TWI627357B - Locking device with fine abrasive particles - Google Patents

Abstract

一種具有微細磨粒的鎖緊裝置，主要係由一鎖緊件、一預鍍層、複數微細磨粒以及一固化層所構成；該鎖緊件具有能被鎖緊工具進行鎖緊的一鎖緊部位，以及與鎖緊物件被鎖緊之一接觸面；該預鍍層係沉積於該接觸面的部分面積或全部面積的表面；該微細磨粒係將一微細磨粒溶液成型於該預鍍層上以分布形成複數微細磨粒；該固化層係以結合劑填充於該預鍍層與該微細磨粒間隙，以再轉變為固態型態，使該結合劑與該預鍍層固化並抓持固定該微細磨粒；進而使得該微細磨粒與鎖緊物件接觸時得以藉由該微細磨粒的材質發揮止滑效果與增加鎖緊條件，進而使鎖緊裝置固定避免鬆脫。

Description

具有微細磨粒的鎖緊裝置

本發明係關於一種具有微細磨粒的鎖緊裝置，特別是指一種以金屬沉積微細磨粒於一螺頭與一螺紋體的部分面積的鎖緊裝置。

習用螺栓與螺帽被廣泛地應用在人們的生產生活科研領域中，在現代生活中，螺栓與螺帽的使用，隨著科技的發展進步，人們對其有了更加嚴格的要求。

尤其是螺栓與螺帽應用在特別場合，特殊工件中對螺栓與螺帽的要求非常嚴格。螺栓與螺帽作為緊固件，要求螺栓與螺帽不能鬆動。但是在特別的使用環境中，特別是在機械的頻繁振動的情況下，螺栓與螺帽極易鬆動。如不能及時發現檢修，就會造成不可估量的重大損失或嚴重後果。

到目前為止，為防止螺栓與螺帽鬆動，一般採取了如下措施：1、加裝彈簧墊圈；2、加裝波紋墊圈；3、將螺母螺杆打通孔，穿銷鎖定；4、將螺母備份加固；5、用膠螺母螺杆粘住；6、使用不同螺紋錐度角使之加強緊固力； 7、將螺杆頭螺紋破壞拍鉚；8、將螺杆螺母焊在一起等等作法。

後兩種辦法確有一定作用，但是不可拆卸，使之成為“一次性”做法，為日後維修拆卸造成不便，甚至無法進行。前幾種方法暫時或短期內有效果，但長期下去，在頻繁震動的環境下，也不免造成鬆動。

本案發明人鑑於上述習用螺栓與螺帽所衍生的各項缺點，乃亟思加以改良創新，終於成功研發完成本件具有微細磨粒的鎖緊裝置。

本發明之目的即在於提供一種克服頻繁震動場合來使用螺栓與螺帽緊固鎖緊物件，以解決螺栓與螺帽鬆動問題的鎖緊裝置。

本發明之次一目的係在於提供一種鎖緊裝置在一定的體積和表面積內，改變了該螺頭及該螺紋體與鎖緊物件的接觸面積，進而改變鎖緊裝置於鎖緊物件的摩擦力大小之功效。

本發明之另一目的係在於提供一種在震動環境下使用的鎖緊裝置，特別是頻繁的震動，不會破壞鎖緊裝置的鎖緊條件，不會使該螺紋體沿著螺紋軌道慢慢的迴旋，更不會隨著使用時間增加逐漸減小了鎖緊力度，進而防止被鎖緊物件鬆動的鎖緊裝置。

可達成上述發明目的之具有微細磨粒的鎖緊裝置，包括有：一鎖緊件，其能被鎖緊工具進行鎖緊動作的一鎖緊部位，以及與鎖緊物件被鎖緊之一接觸面；一預鍍層，係以金屬沉積技術於該鎖緊件之該接觸面的部分面積、或全部面積的表面反應膜；複數微細磨粒，將複數微細磨粒加入至一溶劑中，經由一濕式混合製程使該微細磨粒均勻分布於該溶劑中分布形成一微細磨粒溶液，並將該微細磨粒溶液成型於該預鍍層上以分布形成複數微細磨粒；一固化層，係以結合劑填充於該預鍍層與該微細磨粒間隙，以再轉變為固態型態，使該結合劑與該預鍍層固化並抓持固定該微細磨粒。

1‧‧‧鎖緊件

11‧‧‧鎖緊部位

12‧‧‧接觸面

131‧‧‧螺頭

132‧‧‧底面

133‧‧‧螺紋體

141‧‧‧上表面

142‧‧‧下表面

151‧‧‧上表面

152‧‧‧下表面

2‧‧‧預鍍層

31‧‧‧微細磨粒

32‧‧‧溶劑

33‧‧‧微細磨粒溶液

4‧‧‧固化層

圖1為本發明具有微細磨粒的鎖緊裝置的螺栓之剖面及局部放大示意圖；圖2為該螺栓之該鎖緊件利用一第一成型製程形成一預鍍層之示意圖；圖3為將複數微細磨粒加入至一溶劑中，經由一濕式混合製程形成一微細磨粒溶液之示意圖；圖4為該螺栓之該鎖緊件利用一第二成型製程形成複 數微細磨粒之示意圖；圖5為該螺栓之該鎖緊件使用結合劑填充於該預鍍層與該微細磨粒間隙之示意圖；圖6為該具有螺栓之該鎖緊件第二實施例之示圖；圖7為該螺帽之該鎖緊件之成品及局部放大示意圖；以及圖8為該墊片之該鎖緊件之成品及局部放大示意圖。

請參閱圖1，本發明所提供之具有微細磨粒的鎖緊裝置(locking device)，主要包括有：一鎖緊件1、一預鍍層2、複數微細磨粒31以及一固化層4所構成。

該鎖緊件1其能被鎖緊工具(如梅花板手、套筒板手)進行鎖緊動作的一鎖緊部位11，以及與一鎖緊物件被鎖緊之該接觸面12；該鎖緊件1能為一螺栓，如圖5所示，其具有一螺頭131及一螺紋體133，該螺頭131為該鎖緊部位11具有一底面132，該螺紋體133為與鎖緊物件被鎖緊之該接觸面12係一體延伸自該螺頭131的該底面132；該螺紋體133表面還具有螺紋，以便於將該螺紋體133固定於鎖緊物件中，因為螺紋突起部分的機械強度相較於螺紋與螺紋之間的區域而言較弱；該鎖緊件1能為螺栓與螺帽用於彼此對合鎖緊， 該螺帽的外周圍為該鎖緊部位11，該螺帽的一上表面141或一下表面142為與鎖緊物件被鎖緊之該接觸面12，因為該螺帽之內螺紋與螺栓之該螺紋體133以螺紋原理相繫結鎖緊；該鎖緊件1能為螺帽，如圖7所示，該螺帽的外周圍為該鎖緊部位11，該螺帽的該上表面141或該下表面142為與鎖緊物件被鎖緊之該接觸面12；該鎖緊件1能為墊片，如圖8所示，該墊片係配置於螺栓的該螺紋體133上，該螺栓再與該螺帽用於彼此對合鎖緊，該墊片的一上表面151或一下表面152為與鎖緊物件被鎖緊之該接觸面12。

該預鍍層2係以金屬沉積技術於該鎖緊件1之該接觸面12的部分面積、或全部面積的表面反應膜；該鎖緊件1為先由清洗槽(圖中未顯示)脫脂、活化與水洗後，由預鍍槽(圖中未顯示)以金屬沉積方式先在該鎖緊件1之該接觸面12的部分面積、或全部面積(其中，該接觸面12為螺栓之該螺紋體133(如圖5所示)、或螺栓之該螺頭131的該底面132以及螺栓之該螺紋體133(如圖6所示)、或螺帽的該上表面141與該下表面142(如圖7所示)、或墊片的該上表面151與該下表面152(如圖8所示))鍍上一層0.05~10微米(μrm)之鎳(Ni)、氮化硼、氧化鋁作為該預鍍層2(如圖2所示)，該預鍍層2的厚度為該微細磨粒31的粒徑的百分之二至百分之十，之後再將已備製完成之一微細磨粒溶液33利用磨粒槽 (圖中未顯示)將該微細磨粒31以第二成型製程在該鎖緊件1上，之後再次或多次以固化製程增加該微細磨粒31的粒徑的百分之四十至百分之六十的厚度之鎳(Ni)作為該固化層4；如圖3與圖4所示，本發明之該鎖緊件1為以螺栓作說明，該微細磨粒31係將複數微細磨粒31加入至一溶劑32中，經由一濕式混合製程使該微細磨粒31均勻分布於該溶劑32中分布形成一微細磨粒溶液33，並將該微細磨粒溶液33成型於該預鍍層2上以分布形成複數微細磨粒31，該微細磨粒31的粒徑介於0.1~50微米(μm)之間，或可依照該鎖緊件1之大小將粒徑介於0.1微米(μm)至1毫米(mm)之間；本發明乃於該溶劑32中分散該該微細磨粒31，可大幅降低磨粒團聚集結的現象。因此，在和該固化層4結合的過程中，將具有較佳的分散效果，如此一來，分布於該具有該微細磨粒31的鎖緊裝置之中的該微細磨粒31，可達到均勻分布之結果，而呈現加大摩擦力的效能；而製作時，係先選用多數平均粒徑為0.1~50微米(μm)之該微細磨粒31，而該微細磨粒31可選自鈦金屬、鈦合金粒子、鑽石粒子或含鈦類鑽石薄膜粒子，將該微細磨粒31先經過鹼洗除油和酸洗活化去除表面附著物之後，以第一成型製程在該鎖緊件1之該接觸面12的部分面積、或全部面積(其中，該接觸面12為螺栓之該螺紋體133(如圖5 所示)、或螺栓之該螺頭131的該底面132以及螺栓之該螺紋體133(如圖6所示)、或螺帽的該上表面141與該下表面142(如圖7所示)、或墊片的該上表面151與該下表面152(如圖8所示))表面鍍上形成一預鍍層2，而該預鍍層2材質係為膜厚為微細磨粒31的粒徑的百分之二至百分之十的厚度之表面反應膜，該表面反應膜材質可為鎳、氮化硼、氧化鋁，且該預鍍層2鍍在該螺紋體133的部分面積為30~90%、而該螺頭131的該底面132的部分面積為50~100%以及該螺紋體133的部分面積為30~90%、而該螺帽的該上表面141與該下表面142的面積為30~100%、而該墊片的該上表面151與該下表面152的面積為30~100%，將鍍有該預鍍層2之該鎖緊件1在預鍍槽中，待時間20分鐘後，便使該鎖緊件1的該預鍍層2表面形成複數微細磨粒31，如此，即可製成所需之該微細磨粒31；其中該微細磨粒31可為圓球狀、金字塔狀、四面體、六面體、八面體等形狀。

該固化層4係以結合劑填充於該預鍍層2與該微細磨粒31間隙(如圖5所示)，以再轉變為固態型態，使該結合劑與該預鍍層2固化並抓持固定該微細磨粒31。

本發明之具有微細磨粒31的鎖緊裝置，包含有下列步驟：

步驟1：將複數微細磨粒31加入至一溶劑32中，經由一濕式混合製程使該微細磨粒31均勻分布於該溶劑32 中形成一微細磨粒溶液33，該微細磨粒31的粒徑介於200至800奈米(nm)之間，該微細磨粒31可為人造鑽石、天然鑽石、多晶鑽石、氧化鋁、碳化矽或立方氮化硼等，該濕式混合製程可為超音波震盪法、離心法及攪拌法等。

步驟2：利用一第一成型製程將該微細磨粒溶液33成型於一鎖緊件1之該接觸面12的部分面積或全部面積上形成一預鍍層2，其中該預鍍層2形成於該接觸面12為螺栓之該螺紋體133(如圖5所示)、或螺栓之該螺頭131的該底面132以及螺栓之該螺紋體133(如圖6所示)、或螺帽的該上表面141與該下表面142(如圖7所示)、或墊片的該上表面151與該下表面152(如圖8所示)；該鎖緊件1只要根據考慮與所使用的材料的適性其第一成型製程可為真空蒸鍍法、濺鍍法、離子電鍍法、電鍍法、電鑄法等物理性方式，化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition，CVD)、電漿CVD法等化學性方式等中適當選擇的方法進行成該預鍍層2即可。

步驟3：利用一第二成型製程將該微細磨粒溶液33成型於該預鍍層2上以形成複數微細磨粒31；於該預鍍層2形成該微細磨粒31後，其中的該溶劑32便揮發殆盡，而留下該微細磨粒31均勻分散於該預鍍層2之上。於本發明中，該第二成型製程可為一真空蒸鍍法、濺鍍法、離子電鍍法、電鍍法、電鑄法等物理性方式製程。

步驟4：使用結合劑填充於該預鍍層2與該微細 磨粒31間隙，以抓持並固定該微細磨粒31；於此步驟中，係利用一固化製程使該固化層4固化，當非固態的該結合劑轉變成固態時，該結合劑與該預鍍層2固化將會抓持並包覆該微細磨粒31。於本發明中，依據所選擇的該結合劑40的種類，該固化製程舉例來說可為真空蒸鍍法、濺鍍法、離子電鍍法、電鍍法、電鑄法等物理性方式增加該微細磨粒31的粒徑的百分之二十至百分之三十的厚度之鎳(Ni)作為該固化層4。

步驟5：於該固化層4上再成型該固化層4以形成一具有微細磨粒31的鎖緊裝置。如上所述，此時的該微細磨粒溶液33中的該溶劑32已揮發殆盡，且該固化層4係填充於該預鍍層2與該微細磨粒31間隙，故於此步驟，係將該結合劑再次成型於含有該微細磨粒31的該固化層4之上，以再次形成該固化層4該固化製程舉例來說可為真空蒸鍍法、濺鍍法、離子電鍍法、電鍍法、電鑄法等物理性方式再次增加微細磨粒31的粒徑的百分之二十至百分之三十的厚度之鎳(Ni)作為該固化層4。

是以，本發明使該具有微細磨粒31的鎖緊裝置可含有粒徑非常細小的該微細磨粒31，並使該微細磨粒31得以均勻地分布，以達到增加接觸面積與增大摩擦力之功效。

綜上所述，本案不但在空間型態上確屬創新， 並能較習用物品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

Claims (4)

1. 一種具有微細磨粒的鎖緊裝置，包括：一鎖緊件，其能被鎖緊工具進行鎖緊動作的一鎖緊部位，以及與鎖緊物件被鎖緊之一接觸面；一預鍍層，係以金屬沉積技術鍍上一層0.05~10微米之鎳、氮化硼、氧化鋁於該鎖緊件之該接觸面的部分面積的表面反應膜；複數微細磨粒，將選自鈦金屬、鈦合金粒子、鑽石粒子或含鈦類鑽石薄膜粒子的複數微細磨粒加入至一溶劑中，經由一濕式混合製程使該微細磨粒均勻分布於該溶劑中分布形成一微細磨粒溶液，並將微細磨粒溶液成型於該預鍍層上以分布形成複數微細磨粒；一固化層，係以結合劑填充於該預鍍層與該微細磨粒間隙，以再轉變為固態型態，使該結合劑與該預鍍層固化並抓持固定該微細磨粒。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有微細磨粒的鎖緊裝置，其中該鎖緊件為一螺栓，其具有一螺頭及一螺紋體，該螺頭為該鎖緊部位具有一底面，該螺紋體為與鎖緊物件被鎖緊之該接觸面係一體延伸自該螺頭的該底面，該螺頭的該底面的部分面積為50~100%以及該螺紋體的部分面積為30~90%表面鍍上形成該預鍍層。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有微細磨粒的鎖緊裝置， 其中該鎖緊件為一螺帽，該螺帽的外周圍為該鎖緊部位，該螺帽的該上表面或該下表面的面積為30~100%為與鎖緊物件被鎖緊之該接觸面，該上表面與該下表面表面鍍上形成該預鍍層，而該預鍍層材質係為鎳、氮化硼、氧化鋁。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具有微細磨粒的鎖緊裝置，其中該鎖緊件為墊片，該墊片的該上表面或該下表面的面積為30~100%為與鎖緊物件被鎖緊之該接觸面，該上表面與該下表面表面鍍上形成該預鍍層，而該預鍍層材質係為鎳、氮化硼、氧化鋁。