TWM639886U - 方便安裝感測器之滾珠螺桿 - Google Patents

Abstract

本創作之滾珠螺桿包含有一螺桿軸、一螺帽、一轉接板，以及一感測器。螺帽具有一外端面，螺帽可位移地套設於螺桿軸，轉接板具有一貫穿設置之感測器安裝孔，轉接板可拆卸地設於螺帽並抵接螺帽的外端面，感測器設於轉接板之感測器安裝孔且抵接螺帽的外端面，使感測器能準確地感測螺帽在運行過程中的溫度、振動或扭力等數值。藉此，本創作之滾珠螺桿可以方便拆裝感測器，並具有良好的感測精度。

Description

方便安裝感測器之滾珠螺桿

本創作與滾珠螺桿有關，特別是指一種方便安裝感測器之滾珠螺桿。

現有的一種線性傳動裝置（例如滾珠螺桿）藉由在移動件（例如螺帽）設置至少一感測器來感測移動件在運行過程中的溫度、振動或扭力等數值，讓機台操作者能即時監控，以確保加工或傳送的精準度。

就感測器的設置來說，JP 2021092243專利案所揭露的運動導引裝置係將感測器以螺絲鎖固的方式安裝於感測器安裝部，感測器安裝部以螺絲鎖固的方式安裝於螺帽的凸緣，如此即可利用感測器對螺帽在運行過程中的相關數據進行感測。然而在前述專利案中，感測器並未直接抵接於螺帽之凸緣，導致感測器所接收到的訊號不明顯，甚至可能會因為感測器安裝部和螺帽之間在運行過程中因組裝間隙所產生的阻尼效應而影響感測器的感測精度。

本創作之主要目的在於提供一種滾珠螺桿，其方便安裝感測器，並且使該感測器具有良好的感測精度。

為了達成上述主要目的，本創作之滾珠螺桿包含一螺桿軸、一螺帽、複數滾珠、一轉接板，以及一感測器。該螺帽具有一第一外端面，該螺帽可往復位移地套設於該螺桿軸並與該螺桿軸之間配置該等滾珠；該轉接板可拆卸地設於該螺帽並抵接該螺帽的該第一外端面，該轉接板更具有一貫穿設置的感測器安裝孔；該感測器設於該轉接板之該感測器安裝孔且抵接該螺帽的該第一外端面。

由上述可知，本創作之滾珠螺桿可以在該螺桿軸及該螺帽已安裝於機台時藉由該轉接板直接安裝該感測器，不需要將該螺帽退回進行放電處理，也不需要多一道拆裝該滾珠螺桿的工序，以節省組裝工時並提高作業效率。另外，本創作之滾珠螺桿將該感測器安裝於該轉接板並直接抵接該螺帽，使得該感測器的感測效果不會被該轉接板和該螺帽之間的組裝間隙所影響，進而達到提升感測精度的效果。

較佳地，該螺帽具有一法蘭部及一身部，該法蘭部具有一第一內端面與該第一外端面，該身部連接該法蘭部之該第一內端面，該轉接板具有一第二內端面和一第二外端面，該轉接板以該第二內端面抵接該螺帽之該法蘭部的該第一外端面，該感測器安裝孔貫穿該第二內端面與該第二外端面。藉此，可將該感測器安裝於該轉接板並直接抵接該螺帽之該法蘭部，以提升感測精度。

較佳地，該轉接板具有一上弧面與一下弧面，該上弧面匹配於該螺帽之該法蘭部之外周緣，該下弧面匹配於該螺桿軸之外周緣。藉此，不需要重新拆裝該螺桿軸即可完成該轉接板的安裝，以增加組裝上的便利性。

較佳地，該轉接板更具有二底面，該等底面連接於該上弧面和該下弧面之間，且各該底面之一假想延伸平面通過該下弧面之一圓心。藉此，該轉接板在組裝時可以輕易地跨過該螺桿軸，以增加組裝上的便利性。

較佳地，該感測器安裝孔之一中心和該下弧面之一圓心位於一第一軸線上，該第一軸線垂直該螺桿軸之該軸向。藉此，該感測器在安裝後具有良好的結構穩定性。

較佳地，該螺帽之該法蘭部的該第一外端面具有二固定孔，該轉接板更具有二穿孔，該等穿孔貫穿該第二內端面和該第二外端面且分別連通該等固定孔，各該穿孔之一中心與該下弧面之該圓心位於一第二軸線上，該等第二軸線之間具有一介於30-180度之間的夾角。藉此，該轉接板可以配合該螺帽之既有孔位來進行鎖固，不需要對該螺帽重新加工出不同位置的固定孔，以節省加工成本。

較佳地，該轉接板具有一上弧面、一下弧面及二底面，該上弧面匹配於該螺帽之該法蘭部的外周緣，該下弧面環繞於該感測器安裝孔之周圍，該等底面連接該下弧面之二相對端，且各該底面與該螺桿軸之間具有一高度差。藉此，不需要重新拆裝該螺桿軸即可完成該轉接板的安裝，以增加組裝上的便利性。

較佳地，該螺帽之該法蘭部的該第一外端面具有二定位凹部與二固定孔，各該固定孔軸向連通一該定位凹部，該轉接板具有二定位凸部與二穿孔，各該定位凸部連接於該上弧面和一該底面之間且嵌設於一該定位凹部內，各該穿孔貫穿一該定位凸部且連通一該固定孔。藉此，該轉接板可以先行利用該等定位凸部嵌設於該等定位凹部來完成組裝定位，之後再用二螺絲穿過該等穿孔並鎖定於該等固定孔，以增加組裝上的便利性。

較佳地，該第一外端面之平均粗糙度和該第二內端面之平均粗糙度皆小於1.6μm，如此可以確保該感測器有確實抵接於該第一外端面，以提升感測精度。

較佳地，該轉接板之厚度介於3mm-10mm之間，如此可以讓該螺帽之軸向長度在安裝該轉接板後不至於增加太多，以免影響該螺帽的行程。

較佳地，該螺帽設置一供該等滾珠通過之迴流元件，該感測器與該迴流元件設置於同一側，使得該感測器藉由該等滾珠通過該迴流元件時的運行情況（例如撞擊力道或撞擊時所產生之振動訊號）來進一步感測該螺帽在運行過程中的相關數值。

有關本創作所提供對於方便安裝感測器之滾珠螺桿的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本創作領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本創作所列舉的特定實施例，僅係用於說明本創作，並非用以限制本創作之專利申請範圍。

申請人首先在此說明，於整篇說明書中，包括以下介紹的實施例以及申請專利範圍的請求項中，有關方向性的名詞皆以圖式中的方向為基準。其次，在以下將要介紹之實施例以及圖式中，相同之元件標號，代表相同或近似之元件或其結構特徵。

請參閱圖1及圖2，本創作第1實施例之滾珠螺桿10包含有一螺桿軸20、一螺帽30、二迴流元件40、複數滾珠50、一轉接板60，以及一感測器70。

螺帽30具有一法蘭部31、一身部35、一螺孔36，以及二迴流元件安裝槽38。法蘭部31具有一第一內端面32與一第一外端面33，其中在第一外端面33具有複數固定孔34（在本實施例中為8個並以4個一對的方式設置，但實際上不以8個為限）；身部35連接於法蘭部31之第一內端面32；螺孔36貫穿法蘭部31和身部35；該等迴流元件安裝槽38設於螺孔36之二端。螺帽30以螺孔36套設於螺桿軸20且能沿著螺桿軸20之軸向往復位移，並與螺桿軸20之間配置該等滾珠50。

該等迴流元件40設於螺帽30之該等迴流元件安裝槽38內，用以對通過此處的滾珠50提供迴流效果。

轉接板60具有一第二內端面61、一第二外端面62及一感測器安裝孔63，感測器安裝孔63貫穿第二內端面61與第二外端面62，且感測器安裝孔63之軸向平行螺桿軸20之軸向A。此外，轉接板60還具有複數貫穿第二內端面61和第二外端面62之穿孔64（在本實施例中為4個，但實際上不以4個為限），該等穿孔64以兩個一對的方式配置於感測器安裝孔63之左右二側。在組裝時，如圖1及圖2所示，轉接板60以四根螺絲S1穿過該等穿孔64且螺設於該等固定孔34，使轉接板60鎖定於螺帽30之法蘭部31並以第二內端面61抵接螺帽30之法蘭部31的第一外端面33（如圖4所示），如此即完成轉接板60的組裝。

再如圖1及圖3所示，轉接板60更具有一上弧面65、一下弧面66及二底面67。上弧面65匹配於螺帽30之法蘭部31的外周緣312；下弧面66匹配於螺桿軸20之外周緣，且下弧面66之一圓心C1和感測器安裝孔63之一中心C2位於一第一軸線A1上，第一軸線A1垂直螺桿軸20之軸向A，且下弧面66之圓心C1和各穿孔64之一中心C3位於一第二軸線A2上，該等第二軸線A2之間具有一介於30-180度之間的夾角θ，使得轉接板60可以配合螺帽30之既有孔位來進行鎖固；各底面67連接於上弧面65和下弧面66之間，且各底面67之一假想延伸平面P通過下弧面66之圓心C1，使得轉接板60在拆裝時可以輕易地跨過螺桿軸20。另外，轉接板60之厚度T在本實施例中介於3mm-10mm之間，如此可以讓螺帽30之軸向長度在安裝轉接板60後不至於增加太多，以免對螺帽30的行程造成影響。

感測器70設於轉接板60之感測器安裝孔63且以二螺絲S2鎖定於轉接板60，並直接抵接螺帽30之法蘭部31的第一外端面33（如圖4所示），用以感測螺帽30在運行過程中的的溫度、振動或扭力等數值。由於感測器70在完成安裝後位於螺桿軸20的正上方且位於第一軸線A1上，使得感測器70在安裝後具有良好的結構穩定性。此外，為了確保感測器70有確實抵接於第一外端面33，第一外端面33之平均粗糙度（Ra）和第二內端面61之平均粗糙度（Ra）在本實施例中皆小於1.6μm，使得兩者之間的間隙可以減少到最低程度。

由上述可知，本創作之滾珠螺桿10可以在螺桿軸20及螺帽30已安裝於機台時直接安裝轉接板60和感測器70，不需要將螺帽30退回進行放電處理，也不需要多一道拆裝滾珠螺桿10的工序，以節省組裝工時並提高作業效率，而且，螺帽30也不需要重新加工出不同位置的固定孔34，以節省加工成本。另外，本創作之滾珠螺桿10所提供的感測器70直接抵接螺帽30之法蘭部31，使得感測器70的感測效果不會被轉接板60和法蘭部31之間的組裝間隙所影響，進而達到提升感測精度的效果。

在此需要補充說明的是，不論迴流元件40是設置在螺帽30之二端（如圖2所示之端塞式態樣）或者是設置在螺帽30之外周面（如圖5所示之外循環式態樣），感測器70與迴流元件40設置於同一側，使得感測器70藉由該等滾珠50通過迴流元件40時的運行情況（例如撞擊力道或撞擊時所產生之振動訊號）來進一步感測螺帽30在運行過程中的相關數值。

請參閱圖6，本創作第2實施例之滾珠螺桿10’在結構方面與上述第1實施例大致相同，主要差異在於螺帽30和轉接板80的結構不同。

在本實施例中，如圖7所示，轉接板80具有一上弧面81、一下弧面82及二底面83，下弧面82環繞於感測器安裝孔84之周圍，該等底面83連接下弧面82之二端。此外，螺帽30之法蘭部31的第一外端面33更具有複數定位凹部37，該等定位凹部37一對一地軸向連通該等固定孔34，轉接板80還具有二定位凸部85與二穿孔86，定位凸部85連接於上弧面81和底面83之間，穿孔86貫穿定位凸部85。在組裝時，轉接板80先行利用該等定位凸部85嵌設於螺帽30之該等定位凹部37來完成組裝定位，再以二螺絲S1穿過該等穿孔86並鎖定於該等固定孔34，如此即完成轉接板80的組裝。在組裝完成後，如圖6及圖8所示，轉接板80之上弧面81匹配於螺帽30之法蘭部31的外周緣312，且轉接板80之該等底面83會和螺桿軸20之間具有一高度差，如此就不需要重新拆裝螺桿軸20即可完成轉接板的安裝，以達到增加組裝便利性的目的。至於感測器70在本實施例中亦是設置於轉接板80之感測器安裝孔84且以二螺絲S2固定於轉接板80，並直接抵接螺帽30之法蘭部31的第一外端面33（如圖9所示），使感測器70能精準地感測螺帽30在運行過程中的的溫度、振動或扭力等數值，進而達到本創作的功效。

請參閱圖10，本創作第3實施例之滾珠螺桿10”在結構方面與上述第1實施例大致相同，主要差異在於螺帽90的結構不同。

在本實施例中，螺帽90省略法蘭部31的設置，轉接板60以兩根螺絲S1鎖定於螺帽90並以第二內端面61抵接螺帽90之第一外端面92（如圖11所示），藉以完成轉接板60的組裝。感測器70則是設置於轉接板60之感測器安裝孔63且以二螺絲S2鎖定於轉接板60，並直接抵接螺帽90之第一外端面92（如圖11所示），如此同樣能精準地感測螺帽90在運行過程中的的溫度、振動或扭力等數值，進而達到本創作的功效。

10:滾珠螺桿 10’:滾珠螺桿 10”:滾珠螺桿 20:螺桿軸 A:螺桿軸之軸向 30:螺帽 31:法蘭部 312:外周緣 32:第一內端面 33:第一外端面 34:固定孔 35:身部 36:螺孔 37:定位凹部 38:迴流元件安裝槽 40:迴流元件 50:滾珠 60:轉接板 61:第二內端面 62:第二外端面 63:感測器安裝孔 C2:感測器安裝孔之中心 64:穿孔 C3:穿孔之中心 S1:螺絲 65:上弧面 66:下弧面 C1:下弧面之圓心 A1:第一軸線 A2:第二軸線 θ:夾角 67:底面 P:假想延伸平面 T:轉接板之厚度 70:感測器 S2:螺絲 80:轉接板 81:上弧面 82:下弧面 83:底面 84:感測器安裝孔 85:定位凸部 86:穿孔 90:螺帽 92:第一外端面

圖1為本創作第1實施例之滾珠螺桿的立體圖。 圖2為本創作第1實施例之滾珠螺桿的立體分解圖。 圖3為本創作第1實施例之滾珠螺桿所提供之轉接板的端視圖。 圖4為本創作第1實施例之滾珠螺桿的局部剖視圖。 圖5類同於圖1，主要顯示迴流元件設置於螺帽之外周面。 圖6為本創作第2實施例之滾珠螺桿的立體圖。 圖7為本創作第2實施例之滾珠螺桿省略螺桿軸的立體分解圖。 圖8為本創作第2實施例之滾珠螺桿的端視圖。 圖9為本創作第2實施例之滾珠螺桿的局部剖視圖。 圖10為本創作第3實施例之滾珠螺桿的立體圖。 圖11為本創作第3實施例之滾珠螺桿的局部剖視圖。

10:滾珠螺桿

20:螺桿軸

A:螺桿軸之軸向

30:螺帽

31:法蘭部

312:外周緣

35:身部

36:螺孔

60:轉接板

S1:螺絲

65:上弧面

70:感測器

S2:螺絲

Claims (10)

1. 一種滾珠螺桿，包含: 一螺桿軸； 一螺帽，具有一第一外端面，該螺帽可往復位移地套設於該螺桿軸； 複數滾珠，設於該螺桿軸與該螺帽之間； 一轉接板，可拆卸地設於該螺帽並抵接該螺帽的該第一外端面，該轉接板更具有一貫穿設置的感測器安裝孔；以及 一感測器，設於該轉接板之該感測器安裝孔且抵接該螺帽的該第一外端面。
2. 如請求項1所述之滾珠螺桿，其中，該螺帽具有一法蘭部及一身部，該法蘭部具有一第一內端面與該第一外端面，該身部連接該法蘭部之該第一內端面，該轉接板具有一第二內端面和一第二外端面，該轉接板以該第二內端面抵接該螺帽之該法蘭部的該第一外端面，該感測器安裝孔貫穿該第二內端面與該第二外端面。
3. 如請求項2所述之滾珠螺桿，其中，該轉接板具有一上弧面與一下弧面，該上弧面匹配於該螺帽之該法蘭部之一外周緣，該下弧面匹配於該螺桿軸之一外周緣。
4. 如請求項3所述之滾珠螺桿，其中，該轉接板更具有二底面，各該底面連接於該上弧面和該下弧面之間，且各該底面之一假想延伸平面通過該下弧面之一圓心。
5. 如請求項3所述之滾珠螺桿，其中，該感測器安裝孔之一中心和該下弧面之一圓心位於一第一軸線上，該第一軸線垂直該螺桿軸之該軸向。
6. 如請求項3所述之滾珠螺桿，其中，該螺帽之該法蘭部的該第一外端面具有二固定孔，該轉接板更具有二穿孔，該等穿孔貫穿該第二內端面和該第二外端面且分別連通該等固定孔，各該穿孔之一中心與該下弧面之一圓心位於一第二軸線上，該等第二軸線之間具有一介於30-180度之間的夾角。
7. 如請求項2所述之滾珠螺桿，其中，該轉接板具有一上弧面、一下弧面及二底面，該上弧面匹配於該螺帽之該法蘭部之一外周緣，該下弧面環繞於該感測器安裝孔之周圍，該等底面連接該下弧面之二相對端，且各該底面與該螺桿軸之間具有一高度差。
8. 如請求項7所述之滾珠螺桿，其中，該螺帽之該法蘭部的該第一外端面具有二定位凹部與二固定孔，各該固定孔軸向連通一該定位凹部，該轉接板具有二定位凸部與二穿孔，各該定位凸部連接於該上弧面和一該底面之間且嵌設於一該定位凹部內，各該穿孔貫穿一該定位凸部且連通一該固定孔。
9. 如請求項2所述之滾珠螺桿，其中，該第一外端面之平均粗糙度和該第二內端面之平均粗糙度皆小於1.6μm。
10. 如請求項1所述之滾珠螺桿，其中，該轉接板之厚度介於3mm-10mm之間。

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