[发明专利]具有倾斜侦测器的滚珠螺杆

说明书

本发明公开一种具有倾斜侦测器的滚珠螺杆，包括螺杆、两螺帽、管道、多个滚珠及倾斜侦测器。螺杆沿轴线的轴向延伸。两螺帽套设于螺杆上，以使两螺帽可沿轴向移动。倾斜侦测器设置于两螺帽之间用以侦测二螺帽的倾斜角及预压力大小。倾斜侦测器包含受力元件、至少一第一应变传感器及至少一第二应变传感器。受力元件包含点对称的环状结构且环状结构具有二相互平行的平面。二相互平行的平面分别与两螺帽接触。

技术领域

本发明涉及一种滚珠螺杆，且特别是涉及一种可侦测螺帽倾斜以及预压力变化的具有倾斜侦测器的滚珠螺杆。

背景技术

滚珠螺杆是一种将钢珠安装于螺帽与螺杆之间，并将螺帽内钢珠的回转运动转换为直线运动的传动机械组件。滚珠螺杆具有精度高、使用寿命长以及可做高速正向、逆向的传动等特性。

对于复合式加工机的各种精密加工制作工艺而言，越来越需要能够即时监控滚珠螺杆的预压力大小与温度变化等信号。如何将这些信号实时回馈给控制器，以作为后续的精度控制与故障诊断的依据，已成为智能滚珠螺杆未来的技术发展趋势之一。

现有的滚珠螺杆通过安装在螺帽内的压力传感器，以感测滚珠螺杆的预压力并由此判别滚珠螺杆的精度是否产生偏差。由于现有的滚珠螺杆仅具备螺帽的预压力感测，无法补偿因温度变化所造成的预压力变化。另一方面，现有的一些滚珠螺杆仅具备温度传感器而无参考应变传感器，无法准确计算出因温度变化而造成的预压力大小。此外，现有滚珠螺杆在长期使用之后，螺帽与传感器的接触面会成为非平行的面，进而造成螺帽倾斜。倾斜的螺帽容易造成螺帽与螺杆之间的磨损增加，进而影响滚珠螺杆的使用寿命及精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种滚珠螺杆，可侦测螺帽的倾斜程度以及预压力变化，使滚珠螺杆保持在螺帽没有倾斜的情况下进行运作，以避免滚珠螺杆的磨耗，以提高使用滚珠螺杆的寿命。

为达上述目的，本发明的滚珠螺杆包括螺杆、两螺帽、管道、多个滚珠以及倾斜侦测器。螺杆的外表面具有第一沟槽。各个螺帽的内表面具有第二沟槽。螺杆沿轴线的轴向延伸。两螺帽套设于螺杆上，以使两螺帽可沿轴向移动。管道由第一沟槽与相应的第二沟槽所构成。多个滚珠配置于管道中。倾斜侦测器设置于两螺帽之间用以侦测二螺帽的倾斜角，且倾斜侦测器包含受力元件、至少一第一应变传感器及至少一第二应变传感器。受力元件包含至少一环状结构具有二平面，环状结构所在的第一切面上的法向量与轴向平行，横切面与轴线相交于第一交点。其中，二平面相互平行且二平面分别与两螺帽接触，至少一环状结构为以第一交点为第一对称点的点对称结构。

本发明的滚珠螺杆包括螺杆、两螺帽、管道、多个滚珠以及倾斜侦测器。螺杆的外表面具有第一沟槽。各个螺帽的内表面具有第二沟槽。螺杆沿轴线的轴向延伸。两螺帽套设于螺杆上，以使两螺帽可沿轴向移动。管道由第一沟槽与相应的第二沟槽所构成。多个滚珠配置于管道中。倾斜侦测器设置于两螺帽之间用以侦测二螺帽的倾斜角，且倾斜侦测器包含受力元件、至少一第一应变传感器、至少一第二应变传感器、至少一参考应变传感器及至少一温度传感器。受力元件具有至少一环状结构。至少一环状结构具有二平面，至少一环状结构所在的第一切面上的法向量与轴向平行，第一切面与轴线相交于第一交点。其中，二平面相互平行且二平面分别与两螺帽接触。至少一环状结构为以第一交点为第一对称点的点对称结构。至少一第一应变传感器及至少一第二应变传感器设置于受力元件的高应变区。至少一参考应变传感器及至少一温度传感器设置于受力元件的低应变区。