TWI773840B - 可檢測預負載之螺桿裝置 - Google Patents

可檢測預負載之螺桿裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI773840B
TWI773840B TW107136783A TW107136783A TWI773840B TW I773840 B TWI773840 B TW I773840B TW 107136783 A TW107136783 A TW 107136783A TW 107136783 A TW107136783 A TW 107136783A TW I773840 B TWI773840 B TW I773840B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
nuts
mentioned
force sensor
gasket
washer
Prior art date
Application number
TW107136783A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201923260A (zh
Inventor
久保田祐次
鈴木浩史
富山貴光
Original Assignee
日商Ｔｈｋ股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2017202681A external-priority patent/JP6952569B2/ja
Priority claimed from JP2017202682A external-priority patent/JP6952570B2/ja
Application filed by 日商Ｔｈｋ股份有限公司 filed Critical 日商Ｔｈｋ股份有限公司
Publication of TW201923260A publication Critical patent/TW201923260A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI773840B publication Critical patent/TWI773840B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/24—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for determining value of torque or twisting moment for tightening a nut or other member which is similarly stressed
    • G01L5/243—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for determining value of torque or twisting moment for tightening a nut or other member which is similarly stressed using washers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/24—Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
    • F16H25/2214—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls with elements for guiding the circulating balls
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0028—Force sensors associated with force applying means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
    • F16H2025/2242—Thread profile of the screw or nut showing a pointed "gothic" arch in cross-section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/2003—Screw mechanisms with arrangements for taking up backlash
    • F16H25/2006—Screw mechanisms with arrangements for taking up backlash with more than one nut or with nuts consisting of more than one bearing part
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0009—Force sensors associated with a bearing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)
  • Moving Of Heads (AREA)

Abstract

於二個螺帽之間介設墊片之螺桿裝置中，提供一種可檢測預負載之螺桿裝置。
可檢測預負載之螺桿裝置，其具備：二個螺帽(2、3)；墊片(4)，其被壓縮夾持於二個螺帽(2、3)之間；連結部(25、26)，其將二個螺帽(2、3)連結成彼此不能相對旋轉；及力感測器(31)，其用以檢測預負載。於二個螺帽(2、3)之至少一者(2)之與墊片(4)之接觸面(11)上，遠離連結部(25、26)以使接觸面積變小之方式設置凹部(12)。於凹部(12)附近之墊片(4)之外表面(P1-1)安裝力感測器(31)。

Description

可檢測預負載之螺桿裝置
本發明係關於一種可檢測預負載之螺桿裝置，其於二個螺帽之間介設有用以施加預負載之墊片。
螺桿裝置具備螺桿軸、螺帽、及介設於螺桿軸與螺帽之間之複數個滾珠等之滾動體。若使螺桿軸及螺帽之任一者旋轉，則另一者進行直線運動。螺桿裝置作為機械要素而被使用，用以將旋轉轉換為直線運動或將直線運動轉換為旋轉。由於滾動體在螺桿軸旋轉之期間進行滾動運動，因而具有可減少摩擦阻力且可提高效率之特徵。
作為先前之螺桿裝置，已知一種於二個螺帽之間介設用以施加預負載之墊片之雙螺帽之螺桿裝置。墊片係被壓縮夾持於二個螺帽之間。二個螺帽藉由作為連結部之鍵而彼此不可相對旋轉地被連結。藉由將二個螺帽連結成為不可旋轉，可保持以二個螺帽壓縮墊片之狀態。二個螺帽藉由來自墊片之反作用力而被以消除軸向間隙之方式施加預負載。藉由施加預負載，可提高螺桿裝置之剛性及定位精度。
作為可檢測預負載之螺桿裝置，於專利文獻1揭示有一種螺桿裝置，其使二個螺帽之軸向之端面彼此對向，且於二個螺 帽之一端面設置凸部，於另一端面設置收容凸部之凹部。藉由固定螺釘朝圓周方向按壓凸部，使一個螺帽之繞軸之相位相對於另一螺帽位移，進而施加預負載。二個螺帽間不設置墊片，且於二個螺帽間夾入力感測器。藉由該力感測器，可檢測作用於二個螺帽之軸向之預負載。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2016-223493號公報
若長期使用螺桿裝置，滾動體、螺桿軸、螺帽產生磨耗，施加於二個螺帽上之預負載降低，進而會造成螺桿裝置之定位精度及剛性降低。只要能檢測預負載，即可於定位精度及剛性降低之前交換螺桿裝置。然而，於先前之介設有墊片之螺桿裝置中，存在有難以檢測預負載之課題。這是因為例如即使於墊片之外表面安裝檢測軸向之力之力感測器(例如應變計)，但由於墊片之軸向之應變量小，因而力感測器之輸出亦小之緣故。因此，存在有力感測器之輸出容易受到雜訊之影響，以致力感測器之測定功能降低之課題。
於專利文獻1記載之螺桿裝置中，由於在二個螺帽之間夾持力感測器，因此可增大力感測器之輸出。然而，由於二個螺帽間不介設墊片，因此存在有預負載不穩定且螺帽之剛性變低之課題。
因此，本發明之目的在於，於二個螺帽之間介設墊片之螺桿裝置中，提供一種可檢測預負載之螺桿裝置。
為了解決上述課題，本發明之一態樣，係一種可檢測預負載之螺桿裝置，其具備：螺桿軸，其具有螺旋狀之外表面槽；二個螺帽，其等被安裝於上述螺桿軸，具有與上述外表面槽對向之螺旋狀之內表面槽；複數個滾動體，其等介設於上述螺桿軸之上述外表面槽與上述二個螺帽各者之上述內表面槽之間；墊片，其被壓縮夾持於上述二個螺帽之間；連結部，其將上述二個螺帽連結成彼此不能相對旋轉；及力感測器，其用以檢測預負載；於上述二個螺帽之至少一者之與上述墊片之接觸面、及/或上述墊片之與上述二個螺帽之至少一者之接觸面上，遠離上述連結部以使接觸面積變小之方式設置凹部，於上述凹部附近之上述墊片之外表面及/或上述二個螺帽之至少一者之外表面，安裝上述力感測器。
為了解決上述課題，本發明之另一態樣，係一種可檢測預負載之螺桿裝置，其具備：螺桿軸，其具有螺旋狀之外表面槽；二個螺帽，其等被安裝於上述螺桿軸，具有與上述外表面槽對向之螺旋狀之內表面槽；複數個滾動體，其等介設於上述螺桿軸之上述外表面槽與上述二個螺帽各者之上述內表面槽之間；墊片，其被壓縮夾持於上述二個螺帽之間；連結部，其將上述二個螺帽連結成彼此不能相對旋轉；及力感測器，其用以檢測預負載；於上述墊片上遠離上述連結部設置有至少一個孔，於上述孔附近之上述墊片之外表面安裝上述力感測器。
根據本發明之一態樣，由於以減小接觸面積之方式在螺帽與墊片之接觸面設置凹部，因此可局部增大以力/接觸面積表示之應力(應力=力/接觸面積)。藉由在凹部附近之應力增大之墊片之外表面及/或螺帽之外表面安裝力感測器，可增大力感測器之輸出。此外，因對連結部作用扭轉力，因此藉由使凹部遠離連結部，可防止在力感測器上與預負載重疊地檢測扭轉之力，從而可清晰地檢測預負載。
根據本發明之另一態樣，可一定程度地確保墊片整體之剛性，並且可局部降低孔附近之墊片外表面之剛性。由於在局部降低剛性之墊片之外表面安裝力感測器，因此可增大力感測器之輸出，可進行更高解析度之預負載檢測。此外，因對連結部作用扭轉力，因此藉由使孔遠離連結部，可防止力感測器與預負載重疊地檢測扭轉之力，從而可清晰地檢測預負載。
1、51‧‧‧螺桿軸
1a、51a‧‧‧外表面槽
2、3、42、43、52、53、92、93‧‧‧螺帽
2a、3a、52a、53a、92c‧‧‧內表面槽
3b、53b‧‧‧凸緣
4、54、83‧‧‧墊片
4a、4b、54a、54b、83a、83b‧‧‧分割墊片
5、6、55、56‧‧‧滾珠(滾動體)
7、57‧‧‧螺旋狀通道
8、58‧‧‧返回道
8a、58a‧‧‧貫通孔
8b、58b‧‧‧方向轉換道
9a、9b、59a、59b‧‧‧循環部
11、13、16、44、61、63、66‧‧‧接觸面
12、15、45、62、65、67、68、17、18‧‧‧凹部
12a‧‧‧側壁
12b‧‧‧底面
14‧‧‧薄壁部
21、22、71、72‧‧‧蓋
23、24、27、73、74、77、84‧‧‧鍵槽
25、26、75、76‧‧‧鍵(連結部)
31、31'、81、81'、86a、86b、87a、87b‧‧‧力感測器
31a、81a‧‧‧第一感測部(感測部)
31b、81b‧‧‧第二感測部(感測部)
31c、81c‧‧‧樹脂基部
42a、43a、92a‧‧‧回管
42b、92b‧‧‧平面部
82a、82b、82c‧‧‧軸向之孔
85a、85b、85c‧‧‧直角方向之孔
C‧‧‧假想軸線
P1-1、P1-2、P2-1、P2-2‧‧‧墊片之平坦面(墊片之外表面)
P3‧‧‧螺帽之外表面
W1‧‧‧力感測器之感測部之橫寬
W2‧‧‧複數個孔之區域之橫寬
θ1‧‧‧第一扇形假想區域
θ2‧‧‧第二扇形假想區域
圖1為本發明之第一實施形態之可檢測預負載之螺桿裝置之分解立體圖。
圖2為第一實施形態之可檢測預負載之螺桿裝置之側視圖。
圖3為沿圖2中之IV-IV線箭頭所作之局部視圖。
圖4為第一實施形態之可檢測預負載之螺桿裝置之螺帽之分解立體圖。
圖5為第一實施形態之可檢測預負載之螺桿裝置之側視示意圖。
圖6為本發明之第二實施形態之可檢測預負載之螺桿裝置之分 解立體圖。
圖7(a)至(c)為顯示FEM解析之結果之圖。
圖8為顯示試驗結果之曲線圖。
圖9為本發明之第三實施形態之可檢測預負載之螺桿裝置之分解立體圖。
圖10為第三實施形態之可檢測預負載之螺桿裝置之側視圖。
圖11為第三實施形態之可檢測預負載之螺桿裝置之螺帽之分解立體圖。
圖12為第三實施形態之可檢測預負載之螺桿裝置之墊片之立體圖。
圖13為沿圖10中之XIII-XIII線箭頭所作之局部視圖。
圖14為第三實施形態之可檢測預負載之螺桿裝置之側視示意圖。
圖15為本發明之第四實施形態之可檢測預負載之螺桿裝置之墊片之立體圖。
圖16為第四實施形態之可檢測預負載之螺桿裝置之墊片之局部側視圖。
圖17為本發明之第五實施形態之可檢測預負載之螺桿裝置之分解立體圖。
圖18(a)至(c)為顯示FEM解析之結果之圖。
圖19為顯示試驗結果之曲線圖。
以下，參照所附圖式對本發明之實施形態之可檢測預負載之螺桿裝置(以下，簡稱螺桿裝置)詳細地進行說明。惟，本發 明之螺桿裝置，可以各種之形態具體實施，不侷限於本說明書記載之實施形態。本實施形態係為了藉由充分揭示說明書，以使孰悉該項技藝者能充分地理解發明之範圍之目的而被提供。
(第一實施形態)
圖1為顯示本發明之第一實施形態之螺桿裝置之分解立體圖，圖2為側視圖。本實施形態之螺桿裝置，係所謂雙螺帽之滾珠螺桿，且具備螺桿軸1、二個螺帽2、3、夾持於二個螺帽2、3之間之墊片4、及介設於螺桿軸1與二個螺帽2、3各者之間之滾動體即滾珠5、6。
於螺桿軸1之外表面形成有螺旋狀之外表面槽1a。滾珠5、6係於該外表面槽1a內滾動。外表面槽1a之截面形狀，係尖拱形或圓拱形。
於螺桿軸1上組裝有二個螺帽2、3。螺帽2、3係大致筒狀。於螺帽2、3之內表面形成有與螺桿軸1之外表面槽1a對向之內表面槽2a、3a。內表面槽2a、3a之截面形狀，係尖拱形或圓拱形。並且，於其中一者之螺帽3上設置有用以安裝於對象零件之凸緣3b。於另一者之螺帽2上不設置凸緣。
如圖2所示，於螺桿軸1之外表面槽1a與螺帽2之內表面槽2a之間形成有螺旋狀之通道7。於該通道7內排列有滾珠5(參照圖1)。螺帽2設置有連接於該通道7之一端與另一端之返回道8，可供滾珠5循環。圖2中以一點鏈線顯示螺旋狀之通道7、返回道8之中心線。於本實施形態中，返回道8係由設於螺帽2之貫通孔8a、及聯繫貫通孔8a與通道7之一對方向轉換道8b構成。方向轉換道8b係形成於安裝在螺帽2之軸向之端面之循環部9a、 9b。循環部9a、9b自螺桿軸1之外表面槽1a掬起滾動於通道7之滾珠5而朝貫通孔8a導引。經由貫通孔8a之滾珠5自相反側之循環部9a、9b再次返回通道7。螺帽3也同樣形成有通道7、貫通孔8a及方向轉換道8b。由於其等之構成相同，因此附加相同之符號並省略說明。
如圖3之螺帽2、3之分解立體圖所示，螺帽2之軸向之端面即螺帽2之與墊片4之接觸面11，係被形成為大致圓環狀。於該大致圓環狀之接觸面11設置有供循環部9a插入之凹部12(參照圖1)。於墊片4之與螺帽2對向之接觸面13上不設置凹部。
凹部12具備底面12b及側壁12a。於本實施形態中，自軸向觀察，凹部12形成為大致圓弧狀並且於螺帽2之內表面及外表面開口(一併參照圖4)。藉由該凹部12，於接觸面11之外周側形成有減薄半徑方向之厚度之薄壁部14。
如圖2所示，於螺帽2之軸向之另一端面也設置有凹部15。凹部15之形狀，係與將螺帽2繞與圖2之紙面直角之軸旋轉180度時之凹部12之形狀相同。同樣地，於螺帽3之與墊片4之接觸面16也設置有凹部17(參照圖1)。此外，於螺帽3之軸向之另一端面也設置有凹部18(參照圖3)。
如圖1所示，螺帽2之與墊片4相反側之端面，係由環狀之蓋21封塞。同樣地，螺帽3之與墊片4相反側之端面，也由環狀之蓋22封塞。蓋21、22係藉由螺絲等之鎖緊構件而被安裝於螺帽2、3上。
如圖2所示，於本實施形態中，使二個螺帽2、3之貫通孔8a之圓周方向之相位一致。於圖2之側視圖中，鄰接之其 中一者之螺帽2之循環部9a與另一者之螺帽3之循環部9b相互交錯、亦即其中一者之螺帽2之循環部9a主要配置於較貫通孔8a靠下側，另一者之螺帽3之循環部9b主要配置於較貫通孔8a靠上側。
如圖3所示，於螺帽2、3之對向端部之外表面形成有鍵槽23、24。於該鍵槽23、24內嵌合有作為連結部之鍵25、26(參照圖1)，該連結部係用以彼此不能相對旋轉地連結二個螺帽2、3。於墊片4也形成有供鍵25、26嵌合之鍵槽27。
如圖1所示，墊片4係被夾持於二個螺帽2、3之間。墊片4之外徑係較螺帽2、3之外徑小(參照圖4)。墊片4係環狀，且具備中心角大致為180度之圓弧狀之一對分割墊片4a、4b。於分割墊片4a、4b之外表面之圓周方向之中央部形成有供鍵25、26嵌合之鍵槽27。於分割墊片4a之鍵槽27之圓周方向之兩側形成有一對平坦面P1-1、P1-2。分割墊片4a之內表面係形成為半圓筒狀。於分割墊片4b之鍵槽27之圓周方向之兩側形成有一對平坦面P2-1、P2-2。分割墊片4b之內表面係形成為半圓筒狀。再者，也可不分割墊片4，而由單一零件構成。
如自圖4之墊片4之軸向觀察所示，由於在螺帽2之接觸面設置凹部12，因此螺帽2與墊片4之接觸面積被減小相當於凹部12之面積之大小。圖中以斜線顯示螺帽2與墊片4之接觸面積。
於凹部12附近之墊片4之外表面安裝有力感測器31。具體而言，於分割墊片4a之二個平坦面P1-1、P1-2中之一者即P1-1安裝有力感測器31。力感測器31係藉由黏著劑而被黏貼於平坦面P1-1。只要將力感測器31安裝於平坦面P1-1，可防止於力 感測器31上產生應力。再者，如圖1中一點鏈線所示，也可將力感測器31'安裝於分割墊片4b之平坦面P2-1。如圖1所示，這是因為平坦面P2-1係配置於螺帽3之凹部17附近。
如圖5所示，墊片4係被壓縮地夾持於二個螺帽2、3之間。力感測器31係檢測軸向力即預負載。力感測器31例如為應變計，且具備樹脂基部31c及被埋入樹脂基部31c內且測定墊片4之應變之感測部31a、31b。於感測部31a、31b連接有未圖示之導線。感測部31a、31b具備檢測軸向力之第一感測部31a、及檢測周向力之第二感測部31b。藉由測定軸向力與周向力之差，可消除起因於熱膨脹而產生之軸向力。
如圖4所示，自螺帽之軸向觀察，藉由力感測器31之感測部31a、31b所界定之螺帽2之第一扇形假想區域(以一點鏈線所圍之中心角θ1之扇形區域，以下稱為θ1)，係被包含於藉由凹部12所界定之螺帽2之第二扇形假想區域(以兩點鏈線所圍之中心角θ2之扇形區域，以下稱為θ2)內。其中，第一扇形假想區域θ1，係藉由連結螺帽2之假想軸線C與感測部31a、31b之圓周方向之一端之線L1、及連結假想軸線C與感測部31a、31b之圓周方向之另一端之線L2所界定，並且是中心角未滿180度之扇形區域。第二扇形假想區域θ2，係藉由連結假想軸線C與凹部12之圓周方向之一端之線L3、及連結假想軸線C與凹部12之圓周方向之另一端之線L4所界定，並且是中心角未滿180度之扇形區域。
如圖5所示，墊片4係被壓縮地夾持於二個螺帽2、3之間。並且，藉由來自墊片4之反作用力對二個螺帽2、3施加軸向之預負載。預負載係藉由力感測器31所檢測。力感測器31連接 於未圖示之放大器基板。放大器基板輸出將電壓信號數位化之後之輸出資料。輸出資料被輸入未圖示之故障診斷系統。故障診斷系統，既可將力感測器31之輸出資料與既定之臨限值比較來判斷故障，也可機械學習力感測器31之輸出資料來判斷故障，或者也可對力感測器31之輸出資料進行使用人工知能之深層學習(deep learning)來判斷故障。此外，也可導入IoT，且藉由傳送器經網路迴線將力感測器31之輸出資料傳送至雲端資料庫。
以下，對本實施形態之螺桿裝置之功效進行說明。
由於以減小接觸面積之方式在螺帽2之與墊片4之接觸面11設置凹部12，因此可局部增大以力/接觸面積表示之應力(應力=力/接觸面積)。藉由在凹部12附近之應力增大之墊片4之外表面安裝力感測器31，可增大力感測器31之輸出。此外，因對鍵25、26作用扭轉力，因此藉由使凹部12遠離鍵25、26，可防止力感測器31與預負載重疊地檢測扭轉之力，從而可清晰地檢測預負載。
根據螺桿裝置之FEM解析或試驗結果(詳細容待後述)，可知相較於設置有凹部12之螺帽2之外表面，在不設置凹部之墊片4之外表面產生有面積寬且大之應力。藉由於墊片4之外表面安裝力感測器31，與安裝於螺帽2之外表面之情況比較，可進一步增大力感測器31之輸出。
自螺帽2之軸向觀察，藉由力感測器31之感測部31a、31b所界定之螺帽2之第一扇形假想區域θ1，係被包含於藉由凹部12所界定之螺帽2之第二扇形假想區域θ2內，因此可於力感測器31之感測部31a、31b之全範圍增大應力，可進一步增大力感測器31之輸出。
由於將墊片4之外徑設定為較螺帽2之外徑小，因此可進一步增大作用於墊片4之外表面之應力。假若相反地將墊片4之外徑設定為較螺帽2之外徑大，雖可增大作用於墊片4之內部之應力，但不能增大作用於墊片4之外表面之應力。
由於凹部12係用以使滾珠5循環之循環部9a用之凹部12，因此可增大凹部12之面積，可進一步增大作用於墊片4之外表面之應力。
由於將墊片4分割為二，且於一對之分割墊片4a、4b分別嵌合鍵25、26，因此與將墊片4設定為環狀之情況比較變得容易進行組裝，且可減小自鍵25、26作用於一對分割墊片4a、4b之扭轉力。
力感測器31具備檢測墊片4之軸向力之第一感測部31a、及檢測墊片4之周向力之第二感測部31b，因此，可測定軸向力與周向力之差，從而可消除起因於熱膨脹而產生之軸向力。
(第二實施形態)
圖6為顯示本發明之第二實施形態之螺桿裝置之分解立體圖。第二實施形態之螺桿裝置，也具備螺桿軸1、二個螺帽42、43、夾於二個螺帽42、43之間之墊片4、及介設於螺桿軸1與二個螺帽42、43各者之間之滾珠5、6。由於螺桿軸1、墊片4、及滾珠5、6之構成與第一實施形態相同，因此附加相同之符號並省略說明。
於第一實施形態中，使用嵌合於螺帽2之接觸面11之凹部12之循環部9a而使滾珠5循環，但於第二實施形態中，例如使用二根回管42a而使滾珠5循環。於螺帽42之外表面形成有 平面部42b，且於平面部42b上安裝回管42a。回管42a係將兩端部彎曲而形成為門形。回管42a之兩端部，係軸向貫通於螺帽42。回管42a之一端部連接於螺帽42之內表面槽之一端，回管42a之另一端部連接於螺帽42之內表面槽之另一端。滾動於螺桿軸1之外表面槽1a與螺帽42之內表面槽之間之螺旋狀通道之滾珠5，於回管42a之一端部被掬起，且經由回管42a之後，自回管42a之另一端部再次返回通道。螺帽43也同樣安裝有回管43a。
於螺帽42之與墊片4之接觸面44設置有與第一實施形態之螺桿裝置之凹部12相同之凹部45。於該凹部45內不插入循環部，凹部45內係空心。藉由在螺帽42之與墊片4之接觸面44設置凹部45，與第一實施形態之螺桿裝置相同，可增大安裝於墊片4之外表面之力感測器31之輸出。
再者，本發明不限於上述實施形態所具體實施者，只要於不變更本發明之實質內容之範圍內，即可變更為其他之實施形態。
於上述實施形態中，雖然於螺帽之與墊片之接觸面設置凹部，但也可於墊片之與螺帽之接觸面設置凹部。
於上述實施形態中，雖然於墊片之外表面安裝力感測器，但由於在螺帽之凹部附近之外表面也產生有大的應力，因此也可於螺帽之外表面安裝力感測器(參照後述之實施例1)。於螺帽之外表面安裝力感測器之情況下，於較螺桿軸之外表面槽與螺帽之內表面槽之間之螺旋狀之通道靠近墊片側安裝力感測器。
於上述實施形態中，力感測器之感測部，具備檢測軸向力之第一感測部、及檢測周向力之第二感測部，但力感測器之感 測部，也可僅具備檢測軸向力之第一感測部，且於另一平坦面設置檢測周向力之力感測器。
(第三實施形態)
圖9為顯示本發明之第三實施形態之螺桿裝置之分解立體圖，圖10為側視圖。本實施形態之螺桿裝置，係所謂雙螺帽之滾珠螺桿，具備螺桿軸51、二個螺帽52、53、夾於二個螺帽52、53間之墊片54、及介設於螺桿軸51與二個螺帽52、53各者之間之滾動體即滾珠55、56。
於螺桿軸51之外表面形成有螺旋狀之外表面槽51a。滾珠55、56係於該外表面槽51a內滾動。外表面槽51a之截面形狀，係尖拱形或圓弧形。
於螺桿軸51上安裝有二個螺帽52、53。螺帽52、53係大致筒狀。於螺帽52、53之內表面形成有與螺桿軸51之外表面槽51a對向之內表面槽52a、53a。內表面槽52a、53a之截面形狀，係尖拱形或圓弧形。於其中一者之螺帽53設置有用以安裝於對象零件之凸緣53b。於另一者之螺帽52不設置凸緣。
如圖10所示，於螺桿軸51之外表面槽51a與螺帽52之內表面槽52a之間形成有螺旋狀之通道57。於該通道57內排列有滾珠55(參照圖9)。於螺帽52設置有連接於該通道57之一端與另一端之返回道58，可供滾珠55循環。圖10中以一點鏈線顯示螺旋狀之通道57、返回道58之中心線。於本實施形態中，返回道58係由設於螺帽52之貫通孔58a、及聯繫貫通孔58a與通道57之一對方向轉換道58b構成。方向轉換道58b係形成於安裝在螺帽52之軸向之端面之循環部59a、59b。循環部59a、59b係自螺桿軸51 之外表面槽51a掬起滾動於通道57之滾珠55而朝貫通孔58a導引。經由貫通孔58a之滾珠55，自相反側之循環部59b、59a再次返回通道57。螺帽53也同樣形成有通道57、貫通孔58a及方向轉換道58b。由於其等之構成相同，因此附加相同之符號並省略說明。
如圖11之螺帽52、53之分解立體圖所示，螺帽52之軸向之端面即螺帽52之與墊片54之接觸面61，係被形成為大致圓環狀。於該大致圓環狀之接觸面61設置有供循環部59a插入之凹部62(參照圖9)。墊片54之與螺帽52之接觸面63係平坦面。
如圖10所示，於螺帽52之軸向之另一端面也設置有供循環部59b插入之凹部65。凹部65之形狀，係與將螺帽52繞與圖10之紙面直角之軸旋轉180度時之凹部62之形狀相同。同樣地，於螺帽53之與墊片54之接觸面66也設置有供循環部59b插入之凹部67(參照圖9)。此外，於螺帽53之軸向之另一端面也設置有供循環部59a插入之凹部68(參照圖11)。
如圖9所示，螺帽52之與墊片54相反側之端面，係由環狀之蓋71封塞。同樣地，螺帽53之與墊片54相反側之端面，也由環狀之蓋72封塞。蓋71、72係藉由螺絲等之鎖緊構件而被安裝於螺帽52、53上。
如圖10所示，於本實施形態中，使二個螺帽52、53之貫通孔58a之圓周方向之相位一致。於圖10之側視圖中，鄰接之其中一者之螺帽52之循環部59a與另一者之螺帽53之循環部59b相互交錯、亦即其中一者之螺帽52之循環部59a主要配置於較貫通孔58a靠下側，另一者之螺帽53之循環部59b主要配置於較貫通孔58a靠上側。
如圖11所示，於螺帽52、53之對向端部之外表面形成有鍵槽73、74。如圖9所示，於該鍵槽73、74內嵌合有作為連結部之鍵75、76，該連結部係用以彼此不能相對旋轉地連結二個螺帽52、53。於墊片54也形成有供鍵75、76嵌合之鍵槽77。
如圖12所示，墊片54係環狀，且具備中心角大致180度之圓弧狀之一對分割墊片54a、54b。墊片54之外徑係較螺帽52、53之外徑小(參照圖13)。於分割墊片54a、54b之外表面之圓周方向之中央部形成有供鍵75、76嵌合之鍵槽77。於分割墊片54a之鍵槽77之圓周方向之兩側形成有一對平坦面P1-1、P1-2。於分割墊片54b之鍵槽77之圓周方向之兩側形成有一對平坦面P2-1、P2-2。再者，也可不分割墊片54，而由單一零件構成。
於分割墊片54a、54b設置有沿墊片54之軸向延伸之複數個軸向之孔82a、82b、82c。具體而言，於各分割墊片54a、54b之各平坦面P1-1、P1-2、P2-1、P2-2之背面設置有複數個例如3個孔82a、82b、82c。孔82a、82b、82c係自墊片54之軸向之一端面貫穿至另一端面。孔82a、82b、82c係圓筒狀。
如自圖13之墊片54之軸向觀察所示，於孔82a、82b、82c附近之墊片54之外表面安裝有力感測器81。具體而言，於分割墊片54b之二個平坦面P2-1、P2-2中之一者即P2-1安裝有力感測器81。平坦面P2-1係位於螺帽53之凹部67(參照圖9)之附近。再者，如圖中一點鏈線所示，也可將力感測器81'安裝於分割墊片54a之平坦面P1-1。如圖9所示，平坦面P1-1係位於螺帽52之凹部62附近。力感測器81係藉由黏著劑而被黏貼於平坦面P2-1。只要將力感測器81安裝於平坦面P2-1，可防止於力感測器81上產生 應力。
如圖14所示，力感測器81例如為應變計，且具備樹脂基部81c及被埋入樹脂基部81c內且測定墊片54之應變之感測部81a、81b。於感測部81a、81b連接有未圖示之導線。感測部81a、81b具備檢測軸向力之第一感測部81a、及檢測周向力之第二感測部81b。藉由測定軸向力與周向力之差，可消除起因於熱膨脹而產生之軸向力。
如圖13所示，自墊片54之軸向觀察，孔82a、82b、82c係於自平坦面P2-1至大致一定之深度h處與平坦面P2-1大致平行地排列。力感測器81之感測部81a、81b之橫寬W1，係較位於力感測器81之背面之孔82a、82b、82c之區域之橫寬W2小。此外，力感測器81之感測部81a、81b之橫寬W1，係較各孔82a、82b、82c之直徑d大。各孔82a、82b、82c之直徑d大致相同。
如圖14所示，墊片54係被壓縮地夾持於二個螺帽52、53之間。並且，藉由來自墊片54之反作用力對二個螺帽52、53施加軸向之預負載。預負載係藉由力感測器81所檢測。力感測器81連接於未圖示之放大器基板。放大器基板輸出電壓信號數位化之後之輸出資料。輸出資料被輸入未圖示之故障診斷系統。故障診斷系統，既可將力感測器81之輸出資料與既定之臨限值比較來判斷故障，也可機械學習力感測器81之輸出資料來判斷故障，或者也可對力感測器81之輸出資料進行使用人工知能之深層學習(deep learning)來判斷故障。此外，也可導入IoT，且藉由傳送器經網路迴線將力感測器81之輸出資料傳送至雲端資料庫。
以下，對本實施形態之螺桿裝置之功效進行說明。
由於在墊片54上遠離鍵75、76設置孔82a、82b、82c，因此可一定程度確保墊片54整體之剛性，並且可局部降低孔82a、82b、82c附近之墊片54之平坦面P2-1之剛性。由於在局部降低剛性之平坦面P2-1安裝力感測器81，因此可增大力感測器81之輸出，可進行更高解析度之預負載檢測。此外，因對鍵75、76作用扭轉力，因此藉由使孔82a、82b、82c遠離鍵75、76，可防止力感測器81與預負載重疊地檢測扭轉之力，從而可清晰地檢測預負載。
由於孔82a、82b、82c係沿墊片54之軸向延伸，因此可防止與預負載有關之墊片54整體之軸向之剛性降低。此外，由於孔82a、82b、82c不露出於墊片54之外表面，因此於墊片54之外表面容易確保力感測器81之安裝空間。
由於在螺帽53之與墊片54之接觸面66設置凹部67，因此可增大以力/接觸面積表示之應力(應力=力/接觸面積)。藉由在螺帽53之凹部67附近之應力增大之墊片54之平坦面P2-1安裝力感測器81，可增大力感測器81之輸出。
由於將墊片54分割為二，且於一對之分割墊片54a、54b分別設置孔82a、82b、82c，因此可於圓周方向上將墊片54之剛性大致均勻化。
(第四實施形態)
圖15顯示本發明之第四實施形態之螺桿裝置之墊片83。螺桿軸51、二個螺帽52、53之構成，係與第三實施形態相同，因此省略圖示。
如圖15所示，第四實施形態之墊片83，係與第三實 施形態之墊片54相同，具備中心角大致180度之圓弧狀之一對分割墊片83a、83b。於分割墊片83a、83b之外表面之圓周方向之中央部形成有供鍵75、76嵌合之鍵槽84。於分割墊片83a之鍵槽84之圓周方向之兩側形成有一對平坦面P1-1、P1-2。於分割墊片83b之鍵槽84之圓周方向之兩側形成有一對平坦面P2-1、P2-2。
於各分割墊片83a、83b設置有朝墊片83之平坦面P1-1、P1-2、P2-1、P2-2之直角方向延伸之複數個直角方向之孔85a、85b、85c。於本實施形態中，於各分割墊片83a、83b之各平坦面P1-1、P1-2、P2-1、P2-2設置有複數個例如3個孔85a、85b、85c。 孔85a、85b、85c係於各平坦面P1-1、P1-2、P2-1、P2-2上，被排列於與墊片83之軸線直角之方向。孔85a、85b、85c之直徑大致相同。孔85a、85b、85c係自墊片83之外表面貫穿至內表面。孔85a、85b、85c係圓筒狀。
如圖16之墊片83之局部側視圖(自與平坦面P2-1正交之方向觀察之側視圖)所示，於墊片83之平坦面P2-1安裝有力感測器86a、86b。具體而言，於墊片83之圓周方向且孔85a、85b、85c附近，且於墊片83之軸向上與孔85a、85b、85c大致相同之位置安裝有力感測器86a、86b。該力感測器86a、86b係檢測軸向力(即壓縮應變)。力感測器86a、86b，係配置於孔85a與孔85b之間及孔85b與孔85c之間。此外，於軸向上且孔85b之近旁安裝有力感測器87a、87b。該力感測器87a、87b，係檢測墊片83之周向力(即圓周方向應變)。
根據第四實施形態之螺桿裝置，可獲得以下之功效。
由於孔85a、85b、85c朝墊片83之平坦面P2-1之直 角方向延伸，因此可降低平坦面P2-1之剛性。藉由於降低剛性之平坦面P2-1上安裝力感測器86a、86b、87a、87b，可增大力感測器86a、86b、87a、87b之輸出。
由於在墊片83之圓周方向且孔85a、85b、85c近旁，且於墊片83之軸向上與孔85a、85b、85c大致相同之位置配置力感測器86a、86b，因此可於平坦面P2-1之尤其是降低了剛性之部分配置力感測器86a、86b(參照後述之實施例2)。因此，可增大檢測軸向力之力感測器86a、86b之輸出。
由於設置檢測軸向力之力感測器86a、86b、及檢測周向力之力感測器87a、87b，因此可測定軸向力與周向力之差，可消除起因於熱膨脹而產生之軸向力。
(第五實施形態)
圖17為顯示本發明之第五實施形態之螺桿裝置之分解立體圖。第五實施形態之螺桿裝置，也具備螺桿軸51、二個螺帽92、93、夾於二個螺帽92、93之間之墊片54、及介設於螺桿軸51與二個螺帽92、93之間之滾珠55、56。螺桿軸51、墊片54、滾珠55、56之構成，係與第三實施形態相同，因此附加相同之符號並省略說明。
於第三實施形態中，使用嵌合於螺帽52、53之軸向之端面之凹部62、65、67、68之循環部59a、59b而使滾珠55、56循環，但於第五實施形態中，使用安裝於螺帽92、93之回管92a、93a而使滾珠55、56循環。於螺帽92之外表面形成有平面部92b，且於平面部92b安裝回管92a。回管92a係將兩端部彎曲而形成為門形。回管92a之兩端部係軸向貫通於螺帽92。回管92a之一端部 連接於螺帽92之內表面槽92c之一端，回管92a之另一端部連接於螺帽92之內表面槽92c之另一端。滾動於螺桿軸51之外表面槽51a與螺帽92之內表面槽92c之間之螺旋狀通道之滾珠55，於回管92a之一端部被掬起，且經由回管92a之後，自回管92a之另一端部再次返回通道。同樣地，螺帽93也形成有平面部93b，且於平面部93b安裝回管93a。
再者，本發明不限於上述實施形態所具體實施者，只要於不變更本發明之實質內容之範圍內，可變更為其他之實施形態。
於上述第三至第五實施形態中，軸向之孔係貫通孔，直角方向之孔係貫通孔，但也可為將其等設定為不貫通之孔即有底孔。
於上述第三實施形態中，力感測器之感測部具備檢測軸向力之第一感測部、及檢測周向力之第二感測部，但力感測器之感測部，也可僅具備檢測軸向力之第一感測部，且於另一平坦面設置檢測周向力之力感測器。
於第三實施形態中，於墊片設置軸向之孔，於第四實施形態中，於墊片設置直角方向之孔，但也可合併使用這些孔。
[實施例1]
使用圖1所示之螺帽2、3，對施加壓縮力時作用於螺帽2、3及墊片4之應力進行FEM解析。圖7顯示FEM解析之結果。
如圖7(a)所示，壓縮力為6000N。如圖7(b)所示，產生有大的應力的部位，係墊片4之螺帽2、3之凹部12、17(參照圖 1)附近之外表面、即平坦面P1-1、P2-1。由於在二個螺帽2、3分別設置有凹部12、17，因此產生大的應力之部分為二個部位。由此可知，只要於二個部位之平坦面P1-1、P2-1中之一者安裝力感測器31，即可增大力感測器31之輸出。再者，於螺帽2之凹部12附近之外表面P3，也產生有大的應力。顯然於該部分安裝力感測器31，也可增大力感測器31之輸出。圖7(c)顯示使圖7(b)繞軸旋轉180度之狀態。此外，可知於遠離凹部12、17之墊片4之外表面即平坦面P1-2、P2-2，不產生大的應力。
圖8顯示於墊片4安裝應變計作為力感測器31時之試驗結果。ch1-1、ch2-1顯示於二個部位之平坦面P1-1、P2-1安裝應變計時之應變計之輸出，ch1-2、ch2-2顯示於二個部位之平坦面P1-2、P2-2安裝應變計時之輸出。圖8之橫軸係施加於二個螺帽之軸向負載(kN)，圖8之縱軸係應變計之輸出(V)。藉由於平坦面P1-1、P2-1安裝應變計，與在平坦面P1-2、P2-2安裝應變計之情況比較，可將應變計之輸出提高約2倍。再者，應變計之輸出為負值係表示壓縮應變。
[實施例2]
使用圖9所示之螺帽52、53、墊片54、圖15所示之墊片83，對施加6000N的壓縮力時作用於墊片54、83之應力進行FEM解析。圖18顯示FEM解析之結果。
圖18(a)為不於墊片設置孔之先前例，圖18(b)為於墊片54設置軸向之孔82a、82b、82c之發明例(1)(第三實施形態之墊片54)，圖18(c)為於墊片83設置直角方向之孔85a、85b、85c之發明例(2)(第四實施形態之墊片83)。
如圖18(b)所示，於發明例(1)中，可知於墊片54之平坦面P2-1之在背面存在有軸向之孔82a、82b、82c之區域之大致整個區域，壓縮應變變大。只要於平坦面P2-1安裝力感測器81，即可增大力感測器81之輸出。如圖18(c)所示，於發明例(2)中，於孔85a與孔85b之間、及孔85b與孔85c之間產生有大的壓縮應變。只要於該位置上安裝力感測器86a、86b，即可增大力感測器86a、86b之輸出。
圖19顯示於墊片54、83安裝應變計作為力感測器81、86a、86b時之試驗結果。圖19之橫軸係施加於二個螺帽52、53之軸向負載(kN)，圖19之縱軸係應變計之輸出(V)。於發明例(1)中，與先前例比較，可使應變計之輸出增加約30%。於發明例(2)中，與先前例比較，可使應變計之輸出增加約400%。
本說明書係基於2017年10月19日提出申請之日本專利特願2017-202681及2017年10月19日提出申請之日本專利特願2017-202682。其中之內容皆包含於本說明書中。
1‧‧‧螺桿軸
1a‧‧‧外表面槽
2、3‧‧‧螺帽
2a、3a‧‧‧內表面槽
3b‧‧‧凸緣
4‧‧‧墊片
4a、4b‧‧‧分割墊片
5、6‧‧‧滾珠(滾動體)
8a‧‧‧貫通孔
9a、9b‧‧‧循環部
11、16‧‧‧接觸面
12、15、17‧‧‧凹部
21、22‧‧‧蓋
24、27‧‧‧鍵槽
25、26‧‧‧鍵(連結部)
31‧‧‧力感測器
P1-1、P1-2、P2-1、P2-2‧‧‧墊片之平坦面(墊片之外表面)

Claims (12)

  1. 一種可檢測預負載之螺桿裝置，其具備：螺桿軸，其具有螺旋狀之外表面槽；二個螺帽，其等被安裝於上述螺桿軸，具有與上述外表面槽對向之螺旋狀之內表面槽；複數個滾動體，其等介設於上述螺桿軸之上述外表面槽與上述二個螺帽各者之上述內表面槽之間；墊片，其被壓縮夾持於上述二個螺帽之間；連結部，其將上述二個螺帽連結成彼此不能相對旋轉；及力感測器，其用以檢測預負載；於上述二個螺帽之至少一者之與上述墊片之接觸面、及/或上述墊片之與上述二個螺帽之至少一者之接觸面上，遠離上述連結部以使接觸面積變小之方式設置凹部，於上述凹部附近之上述墊片之外表面及/或上述二個螺帽之至少一者之外表面，安裝上述力感測器，在上述二個螺帽之至少一者之外表面安裝上述力感測器的情形下，於較上述螺桿軸之上述外表面槽與上述螺帽之上述內表面槽之間之螺旋狀之通道靠近上述墊片側安裝上述力感測器，該螺旋狀之通道係排列有上述滾動體。
  2. 一種可檢測預負載之螺桿裝置，其具備：螺桿軸，其具有螺旋狀之外表面槽；二個螺帽，其等被安裝於上述螺桿軸，具有與上述外表面槽對向之螺旋狀之內表面槽；複數個滾動體，其等介設於上述螺桿軸之上述外表面槽與上述二 個螺帽各者之上述內表面槽之間；墊片，其被壓縮夾持於上述二個螺帽之間；連結部，其將上述二個螺帽連結成彼此不能相對旋轉；及力感測器，其用以檢測預負載；於上述二個螺帽之至少一者之與上述墊片之接觸面、及/或上述墊片之與上述二個螺帽之至少一者之接觸面上，遠離上述連結部以使接觸面積變小之方式設置凹部，於上述凹部附近之上述墊片之外表面及/或上述二個螺帽之至少一者之外表面，安裝上述力感測器，自上述螺帽之軸向觀察，藉由上述力感測器之感測部所界定之上述螺帽之第一扇形假想區域，係被包含於藉由上述凹部所界定之上述螺帽之第二扇形假想區域內。
  3. 一種可檢測預負載之螺桿裝置，其具備：螺桿軸，其具有螺旋狀之外表面槽；二個螺帽，其等被安裝於上述螺桿軸，具有與上述外表面槽對向之螺旋狀之內表面槽；複數個滾動體，其等介設於上述螺桿軸之上述外表面槽與上述二個螺帽各者之上述內表面槽之間；墊片，其被壓縮夾持於上述二個螺帽之間；連結部，其將上述二個螺帽連結成彼此不能相對旋轉；及力感測器，其用以檢測預負載；於上述二個螺帽之至少一者之與上述墊片之接觸面、及/或上述墊片之與上述二個螺帽之至少一者之接觸面上，遠離上述連結部以使接觸面積變小之方式設置凹部， 於上述凹部附近之上述墊片之外表面及/或上述二個螺帽之至少一者之外表面，安裝上述力感測器，於上述墊片之外表面安裝上述力感測器，於上述二個螺帽之至少一者之與上述墊片之接觸面，設置上述凹部，上述墊片之外徑係較上述二個螺帽之外徑小。
  4. 如請求項1或2之可檢測預負載之螺桿裝置，其中，於上述凹部插入用以使上述滾動體循環之循環部。
  5. 一種可檢測預負載之螺桿裝置，其具備：螺桿軸，其具有螺旋狀之外表面槽；二個螺帽，其等被安裝於上述螺桿軸，具有與上述外表面槽對向之螺旋狀之內表面槽；複數個滾動體，其等介設於上述螺桿軸之上述外表面槽與上述二個螺帽各者之上述內表面槽之間；墊片，其被壓縮夾持於上述二個螺帽之間；連結部，其將上述二個螺帽連結成彼此不能相對旋轉；及力感測器，其用以檢測預負載；於上述二個螺帽之至少一者之與上述墊片之接觸面、及/或上述墊片之與上述二個螺帽之至少一者之接觸面上，遠離上述連結部以使接觸面積變小之方式設置凹部，於上述凹部附近之上述墊片之外表面及/或上述二個螺帽之至少一者之外表面，安裝上述力感測器，上述墊片具備圓弧狀之一對分割墊片，於上述一對分割墊片形成有供作為上述連結部之一對鍵嵌合之 一對鍵槽。
  6. 一種可檢測預負載之螺桿裝置，其具備：螺桿軸，其具有螺旋狀之外表面槽；二個螺帽，其等被安裝於上述螺桿軸，具有與上述外表面槽對向之螺旋狀之內表面槽；複數個滾動體，其等介設於上述螺桿軸之上述外表面槽與上述二個螺帽各者之上述內表面槽之間；墊片，其被壓縮夾持於上述二個螺帽之間；連結部，其將上述二個螺帽連結成彼此不能相對旋轉；及力感測器，其用以檢測預負載；於上述二個螺帽之至少一者之與上述墊片之接觸面、及/或上述墊片之與上述二個螺帽之至少一者之接觸面上，遠離上述連結部以使接觸面積變小之方式設置凹部，於上述凹部附近之上述墊片之外表面及/或上述二個螺帽之至少一者之外表面，安裝上述力感測器，上述力感測器具備檢測上述墊片及/或上述螺帽之軸向力之第一感測部、及檢測上述墊片及/或上述螺帽之周向力之第二感測部。
  7. 一種可檢測預負載之螺桿裝置，其具備：螺桿軸，其具有螺旋狀之外表面槽；二個螺帽，其等被安裝於上述螺桿軸，具有與上述外表面槽對向之螺旋狀之內表面槽；複數個滾動體，其等介設於上述螺桿軸之上述外表面槽與上述二個螺帽各者之上述內表面槽之間；墊片，其被壓縮夾持於上述二個螺帽之間； 連結部，其將上述二個螺帽連結成彼此不能相對旋轉；及力感測器，其用以檢測預負載；於上述墊片上遠離上述連結部設置有至少一個孔，於上述孔附近之上述墊片之外表面安裝上述力感測器，將上述力感測器配置於上述孔之外側。
  8. 如請求項7之可檢測預負載之螺桿裝置，其中，上述孔具備朝上述墊片之軸向延伸之至少一個軸向之孔。
  9. 一種可檢測預負載之螺桿裝置，其具備：螺桿軸，其具有螺旋狀之外表面槽；二個螺帽，其等被安裝於上述螺桿軸，具有與上述外表面槽對向之螺旋狀之內表面槽；複數個滾動體，其等介設於上述螺桿軸之上述外表面槽與上述二個螺帽各者之上述內表面槽之間；墊片，其被壓縮夾持於上述二個螺帽之間；連結部，其將上述二個螺帽連結成彼此不能相對旋轉；及力感測器，其用以檢測預負載；於上述墊片上遠離上述連結部設置有至少一個孔，於上述孔附近之上述墊片之外表面安裝上述力感測器，上述孔具備朝上述墊片之軸向延伸之至少一個軸向之孔，自上述墊片之軸向觀察，上述力感測器之感測部之橫寬，係較位於上述力感測器之背面之上述複數個孔之區域之橫寬小。
  10. 如請求項7之可檢測預負載之螺桿裝置，其中，上述孔具備朝安裝有上述力感測器之上述墊片之平坦面之直角方向延伸之至少一個直角方向之孔。
  11. 如請求項10之可檢測預負載之螺桿裝置，其中，上述力感測器在上述墊片之圓周方向，於上述孔之附近，在上述墊片之軸向上被安裝在與上述孔大致相同之位置。
  12. 一種可檢測預負載之螺桿裝置，其具備：螺桿軸，其具有螺旋狀之外表面槽；二個螺帽，其等被安裝於上述螺桿軸，具有與上述外表面槽對向之螺旋狀之內表面槽；複數個滾動體，其等介設於上述螺桿軸之上述外表面槽與上述二個螺帽各者之上述內表面槽之間；墊片，其被壓縮夾持於上述二個螺帽之間；連結部，其將上述二個螺帽連結成彼此不能相對旋轉；及力感測器，其用以檢測預負載；於上述墊片上遠離上述連結部設置有至少一個孔，於上述孔附近之上述墊片之外表面安裝上述力感測器，上述墊片具備圓弧狀之一對分割墊片，於上述一對分割墊片分別設置上述孔。
TW107136783A 2017-10-19 2018-10-18 可檢測預負載之螺桿裝置 TWI773840B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017202681A JP6952569B2 (ja) 2017-10-19 2017-10-19 予圧検知可能なねじ装置
JP2017-202682 2017-10-19
JP2017-202681 2017-10-19
JP2017202682A JP6952570B2 (ja) 2017-10-19 2017-10-19 予圧検知可能なねじ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201923260A TW201923260A (zh) 2019-06-16
TWI773840B true TWI773840B (zh) 2022-08-11

Family

ID=66174461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107136783A TWI773840B (zh) 2017-10-19 2018-10-18 可檢測預負載之螺桿裝置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11320028B2 (zh)
KR (1) KR102576963B1 (zh)
CN (1) CN111247358B (zh)
DE (1) DE112018004609T5 (zh)
TW (1) TWI773840B (zh)
WO (1) WO2019078105A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020212431A1 (de) 2020-10-01 2022-04-07 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Übertragungsabschnitt für ein Befestigungsmittel, insbesondere einen Anker oder eine Schraube, sowie Befestigungsmittel
KR20220146829A (ko) * 2021-04-26 2022-11-02 에이치엘만도 주식회사 자동차의 조향장치
SE2251134A1 (en) * 2022-09-30 2024-03-31 Tensioncam Systems Ab Measurement nut
CN116952444B (zh) * 2023-09-20 2023-12-12 江天科技有限公司 一种智能螺栓螺母垫片传感器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02221747A (ja) * 1989-02-22 1990-09-04 Nippon Seiko Kk ボールねじ装置およびボールねじ装置の予圧調整方法
US9464703B2 (en) * 2013-07-17 2016-10-11 National Chung Cheng University Ball screw capable of sensing preload
US20170159778A1 (en) * 2015-12-02 2017-06-08 National Chung Cheng University Double nut ball screw capable of sensing preload

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2842978A (en) * 1956-01-16 1958-07-15 Orner Harry Ball bearing screw and nut mechanism
JPS63187760U (zh) 1987-05-26 1988-12-01
JP2650796B2 (ja) * 1991-03-15 1997-09-03 テイエチケー株式会社 ボールナットの製造方法
JPH05141498A (ja) 1991-11-20 1993-06-08 Yotaro Hatamura 送りねじ装置
JPH05138484A (ja) 1991-11-18 1993-06-01 Yotaro Hatamura 精密位置決め微動送り装置およびシステム
US5644951A (en) * 1991-11-15 1997-07-08 Hatamura; Yotaro Feed screw apparatus and precise positioning and fine feed system
JPH05138481A (ja) 1991-11-15 1993-06-01 Yotaro Hatamura 軸力検出手段付き直線案内装置
US5501118A (en) * 1994-12-05 1996-03-26 Thomson Saginaw Ball Screw Co., Inc. Ball nut and screw assembly with preload retaining ball return tube clamp
JP3927285B2 (ja) * 1997-07-08 2007-06-06 日本トムソン株式会社 スライド装置
US6698301B2 (en) * 1998-12-29 2004-03-02 Rexroth Star Gmbh Screw drive with rolling elements, and method of assembly
US6718694B2 (en) * 2001-05-05 2004-04-13 Westinghouse Air Brake Technologies Corporation Drive nut assembly for a door operator
KR20060126442A (ko) * 2003-09-10 2006-12-07 티에치케이 가부시끼가이샤 롤러 나사
WO2005038300A1 (ja) * 2003-10-20 2005-04-28 Thk Co., Ltd. ローラねじ
KR20060103256A (ko) * 2003-10-20 2006-09-28 티에치케이 가부시끼가이샤 롤러 나사
JP2007255435A (ja) * 2006-03-20 2007-10-04 Thk Co Ltd 転動体ねじ装置及び転動体ねじ装置の製造方法
US9279487B1 (en) * 2009-09-30 2016-03-08 David B. Guglietti Ball screw and parts
JP5991433B2 (ja) * 2013-06-05 2016-09-14 日本精工株式会社 ボールねじ
CN105378342B (zh) * 2014-02-25 2019-07-09 日本精工株式会社 滚珠丝杠
CN104565252A (zh) * 2015-01-30 2015-04-29 山东大学 一种预紧力可控的双螺母滚珠丝杠副
JP6561586B2 (ja) * 2015-05-28 2019-08-21 日本精工株式会社 ボールねじ
JP6582602B2 (ja) * 2015-06-23 2019-10-02 日本精工株式会社 ボールねじの予圧回復装置
CN108150621B (zh) * 2016-12-05 2020-06-16 上银科技股份有限公司 双螺帽冷却式滚珠螺杆
US20180187759A1 (en) * 2017-01-05 2018-07-05 Thomson Linear Llc Heavy duty electro-mechanical linear actuator
CN106884948B (zh) * 2017-04-06 2023-08-01 山东大学 一种组合式预紧力可调的双螺母滚珠丝杠副及安装方法
TWI664365B (zh) * 2017-12-29 2019-07-01 財團法人工業技術研究院 一種具傾斜偵測器的滾珠螺桿
TWI669457B (zh) * 2018-07-20 2019-08-21 財團法人工業技術研究院 具徑向力量感測器之滾珠螺桿

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02221747A (ja) * 1989-02-22 1990-09-04 Nippon Seiko Kk ボールねじ装置およびボールねじ装置の予圧調整方法
US9464703B2 (en) * 2013-07-17 2016-10-11 National Chung Cheng University Ball screw capable of sensing preload
US20170159778A1 (en) * 2015-12-02 2017-06-08 National Chung Cheng University Double nut ball screw capable of sensing preload

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019078105A1 (ja) 2019-04-25
TW201923260A (zh) 2019-06-16
CN111247358A (zh) 2020-06-05
DE112018004609T5 (de) 2020-08-13
US11320028B2 (en) 2022-05-03
KR102576963B1 (ko) 2023-09-11
KR20200072504A (ko) 2020-06-22
US20210190186A1 (en) 2021-06-24
CN111247358B (zh) 2023-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI773840B (zh) 可檢測預負載之螺桿裝置
JPH0961268A (ja) 軸受用荷重測定装置
KR101596398B1 (ko) 센서가 장착된 차륜용 베어링
CN111902706B (zh) 用于测定传递扭矩的轴上的力和/或扭矩的测量系统和方法
JP6952569B2 (ja) 予圧検知可能なねじ装置
JP2008064731A (ja) 回転機械の状態量測定装置
TW201930752A (zh) 一種具傾斜偵測器的滾珠螺桿
JP6952570B2 (ja) 予圧検知可能なねじ装置
JP6686388B2 (ja) センサ付き転がり軸受
WO2019221251A1 (ja) 軸受の状態監視方法及び状態監視装置
JP2009041704A (ja) 転がり軸受装置
JP7085922B2 (ja) トルクセンサ
JP6195768B2 (ja) センサ付車輪用軸受のキャリブレーション方法
TWI821517B (zh) 可檢測預負載之螺桿裝置
JP2009001201A (ja) 回転機械の状態量測定装置
US20240210259A1 (en) Torque sensing device for electric assisted bicycle
JP2008128812A (ja) センサ付き転がり軸受装置
WO2021111892A1 (ja) トルクセンサ
JP7021834B2 (ja) トルクセンサ
JP5996297B2 (ja) センサ付車輪用軸受装置
JP5742392B2 (ja) 回転機械用物理量測定装置、工作機械、及び自動車
JP7484476B2 (ja) 測定装置、転がり軸受の荷重測定方法、及び歯車機構
JP2010101720A (ja) センサ付車輪用軸受
JP2015017888A (ja) センサ付車輪用軸受装置
JP5072608B2 (ja) センサ付車輪用軸受