專利名稱：電機直驅式自動張力裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電機直驅式自動張力裝置。
在健身運動器材中，諸如劃船練習機、舉重機、肌肉訓練機等等，其在使用時，該被操作控制運動的構件皆需要一張力裝置來使其產生阻力及回復運動;而常用的張力裝置其大約有如下兩種一、彈簧型如圖7所示，這種彈簧型張力裝置9A，主要是將鋼索91纏繞在一旋轉盤92上，而該旋轉盤92內設有卷繞的彈簧93，當鋼索91被運動構件所拉動時，旋轉盤92被帶動，并使彈簧93緊縮，進而對鋼索91產生一張力，于是運動者在操作運動器材時會產生一負載(阻力)，達到運動的功效，但這種彈簧型張力裝置9A，其張力來自彈簧93的彈力，無法根據不同使用者調整適當的運動量負載;且彈簧93隨著被鋼索91旋繞緊縮程度不同而無法保持定額設定張力，此為其最大缺陷。
二、荷重型如圖8所示，荷重型張力裝置9B主要是將傳動鋼索91與鐵塊94等構件連接，當傳動鋼索91被向上拉動時，藉由鐵塊94的重量產生荷重，進而對傳動鋼索94產生張力，但這種張力裝置9B要調整張力(負載)時，必須增加鐵塊94的數量來作調整，其不僅費時費力，且張力(負載)大小調整不易，無法精確調整到預期的張力，且當鐵塊94被傳動鋼索94拉起，再放下時，會產生極大的噪音。
本發明的主要目的在于提供一種電機直驅式自動張力裝置，其具有可調整鋼索的張力，并使該鋼索在往復位移運動或靜止時，始終保持定額張力及穩定性，摒除利用彈簧或鐵塊產生張力的缺點，進而達到運動的實質效果。
本發明的再一目的，則在于提供一種電機直驅式自動張力裝置，其具有體積小不占空間，且張力大小容易調整，可應用在劃船練習機、舉重機、肌肉訓練機等等運動器材中，以達到舒適健身之功效。
本發明的電機直驅式自動張力裝置，其主要包括一電機，其前輸出軸上設有鍵槽及鎖定螺孔，且在前輸出軸兩側，分別設有輪軸及固定軸，并于固定軸的外側邊設有一固定柱;
一止動架，其中央設有一缺槽，其利用螺絲鎖定在前輸出軸上方且略向外偏移的電機前端面上;
一鎖定裝置，控制電機的前輸出軸固定位，它包括一棘輪，其軸孔上設有鍵槽，藉由一定位鍵而固定在前輸出軸內側;一止動爪，其軸孔內套設一軸套后定位在固定軸上，并頂制在棘輪上，其底端設有一樞接用的長形槽孔;一止動彈簧，其上端部壓制在止動爪上，而另一端部卡制在固定柱上;一電磁鐵，用以控制前端所連接的制動架伸出或收回，又該制動架側邊設有一連接柱，可套入止動爪的長形槽孔內銜接，且該電磁鐵固定于前輸出軸下方;
一絞輪，其上設有螺旋溝，且軸孔上設有鍵槽，其固定在前輸出軸上，且該絞輪的外側邊設有一旋鈕，其藉由一螺絲鎖定在輸出軸的螺孔，而固定在絞輪外側邊;
一鋼索，其一端部固定在絞輪的螺旋溝上，而另一端部則設有一止動橡皮球，該止動橡皮球定位在止動架的一缺槽上方，又該止動橡皮球上方設有一聯接環;
一壓輪，其內套設滾珠軸承后，定位在輪軸上，并頂壓在鋼索外側;
一護蓋，藉由螺絲鎖定在電機的前端面上，其中心設有圓孔可供旋鈕伸出，且其周緣相對止動架處，設有一缺口，使鋼索可由止動架的缺槽拉伸;
一解碼裝置，其包含有一鎖在電機后輸出軸的光遮斷圓盤，并于光遮斷圓盤的上下端設有一光耦合器，一護蓋鎖定在電機的后端面，一與光耦合器連接在解碼電路藉由一總線與微計算機控制器連接，由微計算機控制器計數其正轉脈沖或反轉脈沖并將其換算成鋼索移動距離，以作為消耗熱量的計算數據;及一可設定電流裝置，可藉助微計算機控制器的信號轉變成相對的定電流送至電機，且不管電機正反轉或停止狀態，其電流均能維持不變。
本發明具有下述特點及功效一、本發明利用電機1具有高扭矩(TORQUE)及直接驅動反應速度快的特性，將轉矩轉換成鋼索的線性張力，且控制電流為一定值使其具有使鋼索不管做往復位移動或靜止狀態時，均能維持一定的固定張力;且其具有方便調整張力設定的功效，其可應用于肌肉訓練機、舉重機、劃船練習機等健身器材中，及其他需要變化及維持固定張力的場所。
二、本發明的體積輕巧且不占空間，非常利于健身器材的空間設計及安裝，再者本發明壓輪配合具有螺旋溝的絞輪，使鋼索在作往復位移時，無跳脫或糾纏之虞，進而使得健身器材操作穩定且非常安全。
三、本發明藉由鎖定裝置，可確保停電或關閉電源時，該鋼索不會被拉出而松馳，再者，如使用時中途停電，更可藉由旋鈕，用手調方式將鋼索回收。
以下結合附圖和實施例對本發明的電機直驅式自動張力裝置作進一步的詳細介紹。


圖1是本發明的裝置的組合示意圖。
圖2A是本發明的裝置的張力結構分解立體圖。
圖2B是圖2A組合示意圖。
圖3是本發明的裝置的結構示意圖。
圖4是圖3的A-A斷面及B-B斷面剖示圖。
圖5是本發明的可設定電流裝置電路圖實施例。
圖6是本發明的裝置應用于運動器材的示意圖。
圖7是常用彈簧型張力裝置示意圖。
圖8是常用荷重張力裝置示意圖。
請參閱圖1、圖2A、圖2B并配合圖3、圖4所示，本發明主要包括有一電機1(可為直流電機或直流伺服電機，其前輸出軸11上設有鍵槽111及鎖定螺孔112，且在前輸出軸兩側，分別設有輪軸12及固定軸13，并于固定軸13之外側邊設有一固定柱14;
一止動架2，其中央設有一缺槽21，它利用螺絲22鎖定在前輸出軸11上方且略向外偏移的電機1前端面上;
一鎖定裝置3，為控制電機1的前輸出軸11固定位，其包括有一棘輪31，其軸孔上設有鍵槽311，藉由一定位鍵15而固定在前輸出軸11內側;
一止動爪32，其軸孔321內套設一軸套322后定位在固定軸13上，并頂制在棘輪31上，其底端設有一樞接用的長形槽孔323;
一止動彈簧33，其上端部331壓制在止動爪32上，而另一端部332卡制在固定柱14上;
一電磁鐵34，用以控制前端所連接的制動架341伸出或收回，又該制動架341側邊設有一連接柱342，可套入止動爪32的長形槽孔323內銜接，且該電磁鐵34固定于前輸出軸11下方;
一絞輪4，其上設有螺旋溝41，且軸孔上設有鍵槽42，其固定在前輸出軸11上，且該絞輪4的外側邊設有一旋鈕43，其藉由一螺絲44鎖定在前輸出軸11的螺孔112，而固定在絞輪4外側邊;
一鋼索5，其一端部固定在絞輪4的螺旋溝41上，而另一端部則設有一止動橡皮球51，該止動橡皮球51定位在止動架2的一缺槽21上方，又該止動橡皮球51上方設有一聯接環52;
一壓輪53，其內套設滾珠軸承531后，定位在輪軸12上，并頂壓在鋼索5外側;
一護蓋6，藉由螺絲61鎖定在電機1的前端面上，其中心設有圓孔62可供旋鈕43伸出，且其周緣相對于止動架2處，設有一缺口63，使鋼索5可由止動架2的缺槽21拉伸;
一解碼裝置7，其包含有一鎖定在電機1后輸出軸16(圖3所示)的光遮斷圓盤71，并于光遮斷圓盤71的兩端設有一光耦合器72，該光耦合器72連接于一解碼電路73，一護蓋70鎖定在電機1的后端面，且該解碼電路73藉由總線731與微計算機控制器74(圖1所示)連接;
一可設定電流裝置8，可藉助微計算機控制器74的信號轉變成相對的設定電流送至電機1，且不管電機1正反轉或停止狀態，其電流均能維持不變，以達到定轉矩及定張力的目的。
至于本發明的原理及使用動作情形，請參閱圖3、4并配合圖5所示，本發明電機直驅式自動張力裝置，其主要是運用直流電機或直流伺服電機(DCORDCSERVOMOTOR)的電流與轉矩呈線性關系的特性，藉由一微電腦控制器74驅動一可設定電流裝置8，產生一恒定的電流送進電機1，則由電機輸出軸產生相對的轉矩，并在電機1之前輸出軸11上安裝一絞輪4，將前輸出軸11的轉矩轉換成鋼索5的線性張力，且不管鋼索5是做往復位移動作或靜止狀態，均能維持設定的固定張力。
又，本發明為使鋼索5能在絞輪4上順利卷繞，該絞輪4上設有螺旋溝41，且利用設于絞輪4側邊的壓輪53，可使鋼索5在作往返運動時，能保持鋼索5整齊排列而無跳脫或纏繞之虞。
另，該止動架2可防止鋼索5被絞進護蓋6內，其中央所設缺槽21可供鋼索5通過，因其寬度比止動橡皮球51的直徑小，可確保鋼索5不會被絞進護蓋6內。
再者，本發明為防止停電或電源關閉時，鋼索5被拉出而松弛，特別設有一鎖定裝置3，當電源關閉時該止動爪32借助止動彈簧33的彈力頂制在棘輪31上，使前輸出軸11不會反轉，于是鋼索5無法被拉出，當電源啟動時，藉由電磁鐵34的吸力拉引制動架341回收，進而使得止動爪32脫離棘輪31，于是前輸出軸11解除鎖定，本發明藉此一鎖定裝置3，可確保在關閉電源或停電時，鋼索5不會被拉出而松馳。
又，該前輸出軸11之外側設有一手調的旋鈕43，當鋼索5在作往返運動中途，忽然停電，可藉由該旋鈕43，用手調方式，將鋼索5順利回收在絞輪4上。
更進一步，該電機1的后輸出軸16(圖三所示)，與前輸出軸11同軸旋轉，于是前、后輸出軸11、16轉動時，位于后輸出軸16的光遮斷圓盤71亦隨著旋轉，藉兩個光耦合器72的檢測，使得解碼電路73將此一信號轉換成正轉或反轉脈波輸出，送至微計算機控制器74，于是從微計算機控制器74上可顯示鋼索5所移動的距離及方向并作為換算消耗熱量之計算。微計算機控制器74可作張力大小調整，使可設定電流裝置8改變電流的輸出，進而調整電機1的轉矩，亦即轉換成調整鋼索5的線性張力。
請參閱圖5所示，其為上述可設定電流裝置8的電路圖較佳實施例，它主要用來控制上述電機1的電流，以改變其轉矩(TORQUE)，并可藉微計算機控制器74來自動變換電流，該可設定電流裝置8當交流電源(AC)經過濾波器81和橋式整流器(REC)82之后，得到一高壓直流電源，再由電解電容器C1及變阻器MOV的濾波及保護被送至交換式電源(SPS)83的輸入端。上述電源83的輸出端被接至電機(M)1并與晶體管Q2及電阻R2相串聯，電機1兩端的電壓經由可變電阻VR2取樣送到反饋電路84用以控制交換式電源83。微計算機控制器74送出一組數字信號至數/模轉換器(D/A)85，作為控制電流的命令，此信號被轉換成模擬信號后送至緩沖器U1，可變電阻VR1作電位微調之用。再由電壓跟隨器U2將此信號傳至U3的非反相輸入端，U3的輸出端被接至電阻R3，而電阻R3則接至晶體管Q1的基極。晶體管Q1的集電極接至晶體管Q2的集電極，晶體管Q1的發射極接至晶體管Q2的基極。而晶體管Q2的發射極被耦合至電阻R2及U3的反相輸入，R2的另一端被接至地電位。則送入電機1的定電流可藉晶體管Q2來控制。當電機1帶動光遮斷圓盤71轉動的信號被光耦合器72拾取后送至解碼電路73，此解碼電路73送出一組代表正轉或反轉信號供給微計算機控制器74作為運算數據，由微計算機控制器74計數其正轉脈沖或反轉脈沖，并將之轉換成鋼索5的移動距離，以做為消耗熱量的計算數據。
上述可設定電流裝置8，是藉微計算機控制器74的信號轉變成相對的定電流送至電機(M)1，且不管電機正反轉或停止狀態，其電流均能維持不變，以達到定轉矩、定張力的功效。
另，該可設定電流裝置8送出一直流電至電磁鐵34，當電源導通時，該止動爪32借助電磁鐵34的吸力拉引，使棘輪31脫離卡制，使絞輪4解除鎖定，使鋼索5可作往復位移運動。
借助上述本發明的電機直驅式自動張力裝置，如圖1所示的裝置示意圖，該電機1可被裝設在諸如肌肉訓練機、舉重訓練機、劃船練習機等健身器材(如圖6所示)上，藉由鋼索5的聯接環52與各健身器材的傳動鋼索5A連接，用以取代常用的鐵塊荷重裝置或彈簧型張力裝置，當使用者在運動時，必使傳動鋼索5A向上位移，進而拉動絞輪4上的鋼索5，該絞輪4的旋轉方向與電機1相反，故有穩定的張力產生，而當使用者松手時，電機1則迅速地以相同的張力卷回鋼索5，故與傳統鐵塊或彈簧的功能與感覺相同，但沒有噪音產生，并可利用微計算機控制器74依使用者的體質條件，設定一最適當的張力(負載)，而達到舒適健身運動之目的。
權利要求
1.一種電機直驅式自動張力裝置，其特征在于包括一馬達，其前輸出軸上設有鍵槽及鎖定螺孔，且在前輸出軸兩側，分別設有輪軸及固定軸，并于固定軸的外側邊設有一固定柱；一止動架，其中央設有一缺槽，其利用螺絲鎖定在前輸出軸上方且略向外偏移的電機前端面上；一鎖定裝置，控制電機的前輸出軸固定位，它包括一棘輪，其軸孔上設有鍵槽，藉由一定位鍵而固定在前輸出軸內側；一止動爪，其軸孔內套設一軸套后定位在固定軸上，并頂制在棘輪上，其底端設有一樞接用的長形槽孔；一止動彈簧，其上端部壓制在止動爪上，而另一端部卡制在固定柱上；一電磁鐵，用以控制前端所連接的制動架伸出或收回，又該制動架側邊設有一連接柱，可套入止動爪的長形槽孔內銜接，且該電磁鐵為固定于前輸出軸下方；一絞輪，其上設有螺旋溝，且軸孔上設有鍵槽，其固定在前輸出軸上，且該絞輪的外側邊設有一旋鈕，其藉由一螺絲鎖定在前輸出軸的螺孔，而固定在絞輪外側邊；一鋼索，其一端部固定在絞輪的螺旋溝上，而另一端部則設有一止動橡皮球，該止動橡皮球定位在止動架的一缺槽上方，又該止動象皮球上方設有一聯接環；一壓輪，其內套設滾珠軸承后，定位在輪軸上，并頂壓在鋼索外側；一護蓋，藉由螺絲鎖定在電機的前端面上，其中心設有圓孔可供旋鈕伸出，且其周緣相對止動架處，設有一缺口，使鋼索可由止動架的缺槽拉伸；一解碼裝置，其包含有一鎖在電機后輸出軸的光遮斷圓盤，并于光遮斷圓盤的上下端設有一光耦合器，一護蓋鎖定在電機的后端面，一與光耦合器連接的解碼電路藉由一總線與微計算機控制器連接，由微計算機控制器計數其正轉脈沖或反轉脈沖并將其換算成鋼索移動距離，以作為消耗熱量的計算數據；及一可設定電流裝置，可藉助微計算機控制器的信號轉變成相對的定電流送至電機，且不管電機正反轉或停止狀態，其電流均能維持不變。
全文摘要
一種電機直驅式自動張力裝置，包括一電機；一固定在電機前端面的止動架；一鎖定裝置，藉由電磁鐵抽吸制動架，使一止動爪控制設于電機前輸出軸上的棘輪，一絞輪設于前輸出軸上，其上設有螺旋溝；一鋼索其一端固定在螺旋溝上而另一端則設有一止動橡皮球可卡制在止動架的缺槽中；一解碼裝置設于電機后輸出軸上，藉由總線與一微計算機控制器連接；及利用微計算機控制器驅動一可設定電流裝置產生一恒定的電流送進電機。
文檔編號A63B69/06GK1105894SQ9410169
公開日1995年8月2日 申請日期1994年1月29日 優先權日1994年1月29日
發明者吳泓基 申請人:吳泓基