CN103460575B - 直线电动机 - Google Patents

Abstract

为了解决现有的直线电动机中的问题，即，由于设置在可动部上的轴承和轴部件之间的微小间隙而在轴承和轴部件之间产生晃动或变动，其结果，使机械式地传递推力的轴前端部的定位精度下降的问题，得到一种能够消除轴承和轴部件之间的晃动或变动，提高可动部的定位精度的直线电动机，因而使得直线电动机具有固定部（1）和可动部（2），可动部（2）具有：永磁体（21）；以及滑动部件（32），其配置在永磁体（21）的一个前端部，在固定部（1）的内部沿轴线方向滑动，由磁性材料构成，固定部（1）具有：滑动轴承（31），其可滑动地支撑滑动部件（32），与固定部（1）的内表面抵接；以及线圈（11），其设置在固定部（1）的内部，使可动部（2）在其内部空间进行相对位移，滑动部件（32）构成为，其中心轴相对于由线圈（11）形成的内部空间的剖面中心轴向滑动轴承（31）侧偏心地配置，并且滑动部件（32）与滑动轴承（31）抵接。

Description

直线电动机

技术领域

本发明涉及一种直线电动机，其具有配置在可动部和固定部之间的滑动轴承、和相对于固定部的中心轴偏心配置的滑动部件。

背景技术

在现有的直线电动机中，轴部件（第1套筒）采用下述结构：在其内部沿轴线方向交替地形成N极及S极的永磁体，并且在永磁体之间设置有用于提高推力的磁性体（磁轭）。将轴部件的外周包围的线圈设置在可动部上，在位于轴部件外周侧的可动部的内侧设置有轴承，该轴承用于引导轴部件相对于可动部沿轴部件的轴线方向相对地进行直线运动。如上所述构成的直线电动机形成为下述结构：圆筒或方形的轴承和可动部以轴部件为中心进行配置，为了使相对运动顺利地进行而在轴承和轴部件之间设置有微小的间隙（例如，参照专利文献1）。

专利文献1：日本特开平9－182408号公报（第4页，图1）

发明内容

现有的直线电动机如上所述构成，因此，与在轴承和轴部件之间设置的微小的间隙量相对应而在轴承和轴部件之间产生晃动或变动，其结果，例如，在设置有机械式地向可动部传递推力的轴的轴式直线电动机中，存在轴前端部的定位精度下降的问题。

本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，不使轴承和轴部件之间产生晃动或变动，例如，提高轴式直线电动机的轴前端部的定位精度。

在本发明所涉及的直线电动机中，具有：具有：固定部；以及可动部，其位于固定部的内部，可动部设置为，可相对于固定部沿轴线方向进行相对位移，可动部具有：磁体部，其由在轴线方向上层叠的多个永磁体构成；以及第1滑动部，其配置在磁体部的一个前端部，在固定部的内部沿轴线方向滑动引导，由磁性材料构成，固定部具有：第1轴承，其可滑动地支撑第1滑动部，与固定部的内表面抵接，由非磁性材料构成；以及多个线圈，它们设置在固定部的内部，在自身的内部空间产生磁通并作用于磁体部而使可动部进行相对位移，关于第1滑动部，通过使第1滑动部的中心轴相对于由线圈形成的内部空间的剖面中心轴向第1轴承侧偏心地配置，并且第1滑动部与第1轴承抵接，从而使来自永磁体的磁吸引力向偏心方向作用。

发明的效果

根据本发明，能够提高轴式直线电动机的轴前端部的定位精度，能够将轴式直线电动机适用于表面安装机、基板检查机等精密电子设备中。

附图说明

图1表示本发明的实施例1，是轴式直线电动机的剖面图。

图2表示本发明的实施例1，是轴式直线电动机的分解斜视图。

图3表示本发明的实施例1，是轴式直线电动机的控制部的结构图。

图4表示本发明的实施例1，是轴式直线电动机的滑动轴承的结构图。

图5表示本发明的实施例2，是轴式直线电动机的剖面图。

图6表示本发明的实施例3，是轴式直线电动机的剖面图。

图7表示本发明的实施例4，是轴式直线电动机的滑动轴承的结构图。

图8表示本发明的实施例5，是轴式直线电动机的剖面图。

图9表示本发明的实施例6，是轴式直线电动机的剖面图。

具体实施方式

实施例1

图1表示本发明的实施例1，是轴式直线电动机的剖面图，图2表示本发明的实施例1，是轴式直线电动机的分解斜视图。在图1和图2中，1是轴式直线电动机的固定部，2是轴式直线电动机的可动部，可相对于固定部1沿轴线方向进行相对位移。31作为第1轴承起作用，是沿轴向剖面形成为L字形状的滑动轴承，51是电源用引线，11是用于从电源用引线51流入电流而产生磁通的多个线圈，12是将多个线圈11绝缘的树脂制的线轴，13是成为所产生的磁通的磁回路的上框架，14是成为所产生的磁通的磁回路的、沿轴向剖面形成为U字形状的下框架，15是用于提高机械刚性的基座，16是对轴进行支撑的轴承，17是保持轴承16的托架，18是防止异物进入的罩体，41是位置检测器，固定部1由滑动轴承31、线圈11、线轴12、上框架13、下框架14、基座15、轴承16、托架17、罩体18和位置检测器41构成。

另一方面，32是作为第1滑动部起作用的、在滑动轴承31的表面进行滑动引导的滑动部件，21是磁体部，是层叠配置的多个永磁体，用于通过与多个线圈11所产生的磁通之间相互作用，从而产生推力。22为隔板，其由磁性材料或非磁性材料构成，以在轴线方向上交替地形成所层叠的多个永磁体21的N极及S极磁极的方式配置在多个永磁体21之间，23是轴结合部件，24是机械式地传递所产生的推力的轴，可动部2由滑动部件32、永磁体21、隔板22、轴结合部件23构成，可动部2与轴24的端部连接。轴24的另一个端部向固定部1的外部伸出，用于位置检测。多个永磁体21的中心轴、隔板22的中心轴和轴结合部件23的中心轴分别与轴24的中心轴对齐。可动部2配置在固定部1的内部，形成为可沿图1中的Z方向移动的结构。另外，多个线圈11和多个线轴12同心状地配置在多个永磁体21的外侧，多个线圈11的中心轴和多个线轴12的中心轴分别与轴24的中心轴对齐。

42是标尺，25是轴24的轴前端部，26是标尺结合部件，52是位置检测器用引线。标尺42采用以下结构，即，通过标尺结合部件26与轴前端部25结合，可与轴24的移动相配合地动作。另外，标尺42采用以下结构，即，在其内部记录有光学式或者磁式的位置信息，利用与固定部1结合的位置检测器41，检测轴24的图1中的Z方向的位置，从位置检测器用引线52向控制部传递位置信号。

另外，A－A’剖面和B－B’剖面表示图1所示的轴式直线电动机的沿X－Y面的剖面。

图3表示本发明的实施例1，是轴式直线电动机的控制部的结构图。在图3中，90是控制部，100是轴式直线电动机。91是位置控制电路，92是速度控制电路，93是电流控制电路，99是电流检测器，控制部90由位置控制电路91、速度控制电路92、电流控制电路93、电流检测器99构成。

将通过标尺42及位置检测器41检测出的位置信息反馈至轴式直线电动机100的控制部90。位置控制电路91通过对来自位置检测器41的位置反馈值和指令值进行比较而进行位置控制，速度控制电路92通过对来自位置控制电路91的输出值和对位置反馈值进行微分而得到的速度反馈值进行比较而进行速度控制，电流控制电路93通过对来自速度控制电路92的输出值和来自电流检测器99的电流反馈值进行比较而进行推力控制。

图4表示本发明的实施例1，是轴式直线电动机的滑动轴承的结构图。61是磁通，62a和62b是由于永磁体21产生的磁通61的影响而产生的磁吸引力。

滑动轴承31为树脂制（非磁性材料），如图4的A－A’剖面所示，沿轴向剖面形成为L字形状。另一方面，滑动部件32例如为S50C材料，上框架13及下框架14例如为SPCC材料，均为磁性材料。在这里，滑动部件32设置为，与相对于轴24的中心轴同心状配置的线圈11的内部空间的中心轴并不同心，而是向滑动轴承31侧偏心。其结果，滑动部件32和上框架13之间的间隙、滑动部件32和下框架14间的间隙，并不存在于剖面为L字形状的滑动轴承31所存在这一侧（在图4的A－A’剖面中，为滑动部件32的左侧面和下表面），而是彼此隔着规定的距离地存在于并不存在滑动轴承31这一侧（在图4的A－A’剖面中，为滑动部件32的右侧面和上表面）。

在图4的A－A’剖面中，磁通61分别形成在作为磁性材料的上框架13和永磁体21之间、作为磁性材料的U字形状的下框架14的两侧面和永磁体21之间、作为磁性材料且剖面为U字形状的下框架14的下表面和永磁体21之间。由于所形成的磁通61的影响，在作为磁性材料的滑动部件32、作为磁性材料的上框架13以及U字形状的下框架14之间产生磁吸引力62a和62b，但由于滑动部件32偏靠下框架14的剖面为L字形状的滑动轴承31所存在这一侧而设置，因此，由于该滑动部件32的偏靠，磁吸引力62a在剖面为L字形状的滑动轴承31所存在这一侧（在图4的A－A’剖面中，为滑动部件32的左侧面和下表面）较强地作用，磁吸引力62b在L字形状的滑动轴承31所不存在这一侧（在图4的A－A’剖面中，为滑动部件32的右侧面和上表面）几乎不产生作用。

在如上所述构成的轴式直线电动机中，滑动部件32和剖面为L字形状的滑动轴承31始终处于以固定的磁吸引力62a接触的状态，因此，在滑动部件32和滑动轴承31之间不存在间隙，其结果，不存在现有的轴式直线电动机的结构中产生的由于间隙而引起的晃动或变动，能够提高轴前端部25的定位精度。另外，在现有的轴式直线电动机的结构中直接将间隙缩小的情况下，必须高精度地加工滑动部件32和滑动轴承31的尺寸，但在本实施例1中的轴式直线电动机的结构中不必进行该加工。

以上，根据在本实施例1中说明的轴式直线电动机的结构，能够提高轴式直线电动机的轴前端部的定位精度，因此，可将轴式直线电动机适用于表面安装机和基板检测机中，例如能够将向电子基板上安装的部件高密度化。

实施例2

在本发明的实施例1中，针对仅将可动部2的一端部形成为滑动轴承31的情况进行了说明，但如图5所示，也可以将可动部2的两端部形成为，作为第1轴承的滑动轴承31a和作为第2轴承的滑动轴承31b，通过上述的结构，也能够获得相同的效果。与将可动部2的两端部形成为滑动轴承31a、31b相对应，在滑动轴承31a、31b进行滑动的部位、即在固定部1的两侧，设置作为第1滑动部的滑动部件32a、和作为第2滑动部的滑动部件32b。

实施例3

在本发明的实施例1及实施例2中，针对使用L字形状的滑动轴承31的两个面确保X及Y方向的位置精度的情况进行了说明，但在要求位置精度的方向仅为一个方向例如X方向的情况下，如图6所示，滑动轴承35也可以沿轴向形成为与下框架14的下表面平行的平板状。在此情况下，也能够得到与实施例1及实施例2相同的效果。

实施例4

图7表示本发明的实施例4，是轴式直线电动机的滑动轴承的结构图。71是第1中间部件，在图7中作为中间部件。

滑动轴承31为树脂制（非磁性材料），如图7的A－A’剖面所示，沿轴向剖面形成为L字形状，与中间部件71的右侧面和上表面抵接。另外，中间部件71为例如SPCC材料等磁性材料，如图7的A－A’剖面所示，沿轴向剖面形成为L字形状，与下框架14的左侧面和下表面抵接。另一方面，滑动部件32为例如S50C材料，上框架13及下框架14为例如SPCC材料，均为磁性材料。在这里，滑动部件32与相对于轴24的中心轴同心状配置的线圈11的内部空间的中心轴对齐地设置。其结果，滑动部件32和上框架13之间的间隙、滑动部件32和下框架14之间的间隙，并不存在于剖面为L字形状的滑动轴承31和中间部件71所存在这一侧（在图7的A－A’剖面中，为滑动部件32的左侧面和下表面），而是彼此隔着规定的距离地存在于滑动轴承31和中间部件71所不存在这一侧（在图7的A－A’剖面中，为滑动部件32的右侧面和上表面）。

在图7的A－A’剖面中，磁通61分别形成在作为磁性材料的上框架13和永磁体21之间、作为磁性材料的U字形状的下框架14的右侧面和永磁体21之间、作为磁性材料的剖面为L字形状的中间部件71的下表面和永磁体21之间、作为磁性材料的剖面为L字形状的中间部件71的右侧面和永磁体21之间。通过所形成的磁通61的影响，在作为磁性材料的滑动部件32、作为磁性材料的上框架13、U字形状的下框架14和L字形状的中间部件71之间产生磁吸引力62a和62b，但磁吸引力62a在剖面为L字形状的滑动轴承31和中间部件71所存在这一侧（在图7的A－A’剖面中，为滑动部件32的左侧面和下表面）较强地作用，磁吸引力62b在L字形状的滑动轴承31和中间部件71所不存在这一侧（在图7的A－A’剖面中，为滑动部件32的右侧面和上表面）几乎不作用。

在如上所述构成的轴式直线电动机中，滑动部件32和剖面为L字形状的滑动轴承31始终处于以固定的磁吸引力62a接触的状态，因此，在滑动部件32和滑动轴承31之间不存在间隙，其结果，不存在现有的轴式直线电动机的结构中发生的由于间隙而引起的晃动或变动，能够提高轴前端部25的定位精度。另外，在现有的轴式直线电动机的结构中直接将间隙缩小的情况下，必须高精度地加工滑动部件32和滑动轴承31的尺寸，但在本实施例1中的轴式直线电动机的结构中不需要进行该加工。

以上，根据本实施例4中说明的轴式直线电动机的结构，能够提高轴式直线电动机的轴前端部的定位精度，因此，能够将轴式直线电动机适用于表面安装机和基板检查机中，例如能够将向电子基板安装的部件高密度化。

实施例5

在本发明的实施例4中，针对仅在可动部2的一端部使用了中间部件71的情况进行了说明，但如图8所示，也可以在可动部2的两端部使用作为第1中间部件的中间部件71a、和作为第2中间部件的中间部件71b，根据上述结构，也能够获得相同的效果。

实施例6

在本发明的实施例4及实施例5中，针对使用L字形状的中间部件71的两个面确保X及Y方向的位置精度的情况进行了说明，但在要求位置精度的方向仅为一个方向例如X方向的情况下，如图9所示，也可以沿着轴向将中间部件75形成为与下框架14的下表面平行的平板状。在此情况下，也能够得到与实施例4和实施例5相同的效果。

在本实施例4至实施例6中说明的轴式直线电动机的结构中，针对中间部件71、71a、71b和下框架14分别作为独立部件而形成的情况进行了说明，但在下框架14具有中间部件71、71a、71b这样的新的下框架14的结构中，也能够获得相同的效果。

另外，在本发明的实施例1至实施例6中，针对将本发明应用于轴式直线电动机中的情况进行了说明，但并不限于此，即使应用于其它的直线电动机中也能够获得相同的效果。

标号的说明

1固定部、2可动部、11线圈、12线轴、13上框架、14下框架、15基座、16轴承、17托架、18罩体、21永磁体、22隔板、23轴结合部件、24轴、25轴前端部、26标尺结合部件、31滑动轴承、31a滑动轴承、31b滑动轴承、32滑动部件、32a滑动部件、32b滑动部件、35滑动轴承、41位置检测器、42标尺、51电源用引线、52位置检测器用引线、61磁通、62a磁吸引力、62b磁吸引力、71中间部件、71a中间部件、71b中间部件、75中间部件、90控制部、91位置控制电路、92速度控制电路、93电流控制电路、99电流检测器、100轴式直线电动机。

Claims (12)

1.一种直线电动机，其具有：固定部；以及可动部，其位于该固定部的内部，该可动部设置为，可相对于该固定部沿轴线方向进行相对位移，

该直线电动机的特征在于，

所述可动部具有：磁体部，其由在轴线方向上层叠的多个永磁体构成；以及第1滑动部，其配置在该磁体部的一个前端部，在所述固定部的内部沿轴线方向滑动引导，由磁性材料构成，

所述固定部具有：第1轴承，其可滑动地支撑所述第1滑动部，与所述固定部的内表面抵接，由非磁性材料构成；以及多个线圈，它们设置在所述固定部的内部，在自身的内部空间产生磁通并作用于所述磁体部而使所述可动部进行相对位移，

关于所述第1滑动部，通过使所述第1滑动部的中心轴相对于由所述线圈形成的内部空间的剖面中心轴向所述第1轴承侧偏心地配置，并且所述第1滑动部与所述第1轴承抵接，从而使来自所述永磁体的磁吸引力向偏心方向作用。

2.根据权利要求1所述的直线电动机，其特征在于，

所述固定部的内剖面为矩形形状，所述第1滑动部为矩形形状，所述第1轴承的剖面为L字形状。

3.根据权利要求1所述的直线电动机，其特征在于，

所述固定部的内剖面为矩形形状，所述第1滑动部为矩形形状，所述第1轴承的剖面为平板状。

4.一种直线电动机，其具有：固定部；以及可动部，其位于该固定部的内部，该可动部设置为，可相对于该固定部沿轴线方向进行相对位移，

该直线电动机的特征在于，

所述可动部具有：磁体部，其由在轴线方向上层叠的多个永磁体构成；以及第1及第2滑动部，它们配置在该磁体部的两个前端部，在所述固定部的内部沿轴线方向滑动引导，由磁性材料构成，

所述固定部具有：第1及第2轴承，它们可滑动地支撑所述第1及第2滑动部，与所述固定部的内表面抵接，由非磁性材料构成；以及多个线圈，它们设置在所述固定部的内部，在自身的内部空间产生磁通并作用于所述磁体部，而使所述可动部进行相对位移，

关于所述第1及第2滑动部，通过使所述第1及第2滑动部的中心轴相对于由所述线圈形成的内部空间的剖面中心轴向所述第1及第2轴承侧偏心地配置，并且所述第1及第2滑动部与所述第1及第2轴承抵接，从而使来自所述永磁体的磁吸引力向偏心方向作用。

5.根据权利要求4所述的直线电动机，其特征在于，

所述固定部的内剖面为矩形形状，所述第1及第2滑动部为矩形形状，所述第1及第2轴承的剖面为L字形状。

6.根据权利要求4所述的直线电动机，其特征在于，

所述固定部的内剖面为矩形形状，所述第1及第2滑动部为矩形形状，所述第1及第2轴承的剖面为平板状。

7.一种直线电动机，其具有：固定部；以及可动部，其位于该固定部的内部，该可动部设置为，可相对于该固定部沿轴线方向进行相对位移，

该直线电动机的特征在于，

所述可动部具有：磁体部，其由在轴线方向上层叠的多个永磁体构成；以及第1滑动部，其配置在该磁体部的一个前端部，在所述固定部的内部沿轴线方向滑动引导，由磁性材料构成，

所述固定部具有：第1中间部件，其由磁性材料构成，相对于所述固定部的中心轴，以非旋转对称的方式固定在所述固定部的内表面；第1轴承，其可滑动地支持所述第1滑动部，与所述第1中间部件抵接，由非磁性材料构成；以及多个线圈，它们设置在所述固定部的内部，在自身的内部空间产生磁通并作用于所述磁体部，而使所述可动部进行相对位移，

所述第1滑动部通过与所述第1轴承抵接，从而使来自所述永磁体的磁吸引力向所述第1中间部件侧作用。

8.根据权利要求7所述的直线电动机，其特征在于，

所述固定部的内剖面为矩形形状，所述第1滑动部为矩形形状，所述第1轴承和所述第1中间部件的剖面为L字形状。

9.根据权利要求7所述的直线电动机，其特征在于，

所述固定部的内剖面为矩形形状，所述第1滑动部为矩形形状，所述第1轴承和所述第1中间部件的剖面为平板状。

10.一种直线电动机，其具有：固定部；以及可动部，其位于该固定部的内部，该可动部设置为，可相对于该固定部沿轴线方向进行相对位移，

该直线电动机的特征在于，

所述可动部具有：磁体部，其由在轴线方向上层叠的多个永磁体构成；以及第1及第2滑动部，它们配置在该磁体部的两个前端部，在所述固定部的内部沿轴线方向滑动引导，由磁性材料构成，

所述固定部具有：第1及第2中间部件，它们由磁性材料构成，相对于所述固定部的中心轴，以非旋转对称的方式固定在所述固定部的内表面；第1及第2轴承，它们可滑动地支持所述第1及第2滑动部，与所述第1及第2中间部件抵接，由非磁性材料构成；以及多个线圈，它们设置在所述固定部的内部，在自身的内部空间产生磁通并作用于所述磁体部，而使所述可动部进行相对位移，

所述第1及第2滑动部通过与所述第1及第2轴承抵接，从而使来自所述永磁体的磁吸引力向所述第1及第2中间部件侧作用。

11.根据权利要求10所述的直线电动机，其特征在于，

所述固定部的内剖面为矩形形状，所述第1及第2滑动部为矩形形状，所述第1及第2轴承和所述第1及第2中间部件的剖面为L字形状。

12.根据权利要求10所述的直线电动机，其特征在于，

所述固定部的内剖面为矩形形状，所述第1及第2滑动部为矩形形状，所述第1及第2轴承和所述第1及第2中间部件的剖面为平板状。