专利名称：线性马达执行器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内置了线性马达的、滑动工作台可根据输入信号 相对于基座部件自由移动的线性马达执行器，特别是涉及一种小型化
到宽10mm程度、长40mm程度的能够用于各种产业机械的线性马达 执行器。
背景技术：
以往，作为线性马达执行器，在日本特开2004-274950号公报、 特开2004-312983号公报中公开的线性马达执行器已被公知。在这些 公报中公开的线性马达执行器是由具有底板以及一对侧壁而被形成为 凹槽状的轨道导轨、借助于多个滚珠组装在上述轨道导轨的一对侧壁 之间的滑块、以及用于相对于轨道导轨推动此滑块的线性马达构成的。
上述线性马达是由N极以及S极磁极交互配置排列成直线状而产 生磁场的定子磁铁和通过接通交流电流产生沿定子磁铁的磁极的配置 排列方向的移动磁场的作为动子的线圏部件构成的。上述定子磁铁是 沿轨道导轨的长度方向被设置在该底板上的，另一方面，上述线圈部 件是被搭载在滑块本身或者固定于滑块上的工作台上并隔着微小间隙 与上述定子磁铁相对的。
上述线圏部件存在着具有由铁等强磁性体形成的芯部件的类型和 不具有上述芯部件的类型，但从产生推力的观点来看，前者的类型有 利。在该芯部件上，成为上述交流电流的相数的自然倍数的数量的齿 是以与上述定子磁铁相对的方式设置的。在这些齿上缠绕着线圈，若 对线圏通电，则各齿成为电磁铁，在构成上述定子磁铁的各磁极之间 产生磁吸引力或者磁排斥力。例如，因为三相交流电流是由相位相差 120度的u相、v相、w相这三相交流电流形成的，所以若以向上述芯 部件的一端的齿通电u相，向下一个齿通电v相、进而向下一个齿通电W相这样的方式，依次对在一序列的齿上缠绕着的线圈通入相位相差120度的交流电流，则产生恰如磁场从位于芯部件的一端的齿向位 于另一端的齿移动那样的现象。这就是上面所述的移动磁场，通过此 移动磁场和定子磁铁的协同工作，在动子和定子磁铁之间作用有推力。专利文献1:日本特开2004-274950号7>才艮专利文献2:日本特开2004-312983号7>才艮发明内容发明所要解决的课题如上所述，若从得到大的推力的观点看，则希望将线圏缠绕在芯 部件上来构成线圏部件。但是，若这样的芯部件存在，则即使是在没 有对线圈通入电流的情况下，在定子》兹4失和芯部件之间也会作用有相 当于推力的数倍的磁吸引力，成为对搭载了线圈部件的滑块通常作用 有朝向一个方向的载荷的状态。因此，存在着滑块相对于轨道导轨的 动作变重、夹设在轨道导轨和滑块之间的轴承滚珠过早磨损的问题。特别是，要想将线性马达执行器的尺寸小型化到宽10mm程度、 长40mm程度，则作为由轨道导轨和滑块构成的线性引导器，需要使 用极小型的线性引导器，这样的线性引导器的容许负载载荷也不得不 极端地变小。因此，若线性马达的磁吸引力未加改变地作用于线性引 导器，则该线性马达执行器在使用时的容许负载载荷正因为如此而相 应地减小，另外，线性引导器的寿命缩短了。发明内容为了解决课题的手段本发明是鉴于这样的问题而进行的，其目的在于，提供一种在产 生足够的推力、保持力的同时，与以往的相比能够格外小型化的线性 马达执行器。为了实现上述目的，本发明的线性马达执行器具有基座部件、轨 道导轨、滑动工作台、定子磁铁、 一对线圏部件，所述基座部件具有 底板以及一对侧壁，被形成为凹槽状；所述轨道导轨沿所述基座部件 的长度方向被铺设在该底板上；所述滑动工作台沿所述轨道导轨运动；所述定子磁铁被配置排列在上述基座部件的各侧壁的内侧面上；所述 一对线圈部件被搭载在上述滑动工作台上，并且与被设置在上述基座 部件的各侧壁上的定子磁铁相对，构成线性马达。根据这样的技术手段，因为构成线性马达的定子磁铁被配置在形 成为凹槽状的基座部件的一对侧壁的内侧面上，另一方面，线圈部件 与设置在各侧壁上的定子磁铁相对，被搭载在滑块上，所以作用于这 些定子磁铁和线圏部件之间的吸引力在一对侧壁之间相互抵消，能够 防止在线性马达中产生的磁性吸引力通常作用于滑块。其结果，因为 能够减小对滑动工作台所要求的容许负载载荷，所以能够在提高线性 马达的推力的同时，也能够使被铺设在上述基座部件上的轨道导轨以 及沿此轨道导轨运动的滑动工作台小型化。
图1是表示适用了本发明的线性马达执行器的一个例子的立体图。图2是表示从图1所示的线性马达执行器去掉了工作台板的状态 的立体图。图3是表示可以用于图l所示的线性马达执行器的线性引导器的 立体图。图4是表示工作台板和芯板的结合状态的立体剖视图。 符号说明1:基座部件 2:轨道导轨 3:滑动工作台 4:线性马达 5:滑块 6:工作台板 10:底板 11:侧壁 40:定子磁铁 41: 线圏部件具体实施方式
下面，根据附图，详细说明本发明的线性马达执行器。 图1是表示适用了本发明的线性马达执行器的一个例子的立体 图。此线性马达执行器由基座部件1、铺设在此基座部件1上的轨道 导轨2、可沿此轨道导轨2自由往复运动的滑动工作台3、在基座部件 l上推动此滑动工作台3的线性马达4构成。上述基座部件1具有底板10以及竖立设置在此底板10的两侧的一对侧壁ll、 ll而被形成为凹槽状，是由不锈钢制作的。在上述底板10上，沿该基座部件1的长度方向形成了用于对上述轨道导轨2进行 定位的安装槽12。另外，上述滑动工作台3是由沿上述轨道导轨2运动的滑块5和 被固定于此滑块5上的工作台板6构成的。图2是表示从图1所示的 立体图卸下了工作台板6的状态的立体图。上述滑块5与轨道导轨2 相辅相成构成了线性引导器，沿轨道导轨2引导上述工作台板6。图3是表示上述线性引导器的一个例子的图。上述轨道导轨2在 垂直于长度方向的截面被形成为大致矩形形状，滚珠20滚动的滚珠滚 动槽21在两侧面各形成一条。另外，在轨道导轨2上，在其长度方向 隔开适当间隔地形成了螺栓孔22，通过插入到此螺栓孔22内的固定 螺栓，能够将轨道导轨2固定在上述基座部件1上。另一方面，上述滑块5由不锈钢制的块主体52和一对合成树脂制 的端盖53构成，该块主体52具有工作台板6的安装面50以及该工作 台板6的固定螺栓60旋合的螺紋孔51;该端盖53相对于该块主体52 的前后两端面而言被固定，通过用安装螺栓54将上述端盖53相对于 块主体52固定，在该滑块5内便具有了滚珠20的无限循环路。上述块主体52被形成为截面大致马鞍状，是跨越轨道导轨2配置 的，上述滚珠20在形成于轨道导轨20的两侧面上的滚珠滚动槽21 和上述块主体52之间一面承受载荷一面滚动。由此，搭载着工作台板 6的滑块5能够一面承受载荷一面沿轨道导轨2自由地移动。另外， 通过滚珠20在上述无限循环路内循环，滑块5能够沿轨道导轨2在行 程上不受限制地自由移动。在图1以及图2所示的线性马达执行器中，两个滑块5前后地组 装在一条轨道导轨2上，工作台板6被架设于这些滑块5上。即，通 过将工作台板6固定在各滑块5的安装面50上，两个滑块5相互连结， 滑块5和工作台板6成为一体的滑动工作台3能够沿轨道导轨2自由 地进4于往复运动。7上述工作台板6具有用固定螺栓60固定在各滑块5上的一对固定 块61、和连结这些固定块61的桥部62。上述固定块61被形成为大致 矩形形状，与工作台板6的其它的部位相比被形成得较厚。另外，上 述桥部62被形成为与固定块61相同的厚度，并在工作台板6的下面 侧与一对固定块61、 61连续。将轨道导轨2固定在上述基座部件1上，进而，即使相对于此轨 道导轨2组装滑块5，该滑块5的安装面50也位于比基座部件1的侧 壁11的上端面低的位置。但是，通过将设置在工作台板6上的上述固 定块61固定在滑块5上，能够以从上方覆盖基座部件1的侧壁11的 方式配置工作台板6，谋求基座部件l的小型化，同时，将工作台板6 的面积设定得大。另外，通过像这样地与基座部件1的侧壁相比使工 作台板6位于上方，能够将后述的线性马达4的线圏部件41配置在一 对滑块5、 5之间。而且，在上述基座部件1的长度方向的两端，分别固定着用于防 止滑块5相对于轨道导轨2超限运动的止动件23。此止动件23是用 合成树脂制的，跨越上述轨道导轨2，被固定在基座部件1的底板IO 上。另一方面，上述线性马达4是线性同步马达，是由在基座部件1 的各侧壁11上配置排列成一列的多个定子磁铁40、和与这些定子磁 铁40隔着微小的间隙相对并且被搭载在上述滑动工作台3上的一对线 圏部件41构成的。在基座部件1的各侧壁11上，上述定子磁铁40是以N极以及S 极交互地朝向上述线圏部件41的方式配置排列的。这些定子磁铁40 被配置排列在合成树脂制的保持板42上，通过将上述保持板42粘接 在基座部件1的侧壁11的内侧面上，能够容易地进行上述定子磁铁 40相对于基座部件1的配置排列。另外，上述定子磁铁40是通过注 塑成形保持板42而与该保持板42 —体化的。另外，上述线圈部件41是通过对由铁等强磁性体形成的芯部件缠 绕线圏形成的。在本发明的线性马达执行器中，虽然存在与配置排列8在基座部件1的各侧壁11上的固定》兹体40相对的一对线圏部件41、 41，但在图2所示的例子中，是使用一张芯板43来形成这些一对线圏 部件41、 41的。图4是表示上述线圏部件41和上述工作台板6的结合状态的立体 图，线圏部件41的构造是作为剖视图描述的。另外，此图4是从里面 侧观察工作台板的图。上述线圈部件41是将线圏44缠绕在芯板43 上形成的。此芯板43是由与上述工作台板6结合的中央部43a、位于 此中央部43a的两侧的一对芯部43b、 43b构成的，在各芯部43b上 分别形成了用于收容线圈44的切槽。即，通过对各芯部43b缠绕线圏 44，构成了由芯板43—体化的一对线圏部件41。各线圏部件41具有 u相、v相以及w相这三相线圏44，通过对这些线圈44通入三相交流 电流，能够对线圏部件41产生沿定子磁铁40的配置排列方向的推力。另外，在上述芯板43的中央部43a，沿工作台板6的移动方向形 成了固定槽45，另一方面，在工作台板6的桥部62上突出设置了肋 63，通过使涂覆了粘接剂的肋63嵌合在上述固定槽45内，使得芯板 43能够与工作台板6结合。即，芯板43被吊挂在工作台板6的桥部 62上并且被固定着，其结果，位于芯板43的两侧端的一对线圏部件 41的每一个都与配置排列在基座部件1的侧壁11的内侧面上的定子 磁铁40相对，构成了线性马达。再有，在上述基座部件1的一方侧壁上，固定着截面大致L字型 的托架13，在此托架13的上面，沿基座部件1的长度方向粘贴着线 性标尺14。另外，在上述工作台板6的下面固定着与该工作台板6的 移动相应地读取上述线性标尺14的编码器15，以与工作台板6的移 动速度相应的间隔输出脉沖信号。作为此线性标尺14和编码器15的 组合，虽然可像磁类型或者光学类型等的那样利用各种类型，但是， 由于需要配置在基座部件1的侧壁11的上端面与工作台板6的下面之 间的极薄的空间中，所以在图示的例子中，是使用了磁类型的。在对上述线圏部件41的通电、以及传输上述编码器15的输出信 号时，使用了柔性印刷配线板(FPC) 16、 17，这些FPC16、 17被固定在工作台板6的下面，并且是向基座部件1的侧方拉出的。在上述那样构成的线性马达执行器中，若对被固定在工作台板6 上的线圏部件41通入三相交流电流，则在该线圏部件41上产生沿定 子磁铁40的配置排列方向的推力，滑动工作台3沿轨道导轨2进退。 由于上述编码器15读取标尺14，输出与滑动工作台3的移动速度以 及移动距离相应的输出信号，所以通过一面参照该编码器15的输出信 号， 一面控制对线圈部件41的通电，能够任意地控制滑动工作台3 的往复运动。此时，因为线圈部件41夹着轨道导轨2，位于该轨道导轨2的两 侧，与被配置排列在基座部件1的侧壁11的内侧面上的定子磁铁40 分别相对，所以在轨道导轨2的左右同时产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载荷不会作用 于沿轨道导轨2运动的滑动工作台3，正因为如此，能够使滑动工作 台3相对于轨道导轨2更轻快地运动。另外，因为可以避免起因于上述磁吸引力或^ 兹排斥力的栽荷通常 作用于滑动工作台3，所以能够利用容许负载载荷小的线性引导器来 构成线性马达执行器，还能够谋求该线性马达执行器的小型化。另外，本申请发明者们实际上在试作了本发明的线性马达执行器 后，能够小型化到基座部件的宽度10mm、工作台板6的高度6mm、 轨道导轨宽度2mm，能够以最大推力1.2N、无负载时最高速度 1866mm/s使滑动工作台6进退。
权利要求
1.一种线性马达执行器，其特征在于，具有基座部件(1)、轨道导轨(2)、滑动工作台(3)、定子磁铁(40)、一对线圈部件(41)，所述基座部件(1)具有底板(10)以及一对侧壁(11)，被形成为凹槽状；所述轨道导轨(2)沿所述基座部件的长度方向被铺设在该底板上；所述滑动工作台(3)沿所述轨道导轨运动；所述定子磁铁(40)被配置排列在上述基座部件的各侧壁的内侧面上；所述一对线圈部件(41)被搭载在上述滑动工作台上，并且与被设置在上述基座部件的各侧壁上的定子磁铁相对，构成线性马达(4)。
2. 如权利要求l所述的线性马达执行器，其特征在于，上述滑动 工作台(3)是由借助于多个滚珠、前后地组装在单一的轨道导轨(2) 上的一对滑块(5)和架设在这些滑块(5)上并连结它们的工作台板(6)构成的，上述一对线圈部件(41)位于一对滑块(5)之间，被固定在上述 工作台板(6)的下面。
3. 如权利要求2所述的线性马达执行器，其特征在于，上述工作 台板(6)是由固定在各滑块(5)上的一对固定块(61)、和连结这些 固定块(61)并且固定上述线圈部件(41)的桥部(62)构成的。
4. 如权利要求3所述的线性马达执行器，其特征在于，在上述工 作台板(6)的桥部(62)的下面固定着芯板(43),将线圈(44)收 容在分别形成于上述芯板(43)的两端上的切槽内，构成了上述一对 线圈部件(41)。
5. 如权利要求4所述的线性马达执行器，其特征在于，在上述桥 部(62)的下面形成了从各固定块(61)连续的肋(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. 如权利要求l所述的线性马达执行器，其特征在于，上述定子 磁铁(40)以规定的间隔被配置排列在上述树脂板上，上述树脂板被 固定在上述基座部件(1)的侧壁上。
7. 如权利要求1所述的线性马达执行器，其特征在于，在上述基 座部件(1)的侧壁(11)上安装着线性标尺(14)，另一方面，在上 述滑动工作台(3)上搭载着读取上述线性标尺(14)的编码器(15)。
8. 如权利要求2所述的线性马达执行器，其特征在于，在上述基 座部件(1)的长度方向的两端设置了上述滑块(5)的止动件(23)。
全文摘要
一种能够产生足够的推力、保持力并且与以往的相比能够格外小型化的线性马达执行器，其中具有基座部件(1)、轨道导轨(2)、滑动工作台(3)、定子磁铁(40)、一对线圈部件(41)，所述基座部件(1)具有底板(10)以及一对侧壁(11)，被形成为凹槽状；所述轨道导轨(2)沿此基座部件的长度方向被铺设在该底板上；所述滑动工作台(3)沿此轨道导轨运动；所述定子磁铁(40)被配置排列在上述基座部件的各侧壁的内侧面上；所述一对线圈部件(41)被搭载在上述滑动工作台上，并且与设置在上述基座部件的各侧壁上的定子磁铁相对，构成线性马达(4)。
文档编号H02K41/02GK101326702SQ20068004608
公开日2008年12月17日 申请日期2006年11月20日 优先权日2005年12月6日
发明者兼重宙, 木村吉宏 申请人:Thk株式会社