CN1965460A - 动磁铁型线性滑台 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及消除线性马达的磁吸引力，能够使直线导轨摩擦最小化的动磁铁型线性滑台装置。具体为线性马达的场磁铁由具有呈大致U字形断面形状的磁性体轭铁(4)和沿磁性体轭铁内侧相对面的长度方向由极性相互不同的磁极排列设置的一对励磁用永久磁石(3)组成的磁轨(2)构成。线性马达的电枢由以垂直方向安装于固定底座(1)侧面上的电枢保持架(12)和设置为与电枢保持架(12)直交的平板状无铁心型电枢绕组(11)构成。磁轨(2)的行程方向的长度Lmg长于电枢(10)的行程方向的长度La，此外，在磁轨(2)的底部，与固定底座(1)相对地设有用于支撑动子的重量和平衡的重力补偿用弹簧(19)。

Description

动磁铁型线性滑台
技术领域
本发明涉及使用于例如电气元件安装装置、半导体相关装置或机床等各种工业机械且适用于其直动机构驱动用的线性马达，特别涉及以永久磁石制场磁铁作为动子，以设有电枢绕组的电枢作为定子而构成的动磁铁型(Moving Magnet)线性滑台。
背景技术
现有的使用于电气元件安装装置、半导体相关装置或机床等各种工业机械且适用于其直动机构驱动用的线性滑台如图6所示。而且，图6表示现有技术的动磁铁型线性滑台，(a)为其平面图，(b)是沿(a)的B-B线的正剖视图，(a)相当于从(b)的向视A进行透视的图。
在图6中，21是固定底座，22是磁轨，23是励磁永久磁石，24是励磁轭铁，25是导轨，26是导块，27是传感器探头，28是线性尺部，29是止动器，30是电枢，31是电枢绕组，32是接线基板。
线性滑台是在励磁永久磁石23的背面设有励磁轭铁24，励磁轭铁24兼作动子和磁气回路。此外，电枢30是具有多个固定在接线基板32上的无槽电枢绕组31的构造，同时与动子隔着磁隙配置在固体磁性构件构成的固定底座21上，并构成为定子。此外，在接线基板32内埋有与励磁永久磁石23相对的用于进行磁极检测的多个未图示的霍尔元件。该霍尔元件(未图示)在电源ON的初期时刻检测出任意的从霍尔元件至与之相对的励磁磁石的位置，按照检测出的励磁磁石23的位置，输出用于使驱动电流流向电枢绕组31的检测信号(例如，参照专利文献1)。
在此电枢30的两侧，平行导轨25固定在固定底座21上，在导轨25上，沿该轨道滑动的导块26固定于励磁轭铁24两端的下部。此外，在动子的侧面配置有构成直线型编码器的磁性线性尺28，在固定底座21上配置有与此线性尺28相对的检测该线性尺28的传感器探头27。此外，在2个导轨25的端部之间设有用于防止动子过度行走的止动器29。
此线性滑台为励磁永久磁石23的磁通交链于固定底座21的磁气回路构造。此外，电枢绕组31励磁后，通过场磁铁和电枢产生的移动磁场，动子可在电枢长度和动子长度的差即行程内直线移动(例如，参照专利文献1和2)。
[专利文献1]日本国特开平9-266659号公报(说明书第5页，图3)
[专利文献2]日本国特开2002-10617(说明书第7页～第9页，图1和图3)
发明内容
现有的线性滑台由于是构成线性马达的电枢和励磁永久磁石各自在一个面侧相对的构造，因此此2者之间作用有磁吸引力。因此，支撑线性马达的导轨和导块为了减轻扭矩设为2列支撑构造。但是，在此构造下，由磁吸引力向导轨加压并使导轨摩擦增大。此外，由于2列导轨的平行度的误差会发生行程方向的局部摩擦变化，因为推力不能维持一定，所以有无法实现微小推力控制的问题。
本发明为解决以上问题而进行，目的是提供一种消除线性马达的磁吸引力以不向直线导轨加压，同时配置1个直线导轨于线性马达推力中心轴附近，能够使直线导轨摩擦最小化的低粘性摩擦动磁铁型线性滑台装置。
为了解决上述问题，本发明是如下构成的。
权利要求1的动磁铁型线性滑台涉及的发明是在固定底座上平行地相对配置的同时，具有由构成动子的场磁铁和构成定子的电枢组成的线性马达、由导向并支撑前述线性马达动子的导轨和导块组成的直线导轨、及检测前述动子和前述固定底座相对位置的检测器件，前述移动体相对于前述固定底座沿前述导轨上的长度方向做往复运动的动磁铁型线性滑台；其特征为：前述线性马达的场磁铁设置在前述导块上的同时，由具有呈大致U字形断面形状且配置为其开口部朝向水平方向的磁性体轭铁和沿前述磁性体轭铁内侧相对面的长度方向由极性相互不同的磁极排列设置且相互相对的前述磁极的极性设置为相反极性的一对励磁用永久磁石组成的磁轨构成。前述线性马达的电枢由以垂直方向安装于前述固定底座的一个侧面上的电枢保持架和设置为与前述电枢保持架直交的同时在前述一对励磁用永久磁石的内侧隔着磁隙相对配置的平板状无铁心型电枢绕组构成。前述检测器件由设置在前述磁性体轭铁开口部的相反侧的底部下面的线性尺和在配置有前述电枢保持架的固定底座的相反侧的侧面上与前述线性尺相对地安装的传感器探头构成。
权利要求2的发明是如权利要求1所述的动磁铁型线性滑台，其特征为：前述磁轨的行程方向的长度Lmg长于前述电枢的行程方向的长度La，该行程方向的长度差Lmg-La为线性滑台的有效行程的长度，同时前述电枢内藏有磁极检测器，由该磁极检测器检测出线性滑台的初期磁极。
权利要求3的发明是如权利要求1所述的动磁铁型线性滑台，其特征为：前述磁轨的行程方向的长度Lmg短于前述电枢的行程方向的长度La，该行程方向的长度差La-Lmg为线性滑台的有效行程。
权利要求4的发明是如权利要求1所述的动磁铁型线性滑台，其特征为：前述磁轨的行程方向的长度Lmg长于前述电枢的行程方向的长度La，该行程方向的长度差Lmg-La为线性滑台的有效行程的长度，在前述电枢的马达导线侧的相反侧端部配置固定有异体的磁极检测器，即使前述磁轨移动到行程末端时也能够随时检测出磁极。
权利要求5的发明是如权利要求1～4中任意一项所述的动磁铁型线性滑台，其特征为：在前述磁轨的底部，与前述固定底座相对地设有用于支撑动子的重量和平衡的重力补偿用弹簧。
根据权利要求1所述的发明，可以消除线性马达的磁吸引力，不向直线导轨加压的同时，仅在线性马达推力中心轴附近的1个地方配置直线导轨即可，使直线导轨摩擦最小化。因此，能够提升线性滑台的微小推力控制。
根据权利要求3所述的发明，通过使磁轨短于无铁心电枢长度，能够确保在固定底座全长范围内的驱动行程，能够实现线性滑台尺寸的小型化。
根据权利要求2、4所述的发明，与权利要求3的构成相反，通过使磁轨长于无铁心电枢长度，即使在动子移动了行程长度时，由于通过磁极检测器能够随时检测出初期磁极，因此可以不再需要权利要求3中所需的通过软件进行磁极检测时的电源接通。
根据权利要求5所述的发明，通过在磁轨底部设置用于支撑动子的重量和平衡的重力补偿用弹簧，能够实现小型化且细致的微小推力控制。
附图说明
图1是本发明第1实施例～第3实施例共通的动磁铁型线性滑台的正剖视图。
图2表示本发明第1实施例的动磁铁型线性滑台，(a)相当于从图1的向视A方向进行透视的平面图，(b)相当于从图1的向视B方向进行透视的侧面图。
图3表示本实施例中动磁铁型线性滑台的动作的推力特性图。
图4表示本发明第2实施例的动磁铁型线性滑台，(a)相当于从图1的向视A方向进行透视的平面图，(b)相当于从图1的向视B方向进行透视的侧面图。
图5表示本发明第3实施例的动磁铁型线性滑台，(a)相当于从图1的向视A方向进行透视的平面图，(b)相当于从图1的向视B方向进行透视的侧面图。
图6表示现有技术的动磁铁型线性滑台，(a)为其平面图，(b)是沿(a)的B-B线的正剖视图，(a)相当于从(b)的向视A进行透视的图。
符号说明
1     固定底座
1A    内螺纹部
2     磁轨
3     励磁永久磁石
4     磁性体轭铁
4A    内螺纹部
5    直线导轨的轨道
6    导块
7    传感器探头
8    线性尺
9    螺栓
10   电枢
11   电枢绕组
12   电枢保持架
12A  贯通孔
13   止动器
14   接触部
15   传感器保持架
16   马达导线
17   磁极检测器导线
18   线性尺导线
19   重力补偿用弹簧
20   磁极检测探头
21   固定底座
22   磁轨
23   励磁永久磁石
24   励磁轭铁
25   导轨
26   导块
27   传感器探头
28   线性尺部
29   止动器
30   电枢
31   电枢绕组
32   接线基板
具体实施方式
以下参照图说明本发明的实施方式。
实施例1
图1是本发明第1实施例～第3实施例共通的动磁铁型线性滑台的正剖视图，图2表示本发明第1实施例的动磁铁型线性滑台，(a)相当于从图1的向视A方向进行透视的平面图，(b)相当于从图1的向视B方向进行透视的侧面图
以下是本发明的特征。
图中，1是固定底座，1A是设置于固定底座1的内螺纹部，2是磁轨，3是励磁永久磁石，4是磁性体轭铁，4A是设置于磁性体轭铁4的内螺纹部，5是直线导轨的导轨，6是导块，7是传感器探头，8是线性尺，9是螺栓，10是电枢，11是电枢绕组，12是电枢保持架，12A是设置于电枢保持架12的贯通孔，13是止动器，14是接触部，15是传感器保持架，16是马达导线，17是磁极检测器导线，18是线性尺导线，19是重力补偿用弹簧。
本发明与现有技术的不同点为，动磁铁型线性滑台中，线性马达的场磁铁设置在导块6上的同时，由具有呈大致U字形的断面形状且配置为其开口部朝向水平方向的磁性体轭铁4和沿磁性体轭铁4内侧相对面的长度方向由极性相互不同的磁极排列设置且相互相对的磁极的极性设置为相反极性的一对励磁用永久磁石3组成的磁轨2构成。此外，线性马达的电枢由以垂直方向安装于固定底座1的一个侧面上的电枢保持架12和设置为与前述电枢保持架12直交的同时在一对励磁用永久磁石3的内侧隔着磁隙相对配置的平板状无铁心型电枢绕组11构成，为吸引力抵消型构造。
检测器件由设置在磁性体轭铁4开口部的相反侧的底部下面的线性尺8和在配置有电枢保持架12的固定底座1的相反侧的侧面上与前述线性尺8相对地安装的传感器探头7构成。
磁轨2的行程方向的长度Lmg长于电枢10的行程方向的长度La，该行程方向的长度差Lmg-La为线性滑台的有效行程，同时电枢10内藏有未图示的磁极检测器，由该磁极检测器(未图示)检测出线性滑台的初期磁极。
在磁轨2的底部，与固定底座1相对地设有用于支撑动子的重量和平衡的重力补偿用弹簧19。
以下对其动作进行说明。
如图1、2所示，由未图示的外部电源给线性马达的电枢通电后，平台相对于固定底座沿导轨上的长度方向做往复运动。此时，通过相对于设置在作为移动体的磁轨2侧的线性尺8而设置于固定底座1侧的传感器探头7检测出移动体和固定底座的相对位置。
图3表示本实施例中动磁铁型线性滑台的动作的推力特性图。如图3所示，(a)的本发明相对于(b)的现有技术，消除了相对于电流的推力特性的迟滞性，可以实现线性滑台的微小推力控制。
因此，本实施例如上述构成所述，由于线性马达的场磁铁和电枢的配置为吸引力抵消构造，因此可以消除线性马达的磁吸引力，不向直线导轨加压且仅在线性马达推力中心轴附近的1个地方配置直线导轨即可，能够使直线导轨摩擦最小化。因此，能够提升线性滑台的微小推力控制。
此外，由于磁轨的长度长于无铁心电枢的长度，并且电枢内藏有磁极检测器，因此本实施例的线性滑台是以此长度差为线性滑台的有效行程的构造，同时通过内藏于电枢的磁极检测器能够容易地进行初期磁极检测。
此外，由于在磁轨2的底部，与固定底座1相对地设有用于支撑动子的重量和平衡的重力补偿用弹簧19，因此能够实现小型化且细致的微小推力控制。
实施例2
图4表示本发明第2实施例的动磁铁型线性滑台，(a)相当于从图1的向视A方向进行透视的平面图，(b)相当于从图1的向视B方向进行透视的侧面图。
第2实施例与第1实施例的不同点是磁轨2的行程方向的长度Lmg短于电枢10的行程方向的长度La，该行程方向的长度差La-Lmg为线性滑台的有效行程，同时线性滑台的初期磁极检测通过软件来进行检测。此外，线性滑台的初期磁极检测需要在电源接通时通过软件进行磁极搜索。
因此，本实施例因为是磁轨短于无铁心电枢长度，其长度差为线性滑台的有效行程的构造，所以能够确保在固定底座全长范围内的驱动行程，能够实现线性滑台尺寸的小型化。
实施例3
图5表示本发明第3实施例的动磁铁型线性滑台，(a)相当于从图1的向视A方向进行透视的平面图，(b)相当于从图1的向视B方向进行透视的侧面图。
第3实施例与第1实施例的不同点是磁轨2的行程方向的长度Lmg长于电枢10的行程方向的长度La，该行程方向的长度差Lmg-La为线性滑台的有效行程，在电枢10的马达导线侧的相反侧端部配置固定有与该电枢10异体的磁极检测器(磁极检测器探头20)，即使磁轨2移动到行程末端时也能够随时检测出磁极。
因此，由于第3实施例的线性滑台为如上构成，磁轨的长度长于无铁心电枢的长度，在电枢的端部位置设置有与电枢异体的磁极检测器，因此即使动子移动了行程长度时，也能够通过磁极检测器随时进行初期磁极检测，可以不再需要在第2实施例中所需的通过软件检测磁极时的电源接通。
由于直线导轨摩擦很小且在行程区域内维持一定，从而能够实现微小推力控制，因此还能够适用于需要顶端部的细致控制的玻璃切割机等的用途。

Claims (5)

1.一种动磁铁型线性滑台，在固定底座上平行地相对配置的同时，具有由构成动子的场磁铁和构成定子的电枢组成的线性马达、由导向并支撑前述线性马达动子的导轨和导块组成的直线导轨、及检测前述动子和前述固定底座相对位置的检测器件，前述移动体相对于前述固定底座沿前述导轨上的长度方向做往复运动的动磁铁型线性滑台；
其特征为：前述线性马达的场磁铁设置在前述导块上的同时，由具有呈大致U字形断面形状且配置为其开口部朝向水平方向的磁性体轭铁和沿前述磁性体轭铁内侧相对面的长度方向由极性相互不同的磁极排列设置且相互相对的前述磁极的极性设置为相反极性的一对励磁用永久磁石组成的磁轨构成，
前述线性马达的电枢由以垂直方向安装于前述固定底座的一个侧面上的电枢保持架和设置为与前述电枢保持架直交的同时在前述一对励磁用永久磁石的内侧隔着磁隙相对配置的平板状无铁心型电枢绕组构成，
前述检测器件由设置在前述磁性体轭铁开口部的相反侧的底部下面的线性尺和在配置有前述电枢保持架的固定底座的相反侧的侧面上与前述线性尺相对地安装的传感器探头构成。
2.如权利要求1所述的动磁铁型线性滑台，其特征为：前述磁轨的行程方向的长度Lmg长于前述电枢的行程方向的长度La，该行程方向的长度差Lmg-La为线性滑台的有效行程的长度，
前述电枢内藏有磁极检测器，由该磁极检测器检测出线性滑台的初期磁极。
3.如权利要求1所述的动磁铁型线性滑台，其特征为：前述磁轨的行程方向的长度Lmg短于前述电枢的行程方向的长度La，该行程方向的长度差La-Lmg为线性滑台的有效行程。
4.如权利要求1所述的动磁铁型线性滑台，其特征为：前述磁轨的行程方向的长度Lmg长于前述电枢的行程方向的长度La,该行程方向的长度差Lmg-La为线性滑台的有效行程的同时，在电枢的马达导线侧的相反侧端配置固定有另一个元件磁极检测器，即使前述磁轨移动到行程末端时也能够随时检测出磁极。
5.如权利要求1～4中任意一项所述的动磁铁型线性滑台，其特征为：在前述磁轨的底部，与前述固定底座相对地设有用于支撑动子的重量和平衡的重力补偿用弹簧。
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