CN115473407A - 线性电机和线性头模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提供线性电机，其包括：动子，具有在推力轴线方向上延伸的输出轴部；检测部，能检测所述输出轴部的所述推力轴线方向的位置；以及被检测部，固定于所述动子。所述动子还具有：安装台座，安装有所述被检测部；以及金属制的紧固构件，将所述安装台座紧固于所述输出轴部的所述推力轴线方向的一个端面。所述安装台座具有：金属制的被紧固部，被夹持在所述输出轴部的所述推力轴线方向的一个端面与所述紧固构件之间；以及树脂制的安装部，具有安装面，所述安装面设置在偏离所述推力轴线的位置，且安装有所述被检测部。
Description
相关申请的交叉参考
本申请基于2021年06月11日向日本特许厅提交的日本专利申请第2021-098055号，因此将所述日本专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明的一个方式涉及线性电机和线性头模块。
背景技术
日本特开2014-192959号记载的线性头模块已被公众所知。
日本特开2014-192959号记载的线性头模块具有多个线性电机。在所述线性电机的动子中，块构件连接于沿着推力轴线延伸的输出轴部。延伸构件螺纹固定于所述块构件。
在日本特开2014-192959号记载的线性头模块中，在偏离输出轴部的位置，利用在相对于推力轴线方向扭转的方向上延伸的螺钉，将延伸构件固定于块构件。在动子急加速或者急停止时，较大的惯性力沿着推力轴线方向作用于延伸构件。螺钉可以用轴部承受所述惯性力。因此，日本特开2014-192959号记载的装置的设计是合理的。
可是，近年来日益要求动子的高速化。在要求高速动作的线性头模块中，如果动子急加速或者急减速，则在日本特开2014-192959号记载的装置中，金属制的螺钉也会作用有较大的惯性力。如果螺钉作用有较大的惯性力，则输出轴作用有与推力轴线方向交叉的方向的较大的力，支撑输出轴部的轴承有可能产生不合理的负荷。
发明内容
线性电机包括：动子，具有在推力轴线方向上延伸的输出轴部；检测部，能检测所述输出轴部的所述推力轴线方向的位置；以及被检测部，固定于所述动子，所述动子还具有：安装台座，安装有所述被检测部；以及金属制的紧固构件，将所述安装台座紧固于所述输出轴部的所述推力轴线方向的一个端面，所述安装台座具有：金属制的被紧固部，被夹持在所述输出轴部的所述推力轴线方向的一个端面与所述紧固构件之间；以及树脂制的安装部，具有安装面，所述安装面设置在偏离所述推力轴线的位置，且安装有所述被检测部。
本发明的一个目的是提供一种使支撑输出轴部的轴承难以产生不合理的力的线性电机以及具备所述线性电机的线性头模块。
本发明的一个方式的线性电机(本线性电机)包括：动子，具有在推力轴线方向上延伸的输出轴部；检测部，能检测所述输出轴部的所述推力轴线方向的位置；以及被检测部，固定于所述动子，所述动子还具有：安装台座，安装有所述被检测部；以及金属制的紧固构件，将所述安装台座紧固于所述输出轴部的所述推力轴线方向的一个端面，所述安装台座具有：金属制的被紧固部，被夹持在所述输出轴部的所述推力轴线方向的一个端面与所述紧固构件之间；以及树脂制的安装部，具有安装面，所述安装面设置在偏离所述推力轴线的位置，且安装有所述被检测部。
本发明的一个方式的线性头模块包括：多个上述的本线性电机；以及壳体，将所述动子支撑成能在所述推力轴线方向上移动，所述壳体具有输出侧相反侧支撑壁，所述输出侧相反侧支撑壁设置在所述推力轴线的一侧并在与所述推力轴线交叉的方向上延伸，将所述动子支撑成能在所述推力轴线方向上移动，所述输出侧相反侧支撑壁设置有贯通孔，所述贯通孔可供所述安装部的至少一部分穿通。
按照本发明的上述方式，提供一种使支撑输出轴部的轴承难以产生不合理的力的线性电机和具备所述线性电机的线性头模块。
附图说明
图1是本发明实施方式的线性头模块的立体图。
图2是线性头模块的断面图。
图3是放大表示动子的后输出轴部的图。
图4是放大表示安装台座的周围的立体图。
图5是从推力轴线的输出侧观察输出侧相反侧支撑壁的图。
图6是表示设置有贯通孔的输出侧相反侧支撑壁的断面图。
图7是本发明的变形例的线性头模块的断面图。
具体实施方式
在下面的详细说明中，出于说明的目的，为了提供对所公开的实施方式的彻底的理解，提出了许多具体的细节。然而，显然可以在没有这些具体细节的前提下实施一个或更多的实施方式。在其它的情况下，为了简化制图，示意性地示出了公知的结构和装置。
以下，参照附图说明本发明的实施方式。另外，为了便于说明，针对与在实施方式的说明中已说明的构件具有相同附图标记的构件省略了说明。此外，为了便于说明，附图所示的各构件的尺寸有时与实际的各构件的尺寸不同。
图1是包含本发明实施方式的线性电机10的线性头模块1的立体图。在图1中，分别用附图标记F表示前方，用附图标记B表示后方，用附图标记U表示上方，用附图标记D表示下方，用附图标记R表示右方，用附图标记L表示左方。
在以下的说明中，为了便于说明，适当记载为“左右方向”、“前后方向”和“上下方向”。在此，“上下方向”是包含“上方向”和“下方向”的方向。“前后方向”是包含“前方向”和“后方向”的方向。“左右方向”是包含“左方向”和“右方向”的方向。在以下的说明中，将线性头模块1的推力轴线T方向称为前后方向。
如图1所示，线性头模块1包括：具有在前后方向(推力方向)上移动的动子60的多个线性电机10、壳体11以及传感器单元40(参照图2)。图示的示例中，线性头模块1具有8个线性电机10。4个线性电机10在上层沿着左右方向排列。4个线性电机10在下层沿着左右方向排列。
图2是线性头模块1的断面图。图2是在沿着前后方向和上下方向延伸的断面观察线性头模块1的图。如图2所示，各线性电机10具有固定于壳体11的定子50和能相对于定子50在前后方向上移动的动子60。
动子60具有磁铁62和在前后方向上延伸的输出轴部61。多个磁铁62在前后方向上排成一列并彼此连接。输出轴部61是在前后方向上延伸的棒状的构件。输出轴部61包括比磁铁62更靠前方设置的前输出轴部61a、以及比磁铁62更靠后方设置的后输出轴部61b。前输出轴部61a的前部与希望由线性头模块1驱动的驱动对象物连接。
定子50具有背轭51和线圈52。在图示的示例中，定子50还具有驱动用电路基板53和收容驱动用电路基板53的罩54，所述驱动用电路基板53实施对线圈52的供电和线圈52的控制。定子50固定于壳体11。
背轭51是主要由铁等磁性材料构成的构件。在图示的示例中，背轭51是沿着输出轴部61延伸的圆筒形的构件。输出轴部61以能在前后方向上移动的方式收容在圆筒状的背轭51的内部。此外，在圆筒状(圆筒形)的背轭51的内部设置有多个线圈52。通过将电线卷绕成以在前后方向上延伸的轴线为中心的筒状而构成线圈52。背轭51使从所述线圈52产生的磁感应线收敛来提高磁力。
从电源延伸的电线(都未图示)连接于驱动用电路基板53。驱动用电路基板53收容于板状的罩54，用于收容驱动用电路基板53的板状的罩54设置在圆筒状的背轭51的外周侧。电线从驱动用电路基板53向线圈52延伸。驱动用电路基板53借助所述电线向线圈52供电。驱动用电路基板53通过控制向线圈52供给的电流的流动方向和电流量，从而控制线圈52中产生的磁力线的方向和强度。由此，驱动用电路基板53控制输出轴部61移动的朝向和速度。
如图2所示，定子50具有第一轴承支架20。第一轴承支架20安装于壳体11，支撑定子50的背轭51的输出侧端部。第一轴承支架20设置在背轭51的输出侧端部。第一轴承支架20具有将输出轴部61支撑成能在前后方向上移动的第一轴承21。
定子50具有第二轴承支架30。第二轴承支架30安装于壳体11，支撑定子50的背轭51的输出侧相反侧端部。第二轴承支架30设置在背轭51的输出侧相反侧端部。第二轴承支架30具有将输出轴部61支撑成能在前后方向上移动的第二轴承31。
即，壳体11借助上述第一轴承21和第二轴承31将动子60支撑成能在推力轴线T方向上移动。
传感器单元40检测输出轴部61的推力轴线T方向的位置。传感器单元40具备传感电路基板41(电路基板)、检测部42和固定于动子60的被检测部43。传感电路基板41固定于壳体11。检测部42搭载于传感电路基板41。因此，检测部42不能相对于壳体11移动。
本实施方式中的传感器单元40构成为光学式的传感器。检测部42具备发光部和受光部。从发光部发出的光由被检测部43反射，并由受光部检测该反射光。具有预定的宽度的反射部和反射率比狭缝反射部的反射率低的非反射部(或狭缝)沿着推力轴线T方向交替排列于被检测部43。如果输出轴部61在推力轴线T方向上移动，则检测部42检测到反射光或检测不到反射光。由此，检测部42的输出变化。根据所述检测部42的输出的变化，可以确定输出轴部61的推力轴线T方向的位置。
图3是放大表示动子60的后输出轴部61b的图。如图3所示，动子60具有后输出轴部61b(输出轴部)、安装有被检测部43的安装台座70、以及将安装台座70紧固于后输出轴部61b的金属制的紧固构件63。在图示的示例中，紧固构件63是具有螺纹部和头部的螺栓。紧固构件63被拧入后输出轴部61b的推力轴线T方向的输出侧相反侧端面61c。后输出轴部61b的输出侧相反侧端面61c设置有在内周面上形成螺纹槽的螺纹孔。紧固构件63被拧入所述螺纹孔。
安装台座70具有金属制的被紧固部71和树脂制的安装部72。被紧固部71被夹持在后输出轴部61b的输出侧相反侧端面61c与紧固构件63的头部之间。被紧固部71是圆筒状的构件，具有在推力轴线T方向上贯通的贯通孔71a。紧固构件63穿通贯通孔71a。贯通孔71a的直径大于紧固构件63的螺纹部的直径，且小于紧固构件63的头部的直径。被紧固部71的输出侧相反侧端面与紧固构件63的头部抵接。
安装部72具备安装被检测部43的安装面73。所述安装面73设置在偏离推力轴线T的位置。安装面73与推力轴线T平行延伸。
即，本实施方式的线性电机10包括：动子60，具有在推力轴线T方向上延伸的输出轴部61；检测部42，能检测输出轴部61的推力轴线T方向的位置；以及被检测部43，固定于动子60。动子60还包括：安装台座70，安装有被检测部43；以及金属制的紧固构件63，用于将安装台座70紧固于输出轴部61的推力轴线T方向的一个端面61c。安装台座70具有：金属制的被紧固部71，被夹持在输出轴部61的推力轴线T方向的一个端面61c与紧固构件63之间；以及树脂制的安装部72，具有安装面73，所述安装面73设置在偏离推力轴线T的位置，且安装有被检测部43。
按照本实施方式的线性电机10，安装部72主要由轻量的树脂构成，所述安装部72包含安装面73，所述安装面73设置在偏离推力轴线T的位置并安装有被检测部43。因此，即使动子60急加速或者急减速，也可以将动子60上产生的惯性力控制为较小。
而且，金属制的紧固构件63紧固在后输出轴部61b的输出侧相反侧端面61c。因此，动子60上难以产生远离推力轴线T的方向的较大的惯性力矩。因此，支撑输出轴部61的第一轴承21和第二轴承31上难以作用不合理的力。另外，与本实施方式不同，在日本特开2014-192959号公报的结构下，为了承受所述惯性力矩，壳体设置有线性引导件，所述线性引导件将金属制的安装台座支撑成能够移动。按照本实施方式的线性电机10，不必设置这种线性引导件。
而且，按照本实施方式的线性电机10，被紧固部71主要由金属构成。因此，与被紧固部71由树脂构成的情况相比，可以将紧固构件63强力地锁紧于被紧固部71。因此，即使输出轴部61急加速或者急减速，安装台座70也难以变形。因此，使被检测部43容易沿着与推力轴线T平行的轨迹准确地移动。因此，容易保持检测部42的检测精度。
另外，优选通过嵌件成型而形成安装台座70。在所述嵌件成型中，将金属制的被紧固部71配置到型腔内之后，使树脂原料流入型腔内。
如图3所示，安装部72具有连接部74和设置有安装面73的台座部75。连接部74与被紧固部71连接，并在与推力轴线T交叉的方向上延伸。台座部75从连接部74向输出侧延伸。
按照本实施方式的线性电机10，台座部75设置在从后输出轴部61b的输出侧相反侧端面61c向输出侧折返的位置。因此，能够减小线性电机10的推力轴线T方向的尺寸。
此外，本实施方式的线性头模块1具有多个上述的线性电机10。所述线性头模块1具有壳体11，所述壳体11将动子60支撑成能在推力轴线T方向上移动。
图4是放大表示安装台座70的周围的立体图。如图4所示，壳体11具有输出侧相反侧支撑壁14。输出侧相反侧支撑壁14设置在推力轴线T的输出侧相反侧。输出侧相反侧支撑壁14在与推力轴线T交叉的方向上延伸，将动子60支撑成能在推力轴线T方向上移动。所述输出侧相反侧支撑壁14设置有作为贯通孔的穿通孔12。作为安装部72的至少一部分的台座部75可穿通所述穿通孔12。
与图中的示例不同，在不设置穿通孔的情况下，当动子移位至可动范围的输出侧的边界时，台座部有可能与输出侧相反侧支撑壁发生干扰。因此，需要减小动子的可动范围和/或加大线性头模块中的推力轴线T方向的尺寸。对此，按照本实施方式的线性头模块1，当动子60移位至可动范围的输出侧的边界时，可以将台座部75配置在比输出侧相反侧支撑壁14更靠输出侧的空间。因此，可以加大动子60的可动范围或者减小线性头模块1中的推力轴线T方向的尺寸。
图5是从推力轴线T的输出侧观察输出侧相反侧支撑壁14的图。在图5的示例中，多个线性电机10排列在与推力轴线T方向交叉的第一排列方向A1上。即，在图中的示例中，4个线性电机10排列在左右方向上。穿通孔12设置在从推力轴线T方向观察时在第一排列方向A1上相邻的后输出轴部61b(参照图4)之间。
按照本实施方式的线性头模块1，能够高效使用多个线性电机10之间的空间来设置用于收容台座部75的空间。
在图5的示例中，排列在第一排列方向A1上的多个线性电机10也排列在与第一排列方向A1交叉的第二排列方向A2上。即，在左右方向上排列的4个线性电机10在上下方向上设置有两层，合计设置有8个线性电机10。穿通孔12设置在从推力轴线T方向观察时彼此相邻且形成矩形的4个后输出轴部61b之间。
按照本实施方式的线性头模块1，可以进一步高效使用多个线性电机10之间的空间。由此，可以设置用于收容台座部75的空间。
图6是表示设置有穿通孔12的输出侧相反侧支撑壁14的断面图。如图6所示，在输出侧相反侧支撑壁14的输出侧设置有分隔罩13。分隔罩13将用于收容从穿通孔12露出的安装部72的至少一部分的收容室与比输出侧相反侧支撑壁14更靠输出侧的空间分隔。
如图2所示，第一轴承21和第二轴承31位于比输出侧相反侧支撑壁14更靠输出侧的空间。上述的第一轴承21和第二轴承31使用润滑油。如果所述油蒸发而附着于电子部件，则会对电子部件产生恶劣影响。或者，如果油附着于被检测部43，则传感器单元40的灵敏度有可能降低。通过设置穿通孔12，从而在比输出侧相反侧支撑壁14更靠输出侧的空间中产生的油分有可能附着于被检测部43或者传感电路基板41。
按照本实施方式的线性头模块1，通过设置分隔罩13，从而使油难以附着于被检测部43和传感电路基板41。
另外，为了便于图示，图2中没有图示分隔罩13。
在本实施方式的线性头模块1中，多个被检测部43设置于各动子60，多个检测部42设置于单一的传感电路基板41。由此，可以削减部件个数。
以上说明了本发明的实施方式。对此，本发明的技术范围当然不应由本实施方式的说明来限定解释。本实施方式仅为一例。本领域技术人员应当理解的是，可以在权利要求书记载的本发明的技术范围内对各种实施方式进行各种变更。本发明的技术范围应根据权利要求书记载的范围及其等同的范围来决定。
例如，在上述的实施方式中，台座部75具有从后输出轴部61b的输出侧相反侧端面61c向输出侧折返的形状。对此，也可以构成为如图7所示的例子那样，台座部175从后输出轴部61b的输出侧相反侧端面61c向输出侧相反侧延伸。
在上述的实施方式中，说明了圆筒状的磁性材料。对此，磁性材料的形状不限于圆筒状。磁性材料的形状例如也可以是方筒状或板状。
出于示例和说明的目的已经给出了所述详细的说明。根据上面的教导，许多变形和改变都是可能的。所述的详细说明并非没有遗漏或者旨在限制在这里说明的主题。尽管已经通过文字以特有的结构特征和/或方法过程对所述主题进行了说明，但应当理解的是，权利要求书中所限定的主题不是必须限于所述的具体特征或者具体过程。更确切地说，将所述的具体特征和具体过程作为实施权利要求书的示例进行了说明。
Claims (8)
1.一种线性电机，其特征在于，包括：
动子，具有在推力轴线方向上延伸的输出轴部；
检测部，能检测所述输出轴部的所述推力轴线方向的位置；以及
被检测部，固定于所述动子，
所述动子还具有：
安装台座，安装有所述被检测部；以及
金属制的紧固构件，将所述安装台座紧固于所述输出轴部的所述推力轴线方向的一个端面，
所述安装台座具有：
金属制的被紧固部，被夹持在所述输出轴部的所述推力轴线方向的一个端面与所述紧固构件之间；以及
树脂制的安装部，具有安装面，所述安装面设置在偏离所述推力轴线的位置，且安装有所述被检测部。
2.根据权利要求1所述的线性电机，其特征在于，
所述安装部具有连接部，所述连接部与所述被紧固部连接，且在与所述推力轴线交叉的方向上延伸，
所述安装面设置于台座部，所述台座部从所述连接部向所述推力轴线的另一侧延伸。
3.根据权利要求1所述的线性电机，其特征在于，所述安装台座通过嵌件成型而形成。
4.一种线性头模块，其特征在于，包括：
多个权利要求1所述的线性电机；以及
壳体，将所述动子支撑成能在所述推力轴线方向上移动，
所述壳体具有输出侧相反侧支撑壁，所述输出侧相反侧支撑壁设置在所述推力轴线的一侧并在与所述推力轴线交叉的方向上延伸，将所述动子支撑成能在所述推力轴线方向上移动，
所述输出侧相反侧支撑壁设置有贯通孔，所述贯通孔可供所述安装部的至少一部分穿通。
5.根据权利要求4所述的线性头模块，其特征在于，
多个所述线性电机排列在与所述推力轴线方向交叉的第一排列方向上，
所述贯通孔设置在从所述推力轴线方向观察时在所述第一排列方向上相邻的所述输出轴部之间。
6.根据权利要求5所述的线性头模块，其特征在于，
排列在所述第一排列方向上的多个所述线性电机也排列在与所述第一排列方向交叉的第二排列方向上，
所述贯通孔设置在从所述推力轴线方向观察时彼此相邻且形成矩形的4个所述输出轴部之间。
7.根据权利要求4所述的线性头模块，其特征在于，在所述输出侧相反侧支撑壁的所述推力轴线的另一侧设置有分隔罩，所述分隔罩把用于收容从所述贯通孔露出的所述安装部的至少一部分的收容室与比所述输出侧相反侧支撑壁更靠所述推力轴线方向的另一侧的空间分隔。
8.根据权利要求4所述的线性头模块，其特征在于，
多个所述被检测部设置于各所述动子，
多个所述检测部设置于单一的电路基板。
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