TWI400438B - 具檢測裝置之傳動元件 - Google Patents

Description

具檢測裝置之傳動元件

本發明係為一種具檢測裝置之傳動元件，尤指一種可即時監測傳動元件是否有異常狀況產生，例如：磨耗。

傳動元件中的滾珠螺桿為了具有精確的定位精度及高剛性，故滾珠螺桿之螺帽及長軸所設之滾動溝與滾動件之間勢必有一預壓力存在，而該預壓力指的是當滾珠螺桿無負載時滾動件與滾動溝之間還是相互受力的，而滾動件與滾動溝之間無間隙存在；而具有預壓力之滾珠螺桿應用於機台時，可讓機台的剛性及定位精度提升，故所加工出的工件亦能具有良好的品質，是以，具有預壓力之滾珠螺桿對於精密加工機台來說是非常重要的核心元件。

承上述，為了預防具有預壓力之滾珠螺桿的預壓力消失，而造成滾珠螺桿之定位精度及剛性降低，故美國公告第7299703號專利案係揭露一種利用位移計(包含接觸式、非接觸式、LVDT、光纖式)量測螺帽與螺桿之滾動溝之間的間隙的裝置，當間隙產生變化時 相對也代表預壓力也產生變化，故能即時通知使用者來停機檢查，以預防機台失去精度了還持續加工工件，而造成工件品質不良，嚴重則造成批量工件報廢，故此監測裝置實有存在之必要。但此監測裝置仍存在有以下問題點：

1.量測儀器設備十分昂貴，如裝設於滾珠螺桿上成本太高，客戶接受度不高。

2.此種結構之量測方式實際上製作十分困難，且量測之部位容易與異物產生干涉而壞損或表面有油漬附著，而造成監測的數據與實際有落差。

基於上述習知技術之問題點，本發明人經過研究改良後，終有確能達成以下發明之目的之發明誕生。

即，本發明首要目的在於，研發一種低成本且安裝容易之傳動元件之檢測裝置，係用於檢測傳動元件是否產生磨耗。

為達上述之目的，本發明係為一種具檢測裝置之傳動元件，係包含：一長軸，係設有滾動溝；一移動體，係套設於該長軸，並設有相對該滾動溝之滾動槽，該滾動溝及滾動槽係構成一負荷路徑；一迴流元件，係設於該移動體，該迴流元件係設有一迴流道，該迴流道係與該負荷路徑連接，以構成一循環路徑；複數滾動件，係容設於該循環路徑；一檢測裝置，係包含：一霍爾IC及磁性件，該檢測裝置係設置於該移動體，且該檢測裝置安裝位置係相對於該滾動件運行之路徑設置，該檢測裝置係計算該傳動元件於等速運行時，該滾動件於單位時間內通過該檢測裝置之頻率，該頻率稱為球通頻率。

其中，該檢測裝置係裝設於相對該迴流元件之迴流道之位置。

其中，該磁性件係為永久磁鐵或電磁鐵。

其中，該滾動件與霍爾IC兩者之安裝間距係小於15mm。

其中，該滾動件、霍爾IC及磁性件之相對關係為：滾動件於霍爾IC及磁性件的中間。

其中，該滾動件、霍爾IC及磁性件之相對關係為：霍爾IC於滾動件及磁性件的中間。

其中，該滾動件、霍爾IC及磁性件之相對關係為：磁性件於霍爾IC及滾動件的中間。

其中，該霍爾IC具有三支腳部分別為第一腳部、第二腳部、第三腳部，該第一腳部及第二腳部分別連接電源之正極及負極，該第三腳部係連接一判讀裝置。

其中，該判讀裝置係包含：計頻器及比較器。

其中，該判讀裝置係包含：計頻器及運算處理器。

其中，該判讀裝置係包含：計頻器、比較器及運算處理器。

其中，該判讀裝置係包含：微處理器。

為了更進一部瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之實施方式說明及圖式，然而此實施方式及圖式僅供說明及參考用，而非用以對本發明做任何限制者。

請參閱第一圖至第三圖及第五A、B、C圖所示，係為本發明第一實施例，第一圖係為本發明傳動元件之移動體的剖視圖，第二圖係為本發明檢測裝置裝設於移動體之位置圖，第三圖係為檢測裝置之線路圖。然，本發明係為一種具檢測裝置之傳動元件，係包含：一長軸1，係設有滾動溝11；一移動體2，係套設於該長軸1，並設有相對該滾動溝11之滾動槽21，該滾動溝11及滾動槽21係構成一負荷路徑；一迴流元件3，係設於該移動體2，該迴流元件3係設有一迴流道31，該迴流道31係與該負荷路徑連接，以構成一循環路徑；複數滾動件4，係容設於該循環路徑；一檢測裝置5，係包含：一霍爾IC52及磁性件51(磁性件係為永久磁鐵或電磁鐵，而本實施例為了簡化線路故使用永久磁鐵)，該檢測裝置5係設置於該移動體2，且該檢測裝置5安裝位置係相對於該滾動件4運行之路徑設置，而本實施例之檢測裝置5為了不再增加移動體2之整體體積，且以不影響該移動體2整體剛性為出發點，係將該檢測裝置5安裝於該迴流元件3底面下方(如第一及二圖所示)並相對該迴流道31設置，即於該移動體2相對該迴流元件3底面的位置開設一安裝槽22，以提供該檢測裝置5容設其中，而該檢測裝置5係可藉由接著劑固定、螺絲鎖鎖固或卡榫固定，而該些固定方式係為習知技藝故在此不再多作贅述。

再者，該滾動件4、霍爾IC52及磁性件51之相對排列關係為：霍爾IC52於滾動件4及磁性件51的中間(如第五A圖所示)、磁性件51於霍爾IC52及滾動件4的中間(如第五B圖所示)或滾動件4於霍爾IC52及磁性件51的中間(如第五C圖所示)；且該滾動件4與霍爾IC52兩者之安裝間距d係小於15mm，因為安裝間距d如果超過15mm則會造成霍爾IC52偵測不到訊號。

接著，請參閱第三圖，本發明之檢測裝置中的霍爾IC52具有三支腳部分別為第一腳部521A、第二腳部521B、第三腳部521C，該第一腳部521A及第二腳部521B分別連接電源之正極及負極，而第三腳部521C係連接一判讀裝置，該判讀裝置係可由多種裝置構成，本實施例列舉以下幾種態樣：計頻器(Frequency Counter)及比較器(Comparator)之搭配；或計頻器(Frequency Counter)及運算處理器(Operator)之搭配；或計頻器(Frequency Counter)、比較器(Comparator)及運算處理器(Operator)之搭配；或一微處理器(Micro Processor)所組成，該判讀裝置係具有計算霍爾IC52輸出之電壓的振盪頻率，而該振盪頻率即為該傳動元件於等速運行時，該滾動件4在單位時間內通過霍爾IC的頻率，而此頻率即為滾動件4的球通頻率；且該判讀裝置係能將該球通頻率與預設之球通頻率值做比較，當該球通頻率與預設之球通頻率的值低時，該判讀裝置係發出一訊號給繼電器(Relay)，而該繼電器(Relay)再觸發警報裝置(警報裝置係為LED或Lamp或蜂鳴器)，而該警報裝置則發出一訊號通知使用者該傳動元件已有異常狀況發生。

承上述，該異常狀況最有可能是傳動元件已有嚴重磨耗，而使滾動件4與負荷路徑之間的預壓力消失。因為預壓力如果存在，則該滾動件4與負荷路徑是接觸的，則該滾動件4於負荷路徑中會以滾動的方式運行，故其通過檢測裝置5的球通頻率較具週期性；而如果預壓力消失了，則該滾動件4係不與負荷路徑接觸，故該滾動件4於負荷路徑中係以滑動方式運行，而傳動元件之滾動件4通常無法填滿整個循環路徑，故滾動件4之間係具有間隙，且就算有填滿整個循環路徑如果滾動件4或負荷路徑有產生磨耗，則也會使滾動件4之間具有間隙產生，故以滑動方式運行之滾動件4通過該檢測裝置5的球通頻率就會不具週期性，而藉由判讀裝置將偵測的球通頻率與預設之球通頻率值做比較，當該球通頻率與預設之球通頻率的值低時，該判讀裝置係發出一訊號給繼電器(Relay)，而該繼電器(Relay)再觸發警報裝置，而該警報裝置會發出一訊號通知使用者該傳動元件已有異常狀況發生。

最後，請參閱第四圖所示，該圖係為本發明第二實施例之檢測裝置的線路圖，本實施例與第一實施例不同在於：該判讀裝置係串接一編碼器(Encoder)及一顯示器(Display)，該編碼器係將判讀裝置的訊號編譯成顯示器可讀訊號，可方便使用者即時監控該傳動元件之狀態。本實施例其餘結構及組態皆與第一實施例，在此不再多作贅述。

綜所上述，本發明係突破以往無法判讀傳動元件是否失去預壓力，將傳動元件是否發生異常以主動方式告知使用者，以使傳動元件之壽命及精度相對提升，所以本發明之『具有產業之可利用性』應已毋庸置疑，除此之外，在本案實施例所揭露出的特徵技術，於申請之前並未曾見於諸刊物，亦未曾被公開使用，不但具有如上所述功效增進之事實，更具有不可輕忽的附加功效，是故，本發明的『新穎性』以及『進步性』都已符合專利法規，爰依法提出發明專利之申請，祈請惠予審查並早日賜准專利，實感德便。

以上所述實施例之揭示係用以說明本發明，並非用以限制本發明，故舉凡數值之變化與等效元件之置換，仍應隸屬本發明之範疇。

1．．．長軸

11．．．滾動溝

2．．．移動體

21．．．滾動槽

22．．．安裝槽

3．．．迴流元件

31．．．迴流道

4．．．滾動件

5．．．檢測裝置

51．．．磁性件

52．．．霍爾IC

521A．．．第一腳部

521B．．．第二腳部

521C．．．第三腳部

d．．．間距

第一圖係為本發明傳動元件之移動體的剖視圖。

第二圖係為本發明檢測裝置裝設於移動體之位置圖。

第三圖係為本發明第一實施例之檢測裝置之線路圖。

第四圖係為本發明第二實施例之檢測裝置之線路圖。

第五A、B、C圖係為本發明檢測裝置與滾動件之間相對排列關係圖。

1．．．長軸

11．．．滾動溝

2．．．移動體

21．．．滾動槽

3．．．迴流元件

31．．．迴流道

4．．．滾動件

5．．．檢測裝置

51．．．磁性件

52．．．霍爾IC

521A．．．第一腳部

521B．．．第二腳部

521C．．．第三腳部

Claims (12)

1. 一種具檢測裝置之傳動元件，係包含：一長軸，係設有滾動溝；一移動體，係套設於該長軸，並設有相對該滾動溝之滾動槽，該滾動溝及滾動槽係構成一負荷路徑；一迴流元件，係設於該移動體，該迴流元件係設有一迴流道，該迴流道係與該負荷路徑連接，以構成一循環路徑；複數滾動件，係容設於該循環路徑；一檢測裝置，係包含：一霍爾IC及磁性件，該檢測裝置係設置於該移動體，且該檢測裝置安裝位置係相對於該滾動件運行之路徑設置，該檢測裝置係計算該傳動元件於等速運行時，該滾動件於單位時間內通過該檢測裝置之頻率，該頻率稱為球通頻率。
2. 如請求項1所述之具檢測裝置之傳動元件，其中，該檢測裝置係裝設於相對該迴流元件之迴流道之位置。
3. 如請求項1所述之具檢測裝置之傳動元件，其中，該磁性件係為永久磁鐵或電磁鐵。
4. 如請求項1所述之具檢測裝置之傳動元件，其中，該滾 動件與霍爾IC兩者之安裝間距係小於15 mm。
5. 如請求項1或4所述之具檢測裝置之傳動元件，其中，該滾動件、霍爾IC及磁性件之相對關係為：滾動件於霍爾IC及磁性件的中間。
6. 如請求項1或4所述之具檢測裝置之傳動元件，其中，該滾動件、霍爾IC及磁性件之相對關係為：霍爾IC於滾動件及磁性件的中間。
7. 如請求項1或4所述之具檢測裝置之傳動元件，其中，該滾動件、霍爾IC及磁性件之相對關係為：磁性件於霍爾IC及滾動件的中間。
8. 如請求項1所述之具檢測裝置之傳動元件，其中，該霍爾IC具有三支腳部分別為第一腳部、第二腳部、第三腳部，該第一腳部及第二腳部分別連接電源之正極及負極，該第三腳部係連接一判讀裝置。
9. 如請求項8所述之具檢測裝置之傳動元件，其中，該判讀裝置係包含：計頻器及比較器。
10. 如請求項8所述之具檢測裝置之傳動元件，其中，該判讀裝置係包含：計頻器及運算處理器。
11. 如請求項8所述之具檢測裝置之傳動元件，其中，該判讀裝置係包含：計頻器、比較器及運算處理器。
12. 如請求項8所述之具檢測裝置之傳動元件，其中，該判讀裝置係包含：微處理器。