CN112384718A - 丝杠装置 - Google Patents

Abstract

提供能够以较高概率检测出螺母所隐藏的丝杠轴的丝杠槽的损伤的丝杠装置。以形成使滚动体(3a、3b)循环的至少两个循环回路(c1、c2)的方式在螺母(2)安装有至少两个循环部件(4a、4b)。在螺母(2)设置有对相邻的循环回路(c1、c2)之间的丝杠轴(1)的丝杠槽(1a)的位移进行检测的传感器(12)。

Description

丝杠装置

技术领域

本发明涉及能够检测丝杠轴的丝杠槽的剥离等损伤的丝杠装置。

背景技术

丝杠装置具备丝杠轴、螺母以及介于它们之间的滚珠等滚动体。在丝杠轴形成有丝杠槽。在螺母形成有与丝杠轴的丝杠槽对置的丝杠槽。滚动体以能够滚动的方式介于丝杠轴的丝杠槽与螺母的丝杠槽之间。在螺母安装有回流管等循环部件。通过在螺母安装循环部件，从而能够在丝杠装置形成使滚动体循环的循环回路。

丝杠装置被用作将旋转运动转换为直线运动的机械要素。当使丝杠轴和螺母中的任一方旋转时，丝杠轴和螺母中的另一方进行直线运动。在将丝杠装置使用于例如注射成型机、冲压机的情况下，对丝杠装置作用有较大的轴向载荷。当在作用有较大的轴向载荷的环境下长时间使用丝杠装置时，有时在丝杠轴的丝杠槽的表面会产生剥离等损伤。这是因为滚动体在丝杠轴的丝杠槽的表面反复滚动。

作为对丝杠轴的丝杠槽的损伤进行检测的丝杠装置，在专利文献1中公开有一种丝杠装置，该丝杠装置在螺母安装有对丝杠轴的丝杠槽的位移进行检测的传感器。在专利文献1所记载的发明中，当使丝杠轴和螺母中的任一方旋转时，传感器在丝杠轴的上方沿着丝杠槽向螺旋方向移动。当在丝杠轴的丝杠槽产生剥离等损伤时，丝杠轴的丝杠槽与传感器之间的距离会发生变化。因此，在传感器通过损伤的上方时，传感器的输出值会发生变化。因而，能够检测出丝杠轴的丝杠槽的损伤。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-12209号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在专利文献1的发明中，传感器设置于螺母的轴向的端部，且该传感器对丝杠轴的循环回路的外侧的丝杠槽的位移进行检测。因此，特别是在螺母或者丝杠轴的轴向的行程较小的情况下，存在难以检测出螺母所隐藏的丝杠轴的丝杠槽的损伤这一课题。螺母所隐藏的这部分的损伤即使通过目视观察也难以确认。

因此本发明的目的在于提供能够以较高概率检测出螺母所隐藏的丝杠轴的丝杠槽的损伤的丝杠装置。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明的一方案为丝杠装置，其具备：丝杠轴，其具有丝杠槽；螺母，其具有与所述丝杠轴的所述丝杠槽对置的丝杠槽；至少两个循环部件，它们以形成至少两个循环回路的方式安装于所述螺母；多个滚动体，它们分别收容于至少两个循环回路；以及传感器，其设置于所述螺母，并对相邻的所述循环回路之间的所述丝杠轴的所述丝杠槽的位移进行检测。

发明效果

根据本发明，在丝杠装置形成有至少两个循环回路，且传感器对相邻的循环回路之间的丝杠轴的丝杠槽的位移进行检测，因此能够以较高概率检测出螺母所隐藏的丝杠轴的丝杠槽的损伤。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的丝杠装置的侧视图。

图2的(a)是将循环部件取下后的本实施方式的丝杠装置的立体图，图2的(b)是图2的(a)的b部放大图。

图3的(a)是安装有传感器的本实施方式的丝杠装置的立体图，图3的(b)是图3的(a)的b部放大图。

图4是本发明的第二实施方式的丝杠装置的侧视图。

图5是本发明的第二实施方式的丝杠装置的循环部件的侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式的丝杠装置详细地进行说明。但是，本发明的丝杠装置能够以各种方式具体化，并不限定于本说明书所记载的实施方式。本实施方式是以通过使说明书的公开充分，从而本领域技术人员能够充分理解发明的范围的意图而提供的。

(第一实施方式)

图1表示本发明的第一实施方式的丝杠装置10的侧视图。1是丝杠轴，2是螺母，3a、3b是介于它们之间的作为滚动体的滚珠，4a、4b是作为循环部件的回流管。

在丝杠轴1的外表面形成有螺旋状的丝杠槽1a。丝杠槽1a的截面形状是尖拱状。滚珠3a、3b在丝杠槽1a上沿螺旋方向滚动运动。

在丝杠轴1经由滚珠3a、3b而组装有螺母2。螺母2为筒状。在螺母2的轴向的一端部形成有用于将螺母2安装于对象部件的凸缘2b。在螺母2的内表面形成有与丝杠轴1的丝杠槽1a对置的螺旋状的丝杠槽2a。丝杠槽2a的截面形状是尖拱状。滚珠3a、3b在丝杠槽2a上向螺旋方向滚动运动。5a、5b是在螺母2的轴向的端部安装的密封装置。

在螺母2安装有至少两个循环部件4a、4b(在图1中为两个循环部件4a、4b)。循环部件4a、4b是将管弯曲成U字状而形成的管式的循环部件。循环部件4a的一端部6与另一端部7插入于在螺母2设置的贯通孔中。循环部件4a的一端部6与另一端部7连接于螺母2的丝杠槽2a的一端部与另一端部。同样，循环部件4b的一端部8与另一端部9插入于在螺母2设置的贯通孔中，并连接于螺母2的丝杠槽2a的一端部与另一端部。循环部件4a、4b通过螺钉等紧固构件11而安装于螺母2。循环部件4a与循环部件4b沿轴向错开位置地配置于螺母2。

通过将循环部件4a、4b安装于螺母2，从而在丝杠装置10形成有循环回路c1、c2。在各循环回路c1、c2收容有多个滚珠3a、3b。各循环回路c1、c2具备丝杠轴1的丝杠槽1a与螺母2的丝杠槽2a之间的载荷路、以及各循环部件4a、4b内的无载荷路。滚动到螺母2的丝杠槽2a的一端部的滚珠3a在循环部件4a的一端部6被捞起，并通过循环部件4a内的无载荷路，然后从循环部件4a的另一端部7返回至螺母2的几圈之前的丝杠槽2a的另一端部。在循环回路c2中也是相同的。

需要说明的是，在图1的例子中，在螺母2的一条丝杠槽2a沿轴向错开位置地形成有两个循环回路c1、c2，但也可以形成三个以上的循环回路，还可以在螺母2的两条丝杠槽中分别沿轴向错开位置地形成两个以上的循环回路。

如图1所示，在螺母2的相邻的循环回路c1、c2之间配置传感器12。若在循环回路c1、c2内配置传感器12，则传感器12会与滚珠3a、3b碰撞。因此，将传感器12在循环回路c1、c2的外侧配置于相邻的循环回路c1、c2之间。在螺母2的轴向的端部未配置传感器12。

传感器12是涡流式位移传感器。传感器12对丝杠轴1的丝杠槽1a的位移、即从传感器12到丝杠轴1的丝杠槽1a的距离进行检测。随着从传感器12到丝杠槽1a的距离缩近，涡流损失变大，伴随于此，传输振幅变小。传感器12对该传输振幅进行整流而输出直流电压。整流后的直流电压与距离大致成比例。因此，能够根据传感器12输出的直流电压检测出从传感器12到丝杠槽1a的距离。

若在丝杠轴1的丝杠槽1a产生剥离(丝杠槽1a的表面的剥落)、咬入缺陷(由于在丝杠槽1a与滚珠3a、3b之间咬入异物而产生的缺陷)等损伤，则在传感器12通过损伤的上方时，传感器12输出的直流电压会发生变化。因此，能够检测出丝杠槽1a的损伤。传感器12输出的直流电压被未图示的传感器12的放大器部、IC电路转换为数字化的位移信息。

传感器12输出的位移信息被输入到故障诊断装置14。故障诊断装置14是具备CPU、ROM、RAM、存储器、接口等的计算机。故障诊断装置14将传感器12输出的位移信息与规定的阈值进行比较而判断有无损伤。需要说明的是，故障诊断装置14也能够对传感器12的位移信息进行机器学习而判断有无损伤，还能够对传感器12的位移信息进行使用了人工智能的深层学习(深度学习)而判断有无损伤。在产生了损伤的情况下，故障诊断装置14经由LAN、因特网线路等通信机构15来使操作人员16知晓损伤的产生。

故障诊断装置14也可以配置于丝杠装置10的附近，还可以配置于云端上。即，也能够设为，导入IoT，利用发信器将传感器12的位移信息经由LAN、因特网线路等通信机构15向云端发送，并通过设置于云端上的故障诊断装置14来判断有无损伤。

图2是丝杠装置10的分解立体图，图3是安装有传感器12的丝杠装置10的立体图。21是传感器12的线，22是传感器12的头部，31是第一保持体，32是第二保持体。在螺母2形成有供循环部件的两端部插入的贯通孔。在图2的螺母2中示出了六个贯通孔23a、23b、24a、24b、25a、25b，在图2的螺母2安装有三个循环部件。传感器12配置于螺母2的相邻的循环回路之间。

如图3的(b)所示，头部22配置于丝杠轴1的丝杠槽1a与螺母2的丝杠槽2a之间。头部22朝向丝杠槽1a的一侧的壁面1a1，对一侧的壁面1a1的位移进行检测。在丝杠轴1的丝杠槽1a存在两个壁面1a1、1a2。在将丝杠装置10使用于注射成型机、冲压机的情况下，主要在丝杠轴1的丝杠槽1a的一侧的壁面1a1作用有较大的轴向载荷。因此，头部22只要对丝杠轴1的一侧的壁面1a1的位移进行检测即可。

如图2的(b)所示，第一保持体31为板状，并具备主体部31a和延长部31b。在主体部31a形成有与头部22形状匹配的大致半圆筒状的保持面31a1。在延长部31b形成有螺纹孔，该螺纹孔供用于将第一保持体31安装于螺母2的螺钉等紧固构件34螺合。第二保持体32为与第一保持体31大致相同的形状，并为使第一保持体31上下反转而形成的形状。第二保持体32也与第一保持体31同样地具备主体部32a和延长部32b。在主体部32a形成有与头部22形状匹配的大致半圆筒状的保持面32a1。

如图3的(b)所示，第一保持体31与第二保持体32通过紧固构件34、35安装于螺母2的内表面。在安装于螺母2的内表面的状态下，第一保持体31的延长部31b与螺母2的螺纹牙相接，主体部31a进入螺母2的丝杠槽2a。同样，第二保持体32的延长部32b与螺母2的螺纹牙相接，主体部32a进入丝杠轴1的丝杠槽1a。头部22被夹在第一保持体31与第二保持体32之间。头部22通过粘接剂而固定于第一保持体31与第二保持体32。传感器12的线21被从螺母2的循环回路之间的贯通孔37向螺母2的外部取出。

以上说明了本实施方式的丝杠装置10的结构。根据本实施方式的丝杠装置10，起到了以下的效果。

由于在丝杠装置10形成有至少两个循环回路c1、c2，且传感器12对相邻的循环回路c1、c2之间的丝杠轴1的丝杠槽1a的位移进行检测，因此能够以较高概率检测出螺母2所隐藏的丝杠轴1的丝杠槽1a的损伤。

由于将传感器12配置于螺母2的相邻的循环回路c1、c2之间，因此能够使螺母2紧凑。

由于将传感器12夹在安装于螺母2的内表面的第一保持体31与安装于螺母2的内表面的第二保持体32之间，因此即使不在螺母2的循环回路c1、c2之间开设配置传感器12的较大的贯通孔，也能够将传感器12安装于螺母2。

传感器12由于是涡流式位移传感器，因此能够不受丝杠轴1的丝杠槽1a上的润滑剂的影响，而对丝杠轴1的丝杠槽1a的位移进行检测。

(第二实施方式)

图4表示本发明的第二实施方式的丝杠装置的侧视图。1是丝杠轴，2是螺母，3a、3b是作为滚动体的滚珠，4a、4b是作为循环部件的回流管，12是传感器。丝杠轴1、螺母2、滚珠3a、3b、循环部件4a、4b、传感器12的结构与第一实施方式相同，因此标注相同的附图标记并省略其说明。

在第一实施方式中，传感器12被夹在第一保持体31与第二保持体32之间，相对于此，在第二实施方式中，用于保持传感器12的保持部41安装于循环部件4a。

图5表示循环部件4a的侧视图。在循环部件4a的腹部(中央部)设置有保持部41。保持部41既可以通过树脂的成形等而与循环部件4a一体地形成，也可以通过紧固构件而安装于循环部件4a。在保持部41保持有传感器12。在螺母2开设有与保持部41形状匹配的孔。保持部41嵌入螺母2的该孔。循环部件4a能够通过紧固构件而相对于螺母2装卸。传感器12能够与循环部件4a一起相对于螺母2装卸。传感器12对丝杠轴1的丝杠槽1a的位移进行检测的方式与第一实施方式相同。

根据第二实施方式的丝杠装置，由于将用于保持传感器12的保持部41安装于循环部件4a，因此能够容易地将传感器12安装于螺母2。

需要说明的是，本发明并不限定于被上述实施方式具体化的方案，而能够在不变更本发明的主旨的范围内变更为其他实施方式。

在上述实施方式中，利用传感器对丝杠轴的剥离、咬入等损伤进行检测，但还能够对丝杠轴的磨损、倾斜等进行检测。

在上述实施方式中，在传感器中使用了具有圆筒形的头部的涡流式位移传感器，但也可以使用将平面线圈与专用IC搭载于基板的涡流式位移传感器。

在上述实施方式中，在螺母的相邻的循环回路之间配置有传感器，而在螺母的轴向的端部未配置传感器，但也可以在螺母的轴向的端部配置传感器，以便提高检测出丝杠轴的丝杠槽的损伤的概率。

在上述实施方式中，在循环部件中使用了管式的循环部件，但也可以使用偏转器式的循环部件。偏转器式的循环部件使滚动到螺母的丝杠槽的一端部的滚珠越过丝杠轴的螺纹牙而返回至螺母的一圈之前的丝杠槽。

本说明书基于在2018年7月10日申请的日本特愿2018-130811。该内容被全部包含在此。

附图标记说明

1…丝杠轴，1a…丝杠轴的丝杠槽，2…螺母，2a…螺母的丝杠槽，3a、3b…滚珠(滚动体)，4a、4b…循环部件，10…丝杠装置，12…传感器，31…第一保持体，32…第二保持体，41…保持部，c1、c2…循环回路。

Claims (5)

1.一种丝杠装置，其中，

所述丝杠装置具备：

丝杠轴，其具有丝杠槽；

螺母，其具有与所述丝杠轴的所述丝杠槽对置的丝杠槽；

至少两个循环部件，它们以形成至少两个循环回路的方式安装于所述螺母；

多个滚动体，它们分别收容于至少两个循环回路；以及

传感器，其设置于所述螺母，并对相邻的所述循环回路之间的所述丝杠轴的所述丝杠槽的位移进行检测。

2.根据权利要求1所述的丝杠装置，其特征在于，

所述传感器配置于所述螺母的相邻的所述循环回路之间。

3.根据权利要求1或2所述的丝杠装置，其特征在于，

所述传感器通过被夹在安装于所述螺母的内表面的第一保持体与安装于所述螺母的内表面的第二保持体之间，从而安装于所述螺母。

4.根据权利要求1或2所述的丝杠装置，其特征在于，

用于保持所述传感器的保持部设置于至少一个所述循环部件。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的丝杠装置，其特征在于，

所述传感器是涡流式位移传感器。

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