TWI572797B - Double nut ball screw with sensing preload function - Google Patents

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具有感測預壓力功能的雙螺帽滾珠螺桿
本發明係與滾珠螺桿有關，特別是指一種具有感測預壓力功能的雙螺帽滾珠螺桿。
傳統的雙螺帽滾珠螺桿，係在兩個螺帽之間設置一預壓片，並於該二螺帽表面分別設置一相向的鍵槽，再置入一連結鍵而使其兩端分別位於該二螺帽的鍵槽內，藉此可以使得該二螺帽在螺桿上運轉時得以保持一預壓力壓制於該預壓片上而緊密結合，進而可避免該二螺帽移動時所可能產生的軸向間隙，以及可增加滾珠螺桿在運轉時的剛性、定位精度以及定位的穩定性。
在滾珠螺桿使用一段時間之後，由於滾珠與螺桿、螺帽間會產生磨耗，進而形成軸向間隙，因此會使得二螺帽之間的預壓力逐漸減少，進而導致剛性、定位精度以及定位穩定性的降低。
由上可知，預壓力即為衡量滾珠螺桿的剛性、定位精度以及定位穩定性的重要指標之一。
中華民國公開第201422946號專利，揭露了一種可供即時監控預壓力之滾珠螺桿，其主要是將力量感測器設置於二螺帽之間，藉由該感測該二螺帽之間的預壓力來進行監控。
此外，日本特開平5-141498號專利，也揭露了將預壓檢出手段設置於二螺帽之間，藉以檢測預壓力的技術。
然而，前述的已知技術僅揭露了將力量感測器設置於二螺帽之間的技術，但並沒有揭露如何讓力量感測器偵測預壓力的靈敏度及效果更好的技術。
本發明之主要目的乃在於提供一種具有感測預壓力功能的雙螺帽滾珠螺桿，其可讓力量感測器偵測預壓力的靈敏度及效果更好。
緣是，依據本發明所提供之一種具有感測預壓力功能的雙螺帽滾珠螺桿，包含有：一螺桿，具有一外螺紋；二螺帽，各該螺帽具有一內螺紋；該二螺帽係套設螺接於該螺桿，且該二螺帽與該螺桿係聯合形成一循環路徑；該二螺帽之相對面之間係具有一間隙，且該二螺帽之表面係各具有一鍵槽彼此相對且相鄰於該間隙；一連結鍵，設於該二螺帽的鍵槽內且跨置於該二螺帽，且該連結鍵係跨過該間隙；複數滾珠，設置於該循環路徑內，而可在該螺桿旋轉時，於該循環路徑內滾動及移動；一環狀可變形平台，橫斷面大致呈U字形，在斷面上係具有一底段，以及位於該底段兩側且與該底段一體成形的二側段；以及一力量感測器，呈環狀，設於該環狀可變形平台之底段，且位於該二側段之間；其中，該環狀可變形平台之底段在設有該力量感測器的表面的相對另一面，係向外延伸一凸台，該凸台之寬度不大於該底段之寬度；該環狀可變形平台係位於該間隙而受到該二螺帽之相對面所擠壓，其中，在斷面上係以該二側 段之末端抵住於一該螺帽的相對面，並以該凸台之表面抵住於另一該螺帽的相對面。
藉此，藉由該環狀可變形平台來將預壓力的效應放大，進而可讓力量感測器偵測預壓力的靈敏度及效果更好。
10‧‧‧具有感測預壓力功能的雙螺帽滾珠螺桿
11‧‧‧螺桿
12‧‧‧外螺紋
21‧‧‧螺帽
211‧‧‧相對面
22‧‧‧內螺紋
24‧‧‧循環路徑
26‧‧‧間隙
28‧‧‧鍵槽
31‧‧‧連結鍵
41‧‧‧滾珠
51‧‧‧環狀可變形平台
52‧‧‧底段
521‧‧‧凸台
54‧‧‧側段
56‧‧‧連接部
61‧‧‧力量感測器
第1圖係本發明一較佳實施例之組合立體圖。
第2圖係本發明一較佳實施例之爆炸圖。
第3圖係本發明一較佳實施例之局部構件立體圖，顯示環狀可變形平台。
第4圖係沿第3圖中-4剖線之剖視圖。
第5圖係本發明一較佳實施例之側視示意圖。
第6圖係沿第5圖中-6剖線之剖視圖。
第7圖係第6圖之局部放大圖。
第8圖係類似第7圖，而為本發明一較佳實施例之動作示意圖。
為了詳細說明本發明之技術特點所在，茲舉以下之較佳實施例並配合圖式說明如後，其中：如第1圖至第7圖所示，本發明一較佳實施例所提供之一種具有感測預壓力功能的雙螺帽滾珠螺桿10，主要由一螺桿11、二螺帽21、一連結鍵31、複數滾珠41、一環狀可變形平台51以及一力量感測器61所組成，其中：該螺桿11，具有一外螺紋12。
該二螺帽21，各具有一內螺紋22。該二螺帽21係套設螺接於該螺桿11，且該二螺帽21與該螺桿11係聯合形成一循環路徑24。該二螺帽21彼此相對之一相對面211之間係具有一間隙26，且該二螺帽21之表面係各具有一鍵槽28彼此相對且相鄰於該間隙26。
該連結鍵31，設於該二螺帽21的鍵槽28內且跨置於該二螺帽21，且該連結鍵31係跨過該間隙26。藉此，該連結鍵31可將該二螺帽21鎖定使其不會彼此間相對旋轉，進而確保該二螺帽21維持螺接於該螺桿11上且保持固定間距。
該等滾珠41，設置於該循環路徑24內，而可在該螺桿11旋轉時，於該循環路徑24內滾動及移動。
該環狀可變形平台51，橫斷面大致呈U字形，在斷面上係具有一底段52，以及位於該底段52兩側且與該底段52一體成形的二側段54。
該力量感測器61，呈環狀，設於該環狀可變形平台51之底段52，且位於該二側段54之間。
其中，該環狀可變形平台51之底段52在設有該力量感測器61的表面的相對另一面，係向外延伸一凸台521，該凸台521之寬度不大於該底段52之寬度。該環狀可變形平台51係位於該間隙26而受到該二螺帽21彼此相對之該相對面211所擠壓，其中，在斷面上係以該二側段54之末端抵住於一該螺帽21的該相對面211，並以該凸台521之表面抵住於另一該螺帽21的該相對面211。
於本實施例中，該環狀可變形平台51的二側段54係垂直於該底段52，而彼此相互平行；該凸台521的寬度係不大於該底段52寬度的二分之一，且該凸台521係位於該底段52的中央，而與該底段52之表面兩側相隔一預定距離； 此外，該二側段54之相對面與該底段52之間係分別一體形成有一連接部56，各該連接部56之表面在橫斷面上係呈弧狀。其中，該二側段54垂直於該底段52，可以使得該二螺帽21在擠壓該環狀可變形平台51時，擠壓的力量得以與該二側段54平行，藉此可以提供對該底段52及該凸台521的完整支撐力，而若是不垂直的設置，則該二側段54較容易在受該二螺帽21的擠壓時產生變形，支撐力就沒有垂直設置的那麼好。另外，該凸台521的寬度不大於該底段52寬度的二分之一，且位於底段52的中央的設計，主要是利用在擠壓力量作用在該凸台521時，該底段52位於該凸台521兩側的部分產生較大的變形而該凸台521本身產生較小的變形的結果，這個結果可以適度的放大該凸台521的變形程度來讓該力量感測器61的感應效果更好。各該連接部56係用以提供適當的連接效果來提高結構強度。
以上說明了本實施例的架構，接下來說明本第一實施例的操作狀態。
請再參閱第7圖，在未運轉時，該二螺帽21之相對面211作用於該環狀可變形平台51的力量，即是未運轉時的預壓力。此時，由於該環狀可變形平台51乃是藉由該凸台521以及該二側段54的末端緣抵住該二螺帽21的相對面211，因此，該凸台521即會因為該預壓力的作用而略向該二側段54移動一些，藉此會迫使該底段52位於該凸台521兩側的部位產生對應的形變，進而使得該凸台521也產生對應的形變，而可由該力量感測器61所感測出來。
在操作的過程中，該二螺帽21即會因該螺桿11之旋轉而於該螺桿11上往復位移，在這個位移的過程中，該二螺帽21之間的空間關係即會因受外力之作用而改變，亦即該二螺帽21之間的預壓力會在位移的過程中產生變化。 進而，該凸台521的形變即會對應產生變化，而這個變化即可藉由該力量感測器61所感測出來。藉此，使用者可藉由該力量感測器61所感測的結果來判斷目前的預壓力是否正常。
如第8圖所示，在長時間的使用及磨耗後，該二螺帽21之間的間隙即會增加，此即代表該二螺帽21之間的預壓力將會降低，該環狀可變形平台51的變形程度即會減少，而呈現出如第8圖的狀態。
由上可知，本發明乃是藉由該環狀可變形平台51來將預壓力的效應轉為形變，並由該力量感測器61予以感測得知預壓力是否正常。因此，本發明較習知技術不同，習知技術乃是直接將力量感測器61置於該二螺帽21之間來直接加以偵測預壓力，但並沒有揭露如何使靈敏度或效果更好的措施；本發明則是藉由該環狀可變形平台51的設計，來對應預壓力產生形變，並供該力量感測器61感測，可說是放大了預壓力的作用效應，進而，可讓該力量感測器61偵測預壓力的靈敏度及效果更好。
51‧‧‧環狀可變形平台
52‧‧‧底段
521‧‧‧凸台
54‧‧‧側段
56‧‧‧連接部

Claims (5)

  1. 一種具有感測預壓力功能的雙螺帽滾珠螺桿，包含有： 一螺桿，具有一外螺紋； 二螺帽，各該螺帽具有一內螺紋；該二螺帽係套設螺接於該螺桿，且該二螺帽與該螺桿係聯合形成一循環路徑；該二螺帽之相對面之間係具有一間隙，且該二螺帽之表面係各具有一鍵槽彼此相對且相鄰於該間隙； 一連結鍵，設於該二螺帽的鍵槽內且跨置於該二螺帽，且該連結鍵係跨過該間隙； 複數滾珠，設置於該循環路徑內，而可在該螺桿旋轉時，於該循環路徑內滾動及移動； 一環狀可變形平台，橫斷面大致呈U字形，在斷面上係具有一底段，以及位於該底段兩側且與該底段一體成形的二側段；以及 一力量感測器，呈環狀，設於該環狀可變形平台之底段，且位於該二側段之間； 其中，該環狀可變形平台之底段在設有該力量感測器的表面的相對另一面，係向外延伸一凸台，該凸台之寬度不大於該底段之寬度；該環狀可變形平台係位於該間隙而受到該二螺帽之相對面所擠壓，其中，在斷面上係以該二側段之末端抵住於一該螺帽的相對面，並以該凸台之表面抵住於另一該螺帽的相對面。
  2. 依據申請專利範圍第1項之具有感測預壓力功能的雙螺帽滾珠螺桿，其中：該二側段係垂直於該底段，而彼此相平行。
  3. 依據申請專利範圍第1項之具有感測預壓力功能的雙螺帽滾珠螺桿，其中：該凸台之寬度係不大於該底段寬度的二分之一。
  4. 依據申請專利範圍第1項之具有感測預壓力功能的雙螺帽滾珠螺桿，其中：該二側段之相對面與該底段之間係分別一體形成有一連接部，該連接部之表面在橫斷面上係呈弧狀。
  5. 依據申請專利範圍第1項之具有感測預壓力功能的雙螺帽滾珠螺桿，其中：該凸台係位於該底段的中央，而與該底段之表面兩側相隔一預定距離。
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