TWI567307B - 線性致動器 - Google Patents

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TWI567307B
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保坂達也
佐藤俊夫
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Description

線性致動器
本發明係關於線性致動器，用於位移(displace)第一構件與第二構件(其係配置成面對該第一構件)之間的相對位置，同時防止在該第一構件與該第二構件之間發生抖動/反衝(chattering/backlash)。
習知的線性致動器位移導軌與滑動工作台(其係裝設於該導軌對面)之間的相對位置。如日本特開第2010-161926號所揭露者，用於位移該導軌與該滑動工作台，例如，球形滾動體係插入於該導軌與固定至該滑動工作台的可移動元件之間。藉由設置在該導軌與該可移動元件之間的兩列導引溝槽(滾動溝槽)支撐用於滾動的滾動體。該滾動體係由構建成哥德式拱形(gothic arch)的導引溝槽以滾動的方式所支撐。
為了防止在該導軌(第一構件)與該可移動元件(第二構件)之間發生抖動/反衝，藉由令該滾動體的直徑大於(例如：數微米等級)該滾動體在該滾動溝槽中的接觸直徑(contact diameter)(亦即，當該滾動體容置於該滾動溝槽中時的滾動體直徑)而施加預先壓縮(pre-compression)至該滾動體。為了使得該滾動體在該滾動溝槽中的接觸直徑小於該滾動體的直徑，使用各種技術，如(1)調整該導軌與該可移動元件的滾動溝槽之形狀；(2)變更所使用的導軌與可移動元件的組合；以及(3)使用初始直徑大於前述接觸直徑的滾動體。
然而，使用上述技術，問題易於發生，因為在上述第一技術(1)，需要數微米等級的高水準加工精密度(maching accuracy)；在上述第二技術(2)，需要數微米等級的高水準組裝精密度；以及在上述第三技術(3)，難以適當地選擇滾動體。再者，在將該滾動體支撐於建構成兩列哥德式拱形形式的滾動溝槽中的情況下，必須對該等滾動溝槽實施高精確度的加工，且再者，該等滾動體的差動滑移(differential slippage)造成摩擦力增加而發生缺陷。
此外，在使用具有圓形結構的滾動溝槽的情況下，該滾動溝槽的支撐方向係配置為相互直角(mutual right angle)，以在兩個方向支撐負載，儘管有利於使得差動滑移小於前述哥德式拱形結構，但是因為需要四列的滾動溝槽而使得整體結構變得更為複雜，且使得該線性致動器的尺寸更加難以微縮(縮減)。
本發明已考量先前所討論關於習知技術的問題，且具有藉由簡單結構提供線性致動器、可防止在第一構件與第二構件之間發生抖動/反衝、可抑制滾動體的差動滑移、以及有助於微縮線性致動器之目的。
為了達成上述目的，本發明提供一種線性致動器，用於位移第一構件與第二構件之間的相對位置，該第二構件係配置成面對該第一構件，其中，突出部分(projection)係形成於該第一構件的相對端側上，該突出部分沿著位移方向延伸且朝向該第二構件突出；該第二構件係裝設在位於該第一構件的相對端側上的突出部分之間，該第二構件與該第一構件之間插入有能夠位移該第一構件與該第二構件之間的相對位置的滾動體；用於以滾動的方式支撐該滾動體的第一滾動溝槽與第二滾動溝槽係設置在位於該第一構件的相對端側上的突出部分上以及該第二構件上，且該第一滾動溝槽與該第二滾動溝槽施加壓力於該滾動體上，該壓力係由磁鐵的磁性吸力所造成，而該磁鐵產生具有兩極的雙極磁場。
該等磁鐵可為永久磁鐵或電磁鐵。
較佳的情況是，該滾動體的直徑可小於形成在該第一滾動溝槽與該第二滾動溝槽之間的空間。
該第一滾動溝槽與該第二滾動溝槽的其中至少一者的溝槽形狀可具有單一曲率半徑的弓形(arcuate shape)。
該第一滾動溝槽與該第二滾動溝槽的其中至少一者的溝槽形狀可由各自具有個別曲率半徑的複數個弧形所組成。
較佳的情況是，該第一構件與該第二構件可為磁性體(magnetic body)。
可於該第一構件與該第二構件的其中一者上裝設線圈，且該磁鐵可裝設於該第一構件與該第二構件之中未裝設該線圈於其上的另一者的一側上，使得由流動於該線圈中的電流所產生的推力(thrust force)藉此位移該第一構件與該第二構件之間的相對位置。
圓柱形主體可附接至該第一構件與該第二構件的其中一者，且該磁鐵可裝設於該第一構件與該第二構件的其中一者上。
根據本發明，該第一滾動溝槽與該第二滾動溝槽(以滾動的方式支撐該滾動體)係設置在位於該第一構件的相對端側上的突出部分上以及該第二構件上，且該第一滾動溝槽與該第二滾動溝槽施加壓力於該滾動體上，該壓力係由該磁鐵的磁性吸力所造成。因此，可防止在第一構件與第二構件之間發生抖動/反衝，同時抑制該滾動體的差動滑移以及達到縮減線性致動器的尺寸。相較於哥德式拱形結構或圓形結構，不需要對該滾動體以及該第一與第二滾動溝槽進行高水準的加工精密度，且因此可減少該線性致動器的加工與組裝的製程步驟。
當透過以下說明書內容結合附加圖式時，本發明的上述與其他目的特徵與優點將變得更為清楚明瞭，其中，本發明的較佳實施例係以說明範例的方式顯示。
本發明的線性致動器的較佳實施例應參照附加圖式詳細說明如下。
<第一實施例>
第1圖係顯示根據本發明的第一實施例的線性致動器10之透視圖，第2圖係該線性致動器10之爆炸透視圖，且第3圖係在箭頭方向且沿著第1圖的線段III-III所見之剖面圖。
根據第一實施例的線性致動器10配備有導軌(第一構件)12與滑動工作台(第二構件)14，該滑動工作台14係配置成面對該導軌12。該導軌12的剖面為U形，且面向該滑動工作台14的線圈16係裝設於該導軌12上。該線圈16係環形(doughnut-shaped)或空心線圈(air core coil)，其中，纏繞有覆蓋以絕緣薄膜(insulative film)的導線，且該線圈進一步藉由以樹脂製造的絕緣體18所模造(molding)形成。該線圈16實質上係裝設於該導軌12的上側表面的中央位置上。
於該導軌12的側向方向(箭頭B的方向)上的相對端側上，形成有自該導軌12的基底(base)朝向該滑動工作台14突出的突出部分20a、20b，且該等突出部分20a、20b的內側形成有導引溝槽(第一滾動溝槽)22、22，該導引溝槽22沿著該箭頭A的方向延伸(或沿著該滑動工作台14滑動的方向延伸)。
該滑動工作台14係裝設於該導軌12的突出部分20a、20b之間，具有複數個剛性球(滾動體，在下文中亦僅稱之為「球」)24插入於該導軌12與該滑動工作台14之間，且該複數個剛性球24能夠位移該導軌12與該滑動工作台14之間的相對位置。兩個永久磁鐵(磁鐵)26a、26b係裝設於該滑動工作台14的表面上，面對該導軌12。更具體而言，凹部28實質上係於側向方向(垂直於箭頭A方向之方向)上形成在該滑動工作台14的中央部份，且該等永久磁鐵26a、26b係裝設於該凹部28中。設置於該導軌12上的線圈16與設置於該滑動工作台14的永久磁鐵26a、26b係配置於預定的區間(interval)或間隙(gap)。導引溝槽(第二滾動溝槽)30、30係沿著箭頭A的方向形成於該滑動工作台14側向方向的兩端的中央部份。該導引溝槽22、22以及該導引溝槽30、30係以滾動的方式支撐該等球24。
多個凹部34(其中安裝有多個返回導引32)係設置於該滑動工作台14上。溝槽(以下亦稱作為「循環通道(circulation passage)」)36係形成於該返回導引32中，用於使該等球24循環穿過該返回導引32，使得已滾動至該導引溝槽30、30端的球24藉由該返回導引32滾動進入該循環通道36。換言之，該返回導引32的功能在於將該等球24的滾動方向作180度的切換。
在該線性致動器10中，配置有該導軌12與該滑動工作台14，使得該導引溝槽22、22與該導引溝槽30、30實質上位於相同高度，於該循環通道36中或由該導引溝槽22、22與該導引溝槽30、30所形成的空間(間隙)中容納有複數個球24作為線性導引。在藉由各個球24的滾動實施導引作用的情況下，該滑動工作台14可在箭頭A的方向相對該導軌12進行位移。未圖示的複數個螺絲孔(screw hole)係沿著該滑動工作台14的平板厚度方向形成於該滑動工作台14中，可進而藉由螺栓(未顯示)將另一構件(如工作件(workpiece)或類似構件)固定至該滑動工作台14，該螺栓係螺旋插入(screw-insert)該螺絲孔。
各該永久磁鐵26a、26b的尺寸係設定為小於該線圈16的尺寸。儘管在本實施例中，該滑動工作台14上裝設有兩個永久磁鐵26a、26b，但是在其上可裝設有一個或三個或更多個永久磁鐵。
該導軌12與該滑動工作台14係由磁性材料所製成。該等球24與該返回導引32可由磁性或非磁性材料所製成。此外，磁性球(第一滾動體)24與非磁性(例如：樹脂材料)球(第二滾動體)24可沿著箭頭A的方向交替配置。
在該線性致動器10中，在該滑動工作台14受到該複數個球24的導引下在箭頭A的方向位移的情況下，雖然該等球24通常以一致方向轉動，但是在彼此互相接觸的個別相鄰球24的表面，個別的球24往往以相反方向轉動。如此一來，在個別的球24之間產生高摩擦阻力，且發生球24的位置滑移(positional slippage)，可能導致該滑動工作台14無法平順地位移。因此，藉由交替配置磁性球24與非磁性球24，可抑制鄰近的球24之間的摩擦阻力，而使得該滑動工作台14能夠平順地位移。再者，藉由磁性材料製造至少一些球24，能夠抑制該等突出部分20a、20b與該滑動工作台14之間所產生的磁通量洩漏(leakage magnetic flux)。
由於該導軌12係由磁性體所構成，故磁性吸力(magnetic attractive force)作用於該永久磁鐵26a、26b與該導軌12之間，藉此在該滑動工作台14上強加導引向下的力量。根據第一實施例，該導軌12的側邊係定義為向下側(downward side)而該滑動工作台14的側邊係定義為向上側(upward side)。
第4圖係顯示該導引溝槽22與該導引溝槽30之圖式，該等導引溝槽之間支撐有多個球24。該導引溝槽22與該導引溝槽30構成由兩個弧形(arc)的組合所形成之溝槽，該溝槽的曲率半徑大於各該球24的半徑。更詳細地說，該導引溝槽22係由第一曲面40a(其係形成有具第一曲率半徑之弧形)與第二曲面40b(其係形成有具第二曲率半徑之弧形)所形成，而該導引溝槽30係由第一曲面42a(其係形成有具第三曲率半徑之弧形)與第二曲面42b(其係形成有具第四曲率半徑之弧形)所形成。
該等球24係由該導引溝槽30的第一曲面42a與該導引溝槽22的第二曲面40b之接界(abutment)所支撐。換言之，該等球24係由該導引溝槽30的第一曲面42a與該導引溝槽22的第二曲面40b所支撐。聯結該接觸點a(其係介於該導引溝槽30的第一曲面42a與該球24之間)與該接觸點b(其係介於該導引溝槽22的第二曲面40b與該球24之間)的線段c通過該球24的中央。該線段c(其係通過該接觸點a與該接觸點b)與平面d(其係通過該球24的中央且於該導軌12與該滑動工作台14的側向方向延伸)之間所形成的角度θ小於90度。此外，所形成的導引溝槽30的第一曲面42a與導引溝槽22的第二曲面40b使得形成於該線段c與該平面d之間的角度θ具有預定的角度值。
該等球24通常無法穩固地被支撐於該導引溝槽30的第一曲面42a與導引溝槽22的第二曲面40b，然而，如先前所述，由於該等永久磁鐵26a、26b的磁性吸力，造成在向下方向有一股力量施加於該滑動工作台14上，且因此，可藉由該導引溝槽30的第一曲面42a與導引溝槽22的第二曲面40b在對角線或傾斜方向施加一股按壓力(pressing force)於該球24上。換言之，該按壓力係由該接觸點a與該接觸點b施加於該球24上。因此，即使具有如第4圖所示的簡單結構，仍可穩固地持有該球24，且可防止該導軌12與該滑動工作台14之間的抖動/反衝。
根據該線段c與該平面d之間所形成的角度θ，可改變在該導軌12與該滑動工作台14的側向方向所避免的抖動/反衝以及在該導軌12與該滑動工作台14的垂直方向所避免的抖動/反衝之精確度比例。倘若所形成的角度θ為45度，則在球24上施加在側向方向的力量相同於施加在垂直方向的力量，且因此，在側向方向所避免的抖動/反衝的精確度相同於在垂直方向所避免的抖動/反衝。當所形成的角度θ變得小於45度時，可改善在側向方向所避免的抖動/反衝的精確度，然而，卻造成在垂直方向所避免的抖動/反衝的精確度的惡化。再者，當所形成的角度θ變得大於45度時，可改善在垂直方向所避免的抖動/反衝的精確度，然而，卻造成在側向方向所避免的抖動/反衝的精確度的惡化。
採用習知技術的哥德式拱形結構，必須對該球24、該導引溝槽22的尺寸與該導引溝槽30的形狀和尺寸等進行數微米(μm)程度的調整與選擇，然而，採用本實施例，即便並未作出此類高精確度的調整，以簡單的結構仍然能夠改善避免該導軌12與該滑動工作台14之間的反衝與抖動。再者，由於該等球24係受支撐於該接觸點a與該接觸點b所構成的兩點之間，故可抑制該等球24的差動滑移。此外，由於無須如先前所述的環狀結構的四列導引溝槽，故可簡化該線性致動器的結構並縮減該線性致動器的尺寸。
第5圖係顯示在該線性致動器10的縱向支撐有多個球24的範圍與在磁性吸力係由永久磁鐵26a、26B所產生的範圍44(由剖面線所示區域)之間的關係之示意圖。於第一實施例中，在該線性致動器10的縱向方向藉由該導軌12與該滑動工作台14支撐該等球24的範圍係短於磁性吸力係由永久磁鐵26a、26B所產生的範圍44。
接下來，應概略地描述根據第一實施例的線性致動器操作。該線性致動器10係用以位移該滑動工作台14與該導軌12的相對位置。更具體而言，電流供給能量予該線圈16，且藉由該永久磁鐵26a、26b所產生的磁通量以及流經該線圈16的電流(基於佛萊明左手定則(Fleming’s left hand rule))，該線圈16在箭頭A的其中一個方向產生一股推力(羅倫茲力(Lorentz force))。如此一來，該滑動工作台14相對於該導軌12的位置係於箭頭A的方向位移。再者，可藉由變更供給能量予該線圈16的電流的方向來改變該滑動工作台14的位移方向。因此，藉由改變供給能量予該線圈16的電流的方向，該滑動工作台14在該導軌12上產生交互移動。
以此方式，根據第一實施例，在該線性致動器10中，利用該永久磁鐵26a、26b所產生的磁性吸力，且透過該滑動工作台14的導引溝槽30、30的上側第一曲面42a及該導軌12的導引溝槽22、22的下側第二曲面40b，可於對角線方向或傾斜方向施加壓力至該等球24，且因此，可利用簡單結構防止該導軌12與該滑動工作台14之間的抖動/反衝，同時抑制該等球24的差動滑移，且達到縮減該線性致動器10的尺寸之效果。相較於哥德式拱形結構或環狀結構，不需要對該等球24、該導引溝槽22、22與該導引溝槽30、30進行高精密度的加工與該組裝，且因此，可減少該線性致動器10的加工與組裝的製程步驟。
此外，根據第一實施例，為了在向下方向施加壓力至該滑動工作台14，積極地使用該等永久磁鐵26a、26b的磁性吸力。然而，可設置與該永久磁鐵26a、26b分離的另一永久磁鐵，且亦可同樣積極地使用此永久磁鐵的磁性吸力。在此情況下，必須配置經獨立設置的永久磁鐵，以免因為該經獨立設置的永久磁鐵所產生的磁通量而干擾該滑動工作台14的移動。
再者，根據該第一實施例，該線圈16係裝設於該導軌12上且該永久磁鐵26a、26b係裝設於該滑動工作台14上，然而，該永久磁鐵26a、26b可裝設於該導軌12上且線圈16可裝設於該滑動工作台14上。同樣地，在此情況下，可藉由該永久磁鐵26a、26b的磁性吸力於傾斜方向對該等球24施加壓力。
<第二實施例>
第6圖係根據第二實施例的線性致動器100之透視圖，第7圖係如自該線性致動器100上方所見之爆炸透視圖，第8圖係如自該線性致動器100下方所見之爆炸透視圖，第9圖係在箭頭方向且沿著第6圖的線段IX-IX所見之剖面圖，而第10圖係在箭頭方向且沿著第6圖的線段X-X所見之剖面圖。
根據第二實施例的線性致動器100包含圓柱形主體102、裝設於該圓柱形主體102的上側部份上且沿著縱向(在箭頭C的方向)交互且線性移動之滑動工作台(第一構件)104、經插入於該圓柱形主體102與該滑動工作台104之間且沿著縱向(在箭頭C的方向)導引該滑動工作台之導引機構(第二構件)106、能夠調整該滑動工作台104的位移量之止動機構(stopper mechanism)108。
該圓柱形主體102係形成有矩形剖面以及沿著縱向方向的預定長度。凹部110實質上形成在該圓柱形主體102之上側表面上的中央。該凹部110具有實質的弓形剖面，且延伸於縱向方向。該導引機構106係透過未顯示的連接螺栓而連接至該圓柱形主體102。
再者，在該圓柱形主體102的一側表面上，在垂直於該圓柱形主體102的縱向方向形成有用於供應與排放壓力流體(pressure fluid)的第一埠與第二埠112、114(流體進口/出口埠)，該第一埠與第二埠112、114與一對通孔(圓柱形腔室)116a、116b連通(如第9圖所示)。又再者，在該圓柱形主體102的另一側表面上，在該縱向方向形成有兩列的感測器附接溝槽(sensor attachment groove)118，該感測器附接溝槽118中安裝有未顯示的感測器。
該兩個通孔116a、116b係沿著該圓柱形主體102的縱向方向(箭頭A的方向)形成。其中一個通孔116a與另一通孔116b實質上係平行排列且彼此分隔達預定區間。包含活塞12與連接至該活塞120的感測器附接桿122之圓柱形機構124係裝設於個別通孔116a、116b中。
該圓柱形機構124係藉由將該對活塞120與活塞桿122分別安裝於該對通孔116a、116b中所構成。再者，磁鐵126係安裝於其中一個活塞120的外圍表面上。該磁鐵126僅裝設於其中一個活塞120上，位於該圓柱形主體102中的感測器附接溝槽118的側邊上。藉由安裝在該感測器附接溝槽118中的5偵測感測器(未顯示)來偵測該磁鐵126的磁性，藉此偵測該活塞120於軸心方向的位移位置。
該等通孔116a、116b的一端係由罩蓋128所阻擋且密封，但該等通孔116a、116b的另一端卻由桿支架(rod holder)132所密封，該桿支架132係由扣環(snap ring)130所維持。
通孔116a與116b之間的相互連通係透過形成於該通孔116a與通孔116b之間的一對連接通道134a、134b而建立。更具體而言，透過該連接通道134a、134b，在將供應至該第一埠112與該第二埠114的壓力流體引進入其中一個通孔116a之後，進一步將該壓力流體引進入另一通孔116b。該等連接通道134a、134b係形成為垂直於該等通孔116a、116b之延伸方向(箭頭C的方向)。
該滑動工作台104配備有滑動工作台主體136、連接至該滑動工作台主體136的一端之止動機構108、以及連接至該滑動工作台主體136的另一端之端平板(end plate)(維持構件)138。該端平板138係以垂直於該滑動工作台主體136的方式連接至該滑動工作台主體136。
該滑動工作台主體136係基底構件(base member)140與一對突出部分142a、142b所構成，該基底構件140沿著縱向方向(在箭頭C的方向)延伸且具有預定厚度，該對突出部分142a、142b以垂直於該基底構件140的兩側的方式向下突出(朝向該圓柱形主體102)。在該等突出部分142a、142b的內部表面上，沿著箭頭C的方向(在該滑動工作台104的滑動方向)形成有用於導引剛性球(滾動主體，以下簡稱作為「球」)144的導引溝槽(第一滾動溝槽)146、146。
四個工作件維持孔(workpiece retaining hole)148係形成在位於該基底構件140的一端與另一端之間的基底構件140上。該等工作件維持孔148相互分離達預定距離。舉例而言，當工作件(未顯示)係經負載於該滑動工作台104的上側表面上且經傳送時，該工作件係透過該工作件維持孔14固定於該滑動工作台104。
再者，一對螺栓孔(bolt hole)154係形成於該滑動工作台主體136的一端上，而該滑動工作台主體136的另一端上形成有一對螺栓孔156，其中，螺栓152a插入並穿透該螺栓孔154以固定該止動機構108的支架150，螺栓152b插入並穿透該螺栓孔156以固定該端平板138。該螺栓孔154、156在垂直於該滑動工作台主體136的延伸方向的方向(箭頭C與D的方向)全部貫穿該滑動工作台主體136。該止動機構108包含止動螺栓158以及鎖定螺母(lock nut)160，該止動螺栓158係與該支架150螺旋咬合(screw-engaged)，該鎖定螺母160調節該止動螺栓158的前進與縮回移動(advancing and retracting movement)。該止動機構108係裝設為面向裝設在該圓柱形主體102上的導引機構106。
該端平板138係由兩個螺栓152b所固定，該等螺栓152b插入並穿透形成在該滑動工作台主體136另一側的螺栓孔156。該端平板138係裝設為面向該圓柱形主體102的端表面，且分別固定至該等活塞桿122的端，該等活塞桿122係插入並穿透一對桿孔162a、162b。因此，包含該端平板138的滑動工作台104係製造成能夠與該等活塞桿122一起沿著該圓柱形主體102的縱向方向位移。
導引溝槽(第二滾動溝槽)164、164係於側向方向(於箭頭B的方向)且沿著箭頭C的方向形成在該導引機構106的兩側端。受到支撐的球144能夠藉由導引溝槽146、146與導引溝槽164、164滾動。此外，用於循環該等球144的循環通道166係形成在該導引機構106中，使得已經滾動到達該導引溝槽164端的球144掉頭且藉由該循環通道166以180度的反方向滾動。
利用該線性致動器100，配置有連接至該圓柱形主體102與該滑動工作台104之導引機構106，使得該導引溝槽146與該導引溝槽164實質上位於相同高度。在由該導引溝槽146與該導引溝槽164所形成的空間(間隙)中以及在該循環通道中容納有複數個球144作為線性導引。在藉由各個球144的滾動實施導引作用的情況下，該滑動工作台104可在箭頭C的方向相對該導引機構106進行位移，該導引機構106係連接至該圓柱形主體102。再者，如第7圖所示，永久磁鐵(磁鐵)172a、172b係裝設於該導引機構106的上側表面上。磁性吸力作用於該等永久磁鐵172a、172b與該滑動工作台104之間，藉此在該滑動工作台104上強加導引向下的力量。根據該第二實施例，該圓柱形主體102的側邊係定義為向下側，而該滑動工作台104的側邊係定義為向上側。再者，該滑動工作台104與該導引機構106係由磁性材料所製成。該導引機構106可僅僅包含磁性材料於其中，且更具體而言，該導引機構106可由包括磁性與非磁性材料兩者之材料所製成。舉例而言，在該導引機構106中，形成該導引溝槽164、164的構件可由樹脂形成，而與形成該導引溝槽164、164的構件分開的其他構件可由磁性材料所形成。再者，可沿著箭頭C的方向交替地配置磁性球(第一滾動體)144與非磁性球(第二滾動體)144。
第11圖係顯示導引溝槽146與導引溝槽164之圖式，該等導引溝槽之間支撐有多個球144。該導引溝槽146與該導引溝槽164構成由兩個弧形(arc)的組合所形成之溝槽，該溝槽的曲率半徑大於各該球144的半徑。更詳細地說，該導引溝槽146係由第一曲面174a(其係形成有具第一曲率半徑之弧形)與第二曲面174b(其係形成有具第二曲率半徑之弧形)所形成，而該導引溝槽164係由第一曲面176a(其係形成有具第三曲率半徑之弧形)與第二曲面176b(其係形成有具第四曲率半徑之弧形)所形成。
該等球144係由該導引溝槽146的第一曲面174a與該導引溝槽164的第二曲面176b之接界所支撐。聯結該接觸點a(其係介於該導引溝槽146的第一曲面174a與該球144之間)與該接觸點b(其係介於該導引溝槽164的第二曲面176b與該球144之間)的線段c通過該球144的中央。該線段c(其係通過該接觸點a與該接觸點b)與平面d(其係通過該球144的中央且於該滑動工作台104的側向方向延伸)之間所形成的角度θ小於90度。所形成的導引溝槽146的第一曲面174a與導引溝槽164的第二曲面176b使得形成於該線段c與該平面d之間的角度θ具有預定的角度值。
該等球144通常無法穩固地被支撐於該導引溝槽146的第一曲面174a與導引溝槽164的第二曲面176b，然而，如先前所述，由於該等永久磁鐵172a、172b的磁性吸力，造成在向下方向有一股力量施加於該滑動工作台104上，且因此，可藉由該導引溝槽146的第一曲面174a與導引溝槽164的第二曲面176b在對角線或傾斜方向施加一股按壓力於該球144上。換言之，該按壓力係由該接觸點a與該接觸點b施加於該球144上。因此，即使具有如第11圖所示的簡單結構，仍可穩固地持有該球144，且可防止該滑動工作台104與該導引機構106之間的抖動/反衝。
對應於該線段c與該平面d之間所形成的角度θ，可改變在該滑動工作台104與該導引機構106的側向方向所避免的抖動/反衝以及在該滑動工作台104與該導引機構106的垂直方向所避免的抖動/反衝之精確度比例。
第12圖係顯示在該線性致動器100的縱向支撐有多個球144的範圍與在磁性吸力係由永久磁鐵172a、172b所產生的範圍180(由剖面線所示區域)之間的關係之示意圖。於第二實施例中，在該線性致動器100的縱向方向藉由滑動工作台104與該導引機構106支撐該等球144的範圍係長於磁性吸力由永久磁鐵172a、172b所產生的範圍。
接下來，應概略地描述根據第二實施例的線性致動器100操作。在以下描述中，如第6圖所示，該滑動工作台104的端平板138與該圓柱形主體102的端表面接界的條件應視為初始位置(initial position)。
首先，將來自未顯示的壓力流體供應源之壓力流體引進入該第一埠112。於此情況下，該第二埠114係處於藉由未顯示的開關閥(switching valve)對空氣開放(open)的狀態。供應至該第一埠112的壓力流體係供應至其中一個通孔116a，藉由通過該連接通道134b同時供應進入其他通孔116a，於是該活塞120被按壓向該桿支架132的側邊。因此，連接至該活塞120的活塞桿122與該滑動工作台104在使得該活塞120接近該桿支架132的方向(亦即，在使得該端平板138遠離該圓柱形主體102的方向)一起移動。
此外，藉由接界該止動螺栓158的端(其係裝設於該滑動工作台104的一個端部份上)與該導引機構106的端表面，止動該滑動工作台104的位移且該滑動工作台104到達位移終端端位置(displacement terminal end position)。該止動機構108能夠藉由鬆開該鎖定螺母160來調整該滑動工作台104的位移量，且在該止動螺栓158能夠前進與縮回之後，藉由該止動螺栓158突出於該支架150的端表面的程度來調整該滑動工作台104的位移量，且在那之後，重新鎖緊該鎖定螺母160。
另一方面，在該滑動工作台104於遠離該位移終端端位置的方向位移的情況下，已供應至該第一埠112的壓力流體反而供應至該第二埠114，同時該第一埠112係處於對空氣開放的狀態。因此，藉由將該壓力流體自該第二埠114供應至該對通孔116a、116b，該等活塞120係於遠離該桿支架132的方向(在該端平板138接近該圓柱形主體102的方向)位移，使得該滑動工作台104透過該活塞120與該活塞桿122進行位移。此外，藉由該端平板138與該圓柱形主體102的端表面之接界，可儲存該初始位置。
如此一來，根據該第二實施例(類似第一實施例)，在該線性致動器100中，利用該永久磁鐵172a、172b的磁性吸力，可藉由該滑動工作台104的導引溝槽146、146的上側上的第一曲面174a及該導引機構106的導引溝槽164、164的下側上的第二曲面176b而於對角線方向或傾斜方向施加壓力至該等球144，且因此，可利用簡單結構防止該滑動工作台14與該導引機構106之間的抖動/反衝，同時抑制該等球144的差動滑移，且達到縮減該線性致動器100的尺寸之效果。相較於哥德式拱形或環狀結構，不需要對該等球144、該導引溝槽146、146與該導引溝槽164、164進行高精密度的加工與該組裝，且因此可減少該線性致動器100的加工與組裝的製程步驟。
此外，根據該第二實施例，永久磁鐵172a、172b係裝設於該導引機構106上，然而，該永久磁鐵172a、172b亦可裝設於該滑動工作台104上。在此情況下，該永久磁鐵172a、172b係裝設於該滑動工作台104面對該導引機構106的範圍內。同樣地，在此情況下，由於藉由該永久磁鐵172a、172b的磁性吸力施加導引向下的力量至該滑動工作台104，可於對角線方向或傾斜方向對該等球144施加壓力。
<變化實施例>
上述各個實施例皆可根據以下方式進行變化。
(第一變化實施例)
於先前所提及的各個實施例中，該導引溝槽22與該導引溝槽30，或導引溝槽146與導引溝槽164係由兩個個別弧形所組合形成。然而，該導引溝槽22與該導引溝槽30，或導引溝槽146與導引溝槽164亦可為由單一弧形所構成的溝槽。同樣地，在此情況下，類似第一實施例與第二實施例，由於來自該永久磁鐵26a、26b或該永久磁鐵172a、172b，使得該導引溝槽22與該導引溝槽30，或導引溝槽146與導引溝槽164能夠在對角線方向或傾斜方向對該等球24、144施加壓力。再者，利用單一弧形簡化該等溝槽的結構，使得製造該等溝槽所需的組裝步驟數量得以降低。在此情況下，該單一弧形係定義為曲率半徑大於該等球24、144的半徑之弧形。第13圖顯示上述第一實施例中該導引溝槽22、22與該導引溝槽30、30係由單一弧形所構成的溝槽之範例。如第13圖所示，即便該導引溝槽22與該導引溝槽30係由單一弧形所構成，但是可理解到該導引溝槽22與該導引溝槽30仍然能夠在對角線方向或傾斜方向施加壓力至該等球24上。
(第二變化實施例)
於先前所提及的各個實施例中，該導引溝槽22與該導引溝槽30，或導引溝槽146與導引溝槽164係由兩個個別弧形所組合形成。然而，由於該導引溝槽30的第二曲面42b與該導引溝槽22的第一曲面40a，或該導引溝槽146的第二曲面174b與該導引溝槽164的第一曲面176a本身並非用以施加壓力至該等球24、144，故該第二曲面42b與該第一曲面40a，或該第二曲面174b與該第一曲面176a的加工精確度可相對較低。換言之，該第二曲面42b與該第一曲面40a的表面，或該第二曲面174b與該第一曲面176a的表面可維持在較粗糙的狀態。因此，可減少製造該等導引溝槽所需的製程步驟數量。
(第三變化實施例)
於先前所提及的各個實施例中，儘管已使用永久磁鐵26a、26b與永久磁鐵172a、172b，但亦可採用電磁鐵(磁鐵)200代替此類永久磁鐵。實質上，只要採用能夠產生具有兩極的雙極磁場的基板(磁鐵)，則可採用永久磁鐵26a、26b、172a、172b或者電磁鐵。此外，在本發明中，概念上，名詞「磁鐵」可理解為包含任何永久磁鐵26a、26b、172a、172b以及電磁鐵。
第14圖係顯示第三變化實施例中所使用的電磁鐵200之局部剖面圖。該電磁鐵200係由捲線軸形(bobbin shape)之內軛(inner yoke)202、纏繞該內軛202外圍之線圈204、以及圍繞該線圈204外圍之外軛(outer yoke)206所構成。利用該電磁鐵200代替該永久磁鐵26a、26b、172a、172b，可調整施加至該等球24、144的壓力強度，或者可調整該磁性吸力的強度。更具體而言，藉由改變流經該電磁鐵200的線圈204的電流大小，可改變磁性吸力的強度，且因此可改變來自該導引溝槽30的第一曲面42a與該導引溝槽22的第二曲面40b，或來自該導引溝槽146的第一曲面174a與該導引溝槽164的第二曲面176b施加至該等球24、144的壓力之強度。
於該第三變化實施例中，該電磁鐵200包含該內軛202與該外軛206。然而，該電磁鐵200可排除該內軛202及/或該外軛206。該電磁鐵200可包含永久磁鐵，而非包含該內軛202。再者，可採用複數個電磁鐵200。
(第四變化實施例)
在上述第一實施例中，儘管該磁性吸力係利用兩個永久磁鐵26a、26b(於以下說明書內容中，名詞「永久磁鐵26」係用以作為說明該永久磁鐵26a與26b的集合名詞)所產生，但是如第15圖至第18圖所示，可以各種不同的方式變化該永久磁鐵26的數量與配置。
第15A圖至第15G圖係線性致動器10之示意圖，其中，沿著該箭頭A的方向設置有多條磁性路徑。第15A圖顯示線性致動器10，其中，在滑動工作台14面對該導軌12的一側上裝設有單一個類似平板的永久磁鐵26，使得該永久磁鐵26的S極面向該滑動工作台14且該永久磁鐵26的N極面向該導軌12。在此情況下，磁通量與磁性吸力係如第15A圖所示般產生。
第15B圖顯示線性致動器10，其中，軛210係沿著第15A圖的線性致動器中箭頭A的方向設置於該永久磁鐵26的相對側上。同樣地，在此情況下，磁通量與磁性吸力係相似如第15A圖所示般產生。
第15C圖顯示線性致動器10，其中，兩個永久磁鐵26係裝設於該滑動工作台14面對該導軌12之一側上，使得其中一個永久磁鐵26的S極與另一個永久磁鐵26的N極係位於該滑動工作台14的側邊上。換言之，顯示兩個永久磁鐵26係經垂直磁化，使得該兩個永久磁鐵26的極性定向(polar orientation)彼此相對，且該等永久磁鐵26係裝設於該滑動工作台14面對該導軌12之一側上。該兩個永久磁鐵26沿著箭頭A的方向相互接觸。在此情況下，磁通量與磁性吸力係如第15C圖所示般產生。
第15D圖顯示線性致動器10，其中，四個永久磁鐵26(係經垂直磁化，使得該永久磁鐵26的極性定向彼此相對)係沿著箭頭A的方向裝設於該滑動工作台14面對該導軌12之一側上。在第15D圖中，鄰近的永久磁鐵26係裝設為彼此相互接觸。在此情況下，磁通量與磁性吸力係如第15D圖所示般產生。
第15E圖顯示線性致動器10，其中，代替第15D圖所示的四個永久磁鐵26，單一個類似平板的永久磁鐵26係裝設於該滑動工作台14面對該導軌12之一側上，該永久磁鐵26係經磁化為多極(multiple poles)，且其中，該永久磁鐵26的個別磁極係沿著箭頭A的方向彼此相對。同樣地，在此情況下，磁通量與磁性吸力係相同如第15D圖所示般產生。
第15F圖顯示線性致動器10，其中，沿著箭頭A的方向在滑動工作台14面對導軌12的一側上裝設有三個永久磁鐵26(其係於箭頭A的方向被磁化)，使得該三個永久磁鐵26的極性定向彼此相對。在第15F圖中，軛210係設置於該永久磁鐵26的相對側上。在此情況下，磁通量與磁性吸力係如第15F圖所示般產生。
第15G圖顯示線性致動器10，其中，經垂直磁化的永久磁鐵26與經水平磁化的永久磁鐵26(在箭頭A的方向)係沿著箭頭A的方向交替地配置在該滑動工作台14面對該導軌12的一側上，且此外，其中，具有相同磁化方向的鄰近永久磁鐵26的極性定向係彼此相對。換言之，所示的線性致動器10中，該永久磁鐵26係以霍巴陣列(Halbach array)形式配置在滑動工作台14面對導軌12的一側上。在此情況下，磁通量與磁性吸力係如第15G圖所示般產生。
第16A圖至第16G圖係線性致動器10之示意圖，其中，磁性路徑係沿著箭頭B的方向設置。除了該永久磁鐵26的配置方向係沿著箭頭B的方向而非沿著箭頭A的方向以外，第16A至第16G圖所示的永久磁鐵26之配置基本上與第15A至第15G圖所示者相同，因此省略進一步的詳細說明。
第17A圖至第17G圖係線性致動器10之示意圖，其中，磁性路徑係沿著箭頭A的方向設置。除了該永久磁鐵26的裝設位置並非位於該滑動工作台14上而是位於該導軌12面對滑動工作台14的一側上以外，第17A至第17G圖所示的永久磁鐵26之配置基本上與第15A至第15G圖所示者相同，因此省略進一步的詳細說明。
第18A圖至第18G圖係線性致動器10之示意圖，其中，磁性路徑係沿著箭頭B的方向設置。除了該永久磁鐵26的裝設位置並非位於該滑動工作台14上而是位於該導軌12面對滑動工作台14的一側上以外，第18A至第18G圖所示的永久磁鐵26之配置基本上與第16A至第16G圖所示者相同，因此省略進一步的詳細說明。
(第五變化實施例)
在上述第二實施例中，儘管該磁性吸力係利用兩個永久磁鐵172a與172b(於以下說明書內容中，名詞「永久磁鐵172」係用以作為說明該永久磁鐵172a與172b的集合名詞)所產生，但是類似上述第四變化實施例，可變化該永久磁鐵的數量與配置等。在根據第五變化實施例的線性致動器10中，第15圖至第18圖的線性致動器10的垂直配置係相反的(換言之，該導軌12係位於上側上，而該滑動工作台14係位於下側上)，且進一步地，該導軌12被當作為該滑動工作台14，且第15圖至第18圖的滑動工作台14被當作為該導引機構106。
(第六變化實施例)
在上述各實施例中，該第一構件(該導軌12、該滑動工作台104)與該第二構件(該滑動工作台14、該導引機構106)兩者皆為磁性材料所製成。然而，該第一構件與該第二構件之間，此類構件上未裝設有永久磁鐵26、172的其中至少一者可為磁性材料所製成。更具體而言，在該永久磁鐵26、172係裝設於該第一構件上的情況下，至少該第二構件可為磁性材料所製成，且在該永久磁鐵26、172係裝設於該第二構件上的情況下，至少該第一構件可為磁性材料所製成。
(第七變化實施例)
上述第一至第六變化實施例的特徵可任意相互結合。
儘管本發明的某些較佳實施例已於上述說明書內容中詳細顯示且描述，但是本發明的技術範疇並不限定於上述實施例所揭露的範疇。所屬技術領域中具有通常知識者能夠清楚了解到上述實施例可進行各種不同的變化與改良。應理解到，此類變化與改良係包含在本發明的技術範疇之內，且在不背離本發明所附加的申請專利範圍中所提及的範疇下，可作為實施例。
10、100．．．線性致動器
12．．．導軌(第一構件)
14．．．滑動工作台(第二構件)
16、204．．．線圈
18．．．絕緣體
20a、20b、142a、142b．．．突出部分
22、30、146、164．．．導引溝槽(第一滾動溝槽)
24、144．．．剛性球(滾動體、球)
26、26a、26b、172、172a、172b．．．永久磁鐵(磁鐵)
28．．．凹部
30．．．導引溝槽(第二滾動溝槽)
32．．．返回導引
34．．．凹部
36、166．．．溝槽(循環通道)
40a、42a、174a、176a．．．第一曲面
40b、42b、174b、176b．．．第二曲面
102．．．圓柱形主體
106．．．導引機構(第二構件)
108．．．止動機構
110．．．凹部
112．．．第一埠
114．．．第二埠
116a．．．通孔
116b．．．通孔
118．．．感測器附接溝槽
120．．．活塞
104．．．滑動工作台
122．．．感測器附接溝槽
124．．．圓柱形機構
126．．．磁鐵
128．．．罩蓋
130．．．扣環
132．．．桿支架
134a．．．連接通道
134b．．．連接通道
136．．．滑動工作台主體
138．．．端平板
140．．．基底構件
148．．．工作件維持孔
150．．．支架
152a．．．螺栓
152b．．．螺栓
154．．．螺栓孔
156．．．螺栓孔
158．．．止動螺栓
160．．．鎖定螺母
162a．．．桿孔
162b．．．桿孔
180．．．範圍
200．．．電磁鐵(磁鐵)
202．．．內軛
206．．．外軛
210．．．軛
A、B、C、D．．．箭頭
III、IX、X．．．線段
第1圖係根據第一實施例的線性致動器之透視圖；
第2圖係第1圖所示的線性致動器之爆炸透視圖；
第3圖係在箭頭方向且沿著第1圖的線段III-III所見之剖面圖；
第4圖係顯示導軌的導引溝槽以及滑動工作台的導引溝槽之圖式，該等導引溝槽之間支撐有多個球；
第5圖係顯示在該線性致動器的縱向支撐有多個球的範圍與在磁性吸力係由永久磁鐵所產生的範圍(由剖面線所示區域)之間的關係之示意圖；
第6圖係根據第二實施例的線性致動器之透視圖；
第7圖係如自第6圖的線性致動器上方所見之爆炸透視圖；
第8圖係如自第6圖的線性致動器下方所見之爆炸透視圖；
第9圖係在箭頭方向且沿著第6圖的線IX-IX所見之剖面圖；
第10圖係在箭頭方向且沿著第6圖的線X-X所見之剖面圖；
第11圖係顯示導軌的導引溝槽以及滑動工作台的導引溝槽之圖式，該等導引溝槽之間支撐有多個球；
第12圖係顯示在該線性致動器的縱向支撐有多個球的範圍與在磁性吸力係由永久磁鐵所產生的範圍(由剖面線所示區域)之間的關係之示意圖；
第13圖係顯示根據第一變化實施例的導軌的導引溝槽以及滑動工作台的導引溝槽的範例之圖式；
第14圖係顯示第三變化實施例中所使用的電磁鐵之局部剖面圖；
第15A圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著箭頭A的方向設置，且其中，在滑動工作台面對導軌的一側上裝設有單一個類似平板的永久磁鐵，使得該永久磁鐵的S極面向該滑動工作台且該永久磁鐵的N極面向該導軌；
第15B圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著箭頭A的方向設置，且其中，軛係沿著第15A圖的線性致動器中箭頭A的方向設置於該永久磁鐵的相對側上；
第15C圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著箭頭A的方向設置，且其中，沿著箭頭A的方向在滑動工作台面對導軌的一側上裝設有兩個永久磁鐵(其係經垂直磁化)，使得該兩個永久磁鐵的極性定向彼此相對；
第15D圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著箭頭A的方向設置，且其中，沿著箭頭A的方向在滑動工作台面對導軌的一側上裝設有四個永久磁鐵(其係經垂直磁化)，使得該四個永久磁鐵的極性定向彼此相對；
第15E圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著箭頭A的方向設置，且其中，代替在第15D圖所示裝設有四個永久磁鐵，採用單一個類似平板的永久磁鐵(其係經磁化為多極)，且其中，該多極的個別磁極性定向係沿著箭頭A的方向彼此相對；
第15F圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著箭頭A的方向設置，且其中，沿著箭頭A的方向在滑動工作台面對導軌的一側上裝設有三個永久磁鐵(其係於箭頭A的方向被磁化)，使得該三個永久磁鐵的極性定向彼此相對，且軛係設置於各該永久磁鐵的相對側上；
第15G圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著箭頭A的方向設置，且其中，沿著箭頭A的方向在滑動工作台面對導軌的一側上配置有霍巴陣列形式的多個永久磁鐵；
第16A圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著該線性致動器的側向方向(箭頭B的方向)設置，且其中，在滑動工作台面對導軌的一側上裝設有單一個類似平板的永久磁鐵，使得該永久磁鐵的S極面向該滑動工作台且該永久磁鐵的N極面向該導軌；
第16B圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著該線性致動器的側向方向(箭頭B的方向)設置，且其中，軛係沿著第16A圖的線性致動器中箭頭B的方向設置於該永久磁鐵的相對側上；
第16C圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著該線性致動器的側向方向(箭頭B的方向)設置，且其中，沿著箭頭B的方向在滑動工作台面對導軌的一側上裝設有兩個永久磁鐵(其係經垂直磁化)，使得該兩個永久磁鐵的極性定向彼此相對；
第16D圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著該線性致動器的側向方向(箭頭B的方向)設置，且其中，沿著箭頭B的方向在滑動工作台面對導軌的一側上裝設有四個永久磁鐵(其係經垂直磁化)，使得該四個永久磁鐵的極性定向彼此相對；
第16E圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著該線性致動器的側向方向(箭頭B的方向)設置，且其中，代替在第16D圖所示裝設有四個永久磁鐵，採用單一個類似平板的永久磁鐵(其係經磁化為多極)，且其中，該多極的個別磁極性定向係沿著箭頭B的方向彼此相對；
第16F圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著該線性致動器的側向方向(箭頭B的方向)設置，且其中，沿著箭頭B的方向在滑動工作台面對導軌的一側上裝設有三個永久磁鐵(其係於箭頭B的方向被磁化)，使得該三個永久磁鐵的極性定向彼此相對，且軛係設置於各該永久磁鐵的相對側上；
第16G圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著該線性致動器的側向方向(箭頭B的方向)設置，且其中，沿著箭頭B的方向在滑動工作台面對導軌的一側上配置有霍巴陣列形式的多個永久磁鐵；
第17A圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著箭頭A的方向設置，且其中，在導軌面對滑動工作台的一側上裝設有單一個類似平板的永久磁鐵，使得該永久磁鐵的S極面向該滑動工作台且該永久磁鐵的N極面向該導軌；
第17B圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著箭頭A的方向設置，且其中，軛係沿著第17A圖的線性致動器中箭頭A的方向設置於該永久磁鐵的相對側上；
第17C圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著箭頭A的方向設置，且其中，沿著箭頭A的方向在導軌面對滑動工作台的一側上裝設有兩個永久磁鐵(其係經垂直磁化)，使得該兩個永久磁鐵的極性定向彼此相對；
第17D圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著箭頭A的方向設置，且其中，沿著箭頭A的方向在導軌面對滑動工作台的一側上裝設有四個永久磁鐵(其係經垂直磁化)，使得該四個永久磁鐵的極性定向彼此相對；
第17E圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著箭頭A的方向設置，且其中，代替在第17D圖所示裝設有四個永久磁鐵，採用單一個類似平板的永久磁鐵(其係經磁化為多極)，且其中，該多極的個別磁極性定向係沿著箭頭A的方向彼此相對；
第17F圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著箭頭A的方向設置，且其中，沿著箭頭A的方向在導軌面對滑動工作台的一側上裝設有三個永久磁鐵(其係於箭頭A的方向被磁化)，使得該三個永久磁鐵的極性定向彼此相對，且軛係設置於各該永久磁鐵的相對側上；
第17G圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著箭頭A的方向設置，且其中，沿著箭頭A的方向在導軌面對滑動工作台的一側上配置有霍巴陣列形式的多個永久磁鐵；
第18A圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著該線性致動器的側向方向(箭頭B的方向)設置，且其中，在導軌面對滑動工作台的一側上裝設有單一個類似平板的永久磁鐵，使得該永久磁鐵的S極面向該滑動工作台且該永久磁鐵的N極面向該導軌；
第18B圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著該線性致動器的側向方向(箭頭B的方向)設置，且其中，軛係沿著第18A圖的線性致動器中箭頭B的方向設置於該永久磁鐵的相對側上；
第18C圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著該線性致動器的側向方向(箭頭B的方向)設置，且其中，沿著箭頭B的方向在導軌面對滑動工作台的一側上裝設有兩個永久磁鐵(其係經垂直磁化)，使得該兩個永久磁鐵的極性定向彼此相對；
第18D圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著該線性致動器的側向方向(箭頭B的方向)設置，且其中，沿著箭頭B的方向在導軌面對滑動工作台的一側上裝設有四個永久磁鐵(其係經垂直磁化)，使得該四個永久磁鐵的極性定向彼此相對；
第18E圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著該線性致動器的側向方向(箭頭B的方向)設置，且其中，代替在第18D圖所示裝設有四個永久磁鐵，採用單一個類似平板的永久磁鐵(其係經磁化為多極)，且其中，該多極的個別磁極性定向係沿著箭頭B的方向彼此相對；
第18F圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著該線性致動器的側向方向(箭頭B的方向)設置，且其中，沿著箭頭B的方向在導軌面對滑動工作台的一側上裝設有三個永久磁鐵(其係於箭頭B的方向被磁化)，使得該三個永久磁鐵的極性定向彼此相對，且軛係設置於各該永久磁鐵的相對側上；以及
第18G圖係顯示線性致動器之示意圖，其中，磁性路徑係根據第四變化實施例沿著該線性致動器的側向方向(箭頭B的方向)設置，且其中，沿著箭頭B的方向在導軌面對滑動工作台的一側上配置有霍巴陣列形式的多個永久磁鐵。
10．．．線性致動器
12．．．導軌(第一構件)
14．．．滑動工作台(第二構件)
16．．．線圈
18．．．絕緣體
20a、20b．．．突出部分
22、30．．．導引溝槽(第一滾動溝槽)
24．．．剛性球(滾動體、球)
26a、26b．．．永久磁鐵(磁鐵)
28．．．凹部
30．．．導引溝槽(第二滾動溝槽)
32．．．返回導引
34．．．凹部
36．．．溝槽(循環通道)
A、B．．．箭頭

Claims (8)

  1. 一種線性致動器(10、100)，係用於位移第一構件(12、104)與第二構件(14、106)之間的相對位置，該第二構件(14、106)係配置成面對該第一構件(12、104)，其中：突出部分(20a、20b、142a、142b)係形成於該第一構件(12、104)的兩端側上，該突出部分(20a、20b、142a、142b)沿著位移方向延伸且朝向該第二構件(14、106)突出；該第二構件(14、106)係裝設在位於該第一構件(12、104)的該兩端側上的該突出部分(20a、20b、142a、142b)之間，該第二構件(14、106)與該第一構件(12、104)之間插入有能夠位移該第一構件(12、104)與該第二構件(14、106)之間的相對位置的滾動體(24、144)；用於以可滾動的方式支撐該滾動體(24、144)的第一滾動溝槽(22、146)與第二滾動溝槽(30、164)，係設置在位於該第一構件(12、104)的該兩端側上的該突出部分(20a、20b、142a、142b)上以及該第二構件(14、106)上；該第一滾動溝槽(22、146)與該第二滾動溝槽(30、164)施加壓力於該滾動體(24、144)上，該壓力係由磁鐵(26、26a、26b、172、172a、172b、200)的磁性吸力所造成，而該磁鐵(26、26a、26b、172、172a、172b、200)產生具有兩極的雙極磁場；該磁鐵(26、26a、26b、172、172a、172b、200) 係設於該第一構件(12、104)及該第二構件(14、106)的其中一者；且關於該線性致動器(10、100)的該位移方向中，該磁鐵(26、26a、26b、172、172a、172b、200)的該磁性吸力之範圍，係至少涵蓋了該滾動體(24、144)被該第一滾動溝槽(22、146)及該第二滾動溝槽(30、164)所保持的全部範圍。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之線性致動器(10、100)，其中，該磁鐵(26、26a、26b、172、172a、172b、200)係永久磁鐵(26、26a、26b、172、172a、172b)或電磁鐵(200)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之線性致動器(10、100)，其中，該滾動體(24、144)的直徑小於形成在該第一滾動溝槽(22、146)與該第二滾動溝槽(30、164)之間的空間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之線性致動器(10、100)，其中，該第一滾動溝槽(22、146)與該第二滾動溝槽(30、164)的其中至少一者的溝槽形狀係具有單一曲率半徑的弓形。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之線性致動器(10、100)，其中，該第一滾動溝槽(22、146)與該第二滾動溝槽(30、164)的其中至少一者的溝槽形狀係由各自具有個別曲率半徑的複數個弧形所組成。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之線性致動器(10、100)， 其中，該第一構件(12、104)與該第二構件(14、106)係磁性體。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之線性致動器(10、100)，其中：線圈(16)係裝設於該第一構件(12)與該第二構件(14)的其中一者上；該磁鐵(26、26a、26b、200)係裝設於該第一構件(12)與該第二構件(14)之中未裝設該線圈(16)於其上的另一者的一側上；以及推力係由流動於該線圈(16)中的電流所產生，以藉此位移該第一構件(12)與該第二構件(14)之間的相對位置。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之線性致動器(10、100)，其中，圓柱形主體(102)係附接至該第一構件(104)與該第二構件(106)的其中一者，且該磁鐵(172、172a、172b、200)係裝設於該第一構件(104)與該第二構件(106)的其中一者上。
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