TWI691665B

TWI691665B - 線性傳動裝置

Info

Publication number: TWI691665B
Application number: TW108100143A
Authority: TW
Inventors: 留偉倫; 蔡尚樺
Original assignee: 上銀科技股份有限公司
Priority date: 2019-01-03
Filing date: 2019-01-03
Publication date: 2020-04-21
Also published as: TW202026548A

Abstract

本發明所提供一種線性傳動裝置，主要由長軸件、移動模組、滾動單元、迴流組件、感測元件、及數據截取單元所組成，本發明其結構簡單，係透過該感測元件設置於該迴流組件的第一迴流管與第二迴流管的銜接處，於該滾動單元的間隔件發生異常狀況前，可即時地診斷各滾動件之間的距離變化差異，經由該感測元件輸出感測訊號，可讓終端即時停機確認工件與機台的狀況，避免持續運行導致機台與工件等結構損毀，並且該感測元件還可以作為傳輸資料的介質，進一步方便維護的目的。

Description

線性傳動裝置

本發明與線性傳動裝置有關，特別係一種能即時地診斷滾動件之間的距離變化差異的線性傳動裝置。

請參閱圖1A所示，顯示美國專利(US7178981B2)有關種線性滾柱軸承的其中一圖式，其具有導向滑架1，該導向滑架1可以通過滾珠(圖中未示)以滾動的方式安裝在導軌2上，該導向滑架1設有至少一個用於滾珠的滾動通道(圖中未示)，該滾動通道包括用於支撐滾珠的支撐通道(圖中未示)、以及連接支撐通道的偏轉通道(圖中未示)，該偏轉通道設置在導向滑架1的端部元件3中，並且滾動通道中的滾珠在旋轉方向上受到位移阻力，該端部元件3分別設置有傳感器4，該傳感器4用於偵測滾珠運行時碰撞到蓋板變形所產生的滑移阻力來判斷是否異常，然而，裝設上述的傳感器4通常會使該導向滑架1的長度增長，進而使成本提高且結構複雜，如此將會影響操作行程的問題。

請參閱圖1B所示，顯示日本專利(JP2007225024)有關具感測裝置的滾珠螺桿的其中一圖式，其於螺帽5上凹洞設有感測裝置6(電容型、光學式)，用以量測滾珠7的位移狀況，進而判斷該螺帽5受力情形，然而，該感測裝置6結構會變更該螺帽5外型的尺寸，使該螺帽5外徑增大，進而影響螺帽5的運作行程。

請接著參考日本第JP3936519號專利，其揭示了在滾珠螺桿外循環件的彎折處設置震動感測器以感測滾珠運行狀況的技術內容，其中，需在螺帽上進行特殊挖孔加工才能安裝震動感測器，加工的方式較為複雜並且成本較高，再者，在外循環件彎折處設置震動感測器的方式，只能感測滾珠撞擊外循環件彎折處壁面所產生的應力變化進而得知滾珠的運行順暢程度(例如潤滑不足即可能導致滾珠運行不順)，無法量測出滾珠之間的距離變化，進而無法得知滾珠是否有堵塞卡死的情形。

其餘如日本第JPA2014159847號專利、日本第JPA2013200032號專利皆有上述的缺點，因此，目前習用的線性傳動裝置仍有其待改良之處，而有待改進。

本發明的目的在於提供一種線性傳動裝置，其主要能即時診斷滾動件之間的距離變化差異，進而得知滾動件之間的間隔件是否有倒塌卡死的情形發生，進而避免線性傳動裝置損壞而導致設備停機的狀況。

緣是，為了達成前述目的，依據本發明所提供一種線性傳動裝置，包含：

一長軸件，沿一軸向延伸，並具有一滾動溝；

一移動模組，能夠沿該軸向往復位移地套設在該長軸件，並具有一對應該滾動溝設置的滾動槽，該滾動溝與該滾動槽形成一負荷路徑；

一滾動單元，設於該負荷路徑內，並具有複數滾動件及複數間隔件，各該滾動件之間具有一個該間隔件；

一迴流組件，穿設該移動模組且連通該負荷路徑，並具有一第一迴流管、一連通該第一迴流管的第二迴流管、及一貫穿該第一迴流管與該第二迴流管的迴流道，該迴流道供該滾動單元循環迴流用；

至少一感測元件，設置於該移動模組且位於該第一迴流管與該第二迴流管的銜接處，當該滾動單元在該迴流道循環迴流時，該至少一感測元件能偵測各該滾動件之間的距離變化，並輸出一感測訊號；以及

一數據截取單元，訊號連結該至少一感測元件，用以接收該至少一感測元件輸出的感測訊號。

較佳地，其中該線性傳動裝置為滾珠螺桿、或是線性滑軌。

較佳地，其中該線性傳動裝置為滾珠螺桿，該線性傳動裝置還包含一固定蓋，該固定蓋設於該移動模組的外表面且覆蓋該迴流組件與該至少一感測元件，並具有一供該迴流組件與該至少一感測元件容置的容置槽，該容置槽的槽壁面凹設至少一容置該至少一感測元件的容設槽。

較佳地，其中該感測元件與該數據截取單元是透過無線達成訊號傳輸。

較佳地，其中該感測元件為電感感應式、或光感感應式。

較佳地，其中該第一迴流管具有一第一連接端以及一第一連通端，該第二迴流管具有一第二連接端以及一第二連通端，該迴流道係貫穿該第一迴流管的第一連接端及第一連通端、以及該第二迴流管的第二連接端及第二連通端，該第一迴流管的第一連接端係對應該第二迴流管的第二連接端，該第一迴流管的第一連通端以及該第二迴流管的第二連通端係分別連接該負荷路徑的兩端，該至少一感測元件係位於該第一迴流管的第一連接端及該第二迴流管的第二連接端一側。

較佳地，於某些實施例中，該第一迴流管的第一連接端係抵靠於該第二迴流管的第二連接端。

較佳地，於某些實施例中，該第一迴流管的第一連接端與該第二迴流管的第二連接端係相距0.1mm至0.2mm。

較佳地，於某些實施例中，貫穿該第一連接端及該第二連接端的部分該迴流道係呈直線狀。

較佳地，其中該迴流組件係由塑膠材質製成。

藉此，本發明所提供一種線性傳動裝置，主要由長軸件、移動模組、滾動單元、迴流組件、感測元件、及數據截取單元所組成，本發明其結構簡單，係透過該感測元件設置於該迴流組件的第一迴流管與第二迴流管的銜接處，可即時地診斷各滾動件之間的距離變化差異，進而得知各滾動件之間的間隔件是否有異狀(例如倒塌)，經由該感測元件輸出感測訊號，可讓終端即時停機確認工件與機台的狀況，避免持續運行導致機台與工件等結構損毀，並且該感測元件還可以作為傳輸資料的介質，進一步方便維護的目的。

有關於本發明的前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式的較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

本發明線性傳動裝置的較佳實施例如圖2至圖5所示，該線性傳動裝置是舉滾珠螺桿為例，但不以此為限制，亦或是圖7的線性滑軌，其中，該線性傳動裝置係包含：

一長軸件20，沿一軸向X延伸，本實施例之該長軸件20為螺桿，並具有一螺桿環面21、及一凹設於該螺桿環面21且呈螺旋狀的滾動溝22。

一移動模組30，能夠沿該軸向X往復位移地套設在該長軸件20外並可相對該長軸件20線性運動，並具有一對應該滾動溝22設置的滾動槽31，該滾動溝22與該滾動槽31形成一負荷路徑，本實施例之該移動模組30為螺帽。

一滾動單元40，設於該負荷路徑內，並具有複數滾動件41及複數間隔件42，各該滾動件41之間具有一個該間隔件42，於本實施例中，滾動件41係為滾珠，於其他實施例中，滾動件41可為滾柱；間隔件42係為圓柱體，並且間隔件42的兩側分別凹設一用以容納部分滾動件41的凹槽。

兩迴流組件50，係由塑膠材質製成，該兩迴流組件50設置於該移動模組30外且連通該負荷路徑，本實施例中，各迴流組件50的兩端係穿設於該移動模組30，並具有一第一迴流管51、一連通該第一迴流管51的第二迴流管52、及一貫穿該第一迴流管51與該第二迴流管52的迴流道53，該迴流道53供該滾動單元40循環迴流用。

於本實施例中，該兩迴流組件50結構實質相同，因此以其中一該迴流組件50做進一步說明。該第一迴流管51具有一第一連接端512以及一第一連通端514，該第二迴流管52具有一第二連接端522以及一第二連通端524，該迴流道53係貫穿該第一迴流管51的第一連接端512及第一連通端514、以及該第二迴流管52的第二連接端522及第二連通端524，貫穿該第一連接端512及該第二連接端522的部分該迴流道53係呈直線狀，該第一迴流管51的第一連接端512係對應該第二迴流管52的第二連接端522，該第一迴流管51的第一連通端514以及該第二迴流管52的第二連通端524係分別連接該負荷路徑的兩端。

於其他實施例中，該線性傳動裝置亦可只具有一個該迴流組件50。

由於長軸件(螺桿)、移動模組(螺帽)、兩迴流組件、以及滾動單元的組裝方式皆為習知，且其作動方式與習知相同，亦非本案的創作重點，因此對於該等構件(指長軸件、移動模組、兩迴流組件、以及滾動單元)之詳細結構、組裝方式與作動方式不再詳述。

四感測元件60，其中兩個該感測元件60分別對應設置於各該迴流組件50兩側的外表面，兩個該感測元件60位於各該迴流組件50的第一迴流管51與第二迴流管52的銜接處，更進一步來說，該兩感測元件60係分別位於該第一迴流管51的第一連接端512及該第二迴流管52的第二連接端522兩側，當然不以此為限制，請參閱圖3B所示，於另一較佳實施例中，亦或是一個該感測元件60設置於該第一迴流管51的第一連接端512及該第二迴流管52的第二連接端522一側，亦可達到相同功效，藉此，當該滾動單元40在該迴流道53循環迴流時，各該感測元件60能偵測各該滾動件41之間的距離變化，並輸出一感測訊號，用以判別相鄰兩個該滾動件41彼此之間的間隙差異來判斷各該滾動件41之間的各間隔件42是否有毀損或是倒塌橫置的情況發生，另外，由於貫穿該第一連接端512及該第二連接端522的部分該迴流道53係呈直線狀，各該滾動件41及各該間隔件42大致以線性移動的方式經過穿經該第一連接端512及該第二連接端522的部分該迴流道53，因此該感測元件60所量出的該感測訊號相對精確；本實施例中，該等感測元件60舉電感感應式為例，但不以此為限制，亦或光感感應式。電感感應式是利用線圈自感或互感的變化來實現測量的一種裝置，其結構成本便宜，外型尺寸可客製化，輸出功率大，抗干擾能力強，對工作環境要求不高，分辨力較高，穩定性好等優點；光感感應式係利用光線的各種性質，以檢測物體是否存在或是表面狀態之變化等，其檢測距離較長、對於檢測物體的限制條件較少、以非接觸方式完成檢測、解析度更高等優點。當位於兩個該滾動件41之間的該間隔件42發生位移傾倒進而導致兩個該滾動件41之間的距離超過安全值時(於本實施例中安全值為2mm，於其他實施例中則不以此為限，可因不同的設計目的而變化)，極有可能造成該迴流道53及該負荷路中的滾動單元40卡死進而造成設備毀損停機，而經由該等感測元件60的設計，可達到即時地診斷該線性傳動裝置有異常，讓終端即時停機確認工件與機台的狀況，避免持續運行導致機台與工件等結構損毀。

值得一提的是，於本實施例中，該第一迴流管51的第一連接端512係抵靠於該第二迴流管52的第二連接端522，於其他較佳實施例中，該第一迴流管51的第一連接端512與該第二迴流管52的第二連接端522係相距0.1mm至0.2mm，進而使該感測元件60可藉由第一連接端512及第二連接端522之間的間隙去量測滾動件41之間的距離變化，以提升感測的精度及效果。

一固定蓋70，設置於該移動模組30的外表面且覆蓋該兩迴流組件50與四個該感測元件60，並具有一供該迴流組件50容置的容置槽71、及四由該容置槽71的槽壁面凹設且對應容置四個該感測元件60的容設槽72；具體而言，習知監測的方法，大多採黏貼加速規來監測滾珠螺桿運行的狀況，但往往會面臨到感測元件擺放位置與訊號強度是否足夠的問題，故本案改善上述的缺陷，於該容置槽71的槽壁面凹設四個能對應容置四個該感測元件60的容設槽72，除了可以固定四個該感測元件60的擺放位置外，而且還能使該等感測元件60更貼靠具有該兩迴流組件50，有效地降低訊號的干擾，以達到維持穩定訊號的效果，藉此，本發明充分利用該固定蓋70原本的空間來安裝四個該感測元件60，不僅能不變更該長軸件20原本外型的尺寸，而且不會影響原本機台的設計，達到即時診斷各該滾動件41之間的距離變化差異，進而避免設備停機的狀況。

一數據截取單元80，訊號連結四個該感測元件60，用以接收四個該感測元件60輸出的感測訊號，本實施例係舉有線傳輸為例，但不以此為限制，請參閱圖6所示，四個該感測元件60與該數據截取單元是透過Wi-Fi、藍芽、RF、ZigBee、LoRa、WiGig、4G、或5G無線達成對該數據截取單元80的訊號傳輸，藉以，省去繁瑣的實體配線工程及線體空間，無須考量安裝配線的情況。

另外，上述實施例是以滾珠螺桿做為說明，而請參閱圖2、圖7所示，本實施例之該線性傳動裝置也可適用線性滑軌，使該長軸件20為滑軌，而該移動模組30為滑塊，該兩迴流組件50設置於該移動模組30內，當一鍊條保持器90斷裂時，會造成斷裂處各該滾動件91之間的間隙變大，經由該感測元件60即可檢測出該鏈條保持器90斷裂的異狀，也能達成與上述相同之功效。

以上所述即為本發明實施例各主要構件的組態說明。至於本發明的功效說明如下。

藉此，本發明其結構簡單，係透過該感測元件60設置於該迴流組件50的第一迴流管51與第二迴流管52的銜接處，可即時地診斷各該滾動件41之間的距離變化差異，進而得知該間隔件42是否發生異狀，而經由該感測元件60輸出感測訊號，可讓終端即時停機確認工件與機台的狀況，避免持續運行導致機台與工件等結構損毀，並且該感測元件60還可以作為傳輸資料的介質，進一步方便維護的目的。

X:軸向 20長軸件 21:螺桿環面 22:滾動溝 30:移動模組 31:滾動槽 40:滾動單元 41:滾動件 42:間隔件 50:迴流組件 51:第一迴流管 512:第一連接端 514:第一連通端 52:第二迴流管 522:第二連接端 524:第二連通端 53:迴流道 60:感測元件 70:固定蓋 71:容置槽 72:容設槽 80:數據截取單元 90:鍊條保持器 91:滾動件

圖1A是美國專利(US7178981B2)有關線性滾柱軸承的其中一圖式。圖1B是日本專利(JP2007225024))有關具感測裝置的滾珠螺桿的其中一圖式。圖2是本發明第一實施例的立體圖，顯示該線性傳動裝置為滾珠螺桿。圖3A是本發明第一實施例的分解圖(一)。圖3B是本發明第一實施例的分解圖(二)。圖4是本發明第一實施例的剖面圖(一)。圖5是本發明第一實施例的剖面圖(二)。圖6是本發明第二實施例的立體圖，顯示該感測元件與該數據截取單元是透過無線達成訊號傳輸。圖7是本發明第三實施例的立體圖，顯示該線性傳動裝置為線性滑軌。

X:軸向

20:長軸件

21:螺桿環面

22:滾動溝

30:移動模組

50:迴流組件

51:第一迴流管

512:第一連接端

514:第一連通端

52:第二迴流管

522:第二連接端

524:第二連通端

60:感測元件

70:固定蓋

80:數據截取單元

Claims

一種線性傳動裝置，包含：一長軸件，沿一軸向延伸，並具有一滾動溝；一移動模組，能夠沿該軸向往復位移地套設在該長軸件，並具有一對應該滾動溝設置的滾動槽，該滾動溝與該滾動槽形成一負荷路徑；一滾動單元，設於該負荷路徑內，並具有複數滾動件及複數間隔件，各該滾動件之間具有一個該間隔件；一迴流組件，穿設該移動模組且連通該負荷路徑，並具有一第一迴流管、一連通該第一迴流管的第二迴流管、及一貫穿該第一迴流管與該第二迴流管的迴流道，該迴流道供該滾動單元循環迴流用；至少一感測元件，設置於該移動模組且位於該第一迴流管與該第二迴流管的銜接處，當該滾動單元在該迴流道循環迴流時，該至少一感測元件能偵測各該滾動件之間的距離變化，並輸出一感測訊號；以及一數據截取單元，訊號連結該至少一感測元件，用以接收該至少一感測元件輸出的感測訊號。
如請求項1所述之線性傳動裝置，其中該線性傳動裝置為滾珠螺桿、或是線性滑軌。
如請求項1所述之線性傳動裝置，其中該線性傳動裝置為滾珠螺桿，該線性傳動裝置還包含一固定蓋，該固定蓋設於該移動模組的外表面且覆蓋該迴流組件與該至少一感測元件，並具有一供該迴流組件與該至少一感測元件容置的容置槽，該容置槽的槽壁面凹設至少一容置該至少一感測元件的容設槽。
如請求項1所述之線性傳動裝置，其中該感測元件與該數據截取單元是透過無線達成訊號傳輸。
如請求項1所述之線性傳動裝置，其中該感測元件為電感感應式、或光感感應式。
如請求項1所述之線性傳動裝置，其中該第一迴流管具有一第一連接端以及一第一連通端，該第二迴流管具有一第二連接端以及一第二連通端，該迴流道係貫穿該第一迴流管的第一連接端及第一連通端、以及該第二迴流管的第二連接端及第二連通端，該第一迴流管的第一連接端係對應該第二迴流管的第二連接端，該第一迴流管的第一連通端以及該第二迴流管的第二連通端係分別連接該負荷路徑的兩端，該至少一感測元件係位於該第一迴流管的第一連接端及該第二迴流管的第二連接端一側。
如請求項6所述之線性傳動裝置，其中該第一迴流管的第一連接端係抵靠於該第二迴流管的第二連接端。
如請求項6所述之線性傳動裝置，其中該第一迴流管的第一連接端與該第二迴流管的第二連接端係相距0.1mm至0.2mm。
如請求項6所述之線性傳動裝置，其中貫穿該第一連接端及該第二連接端的部分該迴流道係呈直線狀。
如請求項1所述之線性傳動裝置，其中該迴流組件係由塑膠材質製成。