專利名稱：線性馬達執(zhí)行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)置了線性馬達的、滑動工作臺可根據(jù)輸入信號 相對于基座部件自由移動的線性馬達執(zhí)行器，特別是涉及一種小型化
到寬10mm程度、長40mm程度的能夠用于各種產(chǎn)業(yè)機械的線性馬達 執(zhí)行器。
背景技術(shù)：
以往，作為線性馬達執(zhí)行器，在日本特開2004-274950號公報、 特開2004-312983號公報中公開的線性馬達執(zhí)行器已被公知。在這些 公報中公開的線性馬達執(zhí)行器是由具有底板以及一對側(cè)壁而被形成為 凹槽狀的軌道導軌、借助于多個滾珠組裝在上述軌道導軌的一對側(cè)壁 之間的滑塊、以及用于相對于軌道導軌推動此滑塊的線性馬達構(gòu)成的。
上述線性馬達是由N極以及S極磁極交互配置排列成直線狀而產(chǎn) 生磁場的定子磁鐵和通過接通交流電流產(chǎn)生沿定子磁鐵的磁極的配置 排列方向的移動磁場的作為動子的線圏部件構(gòu)成的。上述定子磁鐵是 沿軌道導軌的長度方向被設(shè)置在該底板上的，另一方面，上述線圈部 件是被搭載在滑塊本身或者固定于滑塊上的工作臺上并隔著微小間隙 與上述定子磁鐵相對的。
上述線圏部件存在著具有由鐵等強磁性體形成的芯部件的類型和 不具有上述芯部件的類型，但從產(chǎn)生推力的觀點來看，前者的類型有 利。在該芯部件上，成為上述交流電流的相數(shù)的自然倍數(shù)的數(shù)量的齒 是以與上述定子磁鐵相對的方式設(shè)置的。在這些齒上纏繞著線圈，若 對線圏通電，則各齒成為電磁鐵，在構(gòu)成上述定子磁鐵的各磁極之間 產(chǎn)生磁吸引力或者磁排斥力。例如，因為三相交流電流是由相位相差 120度的u相、v相、w相這三相交流電流形成的，所以若以向上述芯 部件的一端的齒通電u相，向下一個齒通電v相、進而向下一個齒通電W相這樣的方式，依次對在一序列的齒上纏繞著的線圈通入相位相差120度的交流電流，則產(chǎn)生恰如磁場從位于芯部件的一端的齒向位 于另一端的齒移動那樣的現(xiàn)象。這就是上面所述的移動磁場，通過此 移動磁場和定子磁鐵的協(xié)同工作，在動子和定子磁鐵之間作用有推力。專利文獻1:日本特開2004-274950號7>才艮專利文獻2:日本特開2004-312983號7>才艮發(fā)明內(nèi)容發(fā)明所要解決的課題如上所述，若從得到大的推力的觀點看，則希望將線圏纏繞在芯 部件上來構(gòu)成線圏部件。但是，若這樣的芯部件存在，則即使是在沒 有對線圈通入電流的情況下，在定子》茲4失和芯部件之間也會作用有相 當于推力的數(shù)倍的磁吸引力，成為對搭載了線圈部件的滑塊通常作用 有朝向一個方向的載荷的狀態(tài)。因此，存在著滑塊相對于軌道導軌的 動作變重、夾設(shè)在軌道導軌和滑塊之間的軸承滾珠過早磨損的問題。特別是，要想將線性馬達執(zhí)行器的尺寸小型化到寬10mm程度、 長40mm程度，則作為由軌道導軌和滑塊構(gòu)成的線性引導器，需要使 用極小型的線性引導器，這樣的線性引導器的容許負載載荷也不得不 極端地變小。因此，若線性馬達的磁吸引力未加改變地作用于線性引 導器，則該線性馬達執(zhí)行器在使用時的容許負載載荷正因為如此而相 應(yīng)地減小，另外，線性引導器的壽命縮短了。發(fā)明內(nèi)容為了解決課題的手段本發(fā)明是鑒于這樣的問題而進行的，其目的在于，提供一種在產(chǎn) 生足夠的推力、保持力的同時，與以往的相比能夠格外小型化的線性 馬達執(zhí)行器。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的線性馬達執(zhí)行器具有基座部件、軌 道導軌、滑動工作臺、定子磁鐵、 一對線圏部件，所述基座部件具有 底板以及一對側(cè)壁，被形成為凹槽狀；所述軌道導軌沿所述基座部件 的長度方向被鋪設(shè)在該底板上；所述滑動工作臺沿所述軌道導軌運動；所述定子磁鐵被配置排列在上述基座部件的各側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面上；所述 一對線圈部件被搭載在上述滑動工作臺上，并且與被設(shè)置在上述基座 部件的各側(cè)壁上的定子磁鐵相對，構(gòu)成線性馬達。根據(jù)這樣的技術(shù)手段，因為構(gòu)成線性馬達的定子磁鐵被配置在形 成為凹槽狀的基座部件的一對側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面上，另一方面，線圈部件 與設(shè)置在各側(cè)壁上的定子磁鐵相對，被搭載在滑塊上，所以作用于這 些定子磁鐵和線圏部件之間的吸引力在一對側(cè)壁之間相互抵消，能夠 防止在線性馬達中產(chǎn)生的磁性吸引力通常作用于滑塊。其結(jié)果，因為 能夠減小對滑動工作臺所要求的容許負載載荷，所以能夠在提高線性 馬達的推力的同時，也能夠使被鋪設(shè)在上述基座部件上的軌道導軌以 及沿此軌道導軌運動的滑動工作臺小型化。


圖1是表示適用了本發(fā)明的線性馬達執(zhí)行器的一個例子的立體圖。圖2是表示從圖1所示的線性馬達執(zhí)行器去掉了工作臺板的狀態(tài) 的立體圖。圖3是表示可以用于圖l所示的線性馬達執(zhí)行器的線性引導器的 立體圖。圖4是表示工作臺板和芯板的結(jié)合狀態(tài)的立體剖視圖。 符號說明1:基座部件 2:軌道導軌 3:滑動工作臺 4:線性馬達 5:滑塊 6:工作臺板 10:底板 11:側(cè)壁 40:定子磁鐵 41: 線圏部件具體實施方式
下面，根據(jù)附圖，詳細說明本發(fā)明的線性馬達執(zhí)行器。 圖1是表示適用了本發(fā)明的線性馬達執(zhí)行器的一個例子的立體 圖。此線性馬達執(zhí)行器由基座部件1、鋪設(shè)在此基座部件1上的軌道 導軌2、可沿此軌道導軌2自由往復(fù)運動的滑動工作臺3、在基座部件 l上推動此滑動工作臺3的線性馬達4構(gòu)成。上述基座部件1具有底板10以及豎立設(shè)置在此底板10的兩側(cè)的一對側(cè)壁ll、 ll而被形成為凹槽狀，是由不銹鋼制作的。在上述底板10上，沿該基座部件1的長度方向形成了用于對上述軌道導軌2進行 定位的安裝槽12。另外，上述滑動工作臺3是由沿上述軌道導軌2運動的滑塊5和 被固定于此滑塊5上的工作臺板6構(gòu)成的。圖2是表示從圖1所示的 立體圖卸下了工作臺板6的狀態(tài)的立體圖。上述滑塊5與軌道導軌2 相輔相成構(gòu)成了線性引導器，沿軌道導軌2引導上述工作臺板6。圖3是表示上述線性引導器的一個例子的圖。上述軌道導軌2在 垂直于長度方向的截面被形成為大致矩形形狀，滾珠20滾動的滾珠滾 動槽21在兩側(cè)面各形成一條。另外，在軌道導軌2上，在其長度方向 隔開適當間隔地形成了螺栓孔22，通過插入到此螺栓孔22內(nèi)的固定 螺栓，能夠?qū)④壍缹к?固定在上述基座部件1上。另一方面，上述滑塊5由不銹鋼制的塊主體52和一對合成樹脂制 的端蓋53構(gòu)成，該塊主體52具有工作臺板6的安裝面50以及該工作 臺板6的固定螺栓60旋合的螺紋孔51;該端蓋53相對于該塊主體52 的前后兩端面而言被固定，通過用安裝螺栓54將上述端蓋53相對于 塊主體52固定，在該滑塊5內(nèi)便具有了滾珠20的無限循環(huán)路。上述塊主體52被形成為截面大致馬鞍狀，是跨越軌道導軌2配置 的，上述滾珠20在形成于軌道導軌20的兩側(cè)面上的滾珠滾動槽21 和上述塊主體52之間一面承受載荷一面滾動。由此，搭載著工作臺板 6的滑塊5能夠一面承受載荷一面沿軌道導軌2自由地移動。另外， 通過滾珠20在上述無限循環(huán)路內(nèi)循環(huán)，滑塊5能夠沿軌道導軌2在行 程上不受限制地自由移動。在圖1以及圖2所示的線性馬達執(zhí)行器中，兩個滑塊5前后地組 裝在一條軌道導軌2上，工作臺板6被架設(shè)于這些滑塊5上。即，通 過將工作臺板6固定在各滑塊5的安裝面50上，兩個滑塊5相互連結(jié)， 滑塊5和工作臺板6成為一體的滑動工作臺3能夠沿軌道導軌2自由 地進4于往復(fù)運動。7上述工作臺板6具有用固定螺栓60固定在各滑塊5上的一對固定 塊61、和連結(jié)這些固定塊61的橋部62。上述固定塊61被形成為大致 矩形形狀，與工作臺板6的其它的部位相比被形成得較厚。另外，上 述橋部62被形成為與固定塊61相同的厚度，并在工作臺板6的下面 側(cè)與一對固定塊61、 61連續(xù)。將軌道導軌2固定在上述基座部件1上，進而，即使相對于此軌 道導軌2組裝滑塊5，該滑塊5的安裝面50也位于比基座部件1的側(cè) 壁11的上端面低的位置。但是，通過將設(shè)置在工作臺板6上的上述固 定塊61固定在滑塊5上，能夠以從上方覆蓋基座部件1的側(cè)壁11的 方式配置工作臺板6，謀求基座部件l的小型化，同時，將工作臺板6 的面積設(shè)定得大。另外，通過像這樣地與基座部件1的側(cè)壁相比使工 作臺板6位于上方，能夠?qū)⒑笫龅木€性馬達4的線圏部件41配置在一 對滑塊5、 5之間。而且，在上述基座部件1的長度方向的兩端，分別固定著用于防 止滑塊5相對于軌道導軌2超限運動的止動件23。此止動件23是用 合成樹脂制的，跨越上述軌道導軌2，被固定在基座部件1的底板IO 上。另一方面，上述線性馬達4是線性同步馬達，是由在基座部件1 的各側(cè)壁11上配置排列成一列的多個定子磁鐵40、和與這些定子磁 鐵40隔著微小的間隙相對并且被搭載在上述滑動工作臺3上的一對線 圏部件41構(gòu)成的。在基座部件1的各側(cè)壁11上，上述定子磁鐵40是以N極以及S 極交互地朝向上述線圏部件41的方式配置排列的。這些定子磁鐵40 被配置排列在合成樹脂制的保持板42上，通過將上述保持板42粘接 在基座部件1的側(cè)壁11的內(nèi)側(cè)面上，能夠容易地進行上述定子磁鐵 40相對于基座部件1的配置排列。另外，上述定子磁鐵40是通過注 塑成形保持板42而與該保持板42 —體化的。另外，上述線圈部件41是通過對由鐵等強磁性體形成的芯部件纏 繞線圏形成的。在本發(fā)明的線性馬達執(zhí)行器中，雖然存在與配置排列8在基座部件1的各側(cè)壁11上的固定》茲體40相對的一對線圏部件41、 41，但在圖2所示的例子中，是使用一張芯板43來形成這些一對線圏 部件41、 41的。圖4是表示上述線圏部件41和上述工作臺板6的結(jié)合狀態(tài)的立體 圖，線圏部件41的構(gòu)造是作為剖視圖描述的。另外，此圖4是從里面 側(cè)觀察工作臺板的圖。上述線圈部件41是將線圏44纏繞在芯板43 上形成的。此芯板43是由與上述工作臺板6結(jié)合的中央部43a、位于 此中央部43a的兩側(cè)的一對芯部43b、 43b構(gòu)成的，在各芯部43b上 分別形成了用于收容線圈44的切槽。即，通過對各芯部43b纏繞線圏 44，構(gòu)成了由芯板43—體化的一對線圏部件41。各線圏部件41具有 u相、v相以及w相這三相線圏44，通過對這些線圈44通入三相交流 電流，能夠?qū)€圏部件41產(chǎn)生沿定子磁鐵40的配置排列方向的推力。另外，在上述芯板43的中央部43a，沿工作臺板6的移動方向形 成了固定槽45，另一方面，在工作臺板6的橋部62上突出設(shè)置了肋 63，通過使涂覆了粘接劑的肋63嵌合在上述固定槽45內(nèi)，使得芯板 43能夠與工作臺板6結(jié)合。即，芯板43被吊掛在工作臺板6的橋部 62上并且被固定著，其結(jié)果，位于芯板43的兩側(cè)端的一對線圏部件 41的每一個都與配置排列在基座部件1的側(cè)壁11的內(nèi)側(cè)面上的定子 磁鐵40相對，構(gòu)成了線性馬達。再有，在上述基座部件1的一方側(cè)壁上，固定著截面大致L字型 的托架13，在此托架13的上面，沿基座部件1的長度方向粘貼著線 性標尺14。另外，在上述工作臺板6的下面固定著與該工作臺板6的 移動相應(yīng)地讀取上述線性標尺14的編碼器15，以與工作臺板6的移 動速度相應(yīng)的間隔輸出脈沖信號。作為此線性標尺14和編碼器15的 組合，雖然可像磁類型或者光學類型等的那樣利用各種類型，但是， 由于需要配置在基座部件1的側(cè)壁11的上端面與工作臺板6的下面之 間的極薄的空間中，所以在圖示的例子中，是使用了磁類型的。在對上述線圏部件41的通電、以及傳輸上述編碼器15的輸出信 號時，使用了柔性印刷配線板(FPC) 16、 17，這些FPC16、 17被固定在工作臺板6的下面，并且是向基座部件1的側(cè)方拉出的。在上述那樣構(gòu)成的線性馬達執(zhí)行器中，若對被固定在工作臺板6 上的線圏部件41通入三相交流電流，則在該線圏部件41上產(chǎn)生沿定 子磁鐵40的配置排列方向的推力，滑動工作臺3沿軌道導軌2進退。 由于上述編碼器15讀取標尺14，輸出與滑動工作臺3的移動速度以 及移動距離相應(yīng)的輸出信號，所以通過一面參照該編碼器15的輸出信 號， 一面控制對線圈部件41的通電，能夠任意地控制滑動工作臺3 的往復(fù)運動。此時，因為線圈部件41夾著軌道導軌2，位于該軌道導軌2的兩 側(cè)，與被配置排列在基座部件1的側(cè)壁11的內(nèi)側(cè)面上的定子磁鐵40 分別相對，所以在軌道導軌2的左右同時產(chǎn)生了方向彼此相反的磁吸 引力和磁排斥力。因此，起因于磁吸引力和磁排斥力的載荷不會作用 于沿軌道導軌2運動的滑動工作臺3，正因為如此，能夠使滑動工作 臺3相對于軌道導軌2更輕快地運動。另外，因為可以避免起因于上述磁吸引力或^ 茲排斥力的栽荷通常 作用于滑動工作臺3，所以能夠利用容許負載載荷小的線性引導器來 構(gòu)成線性馬達執(zhí)行器，還能夠謀求該線性馬達執(zhí)行器的小型化。另外，本申請發(fā)明者們實際上在試作了本發(fā)明的線性馬達執(zhí)行器 后，能夠小型化到基座部件的寬度10mm、工作臺板6的高度6mm、 軌道導軌寬度2mm，能夠以最大推力1.2N、無負載時最高速度 1866mm/s使滑動工作臺6進退。
權(quán)利要求
1.一種線性馬達執(zhí)行器，其特征在于，具有基座部件(1)、軌道導軌(2)、滑動工作臺(3)、定子磁鐵(40)、一對線圈部件(41)，所述基座部件(1)具有底板(10)以及一對側(cè)壁(11)，被形成為凹槽狀；所述軌道導軌(2)沿所述基座部件的長度方向被鋪設(shè)在該底板上；所述滑動工作臺(3)沿所述軌道導軌運動；所述定子磁鐵(40)被配置排列在上述基座部件的各側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面上；所述一對線圈部件(41)被搭載在上述滑動工作臺上，并且與被設(shè)置在上述基座部件的各側(cè)壁上的定子磁鐵相對，構(gòu)成線性馬達(4)。
2. 如權(quán)利要求l所述的線性馬達執(zhí)行器，其特征在于，上述滑動 工作臺(3)是由借助于多個滾珠、前后地組裝在單一的軌道導軌(2) 上的一對滑塊(5)和架設(shè)在這些滑塊(5)上并連結(jié)它們的工作臺板(6)構(gòu)成的，上述一對線圈部件(41)位于一對滑塊(5)之間，被固定在上述 工作臺板(6)的下面。
3. 如權(quán)利要求2所述的線性馬達執(zhí)行器，其特征在于，上述工作 臺板(6)是由固定在各滑塊(5)上的一對固定塊(61)、和連結(jié)這些 固定塊(61)并且固定上述線圈部件(41)的橋部(62)構(gòu)成的。
4. 如權(quán)利要求3所述的線性馬達執(zhí)行器，其特征在于，在上述工 作臺板(6)的橋部(62)的下面固定著芯板(43),將線圈(44)收 容在分別形成于上述芯板(43)的兩端上的切槽內(nèi)，構(gòu)成了上述一對 線圈部件(41)。
5. 如權(quán)利要求4所述的線性馬達執(zhí)行器，其特征在于，在上述橋 部(62)的下面形成了從各固定塊(61)連續(xù)的肋(63)，另一方面， 在上述芯板(43)上形成了上述肋(63)嵌合的固定槽(45)。
6. 如權(quán)利要求l所述的線性馬達執(zhí)行器，其特征在于，上述定子 磁鐵(40)以規(guī)定的間隔被配置排列在上述樹脂板上，上述樹脂板被 固定在上述基座部件(1)的側(cè)壁上。
7. 如權(quán)利要求1所述的線性馬達執(zhí)行器，其特征在于，在上述基 座部件(1)的側(cè)壁(11)上安裝著線性標尺(14)，另一方面，在上 述滑動工作臺(3)上搭載著讀取上述線性標尺(14)的編碼器(15)。
8. 如權(quán)利要求2所述的線性馬達執(zhí)行器，其特征在于，在上述基 座部件(1)的長度方向的兩端設(shè)置了上述滑塊(5)的止動件(23)。
全文摘要
一種能夠產(chǎn)生足夠的推力、保持力并且與以往的相比能夠格外小型化的線性馬達執(zhí)行器，其中具有基座部件(1)、軌道導軌(2)、滑動工作臺(3)、定子磁鐵(40)、一對線圈部件(41)，所述基座部件(1)具有底板(10)以及一對側(cè)壁(11)，被形成為凹槽狀；所述軌道導軌(2)沿此基座部件的長度方向被鋪設(shè)在該底板上；所述滑動工作臺(3)沿此軌道導軌運動；所述定子磁鐵(40)被配置排列在上述基座部件的各側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面上；所述一對線圈部件(41)被搭載在上述滑動工作臺上，并且與設(shè)置在上述基座部件的各側(cè)壁上的定子磁鐵相對，構(gòu)成線性馬達(4)。
文檔編號H02K41/02GK101326702SQ20068004608
公開日2008年12月17日 申請日期2006年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月6日
發(fā)明者兼重宙, 木村吉宏 申請人:Thk株式會社