阅读说明：本技术 滚珠螺杆 (Ball screw ) 是由 蔡政祐 庄裕纬 魏照恩 于 2019-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种滚珠螺杆,适于侦测一冷却液,包括一螺杆、一螺母、复数个密封件、一感测器、一信号处理单元以及一盖板。螺母包括一本体以及一端面,本体上设置有一贯孔以及一流道,螺母通过贯孔螺设于螺杆上,端面上设置有复数个开口,且这复数个开口连通于流道。这复数个密封件配置于这复数个开口内。感测器配置于这复数个密封件的其中之一密封件上用以感测冷却液的一压力,并输出一原始信号。信号处理单元电性连接于感测器,用以接收原始信号,并将原始信号转换为一数字信号。盖板配置于感测器上且固设于螺母。(The invention provides a ball screw suitable for detecting a cooling liquid, which comprises a screw, a nut, a plurality of sealing pieces, a sensor, a signal processing unit and a cover plate. The nut comprises a body and an end face, wherein the body is provided with a through hole and a flow passage, the nut is screwed on the screw rod through the through hole, the end face is provided with a plurality of openings, and the plurality of openings are communicated with the flow passage. The plurality of sealing members are disposed in the plurality of openings. The sensor is arranged on one of the plurality of sealing elements for sensing the pressure of the cooling liquid and outputting a raw signal. The signal processing unit is electrically connected to the sensor and used for receiving the original signal and converting the original signal into a digital signal. The cover plate is arranged on the sensor and is fixedly arranged on the nut.)

滚珠螺杆

技术领域

本发明涉及一种滚珠螺杆，且特别是关于一种可凭借配置在密封件上的感测器侦测冷却液流量或压力的滚珠螺杆。

背景技术

螺杆是一种工业领域中相当常见的机构装置。一般而言，当螺杆以及配置于螺杆上的螺母作动时，彼此之间的相对运动容易产生大量的热量，因此操作人员通常会预先在螺杆上浇注润滑液减少构件之间的摩擦阻力，或者是在螺母内部设置流道，并通过冷却液的流动不断地带走热量。然而，倘若冷却液的流量不足则无法顺利地将产生的热量带走而有构件温度持续升高的风险，而冷却液过多时则会爆管并波及到其它需要保持干燥的构件。因此，确认冷却液的即时流量便成为一个重要的课题。

为了解决上述问题，在现有技术中有着在螺帽内部配置感测器的设计，例如中国台湾专利公告第TWI572797号揭示了一种在环状可变形平台的底端配置环状力量感测器以感测预压力的双螺帽滚珠螺杆，可通过两螺帽的相对面挤压而侦测到流体的压力。然而，无论是环状可变形平台或是环状力量感测器在加工上都较为困难，因此制作成本也随之提高。

发明内容

本发明提供一种滚珠螺杆，凭借配置在密封件的感测器即时侦测冷却液的流量或压力，且感测器无需经过复杂加工，可节省工业上的成本。

本发明的滚珠螺杆，适于侦测一冷却液，包括一螺杆、一螺母、复数个密封件、一感测器、一信号处理单元以及一盖板。螺母包括一本体以及一端面，本体上设置有一贯孔以及一流道，螺母通过贯孔螺设于螺杆上，端面上设置有复数个开口，且这复数个开口连通于流道。这复数个密封件配置于这复数个开口内。感测器配置于这复数个密封件的其中之一密封件上用以感测冷却液的一压力，并输出一原始信号。信号处理单元电性连接于感测器，用以接收原始信号，并将原始信号转换为一数字信号。盖板配置于感测器上且固设于螺母。

较佳地，上述的其中之一密封件更包括一凸部，且感测器配置于凸部上。如此，使冷却液反馈给该密封件的压力能更有效地传递至该感测器。

较佳地，上述的凸部在盖板上的正投影面积为感测器在盖板上的正投影面积的60％至70％。如此，能最符合感测器的有效感测面积并提高其感测的灵敏度及准确度。

较佳地，滚珠螺杆还包括一控制单元以及一记忆单元，其中感测器、信号处理单元、控制单元以及记忆单元彼此电性连接，信号单元输出数字信号至控制单元，且记忆单元储存数字信号，以对冷却液的压力或流量进行更完整的追踪。

较佳地，滚珠螺杆还包括一提示单元，提示单元电性连接于控制单元，当数字信号与一预定信号的一误差量介于预定信号的±20％阈值内时，提示单元输出一第一提示信号，当误差量介于预定信号的20％至40％阈值或-20％至-40％阈值时，提示单元输出一第二提示信号，且当误差量超过预定信号的±40％阈值时，提示单元输出一第三提示信号。如此，能即时提示使用者目前冷却液的流量状态。

较佳地，上述的感测器为一压阻感测器，用以接收来自于密封件的压力并产生对应的一电阻信号。

较佳地，上述的复数个密封件沿螺母的一周向对称排列，且盖板的一表面与端面共平面。

如此，可提升本发明整体外观的平整度，且不易与其它构件产生碰撞或干涉。

附图说明

图1为本发明的一实施例的滚珠螺杆的立体示意图；

图2为图1的滚珠螺杆的部分元件分解图；

图3为图2的密封件的立体示意图；

图4为图3的密封件的侧视图；

图5为图2的滚珠螺杆沿着A-A截面的剖视图；

图6为图5中区域B的局部放大图；

图7为图1的滚珠螺杆的电子元件方块图；

图8为图7的滚珠螺杆侦测冷却液的步骤流程图。

附图标记说明：10-滚珠螺杆；100-螺杆；200-螺母；210-本体；220-端面；300-密封件；310-凸部；320-盖部；330-连接部；340-密封部；350-垫圈；400-感测器；500-盖板；510-表面；600-信号处理单元；700-控制单元；800-记忆单元；900-提示单元；C-流道；H-贯孔；O-开口；R-间隙；W-壁面。

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。以下实施例所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明，而非对本发明加以限制。

图1为本发明的一实施例的滚珠螺杆的立体示意图，图2为图1的滚珠螺杆的部分元件分解图，请参考图1及图2。本实施例的滚珠螺杆10包括一螺杆100、一螺母200、复数个密封件300、一感测器400以及一盖板500。螺母包括一本体210以及一端面220，其中本体210上设置有一贯孔H以及一流道，端面220上设置有复数个开口O，且这复数个开口O连通于流道，这复数个密封件300配置于这复数个开口O内；感测器400配置于这复数个密封件300的其中之一密封件300上，而盖板500配置于感测器400上且固设于螺母200。

详细而言，螺母200通过贯孔H螺设于螺杆100上，其中贯孔H的内侧设置有螺纹，因此螺母200可通过贯孔H内侧的螺纹与螺杆100进行相对移动。由于两者在相对移动的过程当中会产生高热，因此螺母200的流道内配置有冷却液以降低螺母200的温度。因为开口O连通于流道，且这复数个密封件300配置于这复数个开口O内，所以冷却液所产生的压力将会直接反馈给密封件300。如图2所示，密封件300的形状对应于开口O，且为了防止密封件300密封不完全导致冷却液泄漏，密封件300上还配置有垫圈350如此与开口O更紧密地结合。在密封件300完成配置后，为了侦测冷却液的流量，会将感测器400配置于这复数个密封件300的其中之一密封件300上，用以感测冷却液反馈给密封件300的压力。待感测器400完成配置后，再将盖板500配置于感测器400上，并通过螺丝等锁固件将盖板500固设于螺母200。

值得一提的是，如图2所示，本实施例的复数个密封件300沿螺母200的周向对称排列，这样的配置可以减少冷却液因不同位置的密封程度差异而产生的压力变化。

图3为图2的密封件的立体示意图，图4为图3的密封件的侧视图，请参考图3及图4。在本实施例中，这复数个密封件300各具有一盖部320、一连接部330以及一密封部340，其中连接部330连接盖部320以及密封部340，且密封件300是以密封部340朝向开口O的方式配置于开口O内。当密封件300配置于开口O内部时，垫圈350配置于盖部320以及密封部340之间，为此，连接部330的尺寸设计得较盖部320以及密封部340略小，可使垫圈350套设于盖部320以及密封部340之间的连接部330时不会因为上下滑移而脱离密封件300。换言之，当密封件300完成配置时，连接部330在盖板500上的正投影面积小于盖部320以及密封部340在盖板500上的正投影面积。

值得一提的是，如图4所示，密封部340的外环面设计为一锥面，这样的设计能使得当冷却液流速增加时，密封件300能更紧密地贴合于开口O的壁面，以达到更加的防漏效果，相关细节将于后文中详述。

在本实施例中，感测器400为一压阻感测器，能够接收来自于密封件300的压力产生对应的电阻信号。为了能使冷却液反馈给密封件300的压力更有效地传递至感测器400，在本实施例中，配置感测器400的密封件300更包括一凸部310，且感测器400配置于凸部310上。经实验测试结果，当凸部310的大小设计为感测器400的60％至70％时，能最符合感测器400的有效感测面积并提高其感测的灵敏度及准确度。因此，当密封件300以及感测器400完成配置时，凸部310在盖板500上的正投影面积为感测器400在盖板500上的正投影面积的60％至70％，这样的配置相较于以整个盖部320的表面与感测器400接触有着更良好的感测结果。

为了能更清楚地描述密封件300以及感测器400配置于螺母200内的样态，请参考图5及图6，图5为图2的滚珠螺杆沿着A-A截面的剖视图，图6为图5中区域B的局部放大图。如图5及图6所示，流道C连通于开口O，而密封件300以及感测器400配置于开口O内，且感测件400配置于凸部310以及盖板500之间。如此，当冷却液流动产生压力并反馈给密封件300时，由于凸部310的大小对应于感测器400的有效感测面积，因此感测器400能立即侦测到流体压力以及对应流速的细微变化。除此之外，由于感测器400为压阻感测器，且与密封件300之间为单纯的层叠关系，所以感测器400无须复杂的加工，可节省工业上大量制造时所需的时间以及成本。

值得一提的是，由于密封部340的外环面设计为一锥面，当密封件300配置于开口O内时，密封部340以及对应的开口的壁面W之间具有一间隙R，且间隙R的大小由密封部340朝盖部320的方向递减。如此，当冷却液的流速增加时，密封部340靠近连接部330的部分会向外扩张，使得密封部340的外环面与壁面W之间的接触面积增加，进而能更确实地达到防漏效果。

另一方面，如图6所示，当各个元件完成配置后，盖板500的表面510与端面220共平面，如此一来可提升滚珠螺杆10整体外观的平整度，且不易与其它构件产生碰撞或干涉。

图7为图1的滚珠螺杆的电子元件方块图，图8为图7的滚珠螺杆侦测冷却液的步骤流程图，请参考图7及图8。除了上述的构件之外，本实施例的滚珠螺杆10还包括一信号处理单元600、一控制单元700、一记忆单元800以及一提示单元900，其中感测器400、信号处理单元600、控制单元700以及记忆单元800彼此电性连接，而提示单元900电性连接于控制单元700。当滚珠螺杆10启动后(步骤S01)，流体会在流道C内流动并对应产生压力(步骤S02)，此时感测器400感测上述压力并输出一原始信号至信号处理单元600(步骤S03)。在本实施例中，信号处理单元600包括一信号放大器以及一类比-数字转换器，可将感测器400测量到的原始信号放大并且采样转换为数字信号，以利于后续的信号处理流程。在信号处理单元600接收原始信号，经过上述的处理、转换后，将输出一处理后的数字信号至控制单元700(步骤S04)，在此同时，记忆单元800会储存此数字信号(步骤S05)，以便对冷却液的压力或流量进行更完整的追踪。

为了让使用者能够在冷却液流量发生异常时即时得知，本实施例的提示单元900会依据数字信号以及系统预设的一预定信号间的误差量与预定信号的关系(步骤S06)，判断输出的提示信号类型。当数字信号与预定信号的误差量介于预定信号的±20％阈值内，也就是误差量的绝对值小于预定信号量值的20％时，代表冷却液的流量以及对应压力处于正常范围，此时控制单元700会控制提示单元900输出一第一提示信号(步骤S07)，例如为绿色灯号，提示使用者目前冷却液的流量为正常状态；当数字信号与预定信号的误差量介于预定信号的20％至40％阈值或-20％至-40％阈值，也就是误差量的绝对值介于预定信号量值的20％至40％时，代表冷却液的流量以及对应压力有过大或过小的风险，此时控制单元700会控制提示单元900输出一第二提示信号(步骤S08)，例如为黄色灯号，提示使用者目前冷却液的流量为需要注意的状态；而当数字信号与预定信号的误差量超过预定信号的±40％阈值，也就是误差量的绝对值大于预定信号量值的40％时，代表冷却液的流量以及对应压力发生异常，此时控制单元700会控制提示单元900输出一第三提示信号(步骤S09)，例如为红色灯号，提示使用者目前冷却液的流量为危险状态，需要立即处理冷却液或停止装置。

综上所述，本发明的滚珠螺杆凭借在密封件上配置感测器，可即时侦测流道内冷却液的流量以及对应压力，并通过信号处理单元将原始信号转换为数字信号利于处理。此外，由于感测器、密封件以及盖板之间为单纯的层叠关系，因此感测器可使用简单且灵敏的压电感测器或压阻感测器，节省制作所需的成本并提高感测的精度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，都应属本发明的涵盖范围。