TWI742944B - 具感測功能的防塵裝置 - Google Patents

Abstract

一種具感測功能的防塵裝置，適於安裝於一線性傳動裝置，該防塵裝置包含：一防塵件，呈環狀，包含一內表面、相對於該內表面的一外表面、連接該內表面和該外表面的一端面以及由該端面凹設的至少一容置槽；一感測器，設置於該至少一容置槽內；以及一供電模組，設置於該至少一容置槽內，電性連接該感測器，以供應該感測器電力。藉此，可實現無線偵測及避免線性傳動裝置的行程被限縮。

Description

具感測功能的防塵裝置

本發明涉及一種防塵裝置，特別是指一種具感測功能的防塵裝置。

線性傳動裝置是利用滾珠、滾柱等多個滾動體之滾動運動，來導引可動體進行直線移動。例如，滾珠螺桿具備有可於螺桿與螺帽之間進行滾動運動之複數個滾珠，並且滾珠螺桿藉由使螺桿旋轉或螺帽旋轉，而使螺帽於螺桿上沿螺桿的軸向行進。而滾珠螺桿在經過長期使用後，滾珠會產生疲勞剝脫(flaking)的現象，也就是滾珠表面的一部分呈鱗狀剝落。剝落下來的碎屑會影響滾珠運行時的順暢度進而妨礙螺帽於螺桿上沿螺桿的軸向行進。因此，需要對滾珠螺桿的運作進行偵測。

目前具有感測異常功能的滾珠螺桿大多是在滾珠螺桿軸向端部上外掛一感測器。然而，外掛感測器會犧牲掉滾珠螺桿原有的行程。此為目前業界有待解決的課題。

為解決上述問題，本發明的主要目的是提供一種具有偵測功能且可避免線性傳動裝置的行程被限縮的防塵裝置。

本發明根據一實施例所提供的一種具感測功能的防塵裝置，適於安裝於一線性傳動裝置，該防塵裝置包含：一防塵件，呈環狀，包含 一內表面、相對於該內表面的一外表面、連接該內表面和該外表面的一端面以及由該端面凹設的至少一容置槽；一感測器，設置於該至少一容置槽內；以及一供電模組，設置於該至少一容置槽內，電性連接該感測器，以供應該感測器電力。

藉此，本發明所提供具有偵測功能的防塵裝置可實現偵測該線性傳動裝置運行狀況的功能及避免線性傳動裝置的行程被限縮。

10,70:螺帽

20:螺桿

21:螺紋

30:防塵裝置

31,61:防塵件

31A:第一組合件

31B:第二組合件

311:外表面

312:內表面

313,613:端面

314:唇部

315:第一接合結構

316:第二接合結構

32:感測器

33,53:供電模組

33A:第一線圈組

33B:第二線圈組

34:蓋體

40,80:迴流配件

53A:傳輸線路

53B:電池

63:第三線圈組

D1:徑向

D2:軸向

EP:電性接觸區

H:通孔

OP:開口

S1:第一凹槽

S2:第二凹槽

S3:第三凹槽

在結合以下附圖研究了詳細描述之後，將發現本發明的其他方面及其優點：圖1為根據本發明一實施例繪示的線性傳動裝置的立體示意圖；圖2為圖1的分解圖；圖3為根據本發明一實施例繪示的部分防塵裝置的立體示意圖；圖4為圖3的分解圖；圖5為根據本發明另一實施例繪示的部分防塵裝置的立體示意圖；圖6為圖5的分解圖；圖7為根據本發明再一實施例繪示的部分防塵裝置的立體示意圖；圖8為圖7的分解圖；圖9為根據本發明另一實施例繪示的線性傳動裝置的立體示意圖；以及圖10為圖9的分解圖。

請參考圖1至圖4所示，本發明根據一實施例所提供的一種具感測功能的防塵裝置30，適於安裝於一線性傳動裝置，例如滾珠螺桿等。 為了方便說明本發明精神，以下將以滾珠螺桿作為範例來闡明。滾珠螺桿包含一螺帽10、一螺桿20、一防塵裝置30、至少一迴流配件40和多個滾動體(未繪示)。其中定義螺桿20的軸向為D2，以及螺桿20的徑向為D1。螺帽10包含一通孔H。螺桿20可插入此通孔H，通孔H於螺帽10的兩端分別形成一開口OP，使螺帽10可沿螺桿20行進。迴流配件40用以提供滾珠螺桿的多個滾動體迴轉的空間。

防塵裝置30包含一防塵件31、一感測器32、一供電模組33和一蓋體34。感測器32可例如為用以偵測振動的感測器，例如加速度感測器、位移感測器、速度感測器等。感測器32可透過無線的方式，將感測結果傳送至控制分析端，控制分析端可例如是電腦、手機或平板等智慧裝置，以進行滾珠螺桿是否運作異常的判斷。供電模組33電性連接感測器32，以供應感測器32電力。並且，感測器32和供電模組33埋入防塵件31中，藉此可避免感測器32和供電模組33的設置影響滾珠螺桿的行程，並且無須對螺帽10進行額外的加工。又，蓋體34遮蓋防塵件31，藉此可防止感測器32和供電模組33掉出。

防塵件31於本實施例中為滾珠螺桿的刮刷器(Wiper)，防塵件31呈環狀並且安裝於開口OP處，因此螺桿20可穿設於防塵件31。防塵件31包含一外表面311、相對於外表面311的一內表面312以及連接外表面311和內表面312的一端面313。防塵件31更包含由內表面312凸設的一唇部314，因此防塵件31的唇部314可沿螺桿20上的螺紋21行進，以刮除或刷除螺紋21上的油脂或碎屑。

在此實施例中，防塵件31更包含分別呈一第一組合件31A和一第二組合件31B。第一組合件31A和第二組合件31B例如呈半環狀，然而本發明並不限於此。第一組合件31A包含由端面313凹設的一第一凹槽S1以及分別位於相對兩端的二第一接合結構315。第二組合件31B包含由端面313凹設的一第二凹槽S2以及分別位於相對兩端的二第二接合結構316。第一凹槽S1和第二凹槽S2例如呈半環狀，然而本發明並不限於此。第一凹槽S1用以容納感測器32和部分的供電模組33。第二凹槽S2用以容納另一部分的供電模組33。具體來說，供電模組33例如包含一第一線圈組33A和一第二線圈組33B；第一凹槽S1用以容納第一線圈組33A，第二凹槽S2用以容納第二線圈組33B。

各第一接合結構315以及各第二接合結構316設有電性接觸區EP。第一接合結構315的電性接觸區EP對應第二接合結構316的電性接觸區EP。當第一線圈組33A裝設於第一凹槽S1內時，第一線圈組33A可電性連接第一接合結構315的電性接觸區EP。當第二線圈組33B裝設於第二凹槽S2內時，第二線圈組33B可電性連接第二接合結構316的電性接觸區EP。並且，二第一接合結構315的形狀與二第二接合結構316的形狀分別相配合，例如嵌卡配合或是凹凸配合，因此二第一接合結構315分別可分離地連接二第二接合結構316，使第一組合件31A和第二組合件31B組合成環形的防塵件3各第一接合結構315上的電性接觸區EP電性連接對應的各第二接合結構316上的電性接觸區EP。，如此一來，當第一組合件31A和第二組合件31B組合時，位於第一凹槽S1的第一線圈組33A便可與位於第二凹槽S2的第二線圈組33B電性連接，從而構成一無線充電線圈組，以供應電力給感測器32。

此外，在圖3和4的實施例中，第一凹槽S1於環繞軸向D2的環向上任一位置之徑向寬度(沿徑向D1的寬度)一致，然而本發明並不限於此；在本發明的其他實施例中，第一凹槽於環向上任一位置的徑向寬度也可以不一致，例如漸縮，或者例如用來設置感測器32的區域沿徑向D1的寬度不同於用來設置第一線圈組33A的區域沿徑向D1的寬度，端視實際應用的需求來設計。同樣地，在圖3和4的實施例中，第一凹槽S1於環向上任一位置的軸向深度(沿軸向D2的深度)也一致，然而本發明並不限於此；在本發明的其他實施例中，第一凹槽S1於環向上任一位置的軸向深度也可以不一致，例如用來設置感測器32的區域沿軸向D2的深度不同於用來設置第一線圈組33A的區域沿軸向D2的深度，端視實際應用的需求來設計。

另一方面，為了提升感測效率及準確度，本發明的感測器32可設置於線性傳動裝置的迴流配件40附近。以圖2為例來說，第一凹槽S1靠近迴流配件40，且與迴流配件40同側，因此感測器32設置於第一凹槽S1可獲得較準確或較靈敏的感測結果。

為此，以下藉由試驗過程來驗證感測器32的配置位置對感測結果的影響，請配合參考圖4以及圖2所示第一組合件31A、第二組合件31B、螺帽10及迴流配件40的配置關係。假設，實驗組的滾珠螺桿中，將感測器設置在與迴流配件相鄰的位置，例如圖4中的第一組合件31A的凹槽(即第一凹槽S1)的中央；對照組的滾珠螺桿中，將感測器設置在遠離迴流配件的位置，例如圖4中第二組合件31B的凹槽(即第二凹槽S2)的中央；除了感測器的設置位置不同以外，實驗組和對照組的其餘條件相同，感測器為加速度感測器。在此試驗條件下，在滾珠螺桿運作過程中，實驗組的感測器可偵 測獲得的特徵頻率的訊號能量值為0.9G，而對照組的感測器可偵測獲得的特徵頻率的訊號能量值為0.4G。由此可知，將感測器設置於相鄰於迴流配件的位置可較靈敏地偵測到滾珠螺桿的運作狀態。

在本發明另一實施例中，上述的供電模組33也可被替換成以電池作為供電來源。如圖5和圖6所示，供電模組53包含一傳輸線路53A和一電池53B。傳輸線路53A被裝設於第一凹槽S1，且可電性連接感測器32以及二第一接合結構315上的電性接觸區EP。電池53B被裝設第二凹槽S2，並且可電性連接二第二接合結構316上的電性接觸區EP。藉此，當第一組合件31A和第二組合件31B組合時，電池53B電性連接傳輸線路53A，以供應電力給感測器32。

雖然上述各實施例是以組合型的防塵件作為範例來說明，然而本發明並不限於此。本發明再一實施例中，如圖7和8所示，防塵件61包含一端面613和由端面613凹設的一第三凹槽S3(容置槽)。第三凹槽S3例如呈環形，且用以設置感測器32以及一供電模組。在此實施例中，供電模組包含作為無線充電線圈組的第三線圈組63感測器32和第三線圈組63被裝設於第三凹槽S3後，感測器32可電性連接第三線圈組63，使得第三線圈組63可供應電力給感測器32。然而，本發明並不限於上述範例；在其他實施例中，供電模組包含一電池和一傳輸線路，當感測器32和供電模組被裝設於第三凹槽S3後，電池透過傳輸線路電性連接感測器32，以供應電力給感測器32。

在此實施例中，第三凹槽S3於環向上任一位置之徑向寬度(沿徑向D1的寬度)一致，然而本發明並不限於此；在本發明的其他實施例 中，第三凹槽S3於環向上任一位置的徑向寬度也可以不一致，例如用來設置感測器32的區域沿徑向D1的寬度不同於用來設置供電模組的區域沿徑向D1的寬度，端視實際應用的需求來設計。同樣地，第三凹槽S3於環向上任一位置的軸向深度(沿軸向D2的深度)也一致，然而本發明並不限於此；在本發明的其他實施例中，第三凹槽S3於環向上任一位置的軸向深度也可以不一致，例如用來設置感測器32的區域沿軸向D2的深度不同於用來設置供電模組的區域沿軸向D2的深度，端視實際應用的需求來設計。

雖然上述各實施例中防塵裝置是透過將蓋體遮蓋防塵件的方式，使感測器和供電模組限制在防塵件內，然而本發明並不限於此；在其他實施例中，如圖9和10所示，線性傳動裝置包含螺帽70、螺桿20、防塵裝置30和至少一迴流配件80。在此實施例的防塵裝置30的防塵件中，用來容納感測器和供電模組的至少一容置槽的開口是朝向線性傳動裝置內部，並且迴流配件80可將感測器和供電模組限制在防塵件中，因此可省略蓋體的設置。

綜上所述，本發明所提供具有感測功能的防塵裝置，藉由將感測器和供電模組埋入防塵件中，實現無線偵測滾珠螺桿運作狀態的目的，不僅可應用於螺桿旋轉的滾珠螺桿，還可應用於螺帽旋轉的滾珠螺桿。並且，不影響螺帽長度，可維持滾珠螺桿的原使用行程。此外，也無須為了安裝感測器而對螺帽進行額外加工。要維修或更換感測器或供電模組時，只要將防塵裝置卸下後即可進行，簡單、快速。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然而這些實施例並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動、潤飾與 各實施態樣的組合，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

10:螺帽

20:螺桿

21:螺紋

30:防塵裝置

31:防塵件

31A:第一組合件

31B:第二組合件

32:感測器

33:供電模組

34:蓋體

40:迴流配件

H:通孔

D1:徑向

D2:軸向

OP:開口

Claims (10)

1. 一種具感測功能的防塵裝置，適於安裝於一線性傳動裝置，該防塵裝置包含： 一防塵件，呈環狀，包含一內表面、相對於該內表面的一外表面、連接該內表面和該外表面的一端面以及由該端面凹設的至少一容置槽； 一感測器，設置於該至少一容置槽內；以及 一供電模組，設置於該至少一容置槽內，電性連接該感測器，以供應該感測器電力。
2. 根據請求項1所述的具感測功能的防塵裝置，其中該至少一容置槽包含一第一凹槽和一第二凹槽，該防塵件包含一第一組合件和一第二組合件，該第一組合件包含該第一凹槽和相對的二第一接合結構，該第二組合件包含該第二凹槽和相對的二第二接合結構，各該第一接合結構和各該第二接合結構分別包含一電性接觸區，該感測器和部分的該供電模組是設置於該第一凹槽且彼此電性連接，該部分的該供電模組電性連接該第一接合結構的該電性接觸區，另一部分的該供電模組是設置於該第二凹槽且電性連接該第二接合結構的該電性接觸區，該二第一接合結構分別可分離地連接該二第二接合結構，使該第一組合件和該第二組合件組合成該防塵件，並且使該第一接合結構的該電性接觸區電性連接對應的該第二接合結構的該電性接觸區，從而使該部分的該供電模組和該另一部分的該供電模組電性連接。
3. 根據請求項2所述的具感測功能的防塵裝置，其中該供電模組包含一第一線圈組和一第二線圈組，該第一線圈組設置於該第一凹槽且連接該感測器，該第二線圈組設置於該第二凹槽，當該第一組合件和該第二組合件組合時，該第一線圈組電性連接該第二線圈組，以產生該電力給該感測器。
4. 根據請求項2所述的具感測功能的防塵裝置，其中該供電模組包含一電池和一傳輸線路，該傳輸線路設置於該第一凹槽且連接該感測器，該電池設置於該第二凹槽，當該第一組合件和該第二組合件組合時，該電池電性連接該傳輸線路，以供應該電力給該感測器。
5. 根據請求項1所述的具感測功能的防塵裝置，其中該供電模組包含一無線充電線圈組，該無線充電線圈組電性連接該感測器，用以產生該電力。
6. 根據請求項1所述的具感測功能的防塵裝置，其中該供電模組包含一電池和至少一傳輸線路，該電池透過該至少一傳輸線路供應該感測器電力。
7. 根據請求項1所述的具感測功能的防塵裝置，其中該感測器鄰近該線性傳動裝置的一迴流配件，該迴流配件用以提供多個滾動體迴轉的空間。
8. 根據請求項1所述的具感測功能的防塵裝置，更包含一蓋體，用以遮蓋該防塵件。
9. 根據請求項1所述的具感測功能的防塵裝置，其中該感測器用以偵測振動。
10. 根據請求項1所述的具感測功能的防塵裝置，其中該線性傳動裝置為滾珠螺桿。

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