預壓力殘存率的偵測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明與預壓力偵測方法有關(guān)，特別是關(guān)于一種預壓力殘存率的偵測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]公知許多進給或傳動裝置，例如滾珠螺桿裝置、線性滑軌裝置、齒輪機構(gòu)等等，其中二相對移動的組件之間會在制造或組裝的過程中被施予預壓力，以消除背隙并提高結(jié)構(gòu)剛性，進而達到聞速及聞定位精度的性能。
[0003]以滾珠螺桿裝置為例，其螺桿與螺帽之間會放置較大尺寸的滾珠，以產(chǎn)生具前述效果的預壓力。然而，在運轉(zhuǎn)過程中，滾珠會與螺桿及螺帽相互磨耗，使得預壓力逐漸減小，導致定位精度逐漸降低進而產(chǎn)生失步(lost mot1n)的問題。因此，若未能在預壓力失效前實時更換滾珠，將使機臺產(chǎn)生不良的運作精度。但若采用定期更換滾珠的方式以避免預壓力失效，則容易更換掉尚未過度磨耗的滾珠，造成成本上的浪費。因此，較佳的解決方式系對預壓力進行偵測，以于預壓力降低至預定的殘存量時進行補正。
[0004]傳統(tǒng)量測滾珠螺桿裝置的預壓力的方法，是以拉力計勾住螺帽而進行量測，再將拉力計測得的彈簧力換算為滾珠螺桿裝置的預壓力，但此量測方法進行時需將機臺停機，而無法進行在線量測，且需代入相關(guān)的物理參數(shù)(例如彈性系數(shù))以進行換算，如此會有參數(shù)不準確及換算過程產(chǎn)生的誤差。
[0005]另一種公知預壓力量測方法，是使用扭力計量測滾珠螺桿的扭力變化，并將量測到的扭力等效為螺桿的預壓力，但扭力計價格昂貴且因易磨耗而使用壽命短。
[0006]又一種公知預壓力量測方法，是利用加速規(guī)或位移計量測滾珠螺桿的振動情況以估測預壓力，但此方法容易受到其他振動源造成的噪聲干擾，因此無法準確預估預壓力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種預壓力殘存率的偵測方法，用以在受測物運轉(zhuǎn)時偵測其所受預壓力的殘存率，且該偵測方法成本低、使用壽命長、反應速度快、偵測結(jié)果較為準確。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的預壓力殘存率的偵測方法包含有下列步驟:
[0009]a.在可相對移動的二組件其中之一安裝一溫度傳感器；
[0010]b.使該二組件相對移動，同時記錄該溫度傳感器所感測到的溫度隨時間的變化，進而得到一初始溫升曲線；
[0011]c.使該二組件相對移動，同時記錄該溫度傳感器所感測到的溫度隨時間的變化，進而得到一偵測溫升曲線；以及
[0012]d.比較該初始溫升曲線與該偵測溫升曲線的差異，進而得到該二組件在該步驟c進行時相對于該步驟b進行時的預壓力殘存率。
[0013]舉例而言，該二組件可分別為一滾珠螺桿裝置的一螺桿及一螺帽，該步驟a及該步驟b可于該滾珠螺桿裝置出廠前進行，該步驟c及該步驟d可于該滾珠螺桿裝置開始使用后進行。當該滾珠螺桿裝置的預壓力減少時，滾珠與螺桿及螺帽之間的摩擦力及其所產(chǎn)生的熱能也會隨之減少，因此，將螺桿或螺帽在運轉(zhuǎn)時的溫升曲線與其出廠前的溫升曲線進行比較，即可偵測出預壓力殘存率。
[0014]由此，本發(fā)明可在受測物(亦即該二組件)運轉(zhuǎn)時偵測其所受預壓力的殘存率，而且，由于溫度傳感器價格低且無磨耗問題，因此本發(fā)明的偵測方法成本低且使用壽命長，溫度傳感器更有反應速度快的優(yōu)點，此外，該偵測方法不需由復雜的分析過程，也不需將物理參數(shù)代入公式以計算出結(jié)果，因此本發(fā)明的偵測方法有較佳的強健性(robustness)、偵測結(jié)果較為準確。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明一較佳實施例所提供的預壓力殘存率的偵測方法的步驟圖；
[0016]圖2為一應用該預壓力殘存率的偵測方法的滾珠螺桿裝置的剖視示意圖；
[0017]圖3類同于圖2，惟該預壓力殘存率的偵測方法中的一溫度傳感器在圖2及圖3是設(shè)于不同位置；以及
[0018]圖4為一溫度對時間的曲線圖，顯示該預壓力殘存率的偵測方法中的一初始升溫曲線及一偵測升溫曲線。
[0019]附圖中主要組件符號說明:
[0020]10組件(螺桿)，20組件(螺帽)，22安裝孔，24外周面，26端面，30溫度傳感器，40滾珠螺桿裝置，50滾珠，60初始溫升曲線，62線性區(qū)段，70偵測溫升曲線，72線性區(qū)段。
【具體實施方式】
[0021]有關(guān)本發(fā)明所提供的預壓力殘存率的偵測方法的詳細構(gòu)造、特點、組裝或使用方式，將于后續(xù)的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發(fā)明領(lǐng)域中具有通常知識者應能了解，該些詳細說明以及實施本發(fā)明所列舉的特定實施例，僅是用于說明本發(fā)明，并非用以限制本發(fā)明的專利申請范圍。
[0022]申請人首先在此說明，在以下將要介紹的實施例以及附圖中，相同的參考號碼，表示相同或類似的組件或其結(jié)構(gòu)特征。
[0023]請參閱各附圖，本發(fā)明一較佳實施例所提供的預壓力殘存率的偵測方法包含有下列步驟:
[0024]a.在可相對移動的二組件10、20其中之一安裝一溫度傳感器30。
[0025]本實施例是以一滾珠螺桿裝置40為例，以說明本發(fā)明所提供的預壓力殘存率的偵測方法，該二組件10、20在本實施例中分別為該滾珠螺桿裝置40的一螺桿及一螺帽。該溫度傳感器30可為一熱電耦(thermal couple)或其他可感測溫度的傳感器，是用以偵測該螺桿10或該螺帽20因與設(shè)于其之間的多數(shù)滾珠50摩擦生熱而產(chǎn)生的溫度變化。
[0026]在本實施例中，該溫度傳感器30設(shè)于該螺帽20，但亦可設(shè)于該螺桿10。為了偵測到明顯的溫度變化，并降低外界空氣對偵測結(jié)果的影響，該螺帽20可設(shè)有一安裝孔22，以供該溫度傳感器30設(shè)于該安裝孔22內(nèi)，例如，該安裝孔22可自該螺帽20的一外周面24朝該螺桿10的方向凹陷(如圖2所示)，或者，該安裝孔22可自該螺帽20的一端面26鄰近該螺桿10之處凹陷；由此，該溫度傳感器30能非?？拷撀輻U10及該些滾珠50，以感測到明顯的溫度變化。
[0027]b.使該二組件10、20相對移動，同時記錄該溫度傳感器30所感測到的溫度隨時間的變化，進而得到一初始溫升曲線60。
[0028]該滾珠螺桿裝置40運作時，各該滾珠50摩擦該螺桿10及該螺帽20而使其溫度逐漸升高，此摩擦生熱現(xiàn)象所造成該螺桿10及該螺帽20溫度的上升可由下列的方程式表示:
[0029]c.Δ T.m = F.Δ S
[0030]其中，c為該螺桿10或該螺帽20的比熱，m為其質(zhì)量，F(xiàn)為該螺桿10或該螺帽20與滾珠50之間的摩擦力，Δ S為該螺帽20在該螺桿10的螺紋斜面上的等效位移量，該螺桿10或該螺帽20的溫度上升量。該螺桿10或該螺帽20是受到一垂直其軸向的預壓力Fp作用而產(chǎn)生前述的摩擦力F，因此該摩擦力F可由下列的方程式表示:
[0031]F = Fp.sin P.μ
[0032]其中，Ρ為該螺桿10的導程角，F(xiàn)p.sin P是由預壓力Fp分解出的朝向螺紋斜面的正向力，μ為摩擦系數(shù)。該螺帽20沿著該螺桿10直線移動的位移量ASaxlal與AS的關(guān)系可由