直线传动系统的制作方法

本实用新型涉及一种直线传动系统，特别涉及一种不需拆解装置就可调整偏位预压的直线传动系统。

背景技术：

直线传动装置，例如滚珠螺杆是一种广泛应用在许多机械加工设备中的装置，其设置的目的在于提供精密的传动功能，通过机械操作中的旋转运动与直线运动，进而使承载的机台或对象可在直线方向上进行动作。目前所应用的滚珠螺杆装置主要是由螺杆、螺帽以及多个滚珠所构成。螺杆的外表面具有螺旋式沟槽，螺帽的内表面也具有螺旋式内沟槽，其能与螺杆间形成滚珠通道，使滚珠容置于其中，并与螺杆、螺帽形成相对滚动的关系，以降低螺杆与螺帽之间相对转动的摩擦力。

在实际应用方面，仅有一个螺帽的滚珠螺杆装置无法满足重型机具的重负荷要求，因此双螺帽式的滚珠螺杆装置便应运而生。在双螺帽的滚珠螺杆装置中，为了使两螺帽之间存在预压力，以清除两螺帽与螺杆之间所承受轴向负荷的弹性形变量，进而达到高定位精度，于是在两螺帽之间设有预压片，使螺帽与螺杆的珠沟产生足够偏位，达到偏位预压的目的。

然而，上述的双螺帽滚珠螺杆装置需要在两螺帽之间加入预压片，如此一来，整个装置的元件数量较多，容易因为制作过程所产生的公差而影响整个装置的定位精度。另外，在得知预压力已产生偏移时，公知技术必须停止加工作业且拆解滚珠螺杆装置后，才能更换构件和/或重新调整滚珠与螺帽之间的偏位预压，如此一来，会增加相当多的作业时间与成本，产能也会降低。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种直线传动系统，可在不需拆解装置的情况下就可自动调整其偏位预压值，由此，不仅不会增加作业时间与成本，产能也不会降低。

为达上述目的，依据本实用新型的一种直线传动系统包括引导件、移动件、多个滚动件、控制器、预压感测件以及预压调整模块。移动件滑设于引导件，并与引导件构成至少一个循环路径，引导件相对移动件运动时，移动件相对引导件产生直线移动。这些滚动件容置于该至少一个循环路径中。预压感测件设置于移动件，并检测这些滚动件对移动件产生的预压力值而输出检测信号传送至控制器。预压调整模块具有预压驱动器及调整组件，预压驱动器及调整组件分别设置于移动件；其中，控制器依据检测信号控制预压驱动器调整调整组件，以将预压力值调整到默认值。

在一个实施例中，移动件包括至少一个螺帽、或至少一个螺帽与载台本体、或滑块。

在一个实施例中，移动件包括两个螺帽与载台本体，载台本体具有通孔，两个螺帽分别设置于通孔中。

在一个实施例中，预压感测件设置于两个螺帽的至少其中之一或载台本体，并与控制器电性连接。

在一个实施例中，预压驱动器设置于载台本体，并与控制器电性连接。

在一个实施例中，调整组件具有调整件，调整件设置于两个螺帽的其中之一，并与螺帽的外侧紧密配合。

在一个实施例中，调整件为皮带轮。

在一个实施例中，调整组件还具有皮带轮与皮带，皮带轮设置于预压驱动器，控制器依据检测信号输出控制信号至预压驱动器，预压驱动器依据控制信号带动皮带轮转动，进而通过皮带转动调整件，以将预压力值自动调整至默认值。

在一个实施例中，预压驱动器包括伺服马达或步进马达。

在一个实施例中，调整组件具有调整件及调整杆，调整件设置于两个螺帽的其中之一，并与螺帽的外侧紧密配合，调整杆的一端设置于调整件。

在一个实施例中，控制器依据检测信号输出控制信号至预压驱动器，预压驱动器依据控制信号移动调整杆，进而转动调整件，以将预压力值自动调整至默认值。

在一个实施例中，预压驱动器包括电动缸、油压缸或气动缸。

在一个实施例中，调整件是由两个子调整件所组成。

在一个实施例中，控制器包括显示屏幕，控制器依据检测信号使显示屏幕实时显示当前的预压力值。

在一个实施例中，控制器将检测信号及预压力值传送至云端装置。

在一个实施例中，控制器位于云端装置中。

在一个实施例中，直线传动系统可应用于滚珠螺杆、单轴运动装置、或线性轨道运动装置。

承上所述，在本实用新型的直线传动系统中，移动件滑设于引导件，且引导件相对移动件运动时，移动件可相对引导件产生直线移动；预压感测件设置于移动件，并可检测滚动件对移动件所产生的预压力值而输出检测信号传送至控制器；预压调整模块的预压驱动器及调整组件分别设置于移动件；其中，控制器可依据检测信号控制预压驱动器调整调整组件，以将预压力值调整到默认值。由此，使得本实用新型的直线传动系统可以在不需拆解装置的情况下就可利用预压感测件自动检测滚动件对移动件的预压力，并且利用预压调整模块的预压驱动器调整调整组件以调整滚动件与移动件之间的偏位预压，以将滚动件对移动件所产生的预压力值调整到默认值，由此达到偏位预压与全自动补偿的效果。另外，由于本实用新型不需停机拆解装置就可调整偏位预压值，因此不仅不会增加作业时间与成本，产能也不会降低。

附图说明

图1为依据本实用新型第一实施例的一种直线传动系统的示意图。

图2a为依据本实用新型第一实施例的一种直线传动系统的局部示意图。

图2b为图2a所示的分解示意图。

图3a为图2a所示的直线传动系统的局部剖视示意图。

图3b为本实用新型的预压感测件的另一设置位置示意图。

图4为依据本实用新型第二实施例的一种直线传动系统的示意图。

图5a为依据本实用新型第二实施例的一种直线传动系统的局部示意图。

图5b为图5a所示的分解示意图。

图5c为本实用新型的一个实施例的预压驱动器的电动缸的示意图。

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依据本实用新型优选实施例的直线传动系统，其中相同的元件将以相同的附图标记加以说明。

以下实施例的直线传动系统是以应用于例如滚珠螺杆装置为例，但并不局限于此，在不同的实施例中，本新型的直线传动系统也可应用于单轴运动装置、单轴机器人或线性轨道运动装置。

图1为依据本实用新型第一实施例的一种直线传动系统的示意图，图2a为依据本实用新型第一实施例的一种直线传动系统的局部示意图，图2b为图2a所示的分解示意图，图3a为图2a所示的直线传动系统的局部剖视示意图，而图3b为本实用新型的预压感测件的另一设置位置示意图。

请参照图1至图3a所示，本实施例的直线传动系统1包括引导件11、移动件、多个滚动件13a、13b(图3a)、控制器15、预压感测件16以及预压调整模块17。另外，本实施例的直线传动系统1还可包括传动装置18、安装座19及承载台10。其中，引导件11、移动件、传动装置18与安装座19都设置在承载台10上。

本实施例的引导件11为圆柱状杆体，其外表面具有沿其轴向(即引导件11的长轴方向)的至少一个连续缠绕的螺旋状的轨道槽111。在此，引导件11为(滚珠)螺杆，并以具有一个连续缠绕的螺旋状轨道槽111为例。在不同的实施例中，若引导件11为多牙口螺杆，则可包含两个连续缠绕的螺旋状轨道槽。在又一实施例中，引导件11也可以是线性轨道运动装置的线性滑轨。

移动件滑设于引导件11，并与引导件11构成至少一个循环路径，使得多个滚动件13a、13b可容置于该至少一个循环路径中。其中，当引导件11相对移动件运动(运动可为移动或转动)时，移动件可相对引导件11产生沿引导件11长轴方向的直线移动。在一些实施例中，移动件可包括至少一个螺帽、或者至少一个螺帽与载台本体、或滑块。举例来说，若移动件包括一个螺帽，则直线传动系统可包括单螺帽的滚珠螺杆装置；若移动件包括两个螺帽，则直线传动系统可包括双螺帽的滚珠螺杆装置；若移动件包括滑块，则直线传动系统可包括单轴运动装置、单轴机器人、或线性轨道运动装置。如图2b所示，本实施例是以双螺帽12a、12b的滚珠螺杆装置为例。

请同时参照图2b与图3a所示，本实施例的螺帽12a、12b分别具有通孔o1，而引导件11可分别穿过螺帽12a、12b的通孔o1，使得两个螺帽12a、12b可分别滑设于引导件11。另外，本实施例的移动件还可包括载台本体14，而螺帽12a、12b分别设置于载台本体14的相对两侧。具体来说，载台本体14具有通孔o2，而螺帽12a、12b可由通孔o2的两侧分别设置于通孔o2中。其中，螺帽12a、12b可例如以锁固或其他适合的方式设置于载台本体14，使得前述的移动件可包括载台本体14与螺帽12a、12b。

另外，螺帽12a、12b的内侧可分别具有对应于引导件11的轨道槽111的内滚动槽121a、121b(图3a)，且各螺帽12a、12b的内滚动槽121a、121b与部分的轨道槽111可分别构成内滚动通道。除此之外，本领域的技术人员都知道，为了使螺帽12a、12b与引导件11可分别构成循环路径，更可利用循环件或回流元件(未显示)分别设置于螺帽12a、12b，以与部分的轨道槽111共同构成循环通道(或回流通道)，进而使各螺帽12a、12b分别与引导件11构成各自独立的循环路径，使得滚动件13a、13b可个别容置于对应的循环路径中并且循环滚动。因此，当引导件11相对螺帽12a、12b转动时，螺帽12a、12b及载台本体14(移动件)可一起相对于引导件11产生沿引导件11长轴方向的直线移动。本实施例的滚动件13a、13b是以滚珠为例，在不同的实施例中，滚动件13a、13b也可以是滚柱。

请再参照图1所示，本实施例的引导件11的一端与传动装置18连接，而引导件11穿过移动件(载台本体14与螺帽12a、12b)，且其另一端设置于安装座19。因此，当传动装置18转动时可带动引导件11相对螺帽12a、12b转动，进而使螺帽12a、12b与载台本体14可相对引导件11产生沿引导件11轴向方向的直线移动。在一些实施例中，传动装置18例如但不限于包含中空马达(hollowshaftmotor)。在一些加工工艺的实施例中，载台本体14可承载或连接加工对象，使引导件11相对螺帽12a、12b转动时，载台本体14与加工对象可相对引导件11产生直线移动，以进行加工作业。在一些实施例中，若移动件不包括载台本体14时，则螺帽可以承载或连接加工对象。

承上所述，如图3a所示，在本实施例中，当双螺帽的滚珠螺杆装置运行而使引导件11与移动件(螺帽12a、12b和载台本体14)产生相对运动时，内滚动通道内的多个滚动件(滚珠)13a、13b可分别对螺帽12a、12b产生预压力，由此分别清除移动件与引导件11之间所承受轴向负荷的弹性形变量，维持整个装置、系统的刚性，进而使滚珠螺杆装置可达到高定位精度。以图3a左侧的螺帽12a为例，上侧的滚动件(滚珠)13a对螺帽12a产生的预压力方向是由右向左倾斜向上的方向，而下侧的滚动件13a对螺帽12a产生的预压力方向是由右向左倾斜向下的方向。

请再同时参照图1与图3a，预压感测件16设置于移动件。在此，预压感测件16可设置于两个螺帽12a、12b的至少其中之一或载台本体14，并与控制器15电性连接，以在移动件的内部精准地检测这些滚动件13a、13b对移动件产生的预压力值而输出检测信号ss传送至控制器15。其中，预压感测件16的形状并不限制，其可为圆筒状、薄片状、薄膜状或其他形状。本实施例的预压感测件16例如但不限于为应变规(straingauge)为例。另外，本实施例是以一个预压感测件16设置于螺帽12a为例。在不同的实施例中，也可多个预压感测件16设置于螺帽12a、12b的至少其中之一、或载台本体14；或者，预压感测件16也可设置于螺帽12b，或者在螺帽12a、12b分别设置至少一个预压感测件16；又或者，预压感测件16也可设置于载台本体14；又或者，如图3b所示，预压感测件16也可设置在邻近预压调整模块17侧的螺帽12b上，本申请都不限制。此外，请再参照图1所示，本实施例的预压感测件16是经由载台本体14的顶面141而设置于螺帽12a，在不同的实施例中，预压感测件16也可经由载台本体14的侧面142而设置于螺帽12a，本申请也不限制。

因此，当滚珠螺杆装置运行时，平行引导件11的长轴方向(方向x)的水平分力会被预压感测件16检测到而输出检测信号ss至控制器15，控制器15可以经由换算后得到真正的预压力值。其中，由于水平分力除以预压力值等于余弦函数，因此，若得知该水平分力、该预压力和该水平方向的夹角时，就可利用余弦函数反推而得到真正的预压力值。

另外，请再参照图2a与图2b所示，预压调整模块17具有预压驱动器171及调整组件，预压驱动器171及调整组件分别设置于移动件。本实施例的预压驱动器171设置于载台本体14的侧面，并与控制器15电性连接。其中，预压驱动器171可例如但不限于伺服马达或步进马达，而控制器15可例如但不限于计算机或服务器。另外，前述的预压感测件16与控制器15、预压驱动器171与控制器15可分别为有线或无线的电性连接。本实施例的控制器15是以计算机，预压驱动器171是以伺服马达，且控制器15与预压感测件16、控制器15与预压驱动器171分别是以有线连接的方式电性连接为例。在一些实施例中，控制器15可位于滚珠螺杆装置的近端(机台旁边)、远程(例如中央控制室)，或者位于云端装置中(此时，控制器15与预压感测件16、预压驱动器171可分别通过无线通信而彼此电连接)。此外，在一些实施例中，控制器15可将检测信号ss、控制信号cs及预压力值传送至云端装置，以进行数据和信号的统计及分析，进而让用户可通过这些数据了解直线传动系统的运作情况。

另外，本实施例的调整组件具有调整件172，调整件172设置于两个螺帽12a、12b的其中之一，并与螺帽的外侧紧密配合。在此，调整件172为皮带轮，其设置于螺帽12b远离螺帽12a的一侧，并与螺帽12b的外侧紧密配合为例。在不同的实施例中，调整件172也可设置于螺帽12a远离螺帽12b的一侧，并与螺帽12a的外侧紧密配合。此外，本实施例的调整组件还具有皮带轮173与皮带174，皮带轮173设置于预压驱动器171，而皮带174设置于皮带轮173与调整件172。在此，皮带174为齿形皮带，并设置于皮带轮173与调整件172上。当然，本实施例调整组件与调整件的链接机制，孰悉本领域的技术人员应知，除了上述提及的皮带轮、皮带外，也可以用连杆、齿轮等机械零件取代，而达到相同的连动效果。

因此，当控制器15取得预压感测件16输出的检测信号ss时，控制器15可以依据检测信号ss控制预压驱动器171调整调整组件，以将预压力值自动调整到默认值。具体来说，如图1与图2a所示，本实施例的控制器15可以由预压感测件16传送的检测信号ss中经计算而得到当前的预压力值，而控制器15可根据该预压力值(即依据检测信号ss)输出控制信号cs至预压驱动器171(伺服马达)，使预压驱动器171可依据控制信号cs带动皮带轮173转动，进而通过皮带174转动调整件172(另一皮带轮)以调整压迫螺帽12b外侧的力量，进而将当前的预压力值自动调整至默认值。此外，在本实施例中，控制器15可包括显示屏幕151，当预压驱动器171调整调整组件的过程时，控制器15可依据得到的检测信号ss经计算后使显示屏幕151实时地显示当前的预压力值，供使用者参考。

详细来说，当控制器15依据预压感测件16输出的检测信号ss得知滚珠螺杆装置的当前预压力值时，可与控制器15内存的默认值进行比较；举例来说，当检测到的当前预压力值与默认值的差超过阈值(threshold)时，或者预压力值超出某一个范围时，则控制器15(例如计算机)经运算后可传送对应的控制信号cs至预压驱动器171以带动皮带轮173转动，进而通过皮带174转动调整件172以调整压迫螺帽12b外侧的力量来调整其预压力值，使滚动件13a、13b对螺帽12a、12b产生的当前预压力值可以自动调整至默认值，由此达到偏位预压与全自动补偿的目的。

因此，本实施例的直线传动系统1可以在不需拆解装置的情况下利用预压感测件16自动检测滚动件13a、13b对移动件的预压力，并且通过预压驱动器171与调整组件自动调整滚动件13a、13b与螺帽12a、12b之间的偏位预压值，由此，不仅不需要停机拆解装置而增加作业时间与成本，产能也不会降低。

图4为依据本实用新型第二实施例的一种直线传动系统的示意图，图5a为依据本实用新型第二实施例的一种直线传动系统的局部示意图，而图5b为图5a所示的分解示意图。

如图4、图5a和图5b所示，本实施例的直线传动系统1a与前述的第一实施例的直线传动系统1大致相同。与第一实施例的直线传动系统1主要不同在于，本实施例的直线传动系统1a的预压驱动模块17a的预压驱动器171a与第一实施例不同。其中，预压驱动器171a不是伺服马达或步进马达，而是包括电动缸1711及驱动该电动缸1711的马达1712，并且是通过马达1712带动电动缸1711将预压力值自动调整到默认值。

请先参照图5c所示，其为本实用新型一个实施例的预压驱动器的电动缸的示意图。在图5c中，电动缸1711主要包括轴承盖a、缸筒型材b、活塞杆c、滚珠螺杆d、滚珠螺杆螺帽e、驱动器外壳f及轴心g。其中，活塞杆c连接滚珠螺杆d，活塞杆c、滚珠螺杆d、滚珠螺杆螺帽e都设置于轴承盖a、缸筒型材b及驱动器外壳f所形成的容置空间中，而滚珠螺杆螺帽e连接轴心g，且轴心g是穿设且突出于轴承盖a。因此，当马达1712(图5a)带动电动缸1711的滚珠螺杆d转动时，可使滚珠螺杆螺帽e及轴心g相对滚珠螺杆d产生沿平行滚珠螺杆d长轴方向的移动，进而使轴心g往突出于轴承盖a的方向移动。

除此之外，请再参照图5a与图5b所示，本实施例的调整组件具有调整件172及调整杆175，调整件172设置于两螺帽12a、12b的其中之一，并与螺帽的外侧紧密配合，而调整杆175的一端则设置于调整件172。在此，调整件172设置于螺帽12b远离螺帽12a的一侧，并与螺帽12b的外侧紧密配合为例。在不同的实施例中，调整件172也可设置于螺帽12a远离螺帽12b的一侧，并与螺帽12a的外侧紧密配合；或者，在螺帽12a、12b的外侧分别设置一个调整件172，本实用新型不限制。

本实施例的调整件172为环状体，并至少包括两个子调整件172a、172b及至少一个锁固件172c。其中，子调整件172a、172b分别为半环状，并且利用锁固件172c(例如螺丝)将两个子调整件172a、172b锁在螺帽12b的外侧，以构成调整件172。由此，使调整件172除了具有容易组装的优点外，更可利用锁固件172c调整子调整件172a、172b组装时的松紧度。此外，本实施例的调整杆175的一端插设于调整件172的凹槽1721内，并且，是通过调整杆175转动调整件172压迫螺帽12b外侧来调整滚珠螺杆的预压力值。

另外，预压驱动器171a例如可通过锁固件176(图5b)锁固于载台本体14上，且预压驱动器171a的马达1712与控制器15电性连接。因此，当控制器15取得预压感测件16输出的检测信号ss时，控制器15可以依据该检测信号ss控制预压驱动器171a调整调整组件，以将该预压力值自动调整到默认值。具体来说，控制器15可以由预压感测件16传送的检测信号ss中经计算而得到预压力值，且控制器15可根据该预压力值(即依据检测信号ss)输出对应的控制信号cs至马达1712，使得马达1712可驱动电动缸1711的轴心g移动以推动调整杆175，以通过调整杆175转动调整件172而对螺帽12b施加压力，进而将该预压力值自动调整至默认值，由此达到偏位预压与全自动补偿的效果。

因此，本实施例的直线传动系统1a也可以在不需拆解装置的情况下利用预压感测件16自动检测滚动件13a、13b对移动件的预压力，并且通过预压调整模块17a的预压驱动器171a(气动缸1711及马达1712)与调整组件自动调整滚动件13a、13b与螺帽12a、12b之间的偏位预压值，由此，不仅不需要停机拆解装置而增加作业时间与成本，产能也不会降低。

此外，上述的预压驱动器171a是以包括气动缸1711及马达1712为例，在不同实施例中，预压驱动器也可包括油压缸或气动缸，并受控制器15的主动控制。由于油压缸或气动缸的内部机构和控制方法并非本案申请的重点，熟悉油压、气压和其控制领域的技术者可由公开的文献数据中得到其组成构件及其动作原理，本实用新型在此不再多作说明。

综上所述，在本实用新型的直线传动系统中，移动件滑设于引导件，且引导件相对移动件运动时，移动件可相对引导件产生直线移动；预压感测件设置于移动件，并可检测滚动件对移动件所产生的预压力值而输出检测信号传送至控制器；预压调整模块的预压驱动器及调整组件分别设置于移动件；其中，控制器可依据检测信号控制预压驱动器调整调整组件，以将预压力值调整到默认值。由此，使得本新型的直线传动系统可以在不需拆解装置的情况下就可利用预压感测件自动检测滚动件对移动件的预压力，并且利用预压调整模块的预压驱动器调整调整组件以调整滚动件与移动件之间的偏位预压，以将滚动件对移动件所产生的预压力值调整到默认值，由此达到偏位预压与全自动补偿的效果。另外，由于本实用新型不需停机拆解装置就可调整偏位预压值，因此不仅不会增加作业时间与成本，产能也不会降低。

以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本实用新型的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于随附的权利要求范围中。