CN1961470A - 动磁铁型线性滑台 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种使线性马达驱动时的微小振动的影响最小化，可以容易地提升伺服增益并减小速度波动的动磁铁型线性滑台。具体为动磁铁型线性滑台由使平台(3)往复运动的线性马达和检测平台(3)与固定底座(1)相对位置的检测器件构成，该线性马达由在固定于固定底座(1)的电枢铁心上卷绕多相电枢绕组的电枢(2)和安装于平台(3)底面的垂直方向且在直线导轨的内侧面和电枢(2)的外侧面之间隔着空隙配置的励磁用永久磁铁(4)构成。此外，该检测器件由固定于平台(3)底面侧的线性尺部(5)和安装于电枢(2)顶面侧的传感器探头部(6)组成，并使该检测器件的中心轴与电枢(2)的推力中心轴G－G大致一致。
Description
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，特别涉及以永久磁铁制场磁铁作为动子，以具有电枢绕组的电枢作为定子而构成的吸引力抵消型构造的动磁铁型(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动磁铁型线性滑台如图6和图7所示。而且，图6是表示现有技术的动磁铁型线性滑台的平面图，图7是图6的侧视图。
在图6、图7中，31是固定底座，32是电枢，33是平台，34是励磁用永久磁铁，35是线性尺，36是传感器探头，37是滑台，38是导轨，39是止动器，40是马达导线，41是线性尺电缆导线，42是驱动器，43是传感器保持架。
固定底座31设有平行地相对配置的导向并支撑平台33的左右自由移动的滑块37和导轨38组成的直线导轨。
此外，直线导轨之间设有固定在固定底座31上的电枢32和固定于平台33的底面且与电枢32隔着空隙相对配置的励磁用永久磁铁34。
在固定底座31的侧面固定线性尺35，在平台33的侧面通过传感器保持架43固定传感器探头部36使其与线性尺35相对，从而检测出平台33和固定底座31的相对位置。
由于现有的动磁铁型线性滑台为传感器探头部36固定于平台33，因此形成平台驱动时线性尺电缆导线41随之移动的构造。此外，与驱动器42组合时，马达参数记录于驱动器42的内部存储器(例如参照专利文献1)。
[专利文献1]日本国特开平06-054516号公报(图1)
发明内容
但是，由于现有的动磁铁型线性滑台为线性尺配置于滑块的一个侧面侧，因此电枢的推力中心轴G-G和线性尺安装位置的中心轴S-S之间的距离L很长，线性马达控制时，由于平台驱动的微小振动的影响，尺侧产生微小振动，因此存在无法提升伺服增益、速度波动变大等问题。
本发明为解决此种问题而进行，目的是提供一种通过将线性尺的配置位置与线性马达的推力中心轴置于同一直线上，能够使线性马达驱动时的微小振动的影响最小化的同时，容易提升伺服增益，还可以减小速度波动的动磁铁型线性滑台。
为解决以上问题，权利要求1的发明是具有由与固定底座平行地相对配置的导向并支撑平台左右自由移动的滑块和导轨组成的直线导轨、使前述平台相对于前述固定底座沿前述导轨上的长度方向往复运动的线性马达、及检测前述平台和前述固定底座相对位置的检测器件的线性滑台；前述线性马达是由固定于前述固定底座中央的形成磁气回路的在电枢铁心上卷绕多相电枢绕组的电枢和延伸地安装于前述平台底面的垂直方向且在设置于前述平台左右的直线导轨的内侧面和前述电枢的外侧面之间隔着空隙相对配置的励磁用永久磁铁构成的吸引力抵消型线性马达；前述检测器件由固定于前述平台底面侧的线性尺部和安装于前述电枢顶面侧的用于检测前述线性尺的传感器探头部构成，同时前述线性尺和前述传感器探头构成的检测器件的中心轴与前述电枢的推力中心轴大致一致。
权利要求2的发明为在如权利要求1所述的动磁铁型线性滑台中，其为将检测前述电枢和前述励磁用永久磁铁相对位置的磁极检测器配置在前述左右直线导轨中的一个侧面侧的构造，同时将构成磁极检测器探头的其中一方霍尔元件固定于固定底座侧，另一方磁极检测器用永久磁铁固定于前述平台侧使其与前述励磁用永久磁铁节距相同。
权利要求3的发明为在如权利要求2所述的动磁铁型线性滑台中，前述霍尔元件检测出的磁极检测信号和前述传感器探头检测出的线性尺信号连接于同一串行转换器，一起转换为串行信号后连接于驱动器并进行传送。
权利要求4的发明为在如权利要求3所述的动磁铁型线性滑台中，前述串行转换器嵌装于前述传感器探头内。
权利要求5的发明为在如权利要求3或4所述的动磁铁型线性滑台中，其为前述传感器探头或前述串行转换器设有存储器，在该存储器内输入线性马达的马达参数，此线性滑台和驱动器连接时，此马达参数也通过前述串行信号转换电路进行串行信号化，并传送信号给驱动器的构造。
权利要求6的发明为在如权利要求1所述的动磁铁型线性滑台中，前述线性尺搭载有检测出线性马达动子绝对位置信号的绝对型编码器。
权利要求7的发明为在如权利要求1所述的动磁铁型线性滑台中，前述固定底座上设有用于在前述导轨的外侧或内侧安装外部机器的安装孔。
根据权利要求1所述的发明，由于在线性马达的推力中心轴上配置固定有线性尺，因此能够使因平台驱动时的微小振动而给予传感器信号的振动影响最小化，由于能够提升伺服增益或降低速度波动，因此能够提高对其进行搭载的机器的定位稳定性能或一定进给性能。
根据权利要求2所述的发明，由于设有磁极检测器，因此伺服机构ON时能够立即检测出线性马达电枢和励磁用永久磁铁的相对位置，能够简化配置。
根据权利要求3所述的发明，通过将磁极检测信号和线性尺信号转换为串行信号后连接于驱动器并进行传送，与现有的脉冲传送相比能够进行大容量传送，能够构筑高速、高分辨率的线性驱动系统。
根据权利要求4所述的发明，由于是串行转换器嵌装于前述传感器探头内的构成，因此能够实现小型化。
根据权利要求5所述的发明，通过马达参数也进行串行传送化，可以预先将马达常数信息等存储于线性滑块，通过连接驱动器时将马达参数信息输入至驱动器，以便将来假设驱动器破损交换时，即使换成其他的驱动器也可以立即恢复为与原来相同的状态。
根据权利要求6所述的发明，由于线性尺的信号输出形态为绝对信号，因此电源接通时不需要原点复位动作，适合于机床等加工时原点复位动作影响加工精度的用途。
根据权利要求7所述的发明，由于将用户的安装加工孔加工在空余空间，因此能够将滑台宽度尺寸设计得很小。
附图说明
图1是表示本发明第1实施例的动磁铁型线性滑台的平面图。
图2是图1的侧视图。
图3是表示本发明采用的进行线性尺信号等处理的电路形态的立体图，(a)表示线性尺用传感器探头，(b)表示串行转换器。
图4是表示本发明第2实施例的动磁铁型线性滑台的平面图。
图5是图4的侧视图。
图6是表示现有技术的动磁铁型线性滑台的平面图。
图7是图6的侧视图。
符号说明
1 固定底座
2 电枢
3 平台
4 励磁用永久磁铁
5 线性尺
6 传感器探头
7 滑台
8 导轨
9 止动器
10 达导线
11 线性尺导线
12 驱动器
13 串行转换电路
14 存储器IC
15 固定孔
16 传感器保持架
17 磁性体轭铁
20 磁极检测器磁铁
21 磁极检测器探头
22 磁极检测器导线
23 磁极检测器保持架
31 固定底座
32 电枢
33 平台
34 励磁用永久磁铁
35 线性尺
36 传感器探头
37 滑台
38 导轨
39 止动器
40 马达导线
41 线性尺电缆导线
42 驱动器
43 传感器保持架
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施方式。
实施例1
图1是表示本发明第1实施例的动磁铁型线性滑台的平面图，图2是图1的侧视图。
在图中，1是固定底座，2是电枢，3是平台，4是励磁用永久磁铁，5是线性尺，6是传感器探头，7是滑台，8是导轨，9是止动器，10是马达导线，11是线性尺电缆导线，12是驱动器，15是安装孔，16是传感器保持架，17是磁性体轭铁。
以下是本发明的特征。
即动磁铁型线性滑台基本由与固定底座1平行地相对配置的导向并支撑平台3左右自由移动的滑块7和导轨8组成的直线导轨、使平台3相对于固定底座1沿导轨8上的长度方向往复运动的线性马达、及检测出平台3和固定底座1相对位置的检测器件构成。此外，该线性马达是由固定于固定底座1中央的形成磁气回路的在电枢铁心上卷绕多相电枢绕组的电枢2和延伸地安装于平台3底面的垂直方向且在设置于平台3左右的直线导轨的内侧面和电枢2的外侧面之间隔着空隙相对配置的励磁用永久磁铁4组成的吸引力抵消型构造。
此外，该检测器件由固定于平台3底面侧的线性尺部5和安装于电枢2顶面侧的用于检测线性尺5的传感器探头部6构成，同时线性尺5和传感器探头6构成的检测器件的中心轴与电枢2的推力中心轴G-G大致一致。
此外，在本实施例中，在固定底座1上平行地加工2列用于用户将线性滑台固定在机器上的孔时，将安装孔15设在导轨8的外侧或内侧，特别是在导轨8的内侧设置的安装孔15，由于其为加工在电枢和直线导轨的空余空间的构造，因此能够将滑台的宽度尺寸设计得很小。
此外，在滑台的行程末端(直线导轨的前后端)设有4处防止过度行走的综合了止动器功能和搬运手柄功能的止动器9。
图3是表示本发明采用的进行线性尺信号等处理的电路形态的立体图，(a)表示线性尺用传感器探头，(b)是表示串行转换器的立体图。在图3中，13是串行转换电路，14是存储器IC。
传感器探头6嵌有将线性马达的磁极检测信号和尺信号等转换为串行信号的串行转换电路13。此外，传感器探头6的构造为具有存储器IC14并输入线性马达的马达参数，此线性滑台和驱动器12连接时，此马达参数也通过串行信号转换电路13进行串行信号化，并传送信号至驱动器12。
以下对其动作进行说明。
如图1、2所示，线性滑台当未图示的外部电源通电给线性马达的电枢2时，平台3相对于固定底座1沿导轨8的长度方向做往复运动。此时，通过相对于设置在平台3侧的线性尺5而设置在固定底座1侧的传感器探头6检测出平台3和固定底座1的相对位置后，如图3所示，通过传感器探头6内部的串行转换电路13，对线性尺信号、磁极信号和存储于存储器IC14的马达参数进行串行转换，并通信传送给驱动器12。根据传送给此驱动器12侧的前述信号、马达参数等来进行通过驱动器12的线性马达的高精度定位。通过此构成，与现有的脉冲传送相比能够实现大容量传送，能够得到高速、高分辨率的线性驱动系统。此外，与现有的脉冲串传送相比，能够提高至10倍最小定位分辨率。
因此，本发明第1实施例涉及的动磁铁型线性滑台采用场磁铁部与设置在固定底座上的电枢的两侧面隔着空隙相对配置的吸引力抵消型构造的线性马达，同时由于是在电枢的推力中心轴上配置固定线性尺的构成，因此能够使因平台驱动时的微小振动而给予传感器信号的振动影响最小化，能够实现提升伺服增益或降低速度波动。因此，能够提高搭载有此种线性滑台的机器的定位稳定性能或固定进给性能。
此外，由于将马达导线10、线性尺导线11等导线类全部从动子侧配置于定子侧，因此与可动线圈型线性滑台相比能够排除配线盒。
实施例2
图4是表示第2实施例的构成的图。
图中20是磁极检测器磁铁，21是磁极检测器探头，22是磁极检测器导线，23是磁极检测器保持架。
第2实施例与第1实施例的不同点是检测电枢2和励磁用永久磁铁4相对位置的磁极检测器是配置于左右直线导轨中的一个侧面侧的构造，同时将构成磁极检测器探头21的其中一方霍尔元件固定于固定底座1侧，将另一方磁极检测器用永久磁铁20固定于前述平台3侧使其与励磁用永久磁铁4节距相同。
由此磁极检测器探头21检测出的磁极检测信号和线性尺的由传感器探头6输出的尺信号一起由串行转换器13进行串行信号化，其后连接于驱动器12并进行通信传送。
因此，第2实施例是将用于进行初期磁极检测的磁极检测器设置于与线性尺相反的滑块侧部，由于也是检测出侧(霍尔元件)固定于固定底座、磁极传感器用磁铁固定于平台的构成，因此伺服机构ON时能够立即检测出电枢和励磁用永久磁铁的相对位置，能够简化配置。
此外，本实施例所述的线性尺优选使用搭载有检测出动子绝对位置信号的绝对型编码器。据此，能够提供电源接通时不需要原点复位动作的操作简单的线性滑台。
如此，由于本发明通过在可动侧不使用具有导线的部件来实现高频度动作，因此也能够适用于例如要求高速响应性、驱动负荷高的半导体元件制造机器用的焊接机。此外，有效地利用等速进给的圆滑性，可以更适用于高精度机床的进给轴。
Claims (7)
1.一种动磁铁型线性滑台，具有由与固定底座平行地相对配置的导向并支撑平台左右自由移动的滑块和导轨组成的直线导轨、使前述平台相对于前述固定底座沿前述导轨上的长度方向往复运动的线性马达、及检测前述平台和前述固定底座相对位置的检测器件的线性滑台；
其特征为：前述线性马达是由固定于前述固定底座中央的形成磁气回路的在电枢铁心上卷绕多相电枢绕组的电枢和延伸地安装于前述平台底面的垂直方向且在设置于前述平台左右的直线导轨的内侧面和前述电枢的外侧面之间隔着空隙相对配置的励磁用永久磁铁构成的吸引力抵消型线性马达；
前述检测器件由固定于前述平台底面侧的线性尺部和安装于前述电枢顶面侧的用于检测前述线性尺的传感器探头部构成，同时前述线性尺和前述传感器探头构成的检测器件的中心轴与前述电枢的推力中心轴大致一致。
2.如权利要求1所述的动磁铁型线性滑台，其特征为：其为将检测前述电枢和前述励磁用永久磁铁相对位置的磁极检测器配置在前述左右直线导轨中的一个侧面侧的构造，同时将构成磁极检测器探头的其中一方霍尔元件固定于固定底座侧，将另一方磁极检测器用永久磁铁固定于前述平台侧使其与前述励磁用永久磁铁节距相同。
3.如权利要求2所述的动磁铁型线性滑台，其特征为：前述霍尔元件检测出的磁极检测信号和前述传感器探头检测出的线性尺信号连接于同一串行转换器，一起转换为串行信号后连接于驱动器并进行传送。
4.如权利要求3所述的动磁铁型线性滑台，其特征为：前述串行转换器嵌装于前述传感器探头内。
5.如权利要求3或4所述的动磁铁型线性滑台，其特征为：其为前述传感器探头或前述串行转换器设有存储器，在该存储器内输入线性马达的马达参数，此线性滑台和驱动器连接时，此马达参数也通过前述串行信号转换电路进行串行信号化，并传送信号给驱动器的构造。
6.如权利要求1所述的动磁铁型线性滑台，其特征为：前述线性尺搭载有检测线性马达动子绝对位置信号的绝对型编码器。
7.如权利要求1所述的动磁铁型线性滑台，其特征为：前述固定底座上设有用于在前述导轨的外侧或内侧安装外部机器的安装孔。
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