CN107370331B - 致动器和直线运动模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种致动器和直线运动模块，致动器包括一固定组件和一可动组件。固定组件包括一线圈组、一基座、一第一锁固元件以及一线性轨道，其中第一锁固元件穿过基座和线性轨道以将线性轨道固定于基座上。可动组件包括具有一内部空间的一U字型背板、一第一磁性元件组、对齐第一磁性元件组的一第二磁性元件组以及一线性滑块，其中第一、第二磁性元件组设置于U字型背板上并容置于内部空间中，且前述线圈组位于第一、第二磁性元件之间。线性滑块则固定于该U字型背板上并设置于内部空间中，且可滑动地连接前述线性轨道。

Description

致动器和直线运动模块

技术领域

本发明涉及一种致动器。更具体地来说，本发明尤其涉及一种具有线性轨道和位置感测器的致动器。

背景技术

一般致动器/线性马达大致包括轴棒式线性马达和U字型线性马达两种，其中轴棒式线性马达具有开放式的磁场，故在多个线性马达并列的情况下，容易互相干扰。因此，目前多半是使用U字型线性马达并列来提高驱动力。

然而，目前U字型线性马达在并列后，需额外设置导引机构、位置感测机构和配重元件等，除了需占据较大空间外，更无法随时依所需调整U字型线性马达的使用数量。

发明内容

为了解决上述现有的问题点，本发明提供一种致动器，包括一固定组件和一可动组件。固定组件包括一线圈组、一基座、一第一锁固元件以及一线性轨道，其中第一锁固元件穿过基座和线性轨道以将线性轨道固定于基座上。可动组件包括具有一内部空间的一U字型背板、一第一磁性元件组、对齐第一磁性元件组的一第二磁性元件组以及一线性滑块，其中第一、第二磁性元件组设置于U字型背板上并容置于内部空间中，且前述线圈组位于第一、第二磁性元件之间。线性滑块则固定于该U字型背板上并设置于内部空间中，且可滑动地连接前述线性轨道。

前述致动器还可包括一位置感测器、一感测物、一第二锁固元件和一弹性元件。位置感测器固定于固定组件上，感测器固定于可动组件上并对应于前述位置感测器。第二锁固元件穿过基座和线性轨道。弹性元件连接固定组件和可动组件。此外，前述第一锁固元件的长轴方向可垂直或平行于线圈组中的线圈的长轴方向。

为了解决上述现有的问题点，本发明还提供一种直线运动模块，包括多个所述的致动器，其中所述多个致动器的该固定组件的宽度大于该可动组件的宽度，且所述多个线性轨道彼此平行。

综上所述，本发明提供一种致动器和直线运动模块，通过在致动器的内部空间中设置线性轨道和线性滑块，以及位置感测器和对应的感测物的设置，可使多个致动器构成直线运动模块时可直接添加或减少致动器的数量，以便使用者使用。

附图说明

图1A是表示本发明一实施例的致动器示意图。

图1B是表示本发明一实施例的致动器前视图。

图2是表示图1B中沿a-a方向的剖视图。

图3是表示本发明一实施例中的U字型背板俯视图。

图4A是表示图1B中沿b-b方向的剖视图。

图4B是表示图1A中沿i-i方向的剖视图。

图5是表示本发明一实施例的固定组件示意图。

图6是表示本发明另一实施例的致动器示意图。

图7是表示本发明另一实施例的致动器示意图。

图8是表示本发明一实施例的直线运动模块示意图。

附图标记说明：

100 可动组件

110 第一磁性元件组

111、112 第一磁性元件

120 第二磁性元件组

121、122 第二磁性元件

130 U字型背板

131 底面

132 侧壁

133 侧壁

134 内部空间

140 线性滑块

200 固定组件

210 第一锁固元件

220 第二锁固元件

230 线圈组

231 本体

231a 环氧树脂

231b 线圈

232 连接部

240 基座

250 线性轨道

300 位置感测器

400 感测物

500 弹性元件

600 缓冲元件

A 致动器

C 盖体

具体实施方式

以下说明本发明实施例的致动器。然而，可轻易了解本发明实施例提供许多合适的发明概念而可实施于广泛的各种特定背景。所公开的特定实施例仅仅用于说明以特定方法使用本发明，并非用以局限本发明的范围。

首先请参阅图1A、1B，本发明一实施例的致动器A主要包括一可动组件100、一固定组件200、一位置感测器300、一感测物400、一弹性元件500以及至少一缓冲元件600，其中可动组件100连接前述固定组件200，且可相对于固定组件200沿X轴滑动。

位置感测器300固定于固定组件200上，而感测物400则固定于可动组件100上并朝X轴方向延伸，具感测物400的位置对应于前述位置感测器300。因此，位置感测器300可检测感测物400的位置，进而获得可动组件100相对于固定组件200的位置。

前述位置感测器300可为光学感测器(Optical Encoder)、红外线感测器(Infrared Sensor)、霍尔效应感测器(Hall Sensor)、磁阻效应感测器(Magnetoresistance Effect Sensor,MR Sensor)、巨磁阻效应感测器(GiantMagnetoresistance Effect Sensor,GMR Sensor)、或穿隧磁阻效应感测器(TunnelingMagnetoresistance Effect Sensor,TMR Sensor)。当使用光学感测器或红外线感测器作为位置感测器300时，感测物400可为一光学尺或一反射片。当使用霍尔效应感测器、磁阻效应感测器、巨磁阻效应感测器、或穿隧磁阻效应感测器作为位置感测器300时，感测物400可为一磁铁。

如图1A、1B所示，弹性元件500连接可动组件100与固定组件200，以避免可动组件100自固定组件200滑落。缓冲元件600则固定于固定组件200上，以防止可动组件100撞击固定组件200。于本实施例中，弹性元件500可包括一弹簧(例如一拉伸弹簧)，而缓冲元件600则可包括柔性材料。

图2是表示图1B中沿a-a方向的剖视图，而图3是表示可动组件100的俯视图。如第2、3图所示，可动组件100包括一第一磁性元件组110、一第二磁性元件组120、一U字型背板130以及至少一线性滑块140。U字型背板130具有一底面131以及与底面连接的两个侧壁132、133，且一内部空间134形成于两个侧壁132、133之间。线性滑块140固定于底面131，第一磁性元件组110和第二磁性元件组120则分别设置于侧壁132、133上，且第一磁性元件组110、第二磁性元件组120和线性滑块140皆容置于内部空间134中。

需特别说明的是，第一磁性元件组110包括多个交错排列的第一磁性元件111、112，而第二磁性元件组120包括多个交错排列的第二磁性元件121、122，其中第一磁性元件111对齐第二磁性元件121，且第一磁性元件112对齐第二磁性元件122。第一磁性元件111的N极与第二磁性元件121的N极朝向相同方向，第一磁性元件112的N极与第二磁性元件122的N极朝向相同方向，且第一磁性元件111的N及与第一磁性元件112的N极朝向相反方向。举例而言，于本实施例中的第一磁性元件111的N极和第二磁性元件121的N极朝向Y轴方向，而第一磁性元件112的N极和第二磁性元件122的N极朝向-Y轴方向。

图4A是表示图1B中沿b-b方向的剖视图，图4B是表示图1A中沿i-i方向的剖视图，而图5是表示固定组件200的示意图。请一并参阅图2、4A、4B、5，固定组件200包括至少一第一锁固元件210、至少一第二锁固元件220、一线圈组230、一基座240以及一线性轨道250。线圈组230是由相互连接的一本体231和一连接部232所构成，且本体231可包括一环氧树脂231a和多个线圈231b，其中环氧树脂231a包覆线圈231b，且线圈231b的长轴沿Z轴延伸。

如图2所示，第一锁固元件210横向穿过基座240和连接部232，以将基座240固定于线圈组230的连接部232上。换言之，本实施例中的锁固元件210的长轴方向垂直于线圈231b的长轴方向。

应注意的是，于本实施例中，连接部232的刚性大于本体231(环氧树脂231a)的刚性，例如可包括铝、镁、或其合金等，故可使基座240更为稳固地固定于线圈组230上。此外，本实施例中的本体231和连接部232是利用一体成形的方式形成，因此不需要添加其他连接机构来连接两者。于一些实施例中，当致动器A仅需带动较轻的物体时，本体231与连接部232亦可包括相同材料。

如图4A、4B所示，第二锁固元件220可穿过基座240和线性轨道250，以将线性轨道250固定于基座240上。于本实施例中，致动器A包括多个第一锁固元件210和多个第二锁固元件220，且前述第一锁固元件210和多个第二锁固元件220交错排列(图4B)，因此可使线性轨道250稳固地与线圈组230连接。于一些实施例中，第一锁固元件210和第二锁固元件220的数量亦可依需求调整。

再请回到图2，当可动组件100与固定组件200连接时，线性滑块140是以可滑动的方式与线性轨道250连接，且线圈组230容置于前述内部空间134并位于第一磁性元件组110和第二磁性元件组120之间。使用者可使电流流经前述线圈组230，以驱动可动组件100相对于固定组件200沿X轴方向或-X方向移动。

此外，如图1A、1B所示，缓冲元件600的位置对应于线性轨道250的端部，以限制可动组件100的移动范围。

本发明另一实施例的致动器A如图6所示，于本实施例中，第一锁固元件210是由下往上穿过基座240和连接部232而将基座240固定于线圈组230的连接部232上。亦即第一锁固元件210的长轴方向平行于线圈231b的长轴方向。因此，可避免第一锁固元件210显露于外部，以保持产品外观的美观与完整。

如图7所示，本发明另一实施例的致动器A还可包括多个盖体C，分别固定于可动组件100和固定组件200上，并遮蔽前述感测物400和位置感测器300。如此一来，可避免位置感测器300和感测物400受外部环境影响而导致量测产生误差。于本实施例中，盖体C的表面对齐或不凸出于U字型背板130的表面，以利多个致动器A的设置。

请参阅图8，本发明一实施例的直线运动模块包括多个致动器A，彼此相邻排列使线性轨道250互相平行，且固定组件200的宽度大于或等于可动组件100的宽度。因此，可利用多个致动器A带动物体，故可提供较大的驱动力。此外，当每个致动器A移动至相异位置时，亦可通过每个致动器A上的位置感测器300和感测物400得知其个别的位置。

综上所述，本发明提供一种致动器，通过在致动器的内部空间中设置线性轨道和线性滑块，以及位置感测器和对应的感测物的设置，可使多个致动器构成直线运动模块时可直接添加或减少致动器的数量，以便使用者使用。

虽然本发明以前述数个较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的变动与润饰。因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书的范围为准。此外，每个权利要求建构成一独立的实施例，且各种权利要求及实施例的组合皆介于本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种致动器，包括：

一固定组件，包括：

一线圈组；

一基座；

一第一锁固元件，穿过该基座及该线圈组；以及

一线性轨道，固定于该基座；以及

一可动组件，包括：

一U字型背板，具有一内部空间；

一第一磁性元件组，设置于该U字型背板上并容置于该内部空间中；

一第二磁性元件组，设置于该U字型背板上并容置于该内部空间中，其中该第一磁性元件组对齐该第二磁性元件组，且该线圈组位于该第一磁性元件组和该第二磁性元件组之间；以及

一线性滑块，固定于该U字型背板上并设置于该内部空间中，且可滑动地连接该线性轨道；

其中，该致动器还包括一位置感测器和一感测物，该位置感测器固定于该固定组件上，且该感测物固定于该可动组件上并对应该位置感测器。

2.如权利要求1所述的致动器，其中该线圈组包括多个线圈，该第一锁固元件的长轴方向垂直于所述多个线圈的长轴方向。

3.如权利要求1所述的致动器，其中该线圈组还包括多个线圈，该第一锁固元件的长轴方向平行于所述多个线圈的长轴方向。

4.如权利要求1所述的致动器，其中该固定组件还包括至少一第二锁固元件，穿过该基座与该线性轨道。

5.如权利要求4所述的致动器，其中该固定组件包括多个第一锁固元件和多个第二锁固元件，且所述多个第一锁固元件和所述多个第二锁固元件交错排列。

6.如权利要求1所述的致动器，其中该线圈组包括一本体和一连接部，该连接部连接该本体，且该连接部和该本体为一体成形。

7.如权利要求1所述的致动器，其中该致动器还包括一弹性元件，连接该固定组件和该可动组件。

8.如权利要求1所述的致动器，其中该致动器还包括至少一缓冲元件，设置于该固定组件上并对应该线性轨道的端部。

9.如权利要求1所述的致动器，其中该致动器还包括至少一盖体，遮蔽该位置感测器和该感测物。

10.如权利要求9所述的致动器，其中该盖体的表面对齐该U字型背板的表面。

11.一种直线运动模块，包括：

多个如权利要求1所述的致动器，其中所述多个致动器的该固定组件的宽度大于该可动组件的宽度，且所述多个线性轨道彼此平行。