TW202106992A - 供一剛性體沿一直線位移路徑相對於另一剛性體進行非接觸式直線位移之直線導軌組件 - Google Patents

Abstract

一種供一剛性體沿一直線位移路徑相對另一剛性體進行非接觸直線位移之直線導軌組件，包含一剛性體，形成單一直線導軌，並限定直線位移路徑；至少一剛性體，形成產品載體，可沿單一直線導軌移動；及複數磁性軸承組件，供產品載體相對單一直線導軌非接觸式直線位移。磁性軸承組件安裝於產品載體上，其排列得以相對單一直線導軌限制產品載體之五自由度（y、z、θ、Ф及ψ），而允許產品載體沿單一直線導軌具一平移自由度（x）。自直線位移路徑之平移方向（x）觀察，磁性軸承組件均安裝於產品載體最靠近單一直線導軌的第一縱向側上。

Description

供一剛性體沿一直線位移路徑相對於另一剛性體進行非接觸式直線位移之直線導軌組件

本發明係與一直線導軌組件有關；特別是指一種供一剛性體沿一直線位移路徑相對於另一剛性體進行非接觸式直線位移之直線導軌組件(x)。

另外，本發明亦與應用實施於一個或多個磁性軸承組件的一直線導軌組件有關。

磁性軸承組件，或簡稱磁性軸承，可作為傳統滾動元件軸承之滾動元件或流體軸承的有利替代工具。有鑑於磁性軸承為非接觸式，無機械摩擦，故幾乎不會產生顆粒；此外，由於無需潤滑，故可在真空操作中避免大量除氣之分子污染；是以，上述原因使得防污染密封得以省略。在高科技真空系統中應用磁性軸承的主要挑戰在於，使線圈中的散熱達最小化，並將渦流效應最小化，以實現穩定的控制系統，並將典型之非線性特性線性化。

電磁軸承技術已使用於工業之應用。旋轉磁性軸承可透過商業採購取得，並應用於例如醫療系統、渦輪分子真空泵、低溫系統及機床中。另一類為無軸承電動機，其中之轉子為磁力懸浮。磁懸浮在基於洛倫茲力下，廣泛應用於平面平台的致動。磁軸承的另一種類型係基於磁阻力，其中類似的概念也可以用作促動器。

雖然磁性軸承得以應用在許多領域，但在商業規模上的進一步發展，例如在高清潔度基板處理之機器人系統，受到了技術和構造上的限制。已知，電磁軸承於應用上之尺寸設計有限，而在應用上可進行數個向度自由移動的電磁軸承則設計複雜且價格昂貴。此外，磁性軸承的大規模實施應用需要龐大數量、尺寸和成本的開發，然而，傳統滾動元件軸承亦可達到類似之目的。

預先載入已知的線性滾動元件軸承可提高其位移的精準度，儘管預先載入將增加更高的顆粒污染風險。而且，雖然陶瓷或混合滾動元件軸承不需要任何潤滑，而因此產生較少的分子污染，但此類軸承的預先載入能力有限，故不太適合高負載或高精度之應用，如真空系統及真空條件下之應用。

同樣地，流體軸承在大氣系統中亦有產生氣體紊亂（污染）的風險，而於真空系統中將增加了不良氣體負荷。

上述軸承皆會產生某種形式的污染，無論是顆粒污染或分子污染，亦或者兩者汙染皆存在。在這些應用中，密封件用以防止污染物向乾淨的環境移動。

於先前技術，如日本專利申請案JP-S62-165019、美國專利申請案US-A1-5196745、PCT申請案WO2012/165872A2及中國專利申請案CN103277409中，揭露了應用於剛性體非接觸式直線位移的直線導軌組件，其中之剛性體被直線導軌的構造完全封閉或鎖定。此類應用具有許多限制，例如在剛性體運行方面的靈活度上，尤以應用於機器人處理系統或真空系統中時，剛性體的有效性有限。

有鑑於此，本發明之目的在於為上述問題提供一種解決方案，其允許剛性體相對另一剛性體沿直線位移路徑進行直線位移，且特別的是，其可針對剛性體相對另一剛性體之平移自由度進行無接觸和無摩擦式的控制；其中，欲位移之剛性體上的任何預載，並不會引起環境的額外污染。

緣以達成上述目的，本發明提供一直線導軌組件，包含一剛性體，形成單一直線導軌，並限定直線位移路徑；至少一剛性體，形成產品載體，可沿單一直線導軌移動；及複數磁性軸承組件，供產品載體相對單一直線導軌非接觸式直線位移。磁性軸承組件安裝於產品載體上，其排列得以相對單一直線導軌限制產品載體之五自由度（y、z、θ、Ф及ψ），而允許產品載體沿單一直線導軌具一平移自由度（x）。自直線位移路徑之平移方向（x）觀察，磁性軸承組件均安裝於產品載體最靠近單一直線導軌的一側。

將該單一直線導軌作為該直線位移路徑之導軌，且自該直線位移路徑之平移方向（x）觀察，該些磁性軸承組件均安裝於該產品載體最靠近該單一直線導軌的一縱向側上，使得該產品載體能於單一平移自由度（x）上位移，而限制產品載體相對於該單一直線導軌之五自由度（y、z、θ、Ф及ψ）。這樣簡單而便宜的結構為傳統的滾動軸承或流體軸承提供了絕佳替代方案。

此外，這種直線導軌組件的非接觸性可防止任何污染，並省去真空密封。該磁性軸承不會在真空系統中施加氣體負載，亦不會在大氣系統中引起擾流。

於一實施例中，自該直線位移路徑之平移方向（x）觀察，該單一直線導軌包含一第一引導凹槽及一第二引導凹槽，其中該第一引導凹槽位於該單一直線導軌背離該產品載體的一側，而該第二引導凹槽則位於該單一直線導軌面向該產品載體的一側；各該磁性軸承組件之至少一部分係容納於該二引導凹槽之一內。

其中，自該直線位移路徑之平移方向（x）觀察，該些磁性軸承組件包含兩個第一磁性軸承組件（y及θ），該二第一磁性軸承組件中的每一個係安裝於該產品載體之一前側及一後側，且係容納於該第一引導凹槽中。

為能適當平衡施加在產品載體上的重力，同時在相對於單一直線導軌的一側進行支撐，自該直線位移路徑之平移方向觀察，該些磁性軸承組件包含兩個第二磁性軸承組件（z及ψ），該二第二磁性軸承組件中的每一個係安裝於該產品載體之該前側及該後側，而容納於該第二引導凹槽中。

而為了限制產品載體在直線導軌組件內旋轉，自該直線位移路徑之平移方向觀察，該些磁性軸承組件包含一個第三磁性軸承組件（Ф），該第三磁性軸承組件係安裝於該產品載體之該前側及該後側之間，且容納於該第一引導凹槽中。

其中各該磁性軸承組件至少包含：至少一磁性承軸模組，安裝於該產品載體上，且至少包含：

一鐵磁芯；

一第一磁性元件，位於該鐵磁芯之一第一側，且面對該單一直線導軌；

一線圈，纏繞於該鐵磁芯上；

各該磁性承軸模組之排列於使用過程中，得以與該單一直線導軌保持一間隙距離。

如此一來，該磁性軸承組件允許剛性體相對於另一個剛性體的非接觸式直線位移，而不會產生摩擦，故不會產生顆粒或使潤滑劑脫氣。特別的是，剛性體間相對於彼此的線性位移可能垂直於整個結構的剛度方向。

於另一更佳的實施例中，該磁性承軸模組更包含一設定模塊，位於該鐵磁芯上與該第一側相對之另一側，且容納於該單一直線導軌之該第一引導凹槽或該第二引導凹槽中。其中該設定模塊的設置用於設定位於該磁性承軸模組（該產品載體）與該單一直線導軌之間的該間隙距離。

其中該設定模塊係一可調節設定模塊，可調節施加在磁性承軸組件上的淨力的增強控制，進而得以控制安裝至該產品載體上的磁性承軸組件相對該單一直線導軌的位置（間隙距離）。

於另一實施例中，該設定模塊包含一第二磁性元件，該第二磁性元件配置為一第二永久磁性元件。該第二磁性元件用於產生作用於主動承軸模組相反方向的磁力，以提供預載和靜態力的平衡。舉例來說，它提供一靜態恆定力，用以產生一恆定反作用力或平衡由產品載體的重量及其負載產生的重力，進而將功耗最小化。

其中兩個元件之一相對另一元件在機械上可調整，以便在穩態下調整力平衡並補償公差（例如永久磁鐵公差）。如此配置的另一優點為，在穩態條件下並不會產生功耗。該鐵磁芯與第一磁性元件產生對第一靜態後鐵的吸引力，而透過施加與該吸引力反方向的恆定預載，將允許進一步設置磁性承軸模組，進而控制二剛性體間非接觸式直線位移的間隙距離，且其散熱量為零。

其中該鐵磁芯係一E型芯，該E型芯具有一基部、一中心腳及二外腳；該第一磁性元件位於該中心腳上；該線圈係圍繞該中心腳。於另一實施例中，該E型芯係一層疊的E型芯。

此外，該第一磁性元件可為一永久磁鐵。

為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。該些圖式所提出一種磁性軸承組件之概念係由小的軸承元件組成，該些軸承元件限制一剛性體相對另一剛體的平移自由度。須注意的是，多個軸承元件之結合可限制或控制多向度之自由度，如圖3a及圖3b之實施例所示。

圖1揭示第一實施例可變磁阻之磁性軸承組件10（在圖2a及圖2b中以標號10’表示），其使剛性體得以相對於另一剛性體沿線性位移路徑進行非接觸線性位移（或自由單一向度平移）。在圖1中，兩剛性體之一以標號30表示（在圖2a及圖2b中同樣以標號30表示，而圖3中以標號300表示），而另一剛性體則用標號20表示（在圖2a及圖2b中以標號20a及20b表示，而圖3中以標號110表示）。

該磁性軸承組件10包含：至少一承軸模組31至34，安裝至該些剛性體30之一上，其中包含至少一鐵磁芯31。為了易於理解，需注意的是，本實施例可實施於任何設計之鐵磁芯。然而於此第一較佳實施例中，該鐵磁芯31係一E型芯，具有一基部31a、一中心腳33，及兩個外腳32a及32b。在該鐵磁芯31之第一側上，設置有一第一磁性元件34，且在本實施例中，該鐵磁芯31的第一端被限定為位於中心腳33的自由端面33a。此外，於此實施例中，一線圈35纏繞該E型芯之中心腳33。

然而須注意的是，任何具有一線圈纏繞其芯元件且其第一側上設置有一磁性元件之鐵磁芯設計，皆可應用於該磁性軸承組件10中。

另外，磁性軸承組件10與一第一靜態後鐵或後軸承20相互作用，其中該第一後鐵或後軸承20係安裝於該另一剛性體20中（或作為該另一剛性體20之一部分），且在使用期間內，以距離該承軸模組31至34一間隙距離40定位，其中該間隙距離40於圖1中以g1表示。

在較佳但非必須的情況下，被設計為E型芯31的鐵磁芯包含一層疊的E型芯，且該第一磁性元件34被建構為永久磁鐵34。

在使用或操作過程中，該第一靜態後軸承或後鐵20與E型芯組件31-34-35的距離以標號40（g1）表示。這種配置限定了低磁阻路徑，其中，由間隙距離40限定之氣隙g1中的最終磁通密度將在E型芯組件31-34-35（及此種剛性體30）和另一個剛性體之間產生間隙依賴引力，該另一剛性體以該第一靜態後軸承（後鐵）20表示。

纏繞在E型芯31的該中心腳或齒35上的線圈35係用於增加或降低該氣隙g1（40）中的磁通密度，而增加或降低係取決於流過線圈35的電流方向和大小。須注意的是，該磁性軸承組件10（實際上是該至少一承軸模組31-34-51）只能在該E型芯31和該第一靜態後軸承（後鐵）20之間產生吸引力，而不產生排斥力。

圖2a及圖2b揭示本發明第二實施例之磁性軸承組件10’。於此實施例中，該磁性軸承組件10’設置有一附加的設定模塊50，該設定模塊50與該E型芯33的第一磁性元件側33a-34呈相對設置。在較佳但非必要的情況下，該設定模塊50包含一第二磁性元件51。

該設定模塊50對該磁性軸承組件10’提供或施以一恆定預載，其中該恆定預載的方向與該E型芯31和第一磁鐵34所產生的吸引力相反。如此一來，可控制在該磁性承軸組件31-34-50產生的淨力，也因此可以控制具有該磁性承軸組件31-34-50安裝於其上之剛性體30相對於另一靜態後鐵20b的位置（實際上為距離g1），所述另一靜態後鐵20b屬該剛性體20之另一靜態後鐵20a的一部分。

須注意的是，於圖2a至圖2b中，標號20a至20b被認為代表結構元件，且為請求項中定義為單一直線導軌之剛性體的一部份；然而，圖式標號30構成了請求項中定義為產品載體之該另一剛性體，且本文所述之磁性軸承組件使該基板／產品載體（30）得以沿該直線位移路徑（x）相對該直線導軌組件之單一直線導軌（20a-20b）進行非接觸式直線位移。

根據該承軸組件31-34-50安裝至該基板／產品載體（30）上的的方向，反向平衡重力（基於該磁性承軸組件31-34-50之重量）可提供至少一部分預載。

圖式標號20a定義為第一靜態後軸承或後鐵，而圖式標號20b則定義為另一靜態後軸承或後鐵。

透過以該設定模塊50形成一第二磁鐵51，得以將所述預載增強，其中該第二磁鐵51位於該E型芯／擾流／第一磁體構造33-35-34的相對側，如圖2a所示。特別的是，該第二磁鐵51（可以是永久磁鐵51）可安裝至該E型芯31的另一側，尤其是安裝至該基部31a的另一側。

該第二（永久）磁鐵51將在氣隙g2（41）中產生預載，而該氣隙g2（41）位於安裝在該剛性體30之一的磁性承軸模組31-34-35-50和另一剛性體20b之間。經由調節該設定模塊51所施加的磁性預載力，該承軸模組的能量耗散得以最小化，進而平衡所有靜止力。在此情況下，僅需要該電磁體（E型芯31和擾流35）以抵消一剛性體30相對另一剛性體20a-20b直線位移期間的動態干擾。製造公差及永久磁鐵的尺寸和磁矩之較大變異可能會導致此種靜止力平衡出現偏差。

本發明磁性軸承組件的另一實施例10”中（見圖2b），該設定模塊50包含在該第二永久磁鐵51旁的可控調節機構52，該可控調節機構52位於該E型芯31之基部31a和該第二（永久）磁鐵51之間。藉此，可以預先設定安裝在該剛性體30之一上的磁性承軸模組31-34-35-50與另一剛性體20b之間的距離或氣隙g2（41），從而可以調節該預載力，進而使該第一及第二磁鐵34-51所施加的靜力得到平衡，且使任何能量耗散最小化。

透過將此實施例與一定位感測器（或一通量感測器）以及由一電流控制迴路和一定位控制迴路組成的一運動控制軟體（圖未示）組合在一起，該軟件由電流控制環和位置控制環組成，可主動控制位於該磁性承軸模組31-34-35與安裝在另一該剛性體上之第一靜態背鐵20之間的氣隙40（g1），且透過調節流經該電磁體33-35的電流，以補償其一剛性體相對另一剛性體（30、20a-20b）直線位移過程中產生的動態干擾力。

圖3a、3b及3c中揭示了一直線引導組件100中的多個磁性軸承組件的實施或應用（分別以俯視圖、前視圖和細部視圖表示）。在所述不具限制力之圖式中，共揭示了五個磁性軸承組件30-1、30-2、30-3、30-4+50-4及30-5+50-5，該些磁性軸承組件與剛性體110和300相互作用。剛性體300被定義為一基板／產品載體，而剛性體110被定義為單一直線導軌，並用作基板／產品載體300沿其移動的固定環境。

所述磁性軸承組件30-1、30-2、30-3、30-4+50-4及30-5+50-5使該產品載體（300）得以相對該單一線性導軌110沿著一直線位移路徑（x）進行一非接觸直線位移。該載體300較佳的構造為扁平的、方正的或矩形的支撐元件，用於在運行期間沿該直線位移路徑（x）支撐半導體產品。沿該單一直線導軌110之運行方向或直線位移路徑（x）來看，該載體300具有一第一縱向側300a、與該第一縱向側300a相對的一第二縱向側300b、一前側300c以及一後側300d（與前側300c相對）。

該直線導軌組件100包含一單一直線導軌或引導軌110。這意味著，藉由該單一直線導軌或引導軌110，該載體300以其第一縱向側300a沿該直線位移路徑（x）被支撐、引導及運輸；而相反地，另一相對的第二縱向側300b則不受支撐並沿直線位移路徑（x）自由移動。

在此不具限制力之圖式中，該單一且直線的引導軌110設置有一第一引導凹槽110a，該第一引導凹槽110a在該引導軌110背離該產品載體300的一側，沿引導軌110的縱向（x）延伸。此外，該單一直線的引導軌110設有一第二引導凹槽110b，該第二引導凹槽110b在該引導軌110面向該產品載體300的一側，沿引導軌110的縱向（x）延伸。該二引導凹槽110a-110b用以部分地容納一個或多個磁性軸承組件30-1、30-2、30-3、30-4+50-4及30-5+50-5。該磁性軸承組件30-1、30-2、30-3、30-4+50-4及30-5+50-5透過幾個載體支撐件300-1、300-2、300-3、300-4及300-5安裝至該載體300上。該產品載體300安裝於由該單一直線引導軌110形成的直線導軌100上並沿著該直線導軌100被引導。

須注意的是，該產品載體300構成剛性體之一，而該引導軌110構成另一剛性體，即本發明請求項所定義，及圖2a-2b和圖3a-c之實施例所揭示。

尤其在此實施例中之直線導軌組件100，該些磁性軸承組件30-1、30-2、30-3、30-4+50-4及30-5+50-5係於直線導軌上實現一次位移距離600mm，並作為在高清潔度基板處理環境中之基板處理機器人的一部分。該單一且直線或線性之導軌110可提供完成驅動的單向度平移自由度（x），使得該載體300可沿x方向沿著由該單一直線導軌110定義的線性位移路徑位移。

如圖3a-3b-3c所示，其餘之五個自由度y、z、θ、Ф和ψ受到限制。該些磁性軸承組件30-1、30-2、30-3、30-4+50-4及30-5+50-5被連接或安裝至該產品載體300上，且限制了相對於位移梁（圖未示）的五個自由度y、z、θ、Ф和ψ，其中該位移梁為該機器人之前進連桿或進連臂的一部分。在此實施例中應用了前述五個磁性軸承組件30-1、30-2、30-3、30-4+50-4及30-5+50-5。

在此實施例中所應用之磁性承軸模組基於可變磁阻原理，由一電磁致動器、一位置測量器組成，並可選擇地包含一用於預載的永久磁鐵，後者用於提供靜態恆定力，以產生一恆定的反作用力，或用以抗衡由產品載體的重量及其負載所產生的重力，進而使功耗最小化。各該承軸模組皆僅能產生一吸引力（故僅能產生單一方向的力）。欲於兩個方向產生致動，需相反於該吸引力之預載力才能完成。

三磁性軸承組件30-1、30-2及30-3限制了該載體300相對於單一直線導軌或引導軌110的平面外自由度，即z、Ф和ψ方向。另外兩個磁性軸承組件30-4+50-4及30-5+50-5則加強其餘的平面內自由度y和θ。

前述三個平面外磁性組件30-1、30-2及30-3的任何預載係透過重力進行（偏斜）的，故不會有如圖2a-2b所示之附加的設定模塊50，其中該設定模塊50用以作為預應力軸承。此即為本實施例明顯的優勢。

透過各個磁性軸承組件30-1、30-2及30-3（如圖2a-2b所示）之E型芯31及線圈35所形成的電磁體，調整各該磁性軸承組件的氣隙40b-1、40b-2及40b-3，以調整或預載三個平面外的磁性軸承組件30-1、30-2和30-3，從而使組件的靜力與重力相對應，再次使穩態耗散最小化。

類似地，由各該磁性組件30-1、30-2及30-3之E型芯31和線圈35形成的各該電磁體，及各自的第一永久磁鐵34-1、34-2及34-3，共同預設並控制該產品載體300與該單一直線引導軌110之間的氣隙距離g1（40b-1、40b-2及40b-3）。

磁性組件30-1、30-2及30-3的預載可以永久磁鐵34-1、34-2及34-3完成，而代替了以機構的重量完成，但須額外的負剛度，此需透過控制迴路以為補償。

該些磁性承軸組件30-1和30-2限制平面外自由度z和ψ，並容納於該單一直線導軌110的第二引導凹槽110b中。這些磁性承軸模組透過運載的重力和有效載荷量進行預載。因此，此二磁性承軸模組30-1和30-2包含一永久磁鐵34（圖2a-2b所示）以產生一靜態力，以補償基板／產品載體300的重量及其上的有效載荷（如半導體基板）。該些軸承之氣隙可被機械式地調整，以使該靜態永久磁鐵34的力與承載重量所需的恆定力平衡，進而使功耗最小化。該些磁性承軸模組30-1和30-2可補償永久磁鐵內之公差和機械公差。位移測量器係用於閉合控制迴路，各個單獨的承軸模組皆使用一個測量器。

該磁性承軸模組30-3限制了旋轉自由度Ф，進而防止了該基板／產品載體300在以支架限定的平面中發生預期外的旋轉。磁性承軸模組30-3容納於該單一直線導軌110的第一引導凹槽110a中，並包含一永久磁鐵34，該永久磁鐵34透過重力預載，以平衡靜力，進而使耗散最小化。一位移測量器用以閉合控制迴路。

平面內自由度y和θ由兩個磁性組件30-4+50-4和30-5+50-5進行預載。該位置控制環係以位移測量器（如電容式、光學式或其他方式的測量器）關閉。各個單獨的設定模塊50-4和50-5皆需要一位移測量器，但由於無任何作用於該些軸承上的靜力，故無安裝第二永久磁鐵51。或者，該設定模塊50-4和50-5的預載可利用永久磁鐵51完成，但如此將產生額外的負剛度，而須透過控制迴路來補償。

該些設定模塊50-4和50-5容納於該單一直線導軌／引導軌110之第一引導凹槽110a中，並為該些承軸組件30-4和30-5的y和θ提供預載力。在靜態條件下，該承軸模組30-4+30-5和設定模塊50-4+50-5皆會產生幾牛頓的較小（相反）吸引力，以避免磁滯現象。該些預載軸承則不需任何定位感測器。一替代的預載機構可僅由永久磁鐵51組成，以產生恆定力，儘管在此情況下避免了該二互相作用的永久磁鐵固有的負剛度。預載軸承的氣隙可透過機械調節，以補償機械公差。

此述設定模塊50-4和50-5以及該些磁性承軸模組30-4和30-5（各磁性承軸模組皆個別由E型芯31、線圈35及第一永久磁鐵34-4和34-5組成）安裝於該產品載體300的同一側，以控制或維持位於該基板／產品載體300和該單一直線引導軌110間的理想氣隙20a-4和20a-5距離。

與傳統上限制五個自由度的滾動元件直線軸承相反，本發明可透過主動可控的磁性軸承組件30-1、30-2、30-3、30-4+50-4及30-5+50-5主動控制所述五個被限制的自由度，進而改正機器人的不良動態行為，其中該行為使基板／產品載體300沿該直線導軌組件100的引導軌110位移。

如本發明請求項及上述實施力所述之磁性軸承組件非常適合在高清潔度的基板處理機器人應用中，以商業規模實施。特別的是，在該產品載體的單一個縱向側由一個單一直線導軌支撐、引導和運輸，然而另一相反的縱向側及該產品載體的前後側不受支撐而能沿著該直線位移路徑（x）自由移動的情況下，可顯著改善產品載體周圍工作場所的可及性和可見性，其中該直線位移路徑（x）係由該單一直線導軌所定義。

特別的是，前述產品載體具有被支撐、引導和運輸的單個縱向側，以及未被支撐且能自由移動的相對側，得以增加機器人應用，例如機器人取放臂的可及性。

本發明磁性軸承組件可以有限的尺寸及低成本製造，且可容易地實施應用於一熱臨界系統及真空環境中，例如基底晶片處理應用，其中，一剛性體（基板載體300）相對於另一剛性體（導軌組件100-110）進行穩定及控制良好的直線位移，對於品質的保證至關重要。

特別的是，上述磁性軸承組件得以在所述熱臨界系統和真空環境中的位移中維持穩定性、剛性和能量耗散，眾所周知，此種效果係傳統滾動軸承無法達成的。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

［本發明］ 10,10’,10”,30-1~30-5,50-3~50-5:磁性軸承組件 20,20a:第一靜態後軸承或後鐵 20a-4,20a-5:理想氣隙 20b:另一靜態後軸承或後鐵 30:剛性體 31:鐵磁芯 31a:基部 32a,32b:外腳 33:中心腳 33a:自由端面 34:第一磁性元件 35:線圈 40:間隙距離 40b-1~40b-3,41,g1,g2:氣隙 50:設定模塊 51:第二磁性元件 52:可控調節機構 100:直線引導組件 110:引導軌 110a:第一引導凹槽 110b:第二引導凹槽 300:基板／產品載體 300-1~300-5:載體支撐件 300a:第一縱向側 300b:第二縱向側 300c:前側 300d:後側

圖1為本發明第一較佳實施例之磁性軸承組件之示意圖； 圖2a為本發明第二較佳實施例之磁性軸承組件之示意圖； 圖2b為本發明第三較佳實施例之磁性軸承組件之示意圖； 圖3a為本發明一較佳實施例之直線導軌組件之俯視圖； 圖3b為本發明一較佳實施例之直線導軌組件之前視圖； 圖3c為圖3b之細部視圖。

10:磁性軸承組件

20:第一靜態後軸承或後鐵

30:剛性體

31:鐵磁芯

31a:基部

32a,32b:外腳

33:中心腳

33a:自由端面

34:第一磁性元件

35:線圈

40:間隙距離

g1:氣隙

Claims (16)

1. 一種直線導軌組件，用以供一剛性體沿一直線位移路徑相對於另一剛性體進行非接觸式直線位移，包括： 一剛性體，形成一單一直線導軌，並限定了該直線位移路徑； 至少一剛性體，形成至少一產品載體，可沿該單一直線導軌移動；以及 複數個磁性軸承組件，供該至少一產品載體相對於該單一直線導軌進行非接觸式直線位移； 其中，該些磁性軸承組件係安裝於該產品載體上，而其排列方式得以相對於該單一直線導軌限制該產品載體之五個自由度，而允許該產品載體沿該單一直線導軌具有一平移自由度； 其中，該產品載體包括一第一縱向側及一第二縱向側，其中該第二縱向側與該第一縱向側相對，而該單一直線導軌支撐並引導該產品載體，使該產品載體利用其第一縱向側沿該直線位移路徑進行運輸；然而相對的該第二個縱向側無支撐而可沿該直線位移路徑自由移動；其中，自該直線位移路徑之平移方向觀察，該些磁性軸承組件均安裝於該產品載體最靠近該單一直線導軌的第一縱向側上。
2. 如請求項1所述之直線導軌組件，其中自該直線位移路徑之平移方向觀察，該單一直線導軌包括一第一引導凹槽及一第二引導凹槽，其中該第一引導凹槽位於該單一直線導軌背離該產品載體的一側，而該第二引導凹槽則位於該單一直線導軌面向該產品載體的一側；各該磁性軸承組件之至少一部分係容納於該二引導凹槽之一內。
3. 如請求項2所述之直線導軌組件，其中自該直線位移路徑之平移方向觀察，該些磁性軸承組件中的兩個第一磁性軸承組件中的每一個係安裝於該產品載體之一前側及一後側，且係容納於該第一引導凹槽中。
4. 如請求項2或3所述之直線導軌組件，其中自該直線位移路徑之平移方向觀察，該些磁性軸承組件中的兩個第二磁性軸承組件中的每一個係安裝於該產品載體之該前側及該後側，而容納於該第二引導凹槽中。
5. 如請求項2至4任一項所述之直線導軌組件，其中自該直線位移路徑之平移方向觀察，該些磁性軸承組件中的一個第三磁性軸承組件係安裝於該產品載體之該前側及該後側之間，且容納於該第一引導凹槽中。
6. 如請求項2至5任一項或兩項以上之組合所述之直線導軌組件，其中各該磁性軸承組件至少包括： 至少一磁性承軸模組，安裝於該產品載體上，且至少包括： 一鐵磁芯； 一第一磁性元件，位於該鐵磁芯之一第一側，且面對該單一直線導軌； 一線圈，纏繞於該鐵磁芯上； 各該磁性承軸模組之排列得以於使用過程中與該單一直線導軌保持一間隙距離。
7. 如請求項6所述之直線導軌組件，其中該磁性承軸模組更包括一設定模塊，位於該鐵磁芯上與該第一側相對之另一側，且容納於該單一直線導軌之該第一引導凹槽或該第二引導凹槽中。
8. 如請求項7所述之直線導軌組件，其中該設定模塊用於設定位於該磁性承軸模組與該單一直線導軌之間的該間隙距離。
9. 如請求項7或8所述之直線導軌組件，其中該設定模塊係一可調節設定模塊。
10. 如請求項7或8所述之直線導軌組件，其中該設定模塊包括一第二磁性元件，該第二磁性元件配置為一第二永久磁性元件。
11. 如請求項4至10任一項或兩項以上之組合所述之直線導軌組件，其中該鐵磁芯係一E型芯，該E型芯具有一基部、一中心腳及二外腳。
12. 如請求項11所述之直線導軌組件，其中該第一磁性元件位於該中心腳上。
13. 如請求項11所述之直線導軌組件，其中該線圈係圍繞該中心腳。
14. 如請求項10至13任一項或兩項以上之組合所述之直線導軌組件，其中該E型芯係一層疊的E型芯。
15. 如請求項6至14任一項或兩項以上之組合所述之直線導軌組件，其中該第一磁性元件係一永久磁鐵。
16. 如請求項6至15任一項或兩項以上之組合所述之直線導軌組件，其中各該磁性軸承組件係排列成僅於一方向施力。

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