TWM587745U - 具有感測預壓力功能的螺桿裝置 - Google Patents

Abstract

本案為一種具有感測預壓力功能的螺桿裝置，包含：螺桿組件，包含：螺桿；二個螺帽，套設於螺桿上；預壓片，設置於兩個螺帽之間，並具有相對之第一表面與第二表面，其中第一表面具有凸部；承載座具有底部以及位於底部相對兩側的二個側部，底部與二個側部之間形成槽部，底部具有分別為底部相對之兩面之第一表面及第二表面，預壓片之凸部抵頂底部之第一表面；以及二個力量感測單元，設置於承載座之底部的第二表面上，二個力量感測單元用以在兩個螺帽擠壓預壓片而使得預壓片之凸部施加壓力於承載座之底部時，分別感測承載座的底部兩側之形變大小。

Description

具有感測預壓力功能的螺桿裝置

本案關於一種螺桿裝置，尤指一種具有感測預壓力功能的螺桿裝置。

精密定位是任何加工或機構運動的關鍵技術，螺桿裝置，例如滾珠螺桿（Ball Screw）裝置等，是精密定位中常用的零組件，滾珠以滾動方式作為螺桿與螺帽間動力傳輸介面，大幅降低運動時的摩擦阻力。

為了避免螺桿裝置之螺桿移動時所產生的軸向間隙，通常會增加螺桿裝置的預壓力來消除螺桿裝置的軸向間隙，進而提升螺桿裝置在螺桿移動時的剛性、定位精度以及定位的穩定性。因此預壓力是衡量螺桿裝置剛性、定位精度以及定位的穩定性相當重要的指標之一。

而為了產生預壓力，目前作法是將是將兩個螺帽之間放置預壓片，再將兩個螺帽相互鎖緊，鎖緊之後便會對滾珠、螺桿與螺帽產生預壓力，同時可透過不同的預壓片厚度來調整預壓力。

當經過一段時間的使用後，滾珠與螺桿、螺帽間便產生磨耗，形成軸向間隙使預壓效果逐漸消失，進而降低剛性、定位精度以及定位的穩定性，然而由於目前螺桿裝置並無具有感測預壓力之功能，導致螺桿裝置在使用效益上並不佳。再者，目前螺桿裝置的部分元件在加工上實較為複雜，導致生產成本上升且無法量產。

因此，如何發展一種可改善上述習知技術缺失之具有感測預壓力功能的螺桿裝置，實為相關技術領域者目前所迫切需要解決之問題。

本案之目的在於提供一種具有感測預壓力功能的螺桿裝置，俾解決傳統螺桿裝置因無具有感測預壓力功能而導致使用效益上並不佳之缺失。

本案之另一目的在於提供一種具有感測預壓力功能的螺桿裝置，其係可達到使預壓片與承載座的成本降低而量產性提升之功效。

為達到上述目的，本案之一實施樣態為提供一種具有感測預壓力功能的螺桿裝置，包含：螺桿組件，包含：螺桿；二個螺帽，套設於螺桿上，其中兩個螺帽利用連接部件相組接；預壓片，設置於兩個螺帽之間，並具有相對之第一表面與第二表面，其中第一表面具有凸部，第二表面與二個螺帽中之其中之一螺帽相抵頂；承載座，具有底部以及位於底部相對兩側且與底部一體成形的二個側部，其中底部與二個側部之間形成槽部，底部具有分別為底部相對之兩面之第一表面及第二表面，預壓片之凸部抵頂底部之第一表面；以及二個力量感測單元，設置於承載座之底部的第二表面上，二個力量感測單元用以在兩個螺帽擠壓預壓片而使得預壓片之凸部施加壓力於承載座之底部時，分別感測承載座的底部兩側之形變大小。

體現本案特徵與優點的典型實施例將在後段的說明中結合圖式詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖式在本質上當作說明之用，而非架構於限制本案。請參閱第1圖、第2圖、第3圖及第4圖，其中第1圖為本案較佳實施例之具有感測預壓力功能的螺桿裝置的組合結構示意圖，第2圖為第1圖所示之具有感測預壓力功能的螺桿裝置之爆炸結構示意圖，第3圖為第1圖所示之預壓片及承載座的另一視角的部分結構示意圖，第4圖為第1圖所示之承載座的再一視角的結構示意圖。如圖所示，本實施例之具有感測預壓力功能的螺桿裝置1包含螺桿組件10、預壓片20、承載座30及至少一力量感測單元40。螺桿組件10包含螺桿11、兩個螺帽12及連接部件13。螺桿11具有外螺紋。兩個螺帽12各自具有內螺紋(未圖示)，且分別套設於螺桿11上，並與螺桿11聯合而形成循環路徑(未圖示)。此外，兩個螺帽12套設於螺桿11上時，預壓片20及承載座30設置於兩個螺帽12之間，且於兩個螺帽12之間存在間隙14。又每一螺帽12之表面具有鍵槽15，每一螺帽12之鍵槽15與間隙14相鄰設。

連接部件13之兩端分別設於兩個螺帽12之鍵槽15中而與兩個螺帽12相組接，並跨過間隙14，連接部件13用以鎖定二個螺帽12而使兩個螺帽12不會彼此相對旋轉，藉此確保二個螺帽12維持螺接於螺桿11上。

於一些實施例中，螺桿裝置1為滾珠螺桿裝置，故螺桿組件10更包含複數個滾珠(未圖示)，複數個滾珠設置於該循環路徑內，於螺桿11旋轉時，複數個滾珠便於循環路徑內滾動及移動。其中由於滾珠螺桿裝置的滾珠結構已廣泛運用，故本案不再特別圖示或描述滾珠的設置位置或架構。

預壓片20可為但不限於環狀結構且一體成形，並套設於螺桿11上而位於二個螺帽12之間的間隙14內，並具有第一表面200及與第一表面200相對之第二表面201，其中第一表面200上更具有凸部202(如第3圖所示)，第二表面201則與二個螺帽12中之其中之一螺帽12相抵頂。

承載座30為環狀結構，且由具彈性材質所構成，並設置於二個螺帽12之間的間隙14內，更位於預壓片20與二個螺帽12中之另一螺帽12之間，其中承載座30具有底部300以及位於底部300之相對兩側且與底部300一體成形的二個側部301。底部300具有第一表面302及與第一表面302相對之第二表面303。第一表面302係抵頂預壓片20之第一表面200的凸部202，並且底部300可於接收到因兩個螺帽12擠壓而產生之壓力時產生形變(如第5圖)。二個側部301之頂緣分別抵頂二個螺帽12中之另一螺帽12，且二個側部301更與底部300之第二表面303共同定義槽部304。

力量感測單元40可為但不限於華司型力量感測單元，於本實施例中包含有二個力量感測單元，且設置於承載座30之底部300的第二表面303上而分別位於槽部304中之兩個相對應位置，並用以感測承載座30之形變大小，其中當兩個螺帽12擠壓預壓片20而使得預壓片20之凸部202施加壓力於承載座30，使得承載座30產生形變時，二個力量感測單元40便可分別感測到承載座30的底部300兩側之形變大小。

由上可知，本案之螺桿裝置1設置了二個力量感測單元40，以分別感測承載座30的底部300兩側之形變大小，故可利用力量感測單元40之感測結果來即時監控螺桿裝置1上的軸向之預壓力，使螺桿裝置1在長時間的運作下仍可保持高精密的定位與其穩定性，提升產品製造過程的良率。此外，由於本案之預壓片20與承載座30為兩個獨立的元件，又凸部202形成於預壓片20上，而力量感測單元40則設置於承載座30上，故預壓片20及承載座3這樣兩件式的設計在加工上而言較為簡單，使得預壓片20與承載座30的成本可降低而量產性大幅提升。

於上述實施例中，預壓片20之凸部202可位於預壓片20之第一表面200的中央區域，且凸部202之寬度不大於第一表面200寬度的二分之一，且凸部202之寬度係小於承載座30之底部300之寬度。

另外，承載座30之二個側部301可互相平行，並且分別與承載座30之底部300垂直，藉此，當二個螺帽12擠壓承載座30時，由於擠壓的力量可與二個側部301平行，故二個側部301便可以提供對底部300良好的支撐力。

以下將示範性說明本案之螺桿裝置1之作動。請參閱第5圖，並配合第1圖至第4圖，其中第5圖為第1圖所示之具有感測預壓力功能的螺桿裝置之局部放大結構示意圖。如圖所示，在螺桿裝置1未作動時，螺帽12作用於預壓片20，再透過預壓片20之凸部202將壓力傳送到承載座30，而使承載座30之底部300變形的力量，即為未作動時的預壓力。此時，承載座30是藉由其底部300抵住預壓片20之凸部202，因此底部300便產生對應的形變，同時力量感測單元40即可因為承載座30之底部300的形變而感測此時螺桿裝置1之預壓力。

此外，在螺桿裝置1的作動過程中，二個螺帽12會因為螺桿11之旋轉而於螺桿11上往復位移，在位移過程中，二個螺帽12之間之間隙14會因受外力作用而改變，即二個螺帽12之間之預壓力會在位移過程中產生變化，而承載座30之形變亦會對應產生變化，此變化過程可由力量感測單元40所感測。藉此，使用者可以藉由力量感測單元40之感測結果得知預壓力值。

請參閱第6圖，其係為第1圖所示之預壓片20a及承載座30a的另一變化例的結構示意圖。如圖所示，於一些實施例中，預壓片20a及承載座30a並不侷限於如第1圖所示之預壓片20為一體成形的結構，而是如第6圖所示之預壓片20a包含第一部件203及第二部件204，其中第一部件203與第二部件204為兩個獨立的元件，且可相互組接或拆卸分離，當第一部件203與第二部件204組接時，便可構成環形結構之預壓片20a。 請參閱第7圖，於其他實施例中，第一部件203的體積可大於第二部件204的體積，例如第一部件203可為一C型環結構，而第二部件204為與該C型環結構構成環型結構之弧形結構。

另外，請再參閱第6圖，承載座30a同樣可包含有第一組件305及第二組件306，其中第一組件305與第二組件306為兩個獨立的元件，且可相互組接或拆卸分離，當第一組件305與第二組件306組接時，便可構成環形結構之承載座30a。請再參閱第7圖，於其他實施例中，第一組件305的體積可大於第二組件306的體積，例如第一組件305可為一C型環結構，而第二組件306為與該C型環結構構成環型結構之弧形結構。

而由於預壓片20a及承載座30a可設計為分別包含可組接或拆卸的第一部件203﹅第二部件204以及第一組件305﹅第二組件306， 因此當套設於螺桿11之預壓片20a或承載座30a需進行更換時，便可在無需拆卸螺桿裝置1的其它元件，例如螺帽12等情況下，利用組接或拆卸第一部件203及第二部件204或第一組件305﹅第二組件306來達到更換預壓片20a或承載座30a之目的。

綜上所述，本案係提供一種具有感測預壓力功能的螺桿裝置，其中螺桿裝置設置了力量感測單元，以感測承載座之形變大小，故可利用力量感測單元之感測結果來即時監控螺桿裝置上的預壓力，使螺桿裝置在長時間的運作下仍可保持高精密的定位與其穩定性，提升產品製造過程的良率。此外，由於本案之預壓片與承載座為兩個獨立的元件，又凸部形成於預壓片上，而力量感測單元則設置於承載座上，故預壓片及承載座這樣兩件式的設計在加工上而言較為簡單，使得預壓片與承載座的成本可降低而量產性大幅提升。

1‧‧‧螺桿裝置
10‧‧‧螺桿組件
11‧‧‧螺桿
12‧‧‧螺帽
13‧‧‧連接部件
14‧‧‧間隙
15‧‧‧鍵槽
20、20a‧‧‧預壓片
200、302‧‧‧第一表面
201、303‧‧‧第二表面
202‧‧‧凸部
203‧‧‧第一部件
204‧‧‧第二部件
30、30a‧‧‧承載座
300‧‧‧底部
301‧‧‧側部
304‧‧‧槽部
305‧‧‧第一組件
306‧‧‧第二組件
40‧‧‧力量感測單元

第1圖為本案較佳實施例之具有感測預壓力功能的螺桿裝置的組合結構示意圖；
第2圖為第1圖所示之具有感測預壓力功能的螺桿裝置之爆炸結構示意圖；
第3圖為第1圖所示之預壓片及承載座的另一視角的部分結構示意圖；
第4圖為第1圖所示之承載座的再一視角的結構示意圖；
第5圖為第1圖所示之具有感測預壓力功能的螺桿裝置之局部放大結構示意圖；
第6圖為第1圖所示之預壓片及承載座的另一變化例的結構示意圖。
第7圖為第1圖所示之預壓片及承載座的另一變化例的結構示意圖。

Claims (9)

1. 一種具有感測預壓力功能的螺桿裝置，包含：
   一螺桿組件，包含：
   一螺桿；
   二個螺帽，套設於該螺桿上，其中兩個該螺帽利用一連接部件相組接；
   一預壓片，設置於兩個該螺帽之間，並具有相對之一第一表面與一第二表面，其中該第一表面具有一凸部，該第二表面與二個該螺帽中之其中之一該螺帽相抵頂；
   一承載座，具有一底部以及位於該底部相對兩側且與該底部一體成形的二個側部，其中該底部與二個該側部之間形成一槽部，該底部具有分別為該底部相對之兩面之一第一表面及一第二表面，該預壓片之該凸部抵頂該底部之該第一表面；以及
   二個力量感測單元，設置於該承載座之該底部的該第二表面上而分別位於該槽部中之兩個相對應位置，二個該力量感測單元用以在兩個該螺帽擠壓該預壓片而使得該預壓片之該凸部施加壓力於該承載座之該底部時，分別感測該承載座的該底部兩側之形變大小。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有感測預壓力功能的螺桿裝置，其中該預壓片及該承載座為一體成形之環形結構。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有感測預壓力功能的螺桿裝置，其中該預壓片包含相互獨立之一第一部件與一第二部件，該第一部件與該第二部件可相組接而使該預壓片構成環形結構，且該第一部件與該第二部件可相互拆卸。
4. 如申請專利範圍第3項所述之具有感測預壓力功能的螺桿裝置，其中該第一部件為一C型環結構。
5. 如申請專利範圍第1項所述之具有感測預壓力功能的螺桿裝置，其中該承載座包含相互獨立之一第一組件與一第二組件，該第一組件與該第二組件可相組接而使該承載座構成環形結構，且該第一組件與該第二組件可相互拆卸。
6. 如申請專利範圍第5項所述之具有感測預壓力功能的螺桿裝置，其中該第一組件為一C型環結構。
7. 如申請專利範圍第1項所述之具有感測預壓力功能的螺桿裝置，其中該預壓片之該凸部位於該預壓片之該第一表面的中央區域。
8. 如申請專利範圍第1項所述之具有感測預壓力功能的螺桿裝置，其中該凸部之寬度不大於該預壓片之該第一表面寬度的二分之一。
9. 如申請專利範圍第1項所述之具有感測預壓力功能的螺桿裝置，其中該凸部之寬度小於該承載座之該底部之寬度。