专利名称：线性电机促动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可使用线性引导件将工作台等的可动体相对于基座等的固定部自由往复运动地支承、同时可使用线性电机产生的推力和制动力将前述可动体相对于固定部反复定位的线性电机促动器，更详细地讲，涉及一种将前述线性电机与线性引导件紧凑地一体化的改进技术。
背景技术：
对工作台等的可动体施加直线运动的同时，将该可动体停止在规定位置上的线性促动器大多用于机床的各种工作台、产业用机器人的行走部、各种输送装置等中。以往，在这种线性促动器中，作为向前述可动体施加推力和制动力的驱动机构，已知有使用圆头螺钉将电机的回转转换为直线运动的结构或使用卷绕在一对皮带轮上的环状同步皮带将电机的回转转换为直线运动的结构，但近年来，作为前述驱动机构出现了各种使用线性电机的促动器，即线性电机促动器。
作为最一般的线性电机促动器，已知有一种在基座或支柱等的固定部上使用一对线性引导件以可自由往复运动地支承前述可动体、并将构成线性电机的定子和动子(可動子)相互对置地分别安装于固定部和可动体上的结构(日本特开平10-290560号公报)。具体为，相对于前述固定部设置线性引导件的轨道导轨，同时与轨道导轨平行地安装线性电机的定子，而在前述可动体上装有线性引导件的滑块和线性电机的转子，通过将可动体侧的滑块装配在轨道导轨上，在固定部上可自由往复运动地支承前述可动体，并使固定部侧的定子与可动体侧的转子相互对置。
在线性电机促动器中，为了确保可动体的移动精度，线性引导件的轨道导轨与线性电机的定子的平行度是很重要的，并且，为了发挥充足的推力，使线性电机的定子与转子通过规定的空气隙对置也是很重要的。可是，对于如前所述的线性引导件与线性电机完全分离的线性电机促动器，很难考虑这些因素来进行装配，而且还会是非常烦琐的作业。
另外，作为线性电机，有代表性的是由使用永久磁铁的励磁磁铁和卷绕着线圈的电枢构成的所谓同步电机，作为该同步电机，具有电枢中有由磁性体构成的铁芯的带芯型和不具备该铁芯的无芯型。如果从可获得较大的推力的观点出发，带芯型是可利用的，但因存在着该铁芯，所以即使在不向电枢通电的情况下，在电枢与励磁磁铁之间也会作用与数倍推力相当的磁性吸引力。为此，采用带芯型的线性电机时，前述装配作业越发困难。
另外，作为线性引导件与线性电机一体化的线性电机促动器，公知的技术有日本特开平5-227729号公报或特开2001-25229号公报所公开的技术。在由前者的特开平5-22729号所公开的线性电机促动器中，相对于轨道导轨形成沿着长度方向的凹槽，同时电枢收纳于该凹槽中，滑块形成为跨越前述轨道导轨的鞍座状。在该滑块上的与轨道导轨侧的电枢对置的位置上固定有励磁磁铁，若向前述电枢通电，则根据弗来明的左手定则，在搭载有励磁磁铁的滑块上作用推力，该滑块将沿着轨道导轨移动。即，该线性电机促动器为一种以励磁磁铁为转子的可动磁铁型的线性电机促动器。
可是，在可动磁铁型的线性电机促动器中，需要遍布轨道导轨的全长设置电枢，并且，为了高精度地设定促动器的分解能，需要将电枢线圈细分，在较长地设定滑块的行程长度时，存在着电枢线圈的制作非常烦琐且成本较高的问题。
相反，由后者特开2001-25229号公报所公开的线性电机促动器为电枢与滑块一同移动的所谓可动线圈型。即，励磁磁铁相对线性引导件的轨道导轨直接固定，而电枢搭载于滑块上，向电枢通电并对电枢线圈励磁时，搭载有该电枢的滑块沿着轨道导轨移动。
可是，在这种线性电机促动器中，尽管电枢和励磁磁铁分别固定到线性引导件的滑块和轨道导轨上，但没有内置于轨道导轨或滑块中，而是固定于外部，存在着促动器体积庞大的问题。并且，进行输送作业或基座等的朝向固定部的安装作业时，也存在着励磁磁铁或电枢会与周边机器接触进而破损的危险。
发明内容
本发明克服了上述的技术问题，其目的在于提供一种可给予工作台等可动体较大的推力，并可将线性引导件与线性电机装配成一体、使结构紧凑，而且能够低成本地制造、同时操作容易的线性电机促动器。
实现如此目的的本发明的线性电机促动器具有轨道导轨，该轨道导轨具有固定基座部和从该固定基座部直立设置的一对侧壁部，同时还具有由这些固定基座部和侧壁部包围的引导通路并形成为通道状，在各侧壁部上形成有面对所述引导通路的滚珠滚动槽；工作台构造体，该工作台构造体具有在所述滚珠滚动槽中滚动的多个滚珠，同时还具有这些滚珠所循环的环形循环路，其经由这些滚珠装入所述轨道导轨的一对侧壁之间并且可在所述轨道导轨的引导通路内自由往复运动；沿着所述轨道导轨的长度方向交替排列N极和S极，同时固定在该轨道导轨上的励磁磁铁；电枢，该电枢以与该励磁磁铁对置的方式安装到所述工作台构造体上，与该励磁磁铁相结合而构成线性电机，对所述工作台构造体施加沿着轨道导轨长度方向的推力或制动力。
前述工作台构造体具有备有所述滚珠的环形循环路并在所述轨道导轨的引导通路内前后移动的一对滑块，以及将这些滑块以规定的间隔相互连结并形成可动体安装面的结合顶板。由于一对滑块留有间隔地通过前述结合顶板连接，所以在轨道导轨的引导通路内，在这些滑块间就形成了空间，但该空间作为前述电枢的收纳空间进行工作。另外，前述电枢还具有在一对滑块之间固定到所述结合顶板上并位于轨道导轨的引导通路内、同时沿着所述轨道导轨的长度方向以规定的节距形成多个缝隙和齿的梳齿状的电枢铁芯，以及以埋住所述缝隙的方式卷绕在所述电枢铁芯的齿上的线圈。即，前述电枢以从结合顶板吊下的方式配置于轨道导轨的引导通路内，换言之，连接一对滑块的结合顶板成为前述引导通路的盖，并成为将电枢密闭于引导通路内的构造。即，在本发明中采用了构成线性电机的电枢完全收纳于轨道导轨的引导通路内并且该电枢相对于外部完全不露出的构造。另外，与该电枢相配合地构成线性电机的励磁磁铁将前述轨道导轨的固定基座部作为轭铁，并设置于与固定到所述结合顶板上的电枢铁芯相对置的位置上。因此，在本发明的线性电机促动器中，由于构成线性电机的电枢和励磁磁铁与构成线性引导件的工作台构造体和轨道导轨完全一体化，并且，全收纳于线性引导件的内部，因此具有非常紧凑的结构。另外，由于线性电机不向形成通道状的轨道导轨的外部露出，因此输送作业或安装作业中的操作非常容易。
另外，前述电枢直接固定到结构体的结合顶板上，而励磁磁铁也只设置于轨道导轨的固定基座部上，由于无需任何将这些构件安装于工作台构造体或轨道导轨上的特别的托架等，所以可以以非常低的成本制造。
此外，在本发明的线性电机促动器中，由于通过适当地变更结合顶板的长度，可任意地设定一对滑块的间隔，所以为了按照使用用途确保工作台构造体所要求的推力，可适当地变更轨道导轨长度方向上的电枢设置数目，针对工作台构造体推力的过量与不足可以灵活处理。
为了充分确保向工作台构造体施加的推力和制动力，前述电枢具有由磁性体构成的电枢铁芯。在该电枢铁芯上沿着轨道导轨的长度方向换言之沿着工作台构造体的移动方向以规定的节距交替地形成多个缝隙和齿，但作为这些齿的形成节距的一例，在励磁磁铁中的磁极的反复周期为λ时，可考虑设定为λn/4(n整数)。
另一方面，由于构成前述工作台构造体的一对滑块边在轨道导轨的引导通路内移动边支承工作台等的可动体，所以需要具有较大的刚性，为此，通常由轴承钢等金属材料形成。因此，若以面对轨道导轨的引导通路的方式设置励磁磁铁，则该励磁磁铁的磁力作用于滑块上，在前述引导通路内移动滑块时，相对于该滑块的移动将作用断续的阻力。这就是称作顿转(コギング，cogging)的现象，是因排列在励磁磁铁上的多个磁极与滑块的位置关系而产生的。该顿转的影响较大时，工作台构造体的移动速度或加速度会发生变动，也会影响到轨道导轨上的工作台构造体的停止位置精度，因此需要使该顿转非常小。因此如果从该观点出发，若最好在前述滑块的下面，即与前述轨道导轨的固定基座部相对抗的面上沿着该滑块的移动方向交替地形成多个缝隙和齿，并且该面整体最好形成为梳齿状。若在滑块上形成如此的缝隙和齿，则通过调整其形成节距，对于励磁磁铁将滑块朝其移动方向吸引的磁力即使不完全没有，也可大致消除，可降低顿转的发生几率。
此时，相对于滑块的缝隙和齿的形成节距可没有任何妨碍地适当地调整，但因形成于电枢铁芯上的缝隙和齿的形成节距也以抑制顿转的方式形成，所以前述滑块的缝隙和齿的形成节距最好也与电枢铁芯的缝隙和齿的形成节距同样地，设定为λn/4(n整数)，另外，最好与电枢铁芯的齿在宽度方向邻接。
另外，电枢铁芯中的缝隙和齿的形成节距即使设定为λn/4(n整数)，因该电枢铁芯与励磁磁铁的位置关系而产生的顿转也不能完全排除。此外，正如前述，对于滑块，因其与励磁磁铁的位置关系也将产生顿转。因此，如从此观点出发，用于将电枢固定到工作台构造体的结合顶板上的固定机构最好为，可将电枢相对于该结合顶板的固定位置沿着工作台构造体的移动方向自由变更的机构。若如此地构成，则通过将电枢相对于结合顶板的固定位置沿着工作台构造体的移动方向微调，可以发现因滑块产生的顿转和因电枢铁芯产生的顿转相互抵消的固定位置，通过在这样的位置上将电枢固定到结合顶板上，可将在把线性电机装入线性引导件之际产生的顿转可大致完全解除。
正如上述，根据本发明的线性电机促动器，由于构成线性电机的电枢和励磁磁铁与构成线性引导件的滑块和轨道导轨完全成为一体，并全部收纳于线性引导件的内部，所以结构非常紧凑，并且由于线性电机不向形成为通道状的轨道导轨的外部露出，因此输送作业或安装作业中的操作非常容易。另外，前述电枢直接固定到工作台构造体的结合顶板上，而励磁磁铁也只设置于轨道导轨的固定基座部上，由于无需任何将这些构件安装到工作台构造体或轨道导轨上的特别的托架等，可实现非常低成本的制造。
图1为示出适用本发明的线性电机促动器的第1实施例的立体图，图2为沿图1的II-II线的剖视图，图3为示出第1实施例的线性电机促动器中的滚珠环形循环路的俯视剖视图，图4为示出第1实施例的线性电机促动器中使用的衬垫带(スペ一サベルト)的俯视图，图5为示出第1实施例的线性电机促动器中使用的衬垫带的侧视图，图6为示出将第1实施例的电枢和励磁磁铁沿着轨道导轨的长度方向切断的纵向剖视图，图7为示出电枢铁芯与励磁磁铁的位置关系的放大图，图8为示出第1实施例的滑块的仰视图，图9为示出适用本发明的线性电机促动器的第2实施例的剖视图，即，将轨道导轨内的滑块沿着与其移动方向垂直的方向切断的剖视图，图10为示出轨道导轨上的励磁磁铁排列形态的其他例的俯视图，图11为在励磁磁铁的配置形态不同的情况下将产生的顿转力进行比较的图表，图12为示出电枢铁芯的齿前端面形状的其他例的放大视图，图13为在电枢铁芯的齿前端面的形状不同的情况下将产生的顿转力进行比较的图表。
具体实施例方式
下面，根据附图详细地说明本发明的线性电机促动器。
图1示出适用本发明的线性电机促动器的第1实施例。该线性电机促动器由形成通道状的轨道导轨1、装载有作为控制对象的可动体同时可沿着前述轨道导轨1自由移动的工作台构造体3、设置于前述轨道导轨1上的励磁磁铁4、载置于前述工作台构造体3上的同时与前述励磁磁铁4相结合而构成线性电机的电枢5构成，并构成为通过将前述工作台构造体3上搭载的电枢5励磁，以此将该工作台构造体3沿着轨道导轨1推进，从而能够停止在规定的位置上的方式。
前述轨道导轨1具有通过未图示的螺钉而安装于基座等的固定部上的固定基座部10，同时，具有从该固定基座部10上立起的一对侧壁部11，11，由这些固定基座部10和侧壁部11围成的空间成为凹槽状的引导通路12。前述工作台构造体3沿着该引导通路12往复运动。并且，在与引导通路12面对的各侧壁部11的内侧面上形成上下2条滚珠滚动槽13，该滚动槽13沿着轨道导轨1的长度方向(垂直于纸面方向)形成。
另外，前述工作台构造体3由配置于前述轨道导轨的引导通路内、同时可在该引导通路内自由往复运动的一对滑块3a，3b和将这些滑块3a，3b留有规定的间隔地相互连结的结合顶板3c构成。该结合顶板3c形成为长边与轨道导轨1的长度方向一致的大致长方形，在长度方向的两端部分别固定着位于轨道导轨1的引导通路12内的滑块3a，3b，另一方面，结合顶板3c自身装载于滑块3a，3b上且位于轨道导轨1的引导通路12的外侧。另外，在固定于前述结合顶板3c上的一对滑块3a，3b之间设有前述电枢5，该电枢5从结合顶板3c吊下且位于轨道导轨1的引导通路12内。
图2示出前述轨道导轨1和滑块3a，3b的剖视图。前述滑块3a，3b形成为大致矩形，并配置于轨道导轨1的引导通路12内，但至少一部分从轨道导轨1的引导通路12向外部突出，在位于轨道导轨1的侧壁部11的上端上方的顶面上形成前述结合顶板3c的安装面33。该滑块3a，3b将滚珠6所循环的环形循环路左右各二列共计4列地进行设置，各环形循环路与形成于轨道导轨1的侧壁部11上的滚珠滚动槽13相对应。
图3是示出前述滑块的滚珠环形循环路的俯视图。前述滑块3a，3b由以下部件构成，即，由轴承钢等金属块构成的轴承滚道34，和在前述滑块3的移动方向、固定于轴承滚道34的前后两端面上的一对合成树脂制成的端盖35。各环形循环路由形成于前述轴承滚道34外侧面上的负载滚动槽36、平行于该负载滚动槽36地形成在轴承滚道34上的滚珠返回孔37、形成于前述端盖35上的U字形的方向转换通路38构成，并构成为多个滚珠6在负载载荷的同时在轨道导轨1的滚珠滚动槽13与轴承滚道34的负载滚动槽36之间滚动的方式。另外，当在负载滚动槽36中滚动行走结束的滚珠6进入一方的端盖35的方向转换通路38中并松脱载荷后，在无负载状态下在滚珠返回孔37中滚动，进而通过在另一方的端盖35的方向转换通路38中的滚动，再次朝轴承滚道34的负载滚动槽36循环。此外，因为若无负载状态的滚珠6在滚珠返回孔37中滚动，则该滚珠返回孔37的内周面将与滚珠6接触，会产生噪音，因此滚珠返回孔37的内周面要用合成树脂包覆。
上述滚珠6如图4和图5所示，在由合成树脂形成的可挠性衬垫带7上以规定的间隔设置，并与该衬垫带7一同装入滑块3a，3b的各环形循环路中。在该衬垫带7上以使相互邻接的滚珠彼此隔离的方式设置有衬垫部70，防止这些滚珠6在环形循环路内边循环边相互接触。另外，在前后的一对衬垫部70间形成滚珠6的收纳孔，在此收纳滚珠6。由此，因为滑块3a，3b即使在轨道导轨1的引导通路12内高速移动，也不会发生环形循环路内的滚珠彼此的接触音，所以除了可抑制随着滑块3a，3b的高速移动而产生的噪音，还可防止环形循环路内的滚珠6的蛇行，能够确保滑块3a，3b相对于轨道导轨1的圆滑的移动，进而确保工作台构造体3的顺畅的移动。
如此构成的滑块3a，3b经由滚珠6以夹持于前述轨道导轨1的一对侧壁11，11间的方式配置于该轨道导轨1的引导通路12内，通过滚珠6在轨道导轨1的滚珠滚动槽13中滚动，可沿着该轨道导轨1的长度方向自由往复运动。此时，轨道导轨1因以包围引导通路12的方式形成通道状，所以具有非常高的刚性，并且，由于前述工作台构造体3也由一对滑块3a，3b进行引导，所以相对于轨道导轨1具有较高的刚性，如此能够使工作台构造体3沿着轨道导轨1高精度地往复运动。
下面，对构成线性电机的励磁磁铁和电枢加以说明。
前述励磁磁铁4如图1所示，设置于轨道导轨1的固定基座10上，与前述滑块3a，3b所往复运动的引导通路12面对。即，该固定基座10作为励磁磁铁4的轭铁进行工作。各励磁磁铁4由永久磁铁构成，沿着轨道导轨1的长度方向以规定的间距交替排列N极和S极。这些励磁磁铁4需要与在轨道导轨1的引导通路12内的滑块3a，3b的移动方向相平行地配置，由此在轨道导轨1的固定基座10上，与滚珠滚动槽13平行地形成有凹槽14，前述励磁磁铁4以嵌入该凹槽14中的方式固定到轨道导轨1上。
另一方面，图6为将安装于工作台构造体上的电枢5与前述励磁磁铁4的位置关系沿着轨道导轨1的长度方向示出的纵剖视图。该电枢5由通过螺栓39相对于前述结合顶板3c进行固定的电枢铁芯50，和卷绕在该电枢铁芯50上的线圈51构成。在前述电枢铁芯50上沿着轨道导轨1的长度方向以规定的节距形成有多个缝隙，全体形成为梳齿状。在该电枢铁芯50上，前后形成缝隙的齿52有12根，前述线圈51以埋住各缝隙的方式卷绕在电枢铁芯50的各齿52上。相对于12根齿52，前述线圈51卷成(u1，u2，u3，u4)、(v1，v2，v3，v4)、(w1，w2，w3，w4)3相，通过对这些3相线圈51进行励磁，在电枢5与励磁磁铁4之间产生吸引磁力和排斥磁力，并相对于装载有前述电枢5的工作台构造体3，作用沿着轨道导轨1的长度方向的推力或制动力。
卷绕成3相的线圈51施加的电流，根据安装于轨道导轨1外侧上的位置检测装置8的检测信号而确定(参照图2)。在轨道导轨1的侧壁部11的外侧面上以规定的节距固定有反复描绘梯状图案的线性标尺80，而在工作台构造体3的结合顶板3c上固定有光学式读取前述线性标尺80的梯形图案的编码器81。确定对各相线圈51的施加的电流的控制机根据该编码器81的输出信号，把握滑块3的目前位置、目前速度，产生与目标位置与目前位置的差、设定速度与目前速度的差相应的电机电流，并对各相线圈51通电。
为了通过线性电机产生较大的推力，重要的是从励磁磁铁4产生的所有磁通要作用于电枢5上，换言之，重要的是没有作用于电枢5上而耗散到周围的所谓泄漏磁通较少。为此，在本实施例的线性电机中，如图7所示，将与轨道导轨1的长度方向相垂直的方向上的励磁磁铁4的宽度a，设定成与同一方向上的电枢铁芯50的宽度相同。另外，电枢铁芯50的齿52的前端与励磁磁铁4的距离d设定为0.9mm左右。由于必须避免电枢5与励磁磁铁4接触，所以前述距离d根据对工作台构造体3作用向下的径向载荷时的该滑块3a，3b的最大变位量而确定。由此，使励磁磁铁4的磁通不会向四周泄漏地作用于电枢铁芯50上。
另外，电枢5固定于工作台构造体3的结合顶板3c上，若由电枢5产生的热能流入该结合顶板3c中，则该结合顶板部3c将因热膨胀而变形，固定到结合顶板部3c上的电枢5与轨道导轨1侧的励磁磁铁4的距离d将要变动。为了避免因结合顶板3c的热膨胀引起的如此不良状况，前述电枢5经由隔热部件而固定到结合顶板3c上，由此即使是在工作台构造体3在轨道导轨1的引导通路32内长时间连续地往复运动的情况下，由电枢5产生的热能也很难流入结合顶板3c中。
与具有这样的电枢铁芯50的线性电机可容易获得较大的推力的情况相反，由于即使在不向线圈51通电的状态下，电枢铁芯50与励磁磁铁4之间也作用磁力，因此若使电枢5与工作台构造体3一同沿着轨道导轨1的长度方向移动，则与电枢铁芯50的齿52和励磁磁铁4的位置关系相应地、具有对工作台构造体3的移动作用断续阻力的倾向。即，产生顿转。若这样的顿转对工作台构造体3的移动进行作用，则在对线圈51进行励磁以推进工作台构造体3时，会产生周期性的速度变动，由于该变动经由上述位置检测装置8反馈于控制机，因此对工作台构造体3的移动的控制性将恶化。
为此，在本实施例的电枢铁芯50中，在长度方向的前后两端设有不卷绕线圈的一对假齿(疑似歯)53，53。通过设有如此假齿53，能够消除或减轻在使电枢铁芯50朝励磁磁铁4的排列方向移动时产生的顿转，能使工作台构造体3的控制性良好。此时，卷绕线圈51的齿52和假齿53之间的缝隙大小、或者假齿53本身的厚度，与来自励磁磁铁4的作用于电枢铁芯50的磁力大小相对应地有所不同。
另一方面，工作台构造体3的滑块3a，3b与排列励磁磁铁4的轨道导轨1的固定基座部10接近，由于该滑块3a，3b具有由轴承钢形成的轴承滚道34，所以前述顿转不仅在励磁磁铁4与电枢铁芯50之间发生，而且也在励磁磁铁4与滑块3a，3b之间发生。
为此，在本实施例的滑块3a，3b中，为了减弱作用于轴承滚道34上的励磁磁铁4的磁力，要在该轴承滚道34的下面，即与固定基座部10上的励磁磁铁4对置的面上形成凹部30a，以在励磁磁铁4与滑块3a，3b的轴承滚道34之间设置空间。前述凹部30a以大于等于励磁磁铁4的宽度的宽度扩开，由此，构成为使轴承滚道34尽可能远离励磁磁铁4的方式。
另外，由于与相对于前述电枢铁芯50的顿转对策相同的理由，如图8所示，在工作台构造体3的各滑块3a，3b上，与轨道导轨1的固定基座部10相对置地形成与电枢铁芯50的缝隙和齿52同样的缝隙54和齿55。这些缝隙54和齿55排列于前述凹部的两侧。另外，图8为滑块3a，3b的仰视图，由于齿55的区域和缝隙54的区域的凹凸无区别，所以在缝隙54的区域加上剖面线。本来，由于因电枢铁芯50的齿52以消除或减轻顿转的间隔排列，所以如果也以与电枢铁芯50的齿52，53完全相同的节距相对于滑块3a，3b形成齿55，则可以将因励磁磁铁4的磁力作用于滑块3a，3b而引起的顿转消除或减轻。
并且，如果从将由电枢铁芯50引起的顿转和由滑块3a，3b的轴承部30引起的顿转相抵以消除或减轻作为工作台构造体3全体的顿转的观点出发，则采用将该电枢铁芯50相对于结合顶板3c的安装位置在工作台构造体3的移动方向微小地调整的结构就是一个较佳的对策。例如，当使用螺钉39将电枢铁芯50向工作台构造体3的结合顶板3c固定时，将在该结合顶板3c上开设的螺钉39的插通孔作为向工作台构造体3的移动方向延伸的长孔，通过松开螺钉39对电枢铁芯50的紧固，就可将该电枢铁芯50的固定位置就可朝工作台构造体3的移动方向自由变位。或者，当使用螺钉20，将滑块3a，3b朝向工作台构造体3的结合顶板3c固定时，将在该结合顶板3c上开设的螺钉20的穿通孔作为向工作台构造体3的移动方向延伸的长孔，通过松开螺钉20对滑块3a，3b的紧固，可预先将这些滑块3a，3b相对于结合顶板3c的固定位置朝工作台构造体3的移动方向自由变位。由此，利用不仅对电枢铁芯50而且也对工作台构造体3的滑块3a，3b产生顿转的情况，可消除包含电枢铁芯50和滑块3a，3b的工作台构造体3全体的顿转。
图9示出适用本发明的线性电机促动器的第2实施例，示出将滑块3a(3b)在垂直于轨道导轨1的长度方向的方向切断的剖视图。在该第2实施例中，轨道导轨1、滑块3a，3b、励磁磁铁4和电枢5的结构与前述第1实施例完全相同，但结合顶板2的构造与第1实施例的结合顶板3c不同。即，该第2实施例的结合顶板2，在宽度方向的两端部具有一对纵腹板20，20，相对于该纵腹板20，形成有可动体的安装面。在一对纵腹板20，20之间形成凹部，在该凹部中以等间隔地直立设置有多个散热片21。另外，为了提高该结合顶板2的散热量，在该结合顶板2的里面侧也设置散热片21。
前述结合顶板2由导热性优异的铝合金制成，通过对这样的结合顶板2不夹持隔热部件地直接固定电枢5，由该电枢5产生的热能流入结合顶板2，并通过前述散热片21向周边空气中散热。各散热片21沿着轨道导轨1内的工作台构造体3的移动方向直立设置，若工作台构造体3沿着轨道导轨1往复运动，则周边空气在相互邻接的散热片21之间流动，仅此程度就可促进从结合顶板2向空气中的散热。由此，在电枢5中产生的热能将不在此蓄积地连续地流入结合顶板2，可抑制电枢铁芯50的升温。其结果，即使在使工作台构造体3在轨道导轨1的引导通路12内长时间连续地往复运动的情况下，也能够抑制电枢5中的通电阻力的上升，可防止线性电机推力下降。
另外，若热能从结合顶板2流入滑块3a，3b，则由于轴承滚道34或滚珠6的热膨胀，滑块3a，3b相对于轨道导轨1的滑动阻力将增加，会阻碍工作台构造体3的轻微运动。为此，如图9所示，在结合顶板2与滑块3a，3b之间夹入隔热部件22，同时，在固定螺钉23与结合顶板2之间也夹装隔热部件24，防止热能从结合顶板2流入滑块3a，3b。
此外，在图9中，与第1实施例相同的结构标以相同的符号，对其详细说明加以省略。
图10示出轨道导轨1的固定基座10上的励磁磁铁4的配置形态的其它例。在图1所示的例中，励磁磁铁4的N极和S极沿着轨道导轨1的长度方向简单地交替配置，这些N极和S极的边界与轨道导轨1的宽度方向(图2和图9中的纸面左右方向)相平行。可是，在图10所示的例中，励磁磁铁4的N极和S极形成为平行四边形，这些N极和S极的边界向轨道导轨1的宽度方向倾斜。即，在电枢铁芯50的齿52朝轨道导轨1的长度方向前进时，与该齿52相对置的励磁磁铁4的磁极不会突然从N极变化为S极，或从S极变化为N极，而是慢慢地变化。图11示出各磁极的边界平行于轨道导轨1的宽度方向时，和向轨道导轨1的宽度方向倾斜时这两种情况下，使工作台构造体3移动时作用于该工作台构造体3上的顿转力大小的计测结果。实线图表示前者(图1例)的结果，点划线图表示后者(图10例)的结果。根据这些图表可知，在各磁极的边界向轨道导轨1的宽度方向倾斜时，与励磁磁铁4和电枢铁芯50的齿52的间隙无关地，顿转力经常保持较小。因此，如需要速度变化小的运动和高精度的定位，则轨道导轨1的固定基座10上的励磁磁铁4的排列最好如图10所示。
此外，图12示出电枢铁芯50的齿52的前端形状的其他例。在图6所示例中，经由较小的间隙而与励磁磁铁4对置的电枢铁芯50的齿52的前端面形成为平面状，但在图12所示的例中，电枢铁芯50的齿52的前端面形成规定曲率半径R的曲面状。图13示出电枢铁芯50的各齿52的前端面为平坦面时，和形成为曲面状时这两种情况下，使工作台构造体3移动时作用于该工作台构造体3上的顿转力大小的计测结果。实线图表示前者(图6例)的结果，点划线图表示后者(图12例)的结果。根据这些图表可知，电枢铁芯50的各齿52的前端面以规定的曲率半径成曲面状时，与励磁磁铁4和电枢铁芯50的间隙无关地，顿转力经常保持较小。因此，如需要速度变化小的运动和高精度的定位，则最好电枢铁芯50的各齿52的前端面如图12所示呈曲面状。
权利要求
1.一种线性电机促动器，具有轨道导轨，该轨道导轨具有固定基座部和从该固定基座部直立设置的一对侧壁部，同时还具有由这些固定基座部和侧壁部包围的引导通路并形成为通道状，在各侧壁部上形成有面对所述引导通路的滚珠滚动槽；工作台构造体，该工作台构造体具有在所述滚珠滚动槽中滚动的多个滚珠，同时还具有这些滚珠所循环的环形循环路，其经由这些滚珠装入所述轨道导轨的一对侧壁之间并且可在所述轨道导轨的引导通路内自由往复运动；沿着所述轨道导轨的长度方向交替排列N极和S极，同时固定在该轨道导轨上的励磁磁铁；电枢，该电枢以与该励磁磁铁对置的方式安装到所述工作台构造体上，与该励磁磁铁相结合而构成线性电机，对所述工作台构造体施加沿着轨道导轨长度方向的推力或制动力，其特征在于，所述工作台构造体具有备有所述滚珠的环形循环路并在所述轨道导轨的引导通路内前后移动的一对滑块，以及将这些滑块以规定的间隔相互连结并形成可动体安装面的结合顶板，所述电枢还具有在一对滑块之间固定到所述结合顶板上并位于轨道导轨的引导通路内、同时沿着所述轨道导轨的长度方向以规定的节距形成多个缝隙和齿的梳齿状的电枢铁芯，以及以埋住所述缝隙的方式卷绕在所述电枢铁芯的齿上的线圈，此外，所述励磁磁铁将所述轨道导轨的固定基座部作为轭铁，并设置于与固定到所述结合顶板上的电枢铁芯相对置的位置上。
2.如权利要求1所述的线性电机促动器，其特征在于，所述电枢直接固定到结合顶板上，而所述滑块通过隔热部件固定到所述结合顶板上。
3.如权利要求1或2所述的线性电机促动器，其特征在于，在所述结合顶板上直立设置有沿着工作台构造体的移动方向的散热片。
4.如权利要求1所述的线性电机促动器，其特征在于，与所述轨道导轨的长度方向垂直的方向上的励磁磁铁的宽度与同一方向上的所述电枢铁芯的宽度相同。
5.如权利要求1所述的线性电机促动器，其特征在于，在所述轨道导轨的固定基座部上与所述滚珠滚动槽平行地形成有凹槽，所述励磁磁铁固定于该凹槽中。
6.如权利要求1所述的线性电机促动器，其特征在于，在所述滑块上，在与所述轨道导轨的固定基座部对置的面上，以大于等于所述励磁磁铁的宽度的宽度形成有扩开的凹部。
7.如权利要求1所述的线性电机促动器，其特征在于，在所述滑块上，相对于与所述轨道导轨的固定基座部对抗的面，以所述励磁磁铁的磁极的配设节距λ的1/4周期的n倍(n整数)的节距形成缝隙和齿，该面整体呈梳齿状。
8.如权利要求7所述的线性电机促动器，其特征在于，用于将所述滑块固定到所述结合顶板上的固定机构，其相对于该结合顶板的滑块的固定位置沿着所述工作台构造体的移动方向可自由变更。
9.如权利要求1所述的线性电机促动器，其特征在于，所述电枢铁芯的齿的前端面形成为曲面状。
10.如权利要求1所述的线性电机促动器，其特征在于，对于排列于所述轨道导轨的固定基座部上的多个励磁磁铁，相互邻接的励磁磁铁的边界相对于轨道导轨的宽度方向以规定的角度倾斜。
全文摘要
本发明提供一种线性电机促动器，其中，轨道导轨具有滑块的引导通路并形成通道状，另外，在该引导通路内移动的工作台构造体具有在前述引导通路内前后移动的一对滑块，和将这些滑块留有规定的间隔地相互连结并形成可动体的安装面的结合顶板，在一对滑块间收纳有构成线性电机的电枢，另一方面，在轨道导轨中，面对着引导通路设置有线性电机的励磁磁铁，构成线性电机的电枢和励磁磁铁与构成线性引导件的工作台构造体和轨道导轨完全成为一体，并且全部收纳于线性引导件的内部。
文档编号H02K41/03GK1765046SQ20048000794
公开日2006年4月26日 申请日期2004年3月22日 优先权日2003年3月25日
发明者寺町彰博, 浅生利之, 田中嘉信, 兼重宙, 徐远军 申请人:Thk株式会社