旋轉上施加的負荷也小，如果上述鉸鏈軸(t)與接觸點(P)的距離短，則圓弧運動的幅度大，從而在偏心凸輪(B)的旋轉上施加的負荷大。並且，如圖6所示，能夠根據驅動槽(h、h')的交叉角而使移動範圍不同。權利要求
1.一種圓弧運動轉換裝置，其具有 驅動部，其通過動力單元進行旋轉驅動； 偏心凸輪，其形成於上述驅動部的一側，從而實現偏心旋轉運動(I次偏心旋轉運動)；連接杆，其一側與上述偏心凸輪連接，與偏心凸輪的運動聯動而進行前後直線往返運動(2次直線往返運動)，並向前方延長形成；以及 運動轉換部件，其為雙重重疊結構，一側通過鉸鏈軸以可旋轉的方式固定在主體上，且分別具有驅動槽，能夠使上述連接杆以在上述驅動槽中移動的方式連接接觸，各驅動槽被構成為以與連接杆之間的接觸點為中心相互形成角度而交叉或者相交、或者在延長時交叉，該運動轉換部件根據連接杆的直線運動向上述相互的相反方向進行圓弧運動(3次圓弧運動)。
2.根據權利要求I所述的圓弧運動轉換裝置，其中， 構成多個與上述偏心凸輪聯動的連接杆，且該多個連接杆與各個動轉換部件的固定槽部接觸而構成。
3.根據權利要求I或2所述的圓弧運動轉換裝置，其特徵在於， 按照上述以接觸點為中心相互形成角度而交叉或相交、或者在延長時交叉的方式構成的各個固定槽的交叉角的一個內角大於O度且小於90度。
4.一種圓弧運動轉換裝置，其具有 驅動部，其通過動力單元進行旋轉驅動； 偏心凸輪，其形成於上述驅動部的一側，從而實現偏心旋轉運動(I次偏心旋轉運動)；連接杆，其一側與上述偏心凸輪連接，與偏心凸輪的運動聯動而進行前後直線往返運動(2次直線往返運動)，並向前方延長形成；以及 運動轉換部件，其一側通過鉸鏈軸以可旋轉的方式固定在主體上，且具有驅動槽，能夠使上述連接杆以在上述驅動槽上移動的方式連接接觸，該運動轉換部件進行圓弧運動(3次圓弧運動)。
5.根據權利要求I或4所述的圓弧運動轉換裝置，其中， 上述運動轉換部件的驅動槽在與上述直線往返單元的連接杆的運動方向交叉的斜線方向上構成，以鉸鏈軸為中心進行圓弧運動。
6.一種圓弧運動轉換方法，其特徵在於， 通過連接杆將藉助於動力單元進行偏心旋轉運動的偏心凸輪的旋轉運動向一側方向轉換為直線往返運動， 使分別形成有與上述連接杆的運動聯動的固定槽部的運動轉換部件雙重重疊，使一側通過鉸鏈軸固定在主體上，使各個驅動槽構成為以與連接杆的接觸點(P)為中心相互形成角度而交叉或者相交、或者在延長時交叉，上述運動轉換部件根據連接杆的直線運動向相反方向進行圓弧運動。
7.根據權利要求6所述的圓弧運動轉換方法，其中， 區分與上述偏心凸輪聯動並分離的連接杆而使其分別與運動轉換部件的固定槽部接觸。
8.根據權利要求6所述的圓弧運動轉換方法，其中， 通過變更上述運動轉換部件的驅動槽的交叉角，調節圓弧運動的幅度。
9.一種圓弧運動轉換方法，其特徵在於， 通過連接杆將藉助於動力單元進行偏心旋轉運動的偏心凸輪的旋轉運動向一側方向轉換為直線往返運動， 通過運動轉換部將上述連接杆的直線往返運動轉換為運動轉換部件的圓弧運動，其中，該運動轉換部的一側通過鉸鏈軸以可旋轉的方式固定，且該運動轉換部具有驅動槽。
10.根據權利要求6或9所述的圓弧運動轉換方法，其中， 通過變更上述運動轉換部件的鉸鏈軸與驅動槽之間的距離，調節圓弧運動的幅度。
全文摘要
本發明涉及將在電機等旋轉動力產生單元中產生的旋轉運動的方向轉換為直線運動，將其再次轉換為圓弧運動的裝置及方法，涉及如下所述的圓弧運動轉換裝置及其方法偏心凸輪(B)的一側與由如通過旋轉動力產生單元旋轉驅動而傳遞旋轉動力的轉動軸及齒輪等動力傳遞單元構成的驅動部(A)聯動而進行旋轉運動(1次偏心旋轉運動)，通過與上述偏心凸輪(B)的一側連接而進行2次直線往返運動的連接杆(C)、通過銷(p)等連接單元與上述連接杆(C)連接的驅動槽(h、h′)、一側與鉸鏈軸(t)固定的上下運動轉換部件(D)來進行3次圓弧運動，使偏心凸輪的旋轉運動加大來進行圓弧運動，從而最終在將偏心旋轉運動轉換為直線運動之後，再次轉換為加大的圓弧運動。
文檔編號A61C17/16GK102639027SQ201080054459
公開日2012年8月15日 申請日期2010年3月30日 優先權日2009年10月7日
發明者金元泰 申請人:麥斯羅泰克株式會社