TWI383276B - 電動致動器 - Google Patents

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TWI383276B
TWI383276B TW097143798A TW97143798A TWI383276B TW I383276 B TWI383276 B TW I383276B TW 097143798 A TW097143798 A TW 097143798A TW 97143798 A TW97143798 A TW 97143798A TW I383276 B TWI383276 B TW I383276B
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Yoshihiro Fukano
Ryuichi Masui
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Smc Kk
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Description

電動致動器
本發明係關於電動致動器，其藉由經由進給螺桿(feed screw)傳送驅動部之驅動力至移位構件而使該移位構件移動。
迄今為止，作為用來輸送工件等之機構者，電動致動器已廣為人知，於此電動致動器中，進給螺桿藉由旋轉驅動源(譬如馬達等)之旋轉驅動力而以旋轉方式被驅動，而用以輸送工件之滑動器係藉此而被移位。
在此類型之電動致動器中，例如，揭示於日本公開專利公報第09-144830號者，係配設用以沿著導軌移位的台座，以及將驅動源配設成平行於導軌，該驅動源連接至經由托架配置在該導軌一端之支撐板。此外，從該驅動源輸出之驅動(旋轉)力係經由驅動皮帶輪(pulley)、被驅動皮帶輪和有齒皮帶傳輸至配置在導軌內側之螺桿軸，其中，該驅動皮帶輪、被驅動皮帶輪和有齒皮帶共同地構成力傳輸機構。然後，該螺桿軸係經旋轉，而與該螺桿軸螺旋嚙合之螺帽構件係沿著軸方向移位。再者，隨此，連接至螺帽構件之台座係沿著該導軌移位。
順便一提，於依照日本公開專利公報第09-144830號之習知技術中，包含台座之導軌和產生驅動力用來移位該台座之驅動源係平行配置，並進一步透過與該導軌分開設置之托架而相互連接在一起。由於此原因，構成此電動致動器所需之部件之數目增加，導致生產成本和組合步驟增加，且裝置本身的尺寸變得較大。
最近，由於對於電動致動器之使用環境、設備安裝空間等加上了限制條件，因此一直需要有具低輪廓之電動致動器，於該電動致動器中抑制了電動致動器之高度尺寸。
本發明之一般目的係提供一種電動致動器，該電動致動器係在其縱向方向以及垂直於該縱向方向之橫向方向被最小化，而且於其中係確保其高剛性，並且增強該電動致動器之散熱能力。
本發明之特徵為一種電動致動器，於該電動致動器中驅動部之驅動力係透過驅動力傳輸皮帶而傳送至移位構件，該電動致動器包含：在其中具有容裝部分之主體；配置在該容裝部分中並由電訊號驅動之驅動部；配置在該容裝部分中並於該驅動部之驅動作用下旋轉之進給螺桿；用來傳輸驅動部之驅動力輸出至該進給螺桿之驅動力傳輸機構；以及配置成用來沿著軸方向於該主體上移位之移位構件；其中該驅動部和該進給螺桿係透過該容裝部分平行地配置。
依照本發明，因為驅動部和進給螺桿係分別配置在單一主體內之容裝部分中，相較於驅動部和進給螺桿分別配置於分離之主體中之電動致動器，能夠增強該電動致動器之包含該主體之整體之剛性，並且能夠最小化致動器之縱方向以及垂直於該縱方向之橫方向尺寸二者。
由下列之詳細說明，結合所附圖式，本發明之上述和其他的目的特徵和優點將變得更清楚，各圖式中藉由例示說明例子之方式而顯示本發明之較佳實施例。
於第1圖中，參考號碼10表示依照本發明之一實施例之電動致動器。
如第1至4圖中所示，電動致動器10包含沿著軸方向(箭號A和B方向)延伸之伸長之主體12、連接至該主體12之一端之皮帶輪蓋14、容裝於該主體12之內部並藉由電訊號驅動之驅動部16、配置於主體12之上部之上而用來輸送未顯示的工件之滑動器(移位構件)18、和用來從驅動部16傳輸驅動力至滑動器18的驅動力傳輸機構20。
例如，主體12藉由擠出成型、拉伸成型、或模鑄成型(die-cast molding)，而由金屬材料形成中空形狀。主體12於其內部包含第一孔部分(容裝部分)22和第二孔部分(容裝部分)26，該第一孔部分22沿著軸方向(箭號A和B方向)延伸而將驅動部16容裝於其中，該第二孔部分26以平行於該第一孔部分22之方式延伸而將構成該驅動力傳輸機構20之進給螺桿24插置於其中。
藉由蓋螺栓28將皮帶輪蓋14連接至主體12之一端，藉此封閉並阻隔第一和第二孔部分22、26之一端側。另一方面，板狀之蓋板30經由蓋螺栓28固定至主體12之另一端，而孔32係形成在蓋板30中之面對第二孔部分26之位置。也就是說，蓋板30封閉並阻隔第一孔部分22之另一端側，並透過孔32與第二孔部分26連通。形成該孔32以便能夠供桿70插穿，其中，該桿70係構成該驅動力傳輸機構20之一部分。
再者，有導引塊34安置於其中之凹部36係形成在主體12之上表面。導引塊34藉由插入穿過主體12之複數個固定螺栓38固定於凹部36中。詳言之，藉由插入部分之導引塊34於凹部36中，而將該導引塊34相對於主體12予以定位。
驅動部16係例如包含由步進馬達所構成之旋轉驅動源40、基座板42、和偵測器44，該旋轉驅動源40藉由基座板42相對於該主體12被固定，而偵測器44偵測旋轉驅動源40之旋轉量。旋轉驅動源40係透過基座板42藉由緊固螺栓46而固定在主體12上，並且該旋轉驅動源40係包含引線48和驅動軸50，其中，電訊號係供應至該引線48，而驅動軸50在該電訊號之供能下以旋轉方式被驅動。組成驅動力傳輸機構20之一部分之驅動皮帶輪52係連接至驅動軸50並與驅動軸50一起旋轉。
基座板42係例如由譬如鋁等金屬材料製成，該基座板42係由主體12所保持和支持。此外，延伸於主體12之軸方向(箭號A和B方向)並以預定距離相互分離之複數個散熱槽51(參看第7圖)形成在主體12之內壁表面上。基座板42配置並定位成面朝向散熱槽51。
再者，散熱槽51以預定長度沿著主體12之軸方向形成，以便覆蓋旋轉驅動源40和基座板42。由於此緣故，從旋轉驅動源40產生的熱能夠有效地散發(輻射)到主體12之外部。
滑動器18之剖面大體上為U形，包含：具有台座表面54之主體部分56，在該台座表面54上安裝有未顯示的工件；一對側壁部分58a、58b，分別從主體部分56之二側彎曲；以及覆蓋主體部分56之一端之端板60。
在其中配置有複數個滾珠之第一滾珠槽64係沿著側壁部分58a、58b之內壁表面延伸。滾珠62被保持在第一滾珠槽64與第二滾珠槽66之間，其中，該第二滾珠槽66設在導引塊34之二側表面。
也就是說，滑動器18配置成用來經由配置在導引塊34內側之複數個滾珠而相對於該導引塊34沿著軸方向(箭號A和B方向)移位。
再者，端板60透過連接螺栓68連接至滑動器18之一端部。端板60係配置成垂直於主體部分56之延伸方向(箭號A和B方向)，而組成驅動力傳輸機構20之一部分之桿70係連接至端板60之下部。
驅動力傳輸機構20包含連接至旋轉驅動源40之驅動軸50之驅動皮帶輪52、以旋轉方式被支撐在第二孔部分26內部之進給螺桿24、連接至進給螺桿24之一端之被驅動皮帶輪72、懸掛於驅動皮帶輪52與被驅動皮帶輪72之間之時規皮帶(timing belt)74、以及移位螺帽76，該移位螺帽76螺入至進給螺桿24之外周圍表面。
進給螺桿24形成為延伸於軸方向(箭號A和B方向)之狹長形狀，其一端藉由配置在皮帶輪蓋14中之第一軸承78、和藉由配置於主體12之第二孔部分26中之一對第二軸承80a、80b以可旋轉方式支撐。驅動皮帶輪72配置於該第一和第二軸承78、80a、80b之間，並且藉由固定螺栓82固定。第二軸承80a、80b藉由鎖固螺帽84保持在第二孔部分26內，該鎖固螺帽84係螺入第二孔部分26中。
另一方面，螺紋部分86係形成在進給螺桿24之外周圍表面，其中，在該螺紋部分86中，係從由第二軸承80a、80b所支撐之區域朝向該螺紋部分86另一端側(於箭號A和B方向)刻入有螺紋，而圓柱狀之移位螺帽76係與螺紋部分86螺紋嚙合。詳言之，來自驅動部16之旋轉驅動力透過時規皮帶74和被驅動皮帶輪72傳輸至進給螺桿24，藉此，藉由進給螺桿24之旋轉，使移位螺帽76沿著軸方向(箭號A和B方向)移位。
圓柱狀桿70係於進給螺桿24之另一端側(於箭號A和B方向)連接至移位螺帽76，並且配置成用來沿著軸方向(箭號A和B方向)連同移位螺帽76移位。桿70藉由導引主體88沿著軸方向被支撐，而該導引主體88配置在第二孔部分26之另一端。鄰接導引主體88之密封構件90藉由緊靠著桿70之外周圍表面而防止灰塵等從外側侵入到第二孔部分26之內部。
再者，移位螺帽76連接至桿70之一端，而在其中具有螺孔92之插座94係安置入桿70之另一端，且端板60係透過固定螺栓96連接至桿70，其中，該固定螺栓96係螺入該螺孔92中。詳言之，於進給螺桿24之旋轉作用下，移位螺帽76和桿70係沿著第二孔部分26朝軸方向(箭號A和B方向)移位，於是滑動器18亦透過連接至桿70之端板60而被移位。
依照本發明之實施例之電動致動器係基本上如上述架構。其次，將說明電動致動器10之操作和效用。於此，將顯示於第4圖之狀態描述為初始狀況，其中，第4圖中，移位螺帽76定位於最靠近皮帶輪蓋14之側(箭號B之方向)。
首先，電訊號(例如，脈衝訊號)從未顯示之電源供應至驅動部16，於是藉由根據電訊號之旋轉驅動源40之旋轉，使設於基底主體上之驅動皮帶輪52旋轉。此外，於驅動皮帶輪52之驅動作用下，被驅動皮帶輪72透過時規皮帶74與之一體地旋轉，而連接至被驅動皮帶輪72之進給螺桿24係在由第一和第二軸承78、80a、80b支撐之狀態下被旋轉。
結果，螺入於進給螺桿24上之移位螺帽76被朝從皮帶輪蓋14離開之方向(箭號A之方向)移位，據此藉由連同移位螺帽76之桿70的移位，使滑動器18線性地沿著導引塊34朝從皮帶輪蓋14分離之方向(箭號A之方向)移位(參看第8圖)。此時，滑動器18係經由配置在滑動器18與導引塊34之間之複數個滾珠62而沿著軸方向被平穩地導引。
另一方面，藉由顛倒供應至驅動部16之電訊號之特性，使旋轉驅動源40根據電訊號朝相反方向旋轉，則驅動皮帶輪52、時規皮帶74、和被驅動皮帶輪72會朝相反方向旋轉。
由於此原因，與進給螺桿24螺紋嚙合之移位螺帽76係朝靠近皮帶輪蓋14之方向(箭號B之方向)移位，據此藉由連同移位螺帽76之桿70的移位，使滑動器18沿著導引塊34線性地移位朝向皮帶輪蓋14之側(於箭號B之方向)，並再次回到初始位置。
於上述方式，於本實施例中，因為組成驅動部16之旋轉驅動源40和組成驅動力傳輸機構20之進給螺桿24能夠容裝在單一主體12之內部，相較於驅動源和螺旋桿各自分離配置之電動致動器，能夠改善電動致動器10整體之剛性。
再者，藉由在主體12之內部容裝旋轉驅動源40，相較於配置於分離之外殼中之情形，電動致動器10之縱方向尺寸以及垂直於縱方向之橫方向尺寸能夠製成較小。
再者，藉由固定旋轉驅動源40於由譬如鋁等金屬材料製成之基座板42，以及進一步藉由設置複數個散熱(輻射)槽51於容裝有該旋轉驅動源40於其中之主體12之內部，則能夠改善於電動致動器10中之散熱性。結果，變成能夠於適當的溫度驅動電動致動器10。
又再者，如第9圖所示，固定螺栓97a從上方插入穿過滑動器18、導引塊34之孔34a和主體12之孔12a，並與形成在另一裝置M中之螺孔101螺紋嚙合以固定主體12於另一裝置M上。於是，包含其主體12之電動致動器10能夠可靠地固定於另一裝置M之附接表面m，並且改善電動致動器10之附接能力。再者，因為固定螺栓97a完全容裝於上述導引塊34和主體12之內部，因此固定螺栓97a不會暴露於外部，且不會從電動致動器10向外突出，此為其優點。孔12a、34a係朝垂直於主體12之軸之方向延伸穿過主體12和導引塊34。
另一方面，如第10圖所示，於電動致動器10放置於上述另一裝置M之附接表面m之狀態，從下方插入穿過另一裝置M之通孔105之固定螺栓97a可以與形成在主體12之附接螺孔103螺紋嚙合。於是，包含其主體12之電動致動器10能夠可靠地固定於另一裝置M之附接表面m，並且改善電動致動器10之附接能力。
再者，如第11圖所示，孔12b設於主體12之側部，而接頭98連接至該孔12b，於是能夠經由接頭98連通主體12之內部和外部。此外，藉由經由未顯示之導管連接負壓(亦即，真空)供應源至接頭98，並供應負壓至該接頭98，則當供應負壓時，能夠防止從主體12排放灰塵至外側。換言之，能夠針對電動致動器10提供防塵能力。結果，例如，當電動致動器10用於潔淨室(clean room)環境中時，能夠提供灰塵等不會排放至外側之合適的情形。
利用依照上述本實施例之電動致動器10，已說明其中分別且各自獨立地設有容裝驅動部16之第一孔部分22和供進給螺桿24插入穿過之第二孔部分26的結構。然而，本發明不限於此組構。例如，如第12圖所示，可以設置使得第一孔部分22和第二孔部分26之間能夠相互連通之連通孔99。連通孔99形成為實質上垂直於第一孔部分22和第二孔部分26延伸之方向。也就是說，於主體12中，第一孔部分22、第二孔部分26、和連通孔99共同地作用為單一容裝部分，該容裝部分能夠容納驅動部16和進給螺桿24二者。
其次，依照另一個實施例之電動致動器100係顯示於第13圖至第15圖中。與依照前述實施例之電動致動器10之結構元件相同的結構元件係由相同的元件符號所標示，並省略此等特徵之詳細說明。
依照另一個實施例之電動致動器100與依照原來實施例之電動致動器10的不同處在於設有調整器機構(調整機構)104，該調整器機構能夠調整滑動器102之移位量。
於電動致動器100中，調整器機構104配置在主體12之上表面，用來調節滑動器102朝向皮帶輪蓋14之側(於箭號B之方向)之移位量。調整器機構104包含透過螺栓106固定至主體12之塊體108、被螺紋嚙合並能夠相對於塊體108前進和後退之止動銷(stopper pin)110、以及用來鎖固止動銷110之移位的鎖固螺帽112。
塊體108之底部係相對於主體12被固定，而止動銷110則螺入垂直於底部地直立之區域。將止動銷110配置成能夠沿著主體12之軸方向(箭號A和B方向)前進和後退，而使得藉由滑動器102與止動銷110之端部的抵靠，而藉由伴隨於此之嚙合而停止滑動器102之移位。再者，鎖固螺帽112係在塊體108之螺紋區之皮帶輪蓋14側(箭號B之方向)螺紋嚙合至止動銷110。
詳言之，止動銷110相對於塊體108螺紋旋轉，並藉由朝相對於滑動器102接近和分離之方向(箭號A和B方向)移位，而能夠調整抵靠止動銷110並與止動銷110嚙合之滑動器102之移位量。
再者，藉由鎖固螺帽112之螺紋旋轉而抵靠塊體108之端表面，能夠於調整移位量之狀況調節止動銷110之前進和後退移動，而使得滑動器102之移位量不會偏移並且能夠可靠和適當地維持。
依照本發明之電動致動器不限於上述實施例。當然，可以採用各種其他的配置而不會偏離本質特性和本發明之目的。
10、100．．．電動致動器
12．．．主體
12a、12b．．．孔
14．．．皮帶輪蓋
16．．．驅動部
18、102．．．滑動器
20．．．驅動力傳輸機構
22．．．第一孔部分
24．．．進給螺桿
26．．．第二孔部分
28．．．蓋螺栓
30．．．蓋板
32．．．孔
34．．．導引塊
34a．．．孔
38．．．固定螺栓
40．．．旋轉的驅動源
42．．．基座板
44．．．偵測器
46．．．緊固螺栓
48．．．引線
50．．．驅動軸
51．．．散熱槽
52．．．驅動皮帶輪
54．．．台座表面
56．．．主體部分
58a、58b．．．側壁部分
60．．．端板
62．．．滾珠
64．．．第一滾珠槽
66．．．第二滾珠槽
68．．．連接螺栓
70．．．桿
72．．．被驅動皮帶輪
74．．．時規皮帶
76．．．移位螺帽
78．．．第一軸承
80a、80b．．．第二軸承
82．．．固定螺栓
84．．．鎖固螺帽
86．．．螺紋部分
88．．．導引主體
90．．．密封構件
92．．．螺孔
94．．．插座
96．．．固定螺栓
97a．．．固定螺栓
98．．．接頭
100．．．電動致動器
101．．．螺孔
102．．．滑動器
103．．．附接螺孔
104．．．調整器機構(調整機構)
105．．．通孔
108．．．塊體
110．．．止動銷
112．．．鎖固螺帽
M．．．另一裝置
m．．．附接表面
第1圖為依照本發明之一實施例之電動致動器之外部透視圖；
第2圖為第1圖中所示電動致動器之分解透視圖；
第3圖為第1圖中所示電動致動器之縱剖面圖；
第4圖為第1圖中所示電動致動器之橫剖面圖；
第5圖為沿著第4圖之V-V線之剖面圖；
第6圖為沿著第4圖之VI-VI線之剖面圖；
第7圖為沿著第4圖之VII-VII線之剖面圖；
第8圖為顯示於第4圖之電動致動器之滑動器朝離開皮帶輪蓋之方向移位之狀態的橫剖面圖；
第9圖為顯示電動致動器藉由固定螺栓固定於另一個裝置之情形之橫剖面圖；
第10圖為顯示電動致動器藉由固定螺栓固定於另一個裝置之另一種情形之橫剖面圖；
第11圖為顯示將用來供應負壓之接頭設置於上述電動致動器之情形之橫剖面圖；
第12圖為顯示修改之例子之剖面圖，其中構成電動致動器之主體之第一孔部分和第二孔部分經由連通孔連通；
第13圖為依照本發明之另一個實施例之電動致動器之外部透視圖；
第14圖為顯示於第13圖之電動致動器之平面圖；以及
第15圖為顯示第14圖之電動致動器之滑動器朝向皮帶輪蓋之側移位並由鄰近的機構嚙合之狀態之平面圖。
10．．．電動致動器
12．．．主體
12a．．．孔
14．．．皮帶輪蓋
16．．．驅動部
20．．．驅動力傳輸機構
22．．．第一孔部分
24．．．進給螺桿
26．．．第二孔部分
30．．．蓋板
32．．．孔
38．．．固定螺栓
40．．．旋轉的驅動源
42．．．基座板
44．．．偵測器
46．．．緊固螺栓
48．．．引線
50．．．驅動軸
52．．．驅動皮帶輪
60．．．端板
70．．．桿
72．．．被驅動皮帶輪
74．．．時規皮帶
76．．．移位螺帽
78．．．第一軸承
80a、80b．．．第二軸承
84．．．鎖固螺帽
86．．．螺紋部分
88．．．導引主體
90．．．密封構件
92．．．螺孔
96．．．固定螺栓

Claims (10)

  1. 一種電動致動器，其中，驅動部之驅動力係透過驅動力傳輸皮帶而傳送至移位構件，該電動致動器包括：具有第一容裝部分(22)和第二容裝部分(26)之主體(12)；配置在該第一容裝部分(22)中並由電訊號驅動之驅動部(16)；配置在該第二容裝部分(26)中並於該驅動部(16)之驅動作用下旋轉之進給螺桿(24)；用來傳輸該驅動部之驅動力輸出至該進給螺桿(24)之驅動力傳輸機構(20)；螺入至該進給螺桿(24)並藉由該進給螺桿(24)之旋轉而沿著軸方向位移的移位螺帽(76)；以及配置在該主體(12)的上表面且連接至該移位螺帽(76)，而配置成與該移位螺帽(76)一起沿著該軸方向移位之移位構件(18,102)，其中，該驅動部(16)和該進給螺桿(24)係透過該第一容裝部分(22)和該第二容裝部分(26)平行地配置。
  2. 如申請專利範圍第1項之電動致動器，其中，該主體(12)藉由模製成型(molding)產生。
  3. 如申請專利範圍第2項之電動致動器，其中，構成該驅動部(16)之旋轉驅動源(40)連接至由金屬材料所製成之散熱板。
  4. 如申請專利範圍第3項之電動致動器，其中，沿著該主 體(12)之軸方向延伸之複數個散熱槽(51)係形成在該主體(12)之內壁表面，該旋轉驅動源(40)係透過基底板(42)而配置，且該基底板(42)係配置成與該散熱槽(51)成面對關係。
  5. 如申請專利範圍第4項之電動致動器，其中，負壓供應源經由連接至孔(12b)之接頭(98)而連接至該主體(12)之側部。
  6. 如申請專利範圍第1項之電動致動器，其中，該第一容裝部分(22)和該第二容裝部分(26)經由連通孔(99)而互相連通。
  7. 如申請專利範圍第1項之電動致動器，復包括調整機構(104)，該調整機構(104)能夠調整該移位構件(102)沿著該移位構件(102)之軸方向之移位量。
  8. 如申請專利範圍第7項之電動致動器，其中，該調整機構(104)包括：塊體(108)，固定於該主體(12)；止動銷(110)，與該塊體(108)螺紋嚙合，並且能夠相對於該塊體(108)前進或後退；以及鎖固螺帽(112)，調節該止動銷(110)之移位。
  9. 如申請專利範圍第1項之電動致動器，其中，該主體(12)包含孔(12a)，該孔(12a)係朝垂直於該主體(12)之軸之方向延伸穿過該主體(12)，且插入於該孔(12a)中之固定螺栓(97a)係與另一構件螺紋嚙合，以固定該主體(12)於該另一構件上。
  10. 如申請專利範圍第1項之電動致動器，其中，該主體(12)包含朝垂直於該主體(12)之軸之方向延伸穿過該主體(12)的螺孔(103)，且插入於面對該螺孔(103)之另一個構件的固定螺栓(97a)係與該螺孔(103)螺紋嚙接以固定該主體(12)於該另一個構件上。
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