CN103066792B - 致动器和致动器冷却方法 - Google Patents

Abstract

本分明涉及致动器和致动器冷却方法。根据实施方式的致动器包括至少一个直线马达、分隔部件和风扇。直线马达被构造为直线地移动用作可移动部件的轴。分隔部件设置为接近该轴，并且被构造为分隔在该轴和用于控制直线马达的控制板之间限定的空间。而且，相对于分隔部件，风扇设置在轴一侧，并且被构造为吹动在该轴一侧的分隔的空间中的空气。

Description

致动器和致动器冷却方法

技术领域

这里公开的实施方式涉及致动器和致动器冷却方法。

背景技术

传统地，设置有诸如用于直线地移动可移动部件的直线马达这样的驱动装置的致动器是已知的。然而，包含多个驱动装置的致动器处于发展中，并且被用作例如用于在抓住多个构件的同时将它们移动到指定位置的构件传送装置（参见例如日本专利申请公开No.2001-105270）。

然而，传统的致动器不能抑制在可移动部件周围的温度增加。在这个方面，有进一步提升的空间。

具体地，在致动器的驱动装置（例如，直线马达等）中，可移动部件的位置精度有可能被可移动部件周围的温度增加所影响。鉴于此，传统致动器采取例如根据温度执行位置校正的措施。期望的是，尽可能地抑制在可移动部件周围的温度增加。

在可移动部件周围的温度增加很可能是由在定子中设置的线圈和布置在可移动部件附近的外围设备生成的热引起的。

发明内容

实施方式的一个方面提供能够抑制在可移动部件周围的温度增加的致动器和致动器冷却方法。

根据实施方式的该方面的致动器包括：一个或更多个驱动装置，每一个所述驱动装置被构造为直线地移动可移动部件；分隔部件，所述分隔部件设置为接近所述可移动部件，并且被构造为分隔在所述可移动部件和用于控制所述驱动装置的控制装置之间限定的空间；和风扇，所述风扇相对于所述分隔部件设置在所述可移动部件一侧，并且被构造为吹动相对于所述分隔部件在所述可移动部件一侧的分隔的空间中的空气。

利用实施方式的该方面，可以抑制在可移动部件周围的温度增加。

附图说明

图1A是示出根据第一实施方式的致动器的示意图；

图1B是配置有控制板的致动器的示意图；

图2是沿着图1B的线II-II截取的截面图；

图3是沿着图2的线III-III截取的截面图；

图4A是沿着图3的线IVA-IVA截取的截面图；

图4B是沿着图4A的线IVB-IVB截取的截面图；

图5是例示其中在引导部件之间的间隔根据与风扇的距离而改变的情形的示意图；以及

图6是例示其中散热片被设置在分隔部件中的情形的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述在本申请中公开的致动器和致动器冷却方法的实施方式。然而，致动器和致动器冷却方法不限于下面将描述的实施方式。

（第一实施方式）

图1A是示出根据第一实施方式的致动器的示意图。图1B是配置有控制板的致动器的示意图。在第一实施方式中的致动器被用作例如用于在抓住构件的同时将该构件移动到指定位置的构件传送模块的头部模块。

如在图1A中所示，在该实施方式中的致动器1包括多个直线马达10、框架20、分隔部件30和风扇40。

每一个直线马达10是用于沿着引导部件12直线地移动插入管状引导部件12中的轴11的驱动装置。引导部件12还用作磁性马达框架。当引导部件12的两个相反的端部由框架20的第一支撑部21和第二支撑部22支撑时，每一个直线马达10被固定到框架20。每一个直线马达10的轴11由附接到第一支撑部21的第三支撑部25可直线移动地支撑。

在第一实施方式中的致动器1设置有十个直线马达10。与各个直线马达10相对应的十个引导部件12并排设置。致动器的直线马达的数量不限于十个，并且可以设置用于伺服驱动装置的单个直线马达。

框架20包括第一支撑部21、第二支撑部22、侧壁部23、多个杆24a到24d、和第三支撑部25。

第一支撑部21和第二支撑部22是用于分别支撑引导部件12的顶端部和底端部的部件。侧壁部23是用于覆盖引导部件12的侧表面的部件，并且被设置在风扇40和最接近风扇40的引导部件12之间。在侧壁部23中形成排气部（cutout），该排气部用于使得由风扇40吹出的空气直接地与引导部件12接触。稍后将详细地描述。

杆24a到24d是用于支撑稍后将描述的直线马达10的控制板的部件。杆24a和24b被设置在例如第一支撑部21中。杆24c和24d被设置在例如第二支撑部22中。

图1B是配置有直线马达10的控制板的致动器1的示意图。如在图1B中所示，板盘(board plate)50安装在杆24a到24d的上端部。直线马达10的控制板60安装在板盘50上。控制板60是用于控制直线马达10的控制装置。

再次参考图1A，将描述分隔部件30。分隔部件30是用于分隔在板盘50和引导部件12之间的空间的部件。相对于分隔部件30，风扇40设置在引导部件12一侧，并且被构造为吹动在引导部件12一侧的分隔的空间中的空气。

在第一实施方式的致动器1中，在板盘50和引导部件12之间的空间被分隔部件30分隔。相对于分隔部件30在引导部件12一侧的分隔的空间中的空气被风扇40吹动，由此抑制在直线马达10和轴11周围的温度增加。现在将描述分隔部件30和风扇40的设置和构造。

在下面的描述中，如在图1A中所示，轴11的移动方向将被称为X轴方向，引导部件12的设置方向将被称为Y轴方向，与X轴方向和Y轴方向正交的方向将被称为Z轴方向。而且，Z轴的正方向和负方向将被分别称为致动器1的上侧和下侧。

在第一实施方式中，风扇40被描述为用于将外部空气吹向在引导部件12一侧的分隔的空间的吹风机。可选地，风扇40可以是用于抽出在引导部件12一侧的分隔的空间中的内部空气的抽气机。

图2是沿着图1B的线II-II截取的截面图。如在图2中所示，板盘50和控制板60设置在轴11周围。更具体地，板盘50和控制板60由杆24a到24d支撑（参见图1B），并且设置在引导部件12上方，同时在板盘50、控制板60与引导部件12之间具有指定间隙。

分隔部件30设置在板盘50和引导部件12之间。更具体地，分隔部件30被设置为封闭形成在引导部件12上方的框架20的开口部。分隔部件30由具有相对高的热导率的材料（例如，铝、铜或铁）制成。

按照该方式，致动器1可以被构造为：通过利用分隔部件30分隔在控制板60和轴11之间的空间，即，在板盘50和引导部件12之间的空间，使得热难以从控制板60传递到轴11。

分隔部件30还可以屏蔽由控制板60生成的电波噪声和由直线马达10生成的电磁噪声。通过设置分隔部件30，致动器1可以被构造为：由控制板60生成的电波噪声难以传递到直线马达10，并且直线马达10生成的电磁噪声也难以传递到控制板60。

可以由具有高的热导率的材料（例如，表面涂覆有铁粉的铝）制成分隔部件30。这使得可以进一步地增强屏蔽电波噪声和电磁噪声的效果。在其中分隔部件30由在屏蔽电波噪声和电磁噪声方面有效的表面涂覆有热导率高的材料的铁板形成的情形中，这是成立的。分隔部件30可以形成为与风扇40的外部形状相一致的弧形。

相对于分隔部件30，风扇40设置在引导部件12一侧。风扇40被设置为当被驱动时，将外部空气吹向由框架20与分隔部件30和风扇40一起限定的引导部件12的储存空间。

框架20具有在引导部件12的与分隔部件30相反一侧形成的开口26。通过驱动风扇40，在该储存空间中的空气被通过框架20的开口26吹到外部。按照该方式，致动器1被构造为通过使用风扇40，用新的空气代替在引导部件12的储存空间中的空气，由此使得可以抑制在引导部件12的储存空间中的温度增加。另外，分隔部件30本身可以通过由风扇40吹来的空气冷却。

在下文中，将参考图3更加详细地描述。图3是沿着图2的线III-III截取的截面图。为了更加容易地理解，在图3中省略了杆24c和24d、板盘50以及控制板60。

如在图3中所示，风扇40的轴线P1与引导部件12的设置方向，即Y轴方向，基本上平行地延伸。而且，风扇40的轴线P1被设置为比引导部件12的轴线P2更接近分隔部件30。

因此，在操作风扇40时，在相对于引导部件12的分隔部件30一侧的空间和相对于引导部件12的开口26一侧的空间之间生成大气压力差。更具体地，在相对于引导部件12的分隔部件30一侧的空间中的大气压力高于在相对于引导部件12的开口26一侧的空间中的大气压力。

因此，在引导部件12的储存空间中的空气从高大气压力侧流向低大气压力侧。即，空气从相对于引导部件12的分隔部件30一侧的空间流向开口26。因此，第一实施方式的致动器1可以有效地将在引导部件12的储存空间中的空气通过开口26吹到外部。

而且，引导部件12并排设置，同时在引导部件12之间存在指定的间隙“d”。因此，在引导部件12的储存空间中的空气通过在引导部件12之间的间隙“d”流向开口26。因此，利用如上所述地构造的致动器1，与其中引导部件12以互相接触的状态设置的情形相比，可增加直线马达10的冷却效果。

如在图2和图3中所示，与风扇40的吹孔41的形状一致的排气部23a形成在设置于引导部件12和风扇40之间的框架20的侧壁部23中。结果，被风扇40吹动的空气与引导部件12直接接触。这使得可以增加引导部件12的冷却效果。可以不形成排气部23a。

按照该方式，第一实施方式的致动器1可以被构造为通过使用风扇40吹动在引导部件12的储存空间中的空气而抑制在轴11周围的温度增加。

而且，在第一实施方式中，一个开口26形成在引导部件12的储存空间中。然而，除了上述开口26，另外的开口可以形成在引导部件12的储存空间中。

例如，如在图3中所示，致动器1中的覆盖体70封闭引导部件12的储存空间的与风扇40相反的一侧。可选地，致动器1可以不设置有覆盖体70。即，引导部件12的储存空间的与风扇40相反的一侧可以像开口26一样打开。

接着，将参考图4A和4B描述每一个直线马达10的构造。图4A是沿着图3的线IVA-IVA截取的截面图。图4B是沿着图4A的线IVB-IVB截取的截面图。

如在图4A中所示，每一个直线马达10包括轴11和引导部件12。轴11是圆柱形部件，并且具有设置在其圆周表面上的永久磁体90。永久磁体90以与稍后将描述的线圈80相对的关系设置（参见图4B）。

轴11由诸如设置在第三支撑部25中的直线轴承这样的直线移动轴承25a支撑。轴11是可移动部件的示例。

引导部件12是管状部件。具有管状形状的线圈80通过成型或粘合固定到引导部件12的内圆周表面。引导部件12用作从永久磁体90生成的磁通量的磁路。因为那个原因，引导部件12由诸如铁等这样的磁性材料制成。引导部件12是定子的示例。

引导部件12形成如上所述的管状形状。因此，该引导部件12的空气阻力小于例如具有棱柱形状的引导部件的空气阻力。因此，与具有棱柱形状的引导部件相比，该引导部件12更加容易地被从风扇40吹动的空气冷却。通过设置具有管状形状的引导部件12，致动器1可以使得从风扇40吹动的空气容易地到达引导部件12的储存空间的内侧。

如在图4B中所示，引导部件12具有在Z轴的正方向上即朝着分隔部件30突起的突起部121。通过形成如此的突起部121，指定空间R形成在引导部件12的内圆周表面和线圈80之间。指定空间R是容纳例如用于将引导部件12固定到第一支撑部21的螺栓螺钉100的空间。该指定空间R还用作用于容纳线圈80的跳线81的空间。

通过形成突起部121而增加引导部件12的表面面积。因此，与其中引导部件12没有设置突起部121的情形相比，散热变得容易。按照该方式，因为引导部件12具有用作散热片的突起部121，所以可以增强其冷却效果。而且，因为线圈80与引导部件12紧密接触，所以线圈80的热容易地从引导部件12消散。

如上所述，根据第一实施方式的致动器1包括直线马达、分隔部件和风扇。每一个直线马达直线地移动轴。分隔部件设置为靠近轴，从而分隔在用于控制直线马达的控制板和轴之间限定的空间。相对于分隔部件，风扇设置在轴一侧，并且被构造为吹动在轴一侧的分隔的空间中的空气。利用第一实施方式的致动器，可以抑制在轴周围的温度增加。

<第二实施方式>

在上述的第一实施方式中，引导部件12以规则间隔“d”设置（参见图3）。然而，引导部件12可以以不同的间隔来设置。

现在将参考图5描述其中在引导部件之间的间隔根据与风扇40的距离而改变的情形。在下面的描述中，相同的附图标记将赋予与上面描述的那些部分相同的部分，并且将省略其重复描述。

图5是例示其中在引导部件之间的间隔根据与风扇的距离而改变的情形的示意图。在图5中，在包括在致动器1a中的直线马达当中，按照自风扇40的距离的顺序，由附图标记10a、10b和10c表示与风扇40最接近地设置的三个直线马达。此外，在包括在致动器1a中的直线马达当中，按照自风扇40的距离的顺序，由附图标记10d和10e表示与风扇40最远地设置的两个直线马达。

如在图5中所示，直线马达10a到10e被分别设置有引导部件12a到12e。在第二实施方式中，致动器1a被构造为当自风扇40的距离增加时，在引导部件12a到12e之间的间隔被调节为逐渐地增加。

更具体地，致动器1a包括用于调节在引导部件12a到12e之间的间隔的间隔调节部件14a和14b。间隔调节部件14a和14b可以由例如树脂制成。

例如，间隔调节部件14a是用于缩小在引导部件12a和12b之间的间隔的部件。间隔调节部件14a被分别设置在引导部件12a的与引导部件12b相对的表面上和引导部件12b的与引导部件12a相对的表面上。因此，在引导部件12a和引导部件12b之间的间隔，即，在上述间隔调节部件14a之间的间隔等于“d1”，d1小于当没有设置间隔调节部件14a时在引导部件12a和引导部件12b之间可用的间隔“d”（参见图3）。

间隔调节部件14b是用于缩小在引导部件12b和12c之间的间隔的部件。调节器部件14b被分别设置在引导部件12b的与引导部件12c相对的表面上和引导部件12c的与引导部件12b相对的表面上。因此，在引导部件12b和引导部件12c之间的间隔，即，在上述间隔调节部件14b之间的间隔等于“d2”，d2小于当没有设置间隔调节部件14b时在引导部件12b和引导部件12c之间可用的间隔“d”（参见图3）。间隔“d2”大于在引导部件12a和引导部件12b之间的间隔“d1”。

没有间隔调节部件设置在与风扇40相距最远地设置的两个引导部件12d和12e之间。因此，引导部件12d和12e之间的间隔“d”大于在引导部件12b和引导部件12c之间的间隔“d2”。

在第二实施方式中，如上所述，致动器1a可以被构造为使得在引导部件12a和引导部件12b之间的间隔以及在引导部件12b和引导部件12c之间的间隔被调节为随着自风扇40的距离增加而增加。结果，空气的流量当通过在更接近风扇40的引导部件之间的间隙时减小。另一方面，空气的流量当通过在距离风扇40更远的引导部件之间的间隙时增大。

因为风扇40设置在引导部件12a到12e的设置方向的一端，所以在利用风扇40冷却引导部件12a到12e的效果方面可能生成偏差。例如，在如图5中所示的致动器1a的情形中，从风扇40吹动的空气容易与最接近风扇40的引导部件12a接触。从风扇40吹动的空气难以与距离风扇40最远的引导部件12e接触。因此，很可能的是，与引导部件12a相比，引导部件12e难以被冷却。

在第二实施方式中，在引导部件12a到12e之间的间隔被调节为随着与风扇40的距离的增加而增加，由此增加通过在距离风扇40更远的引导部件之间的间隙的空气的流量。这使得可以减小在引导部件12a到12e之间生成的在冷却效果方面的偏差。

再次参考图5，各个引导部件12a到12e被设置为使得在线轴P3之间的间隔S保持恒定。因此，在第二实施方式中，在引导部件12a到12e之间的间隔被不同地设置，同时在引导部件12a到12e的轴线P3之间的间隔，即轴之间的间隔保持恒定。因此，与其中多个引导部件以规则间隔设置的典型致动器相比，第二实施方式的致动器1a的可控性没有遭到破坏。

尽管前面的描述涉及其中在引导部件12a到12e之间的间隔被调节为随着与风扇40的距离的增加而逐渐地增加的情形，但是在引导部件12a到12e之间的间隔可以以阶梯的方式调节。例如，在图5中，示出了其中在引导部件12a到12e之间的间隔自风扇40按照d1、d2...d的顺序逐渐地增加，但是在引导部件12a到12e之间的间隔可以按照例如d1、d1、d2和d2等的顺序阶梯式地增加。

在第二实施方式中，如上所述，在引导部件之间的间隔可以被设置为：与风扇距离更远地设置的相邻引导部件（例如，引导部件12d和12e）之间的间隔（例如，间隔“d”）大于与风扇距离更近地设置的相邻引导部件（例如，引导部件12a和12b）之间的间隔（例如，间隔“d1”）。因此，利用如此的构造，可减小在引导部件之间生成的在冷却效果方面的偏差并且均匀地冷却引导部件。

（第三实施方式）

尽管上述的第一实施方式涉及其中从控制板60生成的热被分隔部件30阻挡的情形，但是散热部可以设置在分隔部件上以增加分隔部件的散热效果。现在将参考图6通过示例的方式描述其中散热片设置在分隔部件上的情形。图6是例示其中散热片被设置在分隔部件上的情形的示意图。

如在图6中所示，代替第一实施方式的致动器1的分隔部件30，第三实施方式的致动器1b包括分隔部件30a。分隔部件30a包括设置在其表面上的面对板盘50的散热片31。通过设置散热片31，消散在分隔部件30a中聚集的热量变得容易。这使得热量难以传递到相对于分隔部件30a在引导部件12一侧的空间。因此，可以进一步抑制在轴11周围的温度增加。

尽管在本实施方式中散热片31设置在分隔部件30a的面对板盘50的表面上，但是可以将散热片设置在分隔部件的面对引导部件的表面上。而且，尽管在本实施方式中，分隔部件30a设置有散热片31作为散热部件的示例，但是分隔部件可以设置有其它散热部件，诸如热管等。

在第三实施方式中，如上所述，分隔部件设置有用于散热的散热部。因此，可以进一步抑制在轴周围的温度增加。

在上述的实施方式中，作为致动器的示例，已经描述了具有以单行布置的多个直线马达的致动器。然而，致动器可以设置有以多行布置的直线马达。

而且，在上述实施方式中，已经描述了由直线马达构成的驱动装置。而且，驱动装置不限于直线马达。作为可选的示例，致动器可以被构造为包括旋转马达和球头螺钉的组合作为驱动装置。球头螺钉是用于直线地移动轴的直线移动机构。在该情形中，螺纹式地耦接到球头螺钉并且连接到轴的螺母对应于可移动部件。用于直线地移动螺母的导轨对应于引导部件。

而且，尽管在上述的第三实施方式中在分隔部件中设置散热部，但是致动器可以进一步包括例如设置在板盘的下表面上的散热部。

本领域技术人员可以容易地设想其它效果和修改的示例。因为那一原因，致动器和致动器冷却方法的宽广方面不限于上面所述的具体的公开和典型的实施方式。因此，在不脱离由所附权利要求书和其等价物限定的一般发明方面的精神和范围的情况下，可以很多不同的方式修改致动器和致动器冷却方法。

Claims (8)

1.一种致动器，所述致动器包括：

一个或更多个驱动装置，每一个所述驱动装置被构造为直线地移动可移动部件；

分隔部件，所述分隔部件设置为接近所述可移动部件，并且被构造为分隔在所述可移动部件和用于控制所述驱动装置的控制装置之间限定的空间；和

风扇，所述风扇相对于所述分隔部件设置在所述可移动部件侧，并且被构造为吹动相对于所述分隔部件在所述可移动部件侧的分隔空间中的空气，

其中，每一个所述驱动装置包括沿着所述可移动部件的移动方向延伸的引导部件，所述可移动部件插入到所述引导部件中，

其中，所述驱动装置的引导部件并排设置，以及

其中，所述风扇具有与所述引导部件的设置方向基本上平行的轴线，并且所述风扇的所述轴线比所述引导部件的轴线更加接近所述分隔部件地设置。

2.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述引导部件以规则间隔设置。

3.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述引导部件被设置为：与所述风扇距离更远的相邻引导部件之间的间隔大于与所述风扇距离更近的相邻引导部件之间的间隔。

4.根据权利要求1到3中的任何一项所述的致动器，所述致动器进一步包括：

框架，所述框架与所述风扇和所述分隔部件一起地限定封闭所述引导部件的空间，所述框架设置有在所述引导部件的与所述分隔部件相反的一侧形成的开口。

5.根据权利要求1到3中的任何一项所述的致动器，其中，每一个所述引导部件是具有其上设置有管状线圈的内圆周表面的管状部件，所述可移动部件设置有与所述线圈相对的永磁体。

6.根据权利要求5所述的致动器，其中，每一个所述引导部件包括用于限定在所述线圈和所述内圆周表面之间的空间的突出部，所述突出部向所述分隔部件突出。

7.根据权利要求1到3中的任何一项所述的致动器，其中，所述分隔部件包括用于散热的散热部。

8.一种致动器冷却方法，所述方法包括：

利用分隔部件分隔在控制装置和直线地可移动部件之间的空间，所述控制装置被构造为控制一个或多个驱动装置，所述一个或多个驱动装置中的每一个驱动装置包括所述可移动部件；以及

通过使用相对于所述分隔部件设置在所述可移动部件侧的风扇吹动相对于所述分隔部件在所述可移动部件侧的分隔空间中的空气，

其中，每一个所述驱动装置包括沿着所述可移动部件的移动方向延伸的引导部件，所述可移动部件插入到所述引导部件中，

其中，所述驱动装置的引导部件并排设置，以及

其中，所述风扇具有与所述引导部件的设置方向基本上平行的轴线，并且所述风扇的所述轴线比所述引导部件的轴线更加接近所述分隔部件地设置。