专利名称：一种非奇异直接驱动型动力摇杆机构的制作方法
技术领域：
本发明提供一种非奇异直接驱动型动力摇杆机构，尤指一种可适用于大动力源直接驱动、高速高负载响应统的泛用动力型摇杆机构，可改善传统桌上型PC摇杆不堪大动力驱使、易断裂、机械强度不足等使用上的缺点，或一般工业用操纵杆不具动力驱使的荷重问题。
背景技术：
传统PC用桌上型摇杆机构，大致有三类，一种是摩擦球型，一种是十字交叉型，另一种为双ㄈ型；其中1.摩擦球型，其设计方式主要具设有一可供使用者操控的操纵杆，该操纵杆的底端具一摩擦球型，主要摩擦方式启动，一旦摩擦力不够，即会有脱动(滑动)响应慢的缺点。
2.十字交叉型的摇杆机构，因为采用机械性结构设计，因此，若要驱动大动力，必须将结构加厚，否则容易发生机构断裂现象，但加厚之后，又具有笨重的操控上使用缺点，而且摩擦力大、响应较慢。
3.双ㄈ型摇杆机构，其缺失是杆件缺乏强力机构元件支撑，不能使用过大的机槭力致能，若大动力使用时会造成偏心、齿轮间产生滑齿，甚至机构断裂造成危险。
所以，上述这三种传统的PC用桌上型摇杆机构，在用途上处处受限，并无法达到良好的广泛性产业上利用价值。
发明内容
本发明人遂乃构思研发加以改良创新设计而有无奇异点的本机构产生，而所谓的“非奇异”即无奇异点，无奇异点的机构是最好的机构设计，奇异点即死点，有死点的机构在遇到死点时会不稳定，有可能产生崩解、卡死、运动不连续等危险情形，本发明乃属非奇异机构，因此是很好的机构设计。
本发明的主要目的在于提供一种可适用于大动力源直接驱动、高速高负载响应系统的泛用型非奇异直接驱动型动力摇杆机构，可有效改善传统摇杆不堪大动力驱使、易断裂、机械强度不足、摩擦力过大等使用上的缺点。
本发明的目的可采用如下技术方案来实现，一种非奇异直接驱动型动力摇杆机构，设有一操纵杆，底端设有一座标杆座，杆座的中心具设有一横向贯穿、两侧具宽裕空间的导孔，导孔下方的中心处设有一由底穿过导孔并通至导孔上方的中心孔，与导孔切齐并相互呈垂直的杆座一端侧具有一定位孔第一、二L型框件，分别具有横壁及直壁，二者共同将操纵杆的杆座区隔在内侧；其中，第一L型框件的横壁对应杆座上导孔设有一孔座，孔座内固设有轴承孔对应杆座导孔的轴承元件；而第二L型框件的直壁对应杆座的定位孔设有一孔座，该孔座亦装设有一轴承孔对应杆座定位孔的轴承元件；二马达，具位置检知编码器，可将接收到的座标讯息传递予一控制装置，该控制装置可控制马连转动角度，其分别安装在前述第一L型框件的直壁端侧，及第二L型框件的横壁端侧外，二马达的转轴分别与所对应的第一L型框件的直壁、第二L型框件的横壁固接连动；第一、二连动元件，第一连动元件穿设在操纵杆底端杆座的导孔内并伸出穿过第一L型框件的轴承孔外与横壁轴接定位，中间对应杆座中心孔位置处具一穿孔，一螺件可由下往上穿经杆座中心孔、第一连动元件穿孔后与杆座中心孔固接；而第二连动元件一端可伸入操纵杆侧端定位孔内固接，另一端的轴体可伸入第三L型框件直壁上的轴承孔内定位由该等设置，操纵杆被操控所产生的位移偏量，二马达的位置检知编码器会将座标讯息正确快速传递至马达的控制装置，由控制装置控制一马达转动与否及转动角度大小，如此可精准控制马达的转轴转量，而驱动第一、二L型框件，以提供辅助动力给与第一、二L型框件连结的操纵杆，令使用者在操控操纵杆更为省力，可直接驱动，可达高负载、高速响应。
在本发明中，于操纵杆杆座及二L型框件周侧可具一护框将前列构件区隔保护，且护框顶端具一圆形框口除供操纵杆顶端伸出外，亦供操纵杆位移角度的限制用。
本发明的杆座中心具设的导孔，可为胶囊型孔。
本发明的杆座的定位孔可为内螺孔，第二连动元件与定位孔固接端可为具螺纹的凸体。
本发明的杆座的中心通至导孔上方的可为一内螺孔，以供一螺件由下往上穿经第一连动件的穿孔后固定。
本发明的效果是显著的，首先，由于本发明可由马达直接驱动第一、二L型框件摆动，令使用者在操控操控杆的控制极为省力，并可达到高力矩、高速高响应统及无机构奇异点的驱动使用功效，可有效改善传统摇杆不堪大动力驱使、易断裂、机械强度不足、摩擦力过大等使用上的缺失。
其次，由于本发明上述所设计的机构于设计规范的自由度之内可达到完全任意轨迹规划，并且无机构奇异点、低摩擦，具有直接驱动型摇杆所应有的高速、高响应、高频宽的运动特色，此外，本机构的设计用料精简、成本低廉，却仍具有极高的机械强度与极大负载的承受能力。本发明将摇杆的杆件底座挖一胶囊型导孔加上一底座定心的螺栓来克服奇异点现象，达到无奇异点发生的优良机构。直接驱动乃不采用任何减速齿轮的机构，同时直接以大动力驱使，以期达到高速响应的要求，本机构设计针对直接驱动而设计，采用轴承元件当马达大负载驱动的支撑，达到可以承受直接驱动的大量负载驱使、高速运动等严苛要求却仍能承受的极强机械机构强度。本机构不但非奇异，而且可承受大负载，同时又可达到高速响应等工业等级要求的外，同时在用料上却又相当简省，在制造成本上相当低廉，而且好组装。
图1 本发明实施例立体分解图；图2 本发明实施例的组合俯视结构示意图；图3 图2中F方向的状态视图；图4 图2中R方向的状态视图；图5 图4中的剖面结构图；图6A 本发明实施例操纵杆往X方向操控的俯视图；图6B 图6A中箭头B方向的状态视图；图6C 图6A中箭头C方向的状态视图；图7 图6A的放大图；图8A本发明实施例操纵杆往Y方向操控的俯视图；图8B 图8A中箭头B方向的状态视图；图8C 图8A中箭头C方向的状态视图；图9 图8A的放大图；图10 本发明实施例操纵杆与其中第一、二L型框件呈正交角度方向的状态视圉(一)；图11 本发明实施例操纵杆与其中第一、二L型框件呈正交角度方向的状态视图(二)；图12 本发明实施例操纵杆与其中第一、二L型框件呈正交角度方向的状态视图(三)；图13 本发明实施例操纵杆与其中第一、二L型框件呈正交角度方向的状态视图(四)。
图号说明操纵杆—1杆座—10 导孔—11中心孔—12 定位孔—13L型框件—2A，2B横壁—20A，21BA 直壁—21A，20B孔座—200A
轴承元件—201A 轴承孔—2010A 孔座—200B轴承元件—201B 轴承孔—2010B 固定架—3A，3B通孔—30A，30B 马达—MI，M2 转轴—M10，M20凸部—M11，M21 螺件—M111，M211 内螺孔—M110，M210承接孔—22A，22B 连动元件—4，5固定板—6螺纹接面—40 螺帽—41 穿孔—42螺件—43 凸体—50 轴体—51护框—7框口—70 螺孔—120具体实施方式
为为达到本发明的上述目的，以下兹举一较佳可行实施例，并配合图式说明如下首先，请参阅图1、图2所示，本发明实施例的零件分解图及其组合俯视结构示意图，主要的组成构件包括有操纵杆1，该操纵杆1(即摇杆)的底端具设有一基准座标杆座10，杆座10的中心具设有横向贯穿呈胶囊型的导孔11，杆座10的底端中心具设有一孔深穿过导孔11上方的中心孔12，中心孔12位在导孔11上方者为一螺孔120；杆座10一侧壁具一与导孔11呈水平设置、俯视为垂直排列、内侧设有内螺纹的定位孔13；第一、二L型框件2A、2B，每一L型框件2A、2B皆具设有呈垂直角度设置的横壁20A、21B与直壁21A、20B，二框件2A、2B排列设置呈框口状，以将操纵杆1的杆座10区隔在内侧，如图2所示；其中，第一L型框件2A的横壁20A对应杆座10上导孔11具设有一孔座200A，该孔座200A内固设有一轴承元件201A，该轴承元件201A的轴承孔2010A与杆座10上导孔11相对应；而第二L型框件2B的直壁20B对应杆座10上定位孔13具设有一孔座200B，该孔座200B亦装设有一轴承元件201B，轴承元件201B的轴承孔2010B与杆座10的定位孔13对应；二马达固定架3A、3B，分别安装在前述二L型框件2A、2B的直壁21A、横壁21B外端侧，如图2所示；底面固设在一固定板6上，如图2至图4所示；且朝向该二L型框件2A、2B的直壁21A、横壁21B端侧具设有通孔30A、30B，除供两马达M1、M2装设定位外，如图2所示，该二固定架3A、3B上的通孔30A、30BB供马达M1、M2的转轴M10、M20伸出进入二马达固定架3A、3B夹角端，该马达M1、M2的转轴M10、M20端部一侧壁具设有一凸部M11、M21，凸部M11、M21上并具设有可供螺件M111、M211螺入定位的内螺孔M110、M210，如图1、图2所示；第一L型框件2A的直壁21A、第二L型框件2B的横壁21B端面具设有可供该马达M1、M2的转轴M10、M20轴设定位的承接孔22A、22B，当马达M1、M2驱动时，可带动转轴M10、M20转动一角度(可设定转轴M10、M20的转动仅在一位移行程角度内)，如此，可使二L型框件2A、2B被同步带动一位移行程角度；又，二马达M1、M2本身设置有位置检知编码器，将座标讯息正确快速传递至控制装置(如微电脑控制IC)，使控制装置可精准的控制马达M1、M2动作，以控制转轴M10、M20作一角度(或未转动)旋转；如图1、图2、图5所示，第一连动元件4，由操纵杆1近第二L型框件2B横壁21B端伸入杆座10的导孔11内并经第一L型框件2A的轴承孔2010A穿出，伸出第一L型框件2A的横壁20A端具设有螺纹接面40，可供规格相符的螺帽41螺紧定位，因杆座10的导孔11为胶囊型孔状，即导孔11的上下端内壁面为直面，两端为圆弧面，以致第一连动元件4在导孔11内具有位移宽裕空间；第一连动元件4伸在杆座10导孔11内一的杆身对应杆座10的中心孔12具设有穿孔42，可由中心孔12下方伸入一螺件43穿经杆座10的中心孔12、第一连动元件4的穿孔42最后螺入杆座10的螺孔120内定位，如图2、图5所示，使第一L型框件2A可提供操纵杆1一端轴设支撑，而螺件43可保持杆座10(操纵杆1)中心点不会位移；第二连动元件5，如图1所示，一端具设为可伸入操纵杆1侧端内螺纹定位孔13的螺接凸体50，如图2所示；另一端为可伸入第二L型框件2B直壁20B的轴承孔2010B内定位的轴体51，使第二L型框件2B可提供操纵杆1另一端轴设支撑；及一护框7，如图2、图3所示，将第一、二L型框件2A、2B及操纵杆1的杆座10区隔，位在操纵杆1的顶端，区隔有一圆形限位框口70，可供操纵杆1顶端伸出及限制操纵杆1的操控位移角度；由该等设置，组装后的整体俯视结构图如图2所示，前视及侧视结构如图3、图4所示，本发明的整体机构是当操纵杆1被操控产生位移偏量时，二马达M1、M2本身所设置的检知编码器，便将座标讯息正确快速传递至控制装置(如微电脑控制IC)，使控制装置精准的控制马达M1、M2动作，使转轴M10、M20作一角度(或未转动)旋转，而驱动第一、二L型框件2A、2B亦随之旋转一角度，以提供辅助动力给操纵杆1，令使用者在操控操纵杆1更为省力关于本发明的控制作动方式，兹再予详述说明如下一、首先，当操纵杆1未被控制保持中心直立时，俯视即如第2图所示，前侧视图即如图3所示，右侧视图即如图4所示。由图3、图4所示可知第一、二L型框件2A、2B二者皆保持水平状态。
二、假设使用者将操纵杆1控制至如图6A、图7中所示箭头X方向(往前左45°角)时，马达M1、M2本身的检知编码器马上检知讯息，便将座标讯息正确快速传递至控制装置以控制马达M1驱动第一L型框件2A转动至如图6C所示的角度；控制马达M2驱动第二L型框件2B转动至如图6B所示的角度，使得使用者在操作操纵杆1时有马达M1、M2动力辅助，操作上极为省力。相反的，若操纵杆1如图8A、图9中箭头所示的Y方向偏斜方向角度时(往后右45”角)，此时，马达M1、M2本身的检知编码器马上检知位移座标讯息，便将座标讯息正确快速传递至控制装置以控制马达M1驱动第一L型框件2A转动至如图8C所示的角度；控制马达M2驱动第二L型框件2B转动至如图8B所示的角度，使用者在操作操纵杆1时有马达M1、M2动力辅助，在操控操纵杆1时，并不会有耗力现象的产生，操作上极为省力。
三、若使用者操控操控杆1的方向如图10至图13中所示与第一、二L型框件2A、2B有垂直相交的角度存在时，则当其操控杆1的控制角度如(一)图10操纵杆1往马达M2端经向位移的右侧视图、图11操纵杆1往远离马达M2端经向位移的左侧视图，二状态时操控杆1因与第二L型框件2B呈垂直相交的状态，所以，操控杆1底端杆座10与第二L型框件2B问连结设置的二连动元件5只会原地轴动，对马达M2而言并无偏量存在，所以，马达M2不会运转，只由邻端的马达M1驱动转轴M10，来达到控制第一L型框件2A摆动，以提供辅助动力给操纵杆1。
(二)同理，请参阅图12、图13所示，分别为使用者操纵操控杆1往马达M1端作纬向接近，及使用者操纵操控杆1往远离马达M1端作纬向位移的前侧视图。此状态，因操控杆1底端杆座10与第一L型框件2A间连结设置的第一连动元件4只会原地轴动，对马达M1而言，并无偏量存在，所以，马达M1不会转动，只由邻端的马达M2驱动转轴M20转动一角度，来达到控制第二L型框件2B摆动，以提供辅助动力给操纵杆1。
所以，由上述说明可知，本发明在操纵杆1操纵的同时，可随操纵杆1的操作角度直接驱动马达M1、M2一起动作或择一自动驱动的方式，由于马达M1、M2直接驱动第一、二L型框件2A、2B摆动，令使用者在操控操控杆1的控制极为省力，并可达到高力矩、高速高响应统及无机构奇异点的驱动使用功效，可有效改善传统摇杆不堪大动力驱使、易断裂、机械强度不足、摩擦力过大等使用上的缺失，功效上业已极为显著增进，足堪称谓为一极进步且实用的发明创作。
尤其，本发明上述所设计的机构于设计规范的自由度之内可达到完全任意轨迹规划，并且无机构奇异点、低摩擦，具有直接驱动型摇杆所应有的高速、高响应、高频宽的运动特色，此外，本机构的设计用料精简、成本低廉，却仍具有极高的机械强度与极大负载的承受能力。一般正交型摇杆机构，会有因中心点固定而产生奇异点，本创作机构将摇杆的杆件底座挖一胶囊型导孔加上一底座定心的螺栓来克服奇异点现象，达到无奇异点发生的优良机构。直接驱动乃不采用任何减速齿轮的机构，同时直接以大动力驱使，以期达到高速响应的要求，本机构设计针对直接驱动而设计，采用轴承元件当马达大负载驱动的支撑，达到可以承受直接驱动的大量负载驱使、高速运动等严苛要求却仍能承受的极强机械机构强度。本机构不但非奇异，而且可承受大负载，同时又可达到高速响应等工业等级要求的外，同时在用料上却又相当简省，在制造成本上相当低廉，而且好组装。再者，该操纵杆工除可应用于大动力源驱动外，亦可将该操纵杆1应用于固定监视器的摄影机用、作轮椅的操纵杆使用，及汽车方向盘的辅助动力等使用。
以上所述，仅为本发明的一较佳可行实施例，并非用于限定本发明实施的范围，凡依本发明申请专利范围内所作的等效变化与修饰，应仍属本发明专利涵盖的范围内。
权利要求
1.一种非奇异直接驱动型动力摇杆机构，设有一操纵杆，底端设有一座标杆座，杆座的中心具设有一横向贯穿、两侧具宽裕空间的导孔，导孔下方的中心处设有一由底穿过导孔并通至导孔上方的中心孔，与导孔切齐并相互呈垂直的杆座一端侧具有一定位孔第一、二L型框件，分别具有横壁及直壁，二者共同将操纵杆的杆座区隔在内侧；其中，第一L型框件的横壁对应杆座上导孔设有一孔座，孔座内固设有轴承孔对应杆座导孔的轴承元件；而第二L型框件的直壁对应杆座的定位孔设有一孔座，该孔座亦装设有一轴承孔对应杆座定位孔的轴承元件；二马达，具位置检知编码器，可将接收到的座标讯息传递予一控制装置，该控制装置可控制马连转动角度，其分别安装在前述第一L型框件的直壁端侧，及第二L型框件的横壁端侧外，二马达的转轴分别与所对应的第一L型框件的直壁、第二L型框件的横壁固接连动；第一、二连动元件，第一连动元件穿设在操纵杆底端杆座的导孔内并伸出穿过第一L型框件的轴承孔外与横壁轴接定位，中间对应杆座中心孔位置处具一穿孔，一螺件可由下往上穿经杆座中心孔、第一连动元件穿孔后与杆座中心孔固接；而第二连动元件一端可伸入操纵杆侧端定位孔内固接，另一端的轴体可伸入第三L型框件直壁上的轴承孔内定位由该等设置，操纵杆被操控所产生的位移偏量，二马达的位置检知编码器会将座标讯息正确快速传递至马达的控制装置，由控制装置控制一马达转动与否及转动角度大小，如此可精准控制马达的转轴转量，而驱动第一、二L型框件，以提供辅助动力给与第一、二L型框件连结的操纵杆，令使用者在操控操纵杆更为省力，可直接驱动，可达高负载、高速响应。
2.如权利要求1所述的非奇异直接驱动型动力摇杆机构，其特征在于，于操纵杆杆座及二L型框件周侧可具一护框将前列构件区隔保护，且护框顶端具一圆形框口除供操纵杆顶端伸出外，亦供操纵杆位移角度的限制用。
3.如权利要求1所述的非奇异直接驱动型动力摇得机构，其特征在于，该杆座中心具设的导孔，可为胶囊型孔。
4.如权利要求1所述的非奇异直接驱动型动力摇杆机构，其特征在于，该杆座的定位孔可为内螺孔，第二连动元件与定位孔固接端可为具螺纹的凸体。
5.如权利要求1所述的非奇异直接驱动型动力摇杆机构，其特征在于，该杆座的中心通至导孔上方的可为一内螺孔，以供一螺件由下往上穿经第一连动件的穿孔后固定。
全文摘要
本发明提供一种非奇异直接驱动型动力摇杆机构，具设操纵杆，底端杆座设有导孔和与导孔相通的中心孔，导孔的水平向且一垂直端侧具有定位孔；具第一、二L型框件，该第一、二L型框件分别设有内设轴承元件的孔座；二马达，具位置检知编码器，将接收到的坐标讯息传递予控制装置，控制马达转动角度，二马达的转轴分别与第一、二L型框件固设连动；第一连动元件，穿设杆座的导孔内并由第一L型框件的轴承孔外伸出轴接定位，对应杆座中心孔处具穿孔，一螺件由杆座中心孔下方穿入、经穿孔后与杆座固接；而第二连动元件一端伸入操纵杆侧端定位孔内固接，另一端伸入第二L型框件的轴承孔内定位。本发明可适用于大动力源直接驱动、高速高负载响应系统，有效改善传统摇杆使用上的缺点。
文档编号G06F3/033GK1504953SQ02153740
公开日2004年6月16日 申请日期2002年12月3日 优先权日2002年12月3日
发明者蔡明祺, 林博正, 胡家胜, 吴楷声, 吴木全, 吴明哲 申请人:期美科技股份有限公司