TWI577112B - 直旋式致動器 - Google Patents

Description

直旋式致動器

本發明係關於一種直旋式致動器；特別係有關於一種使用兩組線性馬達及一滾珠螺桿而可提供直線及旋轉運動輸出的直旋式致動器。

使用線性馬達作為致動器，無須額外的轉換機構就可提供直線運動輸出，但是在許多應用場合如物品取放或檢測定位等製程中，僅是直線運動並不夠，尚須搭配旋轉運動才能滿足需求。

現行可提供直線及旋轉運動輸出的直旋式致動器，多數以線性馬達負責直線運動，再額外搭載伺服旋轉馬達以負責旋轉運動。然而，線性馬達與伺服旋轉馬達之機構差異甚大，故需要很多額外的機構轉換零件，方能將兩者整合。除此之外，伺服旋轉馬達搭載於線性馬達之移動部上，因此伺服旋轉馬達的動力電纜及編碼器電纜必須隨之移動，從而可能產生可靠度方面之疑慮。

本發明之目的在於提供一種直旋式致動器，主要使用兩組線性馬達及一滾珠螺桿而可提供直線及旋轉運動輸出。因不須額外搭載伺服旋轉馬達，故可改善前述習知問題點。

根據本發明一實施例，提供一種直旋式致動器，包括：一基座；一第一線性馬達，設置於基座上，包括一固定的第一線圈組及一可動的第一磁石背板；一第二線性馬達，設置於基座上，包括一固定的第二線圈組及一可動的第二磁石背板；一第一線性軌道，固定於基座上，其中第一線性馬達、第二線性馬達及第一線性軌道以相互平行的方式設置；以及一滾珠螺桿，包括相互螺合的一螺桿及一螺帽，螺桿連接第一磁石背板並耦合於第一線性軌道，螺帽連接第二磁石背板並耦合於第一線性軌道；當螺桿及螺帽由第一、第二線性馬達驅動而沿著第一線性軌道以同步方式移動時，直旋式致動器提供直線運動輸出，而當螺帽由第二線性馬達驅動而沿著第一線性軌道以相對於螺桿為非同步方式移動時，直旋式致動器提供旋轉運動輸出。

根據本發明一實施例，前述基座具有相對的一第一側及一第二側，前述第一線圈組及第二線圈組分別固定於第一側及第二側，前述第一磁石背板設置於第一側並可相對於第一線圈組移動，前述第二磁石背板設置於第二側並可相對於第二線圈組移動，且基座更具有介於第一側及第二側之間的一第三側，前述第一線性軌道固定於該第三側。

根據本發明一實施例，前述直旋式致動器更包括一第一線性滑塊及一第二線性滑塊，前述螺桿及第一磁石背板透過第一線性滑塊耦合於前述第一線性軌道，前述螺帽及第二磁石背板透過第二線性滑塊耦合於第一線性軌道。

根據本發明一實施例，前述直旋式致動器更包括 一第二線性軌道、一第三線性軌道、一第三線性滑塊及一第四線性滑塊，第二線性軌道及第三線性軌道分別固定於前述基座之第一側及第二側，且前述第一磁石背板透過第三線性滑塊耦合於第二線性軌道，前述第二磁石背板透過第四線性滑塊耦合於該第三線性軌道。

根據本發明一實施例，前述直旋式致動器更包括一第四線性軌道、一第五線性滑塊及一第六線性滑塊，第四線性軌道固定於前述基座之一第四側，該第四側介於前述基座之第一側及第二側之間並相對於前述基座之第三側，且前述第一磁石背板透過第五線性滑塊耦合於第四線性軌道，前述第二磁石背板透過第六線性滑塊耦合於第四線性軌道。

根據本發明一實施例，前述第一線圈組及第二線圈組共同固定於前述基座之一第一側，前述第一磁石背板設置於基座之第一側並可相對於前述第一線圈組移動，前述第二磁石背板設置於基座之第一側並可相對於前述第二線圈組移動，且前述第一線性軌道固定於基座之第一側並介於第一線圈組及第二線圈組之間。

根據本發明一實施例，前述直旋式致動器更包括一第一線性滑塊及一第二線性滑塊，前述螺桿及第一磁石背板透過第一線性滑塊耦合於前述第一線性軌道，前述螺帽及第二磁石背板透過第二線性滑塊耦合於第一線性軌道。

根據本發明一實施例，前述直旋式致動器更包括一第二線性軌道、一第三線性軌道、一第三線性滑塊及一第四線性滑塊，第二線性軌道固定於前述基座之第一側並位於前述 第一線圈組之與前述第一線性軌道相對的一側，第三線性軌道固定於前述基座之第一側並位於前述第二線圈組之與第一線性軌道相對的一側，且前述第一磁石背板透過第三線性滑塊耦合於第二線性軌道，前述第二磁石背板透過第四線性滑塊耦合於第三線性軌道。

根據本發明一實施例，提供一種直旋式致動器，包括：一第一基座及一第二基座，以相互平行的方式設置；一第一線性馬達，設置於第一基座之鄰近於第二基座之一第一側，包括一固定的第一線圈組及一可動的第一磁石背板；一第二線性馬達，設置於第二基座之鄰近於第一基座之一第二側，包括一固定的第二線圈組及一可動的第二磁石背板；一第一線性軌道，固定於第一基座之第一側；一第二線性軌道，固定於第二基座之第二側，其中第一線性馬達、第二線性馬達、第一線性軌道及第二線性軌道以相互平行的方式設置；以及一滾珠螺桿，設置於第一線性馬達及第二線性馬達之間，包括相互螺合的一螺桿及一螺帽，螺桿連接第一磁石背板並耦合於第一線性軌道，螺帽連接第二磁石背板並耦合於第二線性軌道；當螺桿及螺帽由第一、第二線性馬達驅動而分別沿著第一、第二線性軌道以同步方式移動時，直旋式致動器提供直線運動輸出，而當螺帽由第二線性馬達驅動而沿著第二線性軌道以相對於螺桿為非同步方式移動時，直旋式致動器提供旋轉運動輸出。

根據本發明一實施例，前述第一線圈組固定於前述第一基座之第一側，前述第一磁石背板設置於第一基座之第一側並可相對於第一線圈組移動，前述第二線圈組固定於前述 第二基座之第二側，前述第二磁石背板設置於第二基座之第二側並可相對於第二線圈組移動。

根據本發明一實施例，前述直旋式致動器更包括一第一線性滑塊及一第二線性滑塊，前述螺桿及第一磁石背板透過第一線性滑塊耦合於前述第一線性軌道，前述螺帽及第二磁石背板透過第二線性滑塊耦合於前述第二線性軌道。

根據本發明一實施例，前述直旋式致動器更包括一第三線性軌道、一第四線性軌道、一第三線性滑塊及一第四線性滑塊，第三線性軌道及第四線性軌道分別固定於前述第一基座之第一側及前述第二基座之第二側並相互平行，且第三線性軌道位於前述第一線圈組之與前述第一線性軌道相對的一側，前述第四線性軌道位於前述第二線圈組之與前述第二線性軌道相對的一側，且前述第一磁石背板透過第三線性滑塊耦合於第三線性軌道，前述第二磁石背板透過第四線性滑塊耦合於第四線性軌道。

根據本發明一實施例，提供一種直旋式致動器，包括：一基座，具有一第一側；一第一線性馬達，設置於基座之第一側，包括一固定的第一線圈組及一可動的第一磁石背板，該第一磁石背板具有相對的一第一側及一第二側，且第一磁石背板之第一側面向基座之第一側；一第二線性馬達，設置於第一磁石背板之第二側，包括一固定的第二線圈組及一可動的第二磁石背板；一第一線性軌道，固定於基座之第一側；一第二線性軌道，固定於第一磁石背板之第二側，其中第一線性馬達、第二線性馬達、第一線性軌道及第二線性軌道以相互平 行的方式設置；以及一滾珠螺桿，設置於第一磁石背板之第二側，包括相互螺合的一螺桿及一螺帽，螺桿連接第一磁石背板且第一磁石背板耦合於第一線性軌道，螺帽連接第二磁石背板並耦合於第二線性軌道；當螺桿由第一線性馬達驅動而沿著第一線性軌道移動時，直旋式致動器提供直線運動輸出，而當螺帽由第二線性馬達驅動而沿著第二線性軌道移動時，直旋式致動器提供旋轉運動輸出。

根據本發明一實施例，前述第一線圈組固定於前述基座之第一側，前述第一磁石背板設置於基座之第一側並可相對於第一線圈組移動，前述第二線圈組固定於第一磁石背板之第二側，前述第二磁石背板設置於第一磁石背板之第二側並可相對於第二線圈組移動。

根據本發明一實施例，前述直旋式致動器更包括一第一線性滑塊及一第二線性滑塊，前述第一磁石背板透過第一線性滑塊耦合於前述第一線性軌道，前述螺帽及第二磁石背板透過第二線性滑塊耦合於前述第二線性軌道。

根據本發明一實施例，前述直旋式致動器更包括一第三線性軌道、一第四線性軌道、一第三線性滑塊及一第四線性滑塊，第三線性軌道及第四線性軌道分別固定於前述第一基座之第一側及前述第一磁石背板之第二側並相互平行，且第三線性軌道位於前述第一線圈組之與前述第一線性軌道相對的一側，第四線性軌道位於前述第二線圈組之與前述第二線性軌道相對的一側，且第一磁石背板透過第三線性滑塊耦合於第三線性軌道，第二磁石背板透過第四線性滑塊耦合於第四線性 軌道。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

1、2、3、4、5、6‧‧‧直旋式致動器

10‧‧‧基座、第一基座

10’‧‧‧第二基座

10A‧‧‧第一側

10B‧‧‧第二側

10C‧‧‧第三側

10D‧‧‧第四側

10E‧‧‧第五側

10F‧‧‧第六側

20‧‧‧第一線性馬達

22‧‧‧第一線圈組

24‧‧‧第一磁石背板

24A‧‧‧第一磁石

242‧‧‧第一側

243‧‧‧第二側

30‧‧‧第二線性馬達

32‧‧‧第二線圈組

34‧‧‧第二磁石背板

34A‧‧‧第二磁石

41‧‧‧第一線性軌道

42‧‧‧第二線性軌道

43‧‧‧第三線性軌道

44‧‧‧第四線性軌道

50‧‧‧滾珠螺桿

52‧‧‧螺桿

52A‧‧‧支撐座

54‧‧‧螺帽

54A‧‧‧連接座

61‧‧‧第一線性滑塊

62‧‧‧第二線性滑塊

63‧‧‧第三線性滑塊

64‧‧‧第四線性滑塊

65‧‧‧第五線性滑塊

66‧‧‧第六線性滑塊

D1‧‧‧箭頭

D2‧‧‧箭頭

M‧‧‧固定部

R‧‧‧長型空間

第1圖表示根據本發明第一實施例之直旋式致動器之立體示意圖。

第2至4圖表示第1圖中之直旋式致動器於不同視角之側視示意圖。

第5圖表示第1圖中之直旋式致動器於不同視角之安裝方式示意圖。

第6圖表示根據本發明第二實施例之直旋式致動器之立體示意圖。

第7至9圖表示第6圖中之直旋式致動器於不同視角之側視示意圖。

第10圖表示第6圖中之直旋式致動器於不同視角之安裝方式示意圖。

第11圖表示根據本發明第三實施例之直旋式致動器之立體示意圖。

第12至14圖表示第11圖中之直旋式致動器於不同視角之側視示意圖。

第15圖表示第11圖中之直旋式致動器於不同視角之安裝方式示意圖。

第16圖表示根據本發明第四實施例之直旋式致動器之立體示意圖。

第17至18圖表示第16圖中之直旋式致動器於不同視角之側視示意圖。

第19圖表示根據本發明第五實施例之直旋式致動器之立體示意圖。

第20至21圖表示第19圖中之直旋式致動器於不同視角之側視示意圖。

第22圖表示根據本發明第六實施例之直旋式致動器之立體示意圖。

第23至24圖表示第22圖中之直旋式致動器於不同視角之側視示意圖。

以下以各實施例詳細說明並伴隨著圖式說明之範例，做為本發明之參考依據。在圖式或說明書描述中，相似或相同之部分皆使用相同之圖號，且在圖式中，實施例之形狀或是厚度可擴大，並以方便、簡化的方式予以標示。

(第一實施例)

請參閱第1至4圖，根據本發明第一實施例之一直旋式致動器1，包括一基座10、一第一線性馬達20、一第二線性馬達30、一第一線性軌道41、一滾珠螺桿50、兩個第一線性滑塊61、以及一第二線性滑塊62。

在本實施例中，基座10為一長型構件。更具體而言，基座10具有平行且相對的一第一側10A及一第二側10B， 其中第一、第二側10A及10B的長軸均平行於圖中定義之Z軸，且第一、第二側10A及10B上分別形成有一凹陷的長型空間R，其長軸均延伸於Z軸方向，此外，基座10亦具有平行且相對的一第三側10C及一第四側10D與平行且相對的一第五側10E及一第六側10F，其中第三至第六側10C~10F分別介於第一、第二側10A及10B之間並與第一、第二側10A及10B相互垂直。如第4圖所示，當沿Z軸方向觀看時，基座10呈I字型。再者，基座10可由導磁率較高的材料(例如鎳、鋼或鐵鎳合金等)製作。

第一線性馬達20包括一第一線圈組22及一第一磁石背板24。第一線圈組22沿著Z軸方向固定於基座10之第一側10A上的長型空間R內。第一磁石背板24以可活動方式設置於基座10之第一側10A，並具有一第一磁石24A(第4圖)，固定於第一磁石背板24之鄰近於基座10之一側並對應於第一線圈組22。由此，透過第一線圈組22及第一磁石背板24(第一磁石24A)之間的電磁效應可產生一直線驅動力，以驅使第一磁石背板24沿著Z軸方向相對於第一線圈組22進行線性移動(如第2圖中之箭頭所示)。

類似地，第二線性馬達30包括一第二線圈組32及一第二磁石背板34。第二線圈組32沿著Z軸方向固定於基座10之第二側10B上的長型空間R內。第二磁石背板34以可活動方式設置於基座10之第二側10B，並具有一第二磁石34A(第4圖)，固定於第二磁石背板34之鄰近於基座10之一側並對應於第二線圈組32。由此，透過第二線圈組32及第二磁石背板34(第二磁石34A)之間的電磁效應可產生一直線驅動力，以驅使第二磁 石背板34沿著Z軸方向相對於第二線圈組32進行線性移動(如第3圖中之箭頭所示)。

第一線性軌道41沿著Z軸方向固定於基座10之第三側10C。值得一提的是，第一線性馬達20、第二線性馬達30及第一線性軌道41係以相互平行的方式設置(均平行於Z軸)。

滾珠螺桿50包括一螺桿52及一螺帽54。具體而言，螺桿52具有至少一支撐座52A(本實施例包括兩個支撐座52A)，用以支撐螺桿52本體並可允許螺桿52本體以其軸心進行轉動，且螺帽54螺合於螺桿52上並具有一連接座54A。

如第1至4圖所示，滾珠螺桿50設置於基座10之第三側10C，其中螺桿52之兩個支撐座52A連接第一磁石背板24並透過第一線性滑塊61耦合於第一線性軌道41，而螺帽54之連接座54A則連接第二磁石背板34並透過第二線性滑塊62耦合於第一線性軌道41。應可瞭解的是，第一、第二磁石背板24及34係為連接螺桿52(支撐座52A)及螺帽54(連接座54A)而具有如圖中所揭露的形狀，但本發明並不以此為限，第一、第二磁石背板24及34的形狀可根據實據需求作設計。

藉由上述結構設計，螺桿52可由第一線性馬達20驅動(亦即，當第一磁石背板24相對於第一線圈組22進行線性移動時)而沿著第一線性軌道41移動，而螺帽54可由第二線性馬達30驅動(亦即，當第二磁石背板34相對於第二線圈組32進行線性移動)而沿著第一線性軌道41移動。

須特別說明的是，當螺桿52及螺帽54由第一、第二線性馬達20及30驅動而沿著第一線性軌道41以同步方式移 動(亦即，螺桿52及螺帽54以等速及同向方式沿著第一線性軌道41移動)時，直旋式致動器1可提供直線運動輸出(如第1圖中之箭頭D1所示)，另一方面，當螺帽54由第二線性馬達30驅動而沿著第一線性軌道41以相對於螺桿52為非同步方式移動時(此情況包括：螺桿52及螺帽54由第一、第二線性馬達20及30驅動而以非等速或反向方式沿著第一線性軌道41移動時，或者僅有螺帽54由第二線性馬達30驅動(但螺桿52未被第一線性馬達20驅動)而沿著第一線性軌道41相對於螺桿52發生移動時)，螺帽54可驅使螺桿52進行轉動，進而直旋式致動器1亦可提供旋轉運動輸出(如第1圖中之箭頭D2所示)。

本實施例之直旋式致動器1係可提供直線及/或旋轉運動輸出，故適用於各種不同的應用場合，並且不須額外搭載伺服旋轉馬達，從而可改善現行直旋式致動器使用伺服旋轉馬達所產生的問題點。請再參閱第5圖，直旋式致動器1在使用時，可透過基座之第四側10D安裝於一製程設備之平行於Z軸的固定部M上，並沿著或繞著Z軸方向提供直線及旋轉運動輸出。

(第二實施例)

請參閱第6至9圖，根據本發明第二實施例之一直旋式致動器2，包括一基座10、一第一線性馬達20、一第二線性馬達30、一第一線性軌道41、一第二線性軌道42、一第三線性軌道43、一滾珠螺桿50、兩個第一線性滑塊61、一第二線性滑塊62、兩個第三線性滑塊63、以及一第四線性滑塊64。

須注意的是，本實施例之直旋式致動器2與第一實施例之直旋式致動器1(第1至5圖)之間的差異在於，更包括第二 線性軌道42、第三線性軌道43、第三線性滑塊63及第四線性滑塊64等元件，故以下僅就該等元件作進一步說明。

如第6至9圖所示，第二線性軌道42及第三線性軌道43分別沿著Z軸方向固定於基座10之第一側10A及第二側10B並靠近基座10之第四側10D，亦即，第二、第三線性軌道42及43與第一線性馬達20、第二線性馬達30及第一線性軌道41可相互平行。

進一步地，第一線性馬達20之第一磁石背板24更透過第三線性滑塊63耦合於第二線性軌道42，且第二線性馬達30之第二磁石背板34更透過第四線性滑塊64耦合於第三線性軌道43。由此，更可提高第一、第二磁石背板24及34進行線性移動時的穩定度及平順度。應可瞭解的是，第一、第二磁石背板24及34係為連接螺桿52(支撐座52A)、螺帽54(連接座54A)、第三線性滑塊63及第四線性滑塊64而具有如圖中所揭露的形狀，但本發明並不以此為限，第一、第二磁石背板24及34的形狀可根據實據需求作設計。

藉由上述結構設計，本實施例之直旋式致動器2亦可提供直線及/或旋轉運動輸出，故適用於各種不同的應用場合，並且不須額外搭載伺服旋轉馬達，從而可改善現行直旋式致動器使用伺服旋轉馬達所產生的問題點。請再參閱第10圖，直旋式致動器2在使用時，可透過基座之第四側10D安裝於一製程設備之平行於Z軸的固定部M上，並沿著或繞著Z軸方向提供直線及旋轉運動輸出。

(第三實施例)

請參閱第11至14圖，根據本發明第三實施例之一直旋式致動器3，包括一基座10、一第一線性馬達20、一第二線性馬達30、一第一線性軌道41、一第四線性軌道44、一滾珠螺桿50、兩個第一線性滑塊61、一第二線性滑塊62、兩個第五線性滑塊65、以及一第六線性滑塊66。

須注意的是，本實施例之直旋式致動器3與第一實施例之直旋式致動器1(第1至5圖)之間的差異在於，更包括第四線性軌道44、第五線性滑塊65及第六線性滑塊66等元件，故以下僅就該等元件作進一步說明。

如第11至14圖所示，第四線性軌道44沿著Z軸方向固定於基座10之第四側10D，亦即，第四線性軌道44與第一線性馬達20、第二線性馬達30及第一線性軌道41可相互平行。

進一步地，第一線性馬達20之第一磁石背板24的部分可延伸至基座10之第四側10D，並更透過第五線性滑塊65耦合於第四線性軌道44，且第二線性馬達30之第二磁石背板34的部分亦可延伸至基座10之第四側10D，並更透過第六線性滑塊66耦合於第四線性軌道44。由此，更可提高第一、第二磁石背板24及34進行線性移動時的穩定度及平順度。應可瞭解的是，第一、第二磁石背板24及34係為連接螺桿52(支撐座52A)、螺帽54(連接座54A)及第六線性滑塊66而具有如圖中所揭露的形狀，但本發明並不以此為限，第一、第二磁石背板24及34的形狀可根據實據需求作設計。

藉由上述結構設計，本實施例之直旋式致動器3亦可提供直線及/或旋轉運動輸出，故適用於各種不同的應用場 合，並且不須額外搭載伺服旋轉馬達，從而可改善現行直旋式致動器使用伺服旋轉馬達所產生的問題點。請再參閱第15圖，直旋式致動器3在使用時，可透過基座之第五側10E安裝於一製程設備之垂直於Z軸的固定部M上，並沿著或繞著Z軸方向提供直線及旋轉運動輸出。

(第四實施例)

請參閱第16至18圖，根據本發明第四實施例之一直旋式致動器4，包括一基座10、一第一線性馬達20、一第二線性馬達30、一第一線性軌道41、一第二線性軌道42、一第三線性軌道43、一滾珠螺桿50、兩個第一線性滑塊61、一第二線性滑塊62、兩個第三線性滑塊63、以及一第四線性滑塊64。

在本實施例中，基座10為一平板構件。更詳細而言，基座10之一第一側10A上形成有兩個凹陷的長型空間R，其長軸均延伸於圖中定義之Z軸方向。再者，基座10可由導磁率較高的材料(例如鎳、鋼或鐵鎳合金等)製作。

第一線性馬達20包括一第一線圈組22及一第一磁石背板24。第一線圈組22沿著Z軸方向固定於基座10之第一側10A上的一長型空間R內。第一磁石背板24以可活動方式設置於基座10之第一側10A，並具有一第一磁石24A(第18圖)，固定於第一磁石背板24之鄰近於基座10之一側並對應於第一線圈組22。同前述實施例之說明，第一磁石背板24可沿著Z軸方向相對於第一線圈組22進行線性移動(如第17圖中之箭頭所示)。

類似地，第二線性馬達30包括一第二線圈組32及一第二磁石背板34。第二線圈組32沿著Z軸方向固定於基座10 之第一側10A上的另一長型空間R內。第二磁石背板34以可活動方式設置於基座10之第一側10A，並具有一第二磁石34A(第18圖)，固定於第二磁石背板34之鄰近於基座10之一側並對應於第二線圈組32。同前述實施例之說明，第二磁石背板34可沿著Z軸方向相對於第二線圈組32進行線性移動(如第17圖中之箭頭所示)。

第一線性軌道41沿著Z軸方向固定於基座10之第一側10A並介於第一線圈組22及第二線圈組32之間。第二線性軌道42沿著Z軸方向固定於基座10之第一側10A並位於第一線圈組22之與第一線性軌道41相對的一側。第三線性軌道43沿著Z軸方向固定於基座10之第一側10A並位於第二線圈組32之與第一線性軌道41相對的一側。值得一提的是，第一線性馬達20、第二線性馬達30、第一線性軌道41、第二線性軌道42及第三線性軌道43係以相互平行的方式設置(均平行於Z軸)。

滾珠螺桿50包括一螺桿52及一螺帽54。具體而言，螺桿52具有至少一支撐座52A(本實施例包括兩個支撐座52A)，用以支撐螺桿52本體並可允許螺桿52本體以其軸心進行轉動，且螺帽54螺合於螺桿52上並具有一連接座54A。

如第16至18圖所示，滾珠螺桿50亦設置於基座10之第一側10A，其中螺桿52之兩個支撐座52A連接第一磁石背板24並透過第一線性滑塊61耦合於第一線性軌道41(在本實施例中，第一磁石背板24位於支撐座52A及第一線性滑塊61之間)，而螺帽54之連接座54A則連接第二磁石背板34並透過第二線性滑塊62耦合於第一線性軌道41(在本實施例中，第二磁石 背板34位於連接座54A及第二線性滑塊62之間)。

進一步地，第一磁石背板24更透過第三線性滑塊63耦合於第二線性軌道42，且第二磁石背板34更透過第四線性滑塊64耦合於第三線性軌道43。由此，更可提高第一、第二磁石背板24及34進行線性移動時的穩定度及平順度。應可瞭解的是，第一、第二磁石背板24及34係為連接螺桿52(支撐座52A)、螺帽54(連接座54A)、第三線性滑塊63及第四線性滑塊64而具有如圖中所揭露的形狀，但本發明並不以此為限，第一、第二磁石背板24及34的形狀可根據實據需求作設計。

藉由上述結構設計，當螺桿52及螺帽54由第一、第二線性馬達20及30驅動而沿著第一線性軌道41以同步方式移動(亦即，螺桿52及螺帽54以等速及同向方式沿著第一線性軌道41移動)時，直旋式致動器4可提供直線運動輸出(如第16圖中之箭頭D1所示)，另一方面，當螺帽54由第二線性馬達30驅動而沿著第一線性軌道41以相對於螺桿52為非同步方式移動時(此情況包括：螺桿52及螺帽54由第一、第二線性馬達20及30驅動而以非等速或反向方式沿著第一線性軌道41移動時，或者僅有螺帽54由第二線性馬達30驅動(但螺桿52未被第一線性馬達20驅動)而沿著第一線性軌道41相對於螺桿52發生移動時)，螺帽54可驅使螺桿52進行轉動，進而直旋式致動器4亦可提供旋轉運動輸出(如第16圖中之箭頭D2所示)。

本實施例之直旋式致動器4亦可提供直線及/或旋轉運動輸出，故適用於各種不同的應用場合，並且不須額外搭載伺服旋轉馬達，從而可改善現行直旋式致動器使用伺服旋轉 馬達所產生的問題點。

(第五實施例)

請參閱第19至21圖，根據本發明第五實施例之一直旋式致動器5，包括一第一基座10、一第二基座10’、一第一線性馬達20、一第二線性馬達30、一第一線性軌道41、一第二線性軌道42、一第三線性軌道43、一第四線性軌道44、一滾珠螺桿50、兩個第一線性滑塊61、一第二線性滑塊62、兩個第三線性滑塊63、以及一第四線性滑塊64。

在本實施例中，第一基座10及第二基座10’均為平板構件，並以相互平行的方式設置。更具體而言，第一基座10具有鄰近於第二基座10’之一第一側10A，第二基座10’具有鄰近於第一基座10之一第二側10B(亦即，第一基座10之第一側10A及第二基座10’之第二側10B彼此相對)，其中第一基座10之第一側10A及第二基座10’之第二側10B上分別形成有一凹陷的長型空間R，其長軸均延伸於圖中定義之Z軸方向，且該兩個長型空間R的位置相互對應。再者，第一基座10及第二基座10’可由導磁率較高的材料(例如鎳、鋼或鐵鎳合金等)製作。

第一線性馬達20包括一第一線圈組22及一第一磁石背板24。第一線圈組22沿著Z軸方向固定於第一基座10之第一側10A上的長型空間R內。第一磁石背板24以可活動方式設置於第一基座10之第一側10A，並具有一第一磁石24A(第21圖)，固定於第一磁石背板24之鄰近於第一基座10之一側並對應於第一線圈組22。同前述實施例之說明，第一磁石背板24可沿著Z軸方向相對於第一線圈組22進行線性移動(如第20圖中 之箭頭所示)。

類似地，第二線性馬達30包括一第二線圈組32及一第二磁石背板34。第二線圈組32沿著Z軸方向固定於第二基座10’之第二側10B上的長型空間R內。第二磁石背板34以可活動方式設置於第二基座10’之第二側10B，並具有一第二磁石34A(第4圖)，固定於第二磁石背板34之鄰近於第二基座10’之一側並對應於第二線圈組32。同前述實施例之說明，第二磁石背板34可沿著Z軸方向相對於第二線圈組32進行線性移動(如第20圖中之箭頭所示)。

第一線性軌道41及第二線性軌道42分別沿著Z軸方向固定於第一基座10之第一側10A及第二基座10’之第二側10B，且第一線性軌道41及第二線性軌道42的位置相互對應。另一方面，第三線性軌道43及第四線性軌道44亦分別沿著Z軸方向固定於第一基座10之第一側10A及第二基座10’之第二側10B，其中第三線性軌道43位於第一線圈組22之與第一線性軌道41相對的一側，第四線性軌道44位於第二線圈組32之與第二線性軌道42相對的一側，且第三線性軌道43及第四線性軌道44的位置相互對應。值得一提的是，第一線性馬達20、第二線性馬達30、第一線性軌道41、第二線性軌道42、第三線性軌道43及第四線性軌道44係以相互平行的方式設置(均平行於Z軸)。

滾珠螺桿50包括一螺桿52及一螺帽54。具體而言，螺桿52具有至少一支撐座52A(本實施例包括兩個支撐座52A)，用以支撐螺桿52本體並可允許螺桿52本體以其軸心進行轉動，且螺帽54螺合於螺桿52上並具有一連接座54A。

如第19至21圖所示，滾珠螺桿50設置於第一線性馬達20及第二線性馬達30之間，其中螺桿52之兩個支撐座52A連接第一磁石背板24並透過第一線性滑塊61耦合於第一線性軌道41，而螺帽54之連接座54A則連接第二磁石背板34並透過第二線性滑塊62耦合於第二線性軌道42。

進一步地，第一磁石背板24更透過第三線性滑塊63耦合於第三線性軌道43，且第二磁石背板34更透過第四線性滑塊64耦合於第四線性軌道44。由此，更可提高第一、第二磁石背板24及34進行線性移動時的穩定度及平順度。應可瞭解的是，在本實施例中之第一、第二磁石背板24及34係為連接螺桿52(支撐座52A)、螺帽54(連接座54A)、第三線性滑塊63及第四線性滑塊64而可具有如第四實施例(第17圖)中所揭露的形狀，但本發明並不以此為限，第一、第二磁石背板24及34的形狀可根據實據需求作設計。

藉由上述結構設計，螺桿52可由第一線性馬達20驅動(亦即，當第一磁石背板24相對於第一線圈組22進行線性移動時)而沿著第一線性軌道41移動，而螺帽54可由第二線性馬達30驅動(亦即，當第二磁石背板34相對於第二線圈組32進行線性移動)而沿著第二線性軌道42移動。

須特別說明的是，當螺桿52及螺帽54由第一、第二線性馬達20及30驅動而分別沿著第一、第二線性軌道41及42以同步方式移動(亦即，螺桿52及螺帽54以等速及同向方式沿著第一、第二線性軌道41及42移動)時，直旋式致動器5可提供直線運動輸出(如第19圖中之箭頭D1所示)，另一方面，當螺帽 54由第二線性馬達30驅動而沿著第二線性軌道42以相對於螺桿52為非同步方式移動時(此情況包括：螺桿52及螺帽54由第一、第二線性馬達20及30驅動而以非等速或反向方式沿著第一、第二線性軌道41及42移動時，或者僅有螺帽54由第二線性馬達30驅動(但螺桿52未被第一線性馬達20驅動)而沿著第二線性軌道42相對於螺桿52發生移動時)，螺帽54可驅使螺桿52進行轉動，進而直旋式致動器5亦可提供旋轉運動輸出(如第19圖中之箭頭D2所示)。

本實施例之直旋式致動器5亦可提供直線及/或旋轉運動輸出，故適用於各種不同的應用場合，並且不須額外搭載伺服旋轉馬達，從而可改善現行直旋式致動器使用伺服旋轉馬達所產生的問題點。

(第六實施例)

請參閱第22至24圖，根據本發明第六實施例之一直旋式致動器6，包括一基座10、一第一線性馬達20、一第二線性馬達30、一第一線性軌道41、一第二線性軌道42、一第三線性軌道43、一第四線性軌道44、一滾珠螺桿50、三個第一線性滑塊61(由於視角關係，圖中僅可見到兩個第一線性滑塊61)、一第二線性滑塊62、三個第三線性滑塊63、以及一第四線性滑塊64。

在本實施例中，基座10為一平板構件。更詳細而言，基座10之一第一側10A上形成有一凹陷的長型空間R，其長軸延伸於圖中定義之Z軸方向。再者，基座10可由導磁率較高的材料(例如鎳、鋼或鐵鎳合金等)製作。

第一線性馬達20包括一第一線圈組22及一第一磁石背板24。第一線圈組22沿著Z軸方向固定於基座10之第一側10A上的長型空間R內。第一磁石背板24以可活動方式設置於基座10之第一側10A，並具有一第一磁石24A(第24圖)，固定於第一磁石背板24之面向基座10之第一側10A之一第一側242並對應於第一線圈組22。同前述實施例之說明，第一磁石背板24可沿著Z軸方向相對於第一線圈組22進行線性移動(如第23圖中之箭頭所示)。值得一提的是，本實施例中之第一磁石背板24與基座10於圖中定義之Y軸方向上的寬度大致相同，此外第一磁石背板24之與第一側242相對之一第二側243上亦形成有一凹陷的長型空間R，其長軸延伸於Z軸方向，且第一磁石背板24及基座10上之長型空間R的位置相互對應。

第二線性馬達30包括一第二線圈組32及一第二磁石背板34。第二線圈組32沿著Z軸方向固定於第一磁石背板24之第二側243上的長型空間R內。第二磁石背板34以可活動方式設置於第一磁石背板24之第二側243，並具有一第二磁石34A(第24圖)，固定於第二磁石背板34之鄰近於第一磁石背板24之一側並對應於第二線圈組32。同前述實施例之說明，第二磁石背板34可沿著Z軸方向相對於第二線圈組32進行線性移動(如第23圖中之箭頭所示)。

第一線性軌道41及第二線性軌道42分別沿著Z軸方向固定於基座10之第一側10A及第一磁石背板24之第二側243，且第一線性軌道41及第二線性軌道42的位置相互對應。另一方面，第三線性軌道43及第四線性軌道44亦分別沿著Z軸 方向固定於基座10之第一側10A及第一磁石背板24之第二側243，其中第三線性軌道43位於第一線圈組22之與第一線性軌道41相對的一側，第四線性軌道44位於第二線圈組32之與第二線性軌道42相對的一側，且第三線性軌道43及第四線性軌道44的位置相互對應。值得一提的是，第一線性馬達20、第二線性馬達30、第一線性軌道41、第二線性軌道42、第三線性軌道43及第四線性軌道44係以相互平行的方式設置(均平行於Z軸)。

滾珠螺桿50包括一螺桿52及一螺帽54。具體而言，螺桿52具有至少一支撐座52A(本實施例包括兩個支撐座52A)，用以支撐螺桿52本體並可允許螺桿52本體以其軸心進行轉動，且螺帽54螺合於螺桿52上並具有一連接座54A。

如第22至24圖所示，滾珠螺桿50設置於第一磁石背板24之第二側243，其中螺桿52之兩個支撐座52A連接第一磁石背板24，且第一磁石背板24透過第一線性滑塊61耦合於第一線性軌道41(在本實施例中，第一磁石背板24位於支撐座52A及第一線性滑塊61之間)，而螺帽54之連接座54A則連接第二磁石背板34並透過第二線性滑塊62耦合於第二線性軌道42。

進一步地，第一磁石背板24更透過第三線性滑塊63耦合於第三線性軌道43，且第二磁石背板34更透過第四線性滑塊64耦合於第四線性軌道44。由此，更可提高第一、第二磁石背板24及34進行線性移動時的穩定度及平順度。應可瞭解的是，在本實施例中之第一、第二磁石背板24及34係為連接螺桿52(支撐座52A)、螺帽54(連接座54A)、第一線性滑塊61、第三線性滑塊63及第四線性滑塊64而可具有圖中所揭露的形狀，但 本發明並不以此為限，第一、第二磁石背板24及34的形狀可根據實據需求作設計。

藉由上述結構設計，螺桿52可由第一線性馬達20驅動(亦即，當第一磁石背板24相對於第一線圈組22進行線性移動時)而沿著第一線性軌道41(及第三線性軌道43)移動，進而直旋式致動器6可提供直線運動輸出(如第22圖中之箭頭D1所示)，另一方向，螺帽54可由第二線性馬達30驅動(亦即，當第二磁石背板34相對於第二線圈組32進行線性移動)而沿著第二線性軌道42移動並驅使螺桿52進行轉動，進而直旋式致動器6亦可提供旋轉運動輸出(如第22圖中之箭頭D2所示)。

本實施例之直旋式致動器6亦可提供直線及/或旋轉運動輸出，故適用於各種不同的應用場合，並且不須額外搭載伺服旋轉馬達，從而可改善現行直旋式致動器使用伺服旋轉馬達所產生的問題點。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許之更動與潤飾。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧直旋式致動器

10‧‧‧基座

10A‧‧‧第一側

10B‧‧‧第二側

10C‧‧‧第三側

10D‧‧‧第四側

10E‧‧‧第五側

10F‧‧‧第六側

20‧‧‧第一線性馬達

22‧‧‧第一線圈組

24‧‧‧第一磁石背板

41‧‧‧第一線性軌道

50‧‧‧滾珠螺桿

52‧‧‧螺桿

52A‧‧‧支撐座

54‧‧‧螺帽

54A‧‧‧連接座

61‧‧‧第一線性滑塊

62‧‧‧第二線性滑塊

D1‧‧‧箭頭

D2‧‧‧箭頭

R‧‧‧長型空間

Claims (16)

1. 一種直旋式致動器，包括：一基座；一第一線性馬達，設置於該基座上，包括一固定的第一線圈組及一可動的第一磁石背板；一第二線性馬達，設置於該基座上，包括一固定的第二線圈組及一可動的第二磁石背板；一第一線性軌道，固定於該基座上，其中該第一線性馬達、該第二線性馬達及該第一線性軌道以相互平行的方式設置；以及一滾珠螺桿，包括相互螺合的一螺桿及一螺帽，該螺桿連接該第一磁石背板並耦合於該第一線性軌道，該螺帽連接該第二磁石背板並耦合於該第一線性軌道；當該螺桿及該螺帽由該第一、第二線性馬達驅動而沿著該第一線性軌道以同步方式移動時，該直旋式致動器提供直線運動輸出，而當該螺帽由該第二線性馬達驅動而沿著該第一線性軌道以相對於該螺桿為非同步方式移動時，該直旋式致動器提供旋轉運動輸出。
2. 如申請專利範圍第1項所述的直旋式致動器，其中該基座具有相對的一第一側及一第二側，該第一線圈組及該第二線圈組分別固定於該第一側及該第二側，該第一磁石背板設置於該第一側並可相對於該第一線圈組移動，該第二磁石背板設置於該第二側並可相對於該第二線圈組移動，且該基座更具有介於該第一側及該第二側 之間的一第三側，該第一線性軌道固定於該第三側。
3. 如申請專利範圍第2項所述的直旋式致動器，更包括一第一線性滑塊及一第二線性滑塊，該螺桿及該第一磁石背板透過該第一線性滑塊耦合於該第一線性軌道，該螺帽及該第二磁石背板透過該第二線性滑塊耦合於該第一線性軌道。
4. 如申請專利範圍第3項所述的直旋式致動器，更包括一第二線性軌道、一第三線性軌道、一第三線性滑塊及一第四線性滑塊，該第二線性軌道及該第三線性軌道分別固定於該基座之該第一側及該第二側，且該第一磁石背板透過該第三線性滑塊耦合於該第二線性軌道，該第二磁石背板透過該第四線性滑塊耦合於該第三線性軌道。
5. 如申請專利範圍第3項所述的直旋式致動器，更包括一第四線性軌道、一第五線性滑塊及一第六線性滑塊，該第四線性軌道固定於該基座之一第四側，該第四側介於該基座之該第一側及該第二側之間並相對於該基座之該第三側，且該第一磁石背板透過該第五線性滑塊耦合於該第四線性軌道，該第二磁石背板透過該第六線性滑塊耦合於該第四線性軌道。
6. 如申請專利範圍第1項所述的直旋式致動器，其中該第一線圈組及該第二線圈組共同固定於該基座之一第一側，該第一磁石背板設置於該基座之第一側並可相對於該第一線圈組移動，該第二磁石背板設置於該基座之第一側並可相對於該第二線圈組移動，且該第一線性軌道 固定於該基座之第一側並介於該第一線圈組及該第二線圈組之間。
7. 如申請專利範圍第6項所述的直旋式致動器，更包括一第一線性滑塊及一第二線性滑塊，該螺桿及該第一磁石背板透過該第一線性滑塊耦合於該第一線性軌道，該螺帽及該第二磁石背板透過該第二線性滑塊耦合於該第一線性軌道。
8. 如申請專利範圍第7項所述的直旋式致動器，更包括一第二線性軌道、一第三線性軌道、一第三線性滑塊及一第四線性滑塊，該第二線性軌道固定於該基座之該第一側並位於該第一線圈組之與該第一線性軌道相對的一側，該第三線性軌道固定於該基座之該第一側並位於該第二線圈組之與該第一線性軌道相對的一側，且該第一磁石背板透過該第三線性滑塊耦合於該第二線性軌道，該第二磁石背板透過該第四線性滑塊耦合於該第三線性軌道。
9. 一種直旋式致動器，包括：一第一基座及一第二基座，以相互平行的方式設置；一第一線性馬達，設置於該第一基座之鄰近於該第二基座之一第一側，包括一固定的第一線圈組及一可動的第一磁石背板；一第二線性馬達，設置於該第二基座之鄰近於該第一基座之一第二側，包括一固定的第二線圈組及一可動的第二磁石背板； 一第一線性軌道，固定於該第一基座之該第一側；一第二線性軌道，固定於該第二基座之該第二側，其中該第一線性馬達、該第二線性馬達、該第一線性軌道及該第二線性軌道以相互平行的方式設置；以及一滾珠螺桿，設置於該第一線性馬達及該第二線性馬達之間，包括相互螺合的一螺桿及一螺帽，該螺桿連接該第一磁石背板並耦合於該第一線性軌道，該螺帽連接該第二磁石背板並耦合於該第二線性軌道；當該螺桿及該螺帽由該第一、第二線性馬達驅動而分別沿著該第一、第二線性軌道以同步方式移動時，該直旋式致動器提供直線運動輸出，而當該螺帽由該第二線性馬達驅動而沿著該第二線性軌道以相對於該螺桿為非同步方式移動時，該直旋式致動器提供旋轉運動輸出。
10. 如申請專利範圍第9項所述的直旋式致動器，其中該第一線圈組固定於該第一基座之該第一側，該第一磁石背板設置於該第一基座之該第一側並可相對於該第一線圈組移動，該第二線圈組固定於該第二基座之該第二側，該第二磁石背板設置於該第二基座之該第二側並可相對於該第二線圈組移動。
11. 如申請專利範圍第10項所述的直旋式致動器，更包括一第一線性滑塊及一第二線性滑塊，該螺桿及該第一磁石背板透過該第一線性滑塊耦合於該第一線性軌道，該螺帽及該第二磁石背板透過該第二線性滑塊耦合於該第二線性軌道。
12. 如申請專利範圍第11項所述的直旋式致動器，更包括一第三線性軌道、一第四線性軌道、一第三線性滑塊及一第四線性滑塊，該第三線性軌道及該第四線性軌道分別固定於該第一基座之該第一側及該第二基座之該第二側並相互平行，且該第三線性軌道位於該第一線圈組之與該第一線性軌道相對的一側，該第四線性軌道位於該第二線圈組之與該第二線性軌道相對的一側，且該第一磁石背板透過該第三線性滑塊耦合於該第三線性軌道，該第二磁石背板透過該第四線性滑塊耦合於該第四線性軌道。
13. 一種直旋式致動器，包括：一基座，具有一第一側；一第一線性馬達，設置於該基座之該第一側，包括一固定的第一線圈組及一可動的第一磁石背板，該第一磁石背板具有相對的一第一側及一第二側，且該第一磁石背板之該第一側面向該基座之該第一側；一第二線性馬達，設置於該第一磁石背板之該第二側，包括一固定的第二線圈組及一可動的第二磁石背板；一第一線性軌道，固定於該基座之該第一側；一第二線性軌道，固定於該第一磁石背板之該第二側，其中該第一線性馬達、該第二線性馬達、該第一線性軌道及該第二線性軌道以相互平行的方式設置；以及一滾珠螺桿，設置於該第一磁石背板之該第二側，包括相互螺合的一螺桿及一螺帽，該螺桿連接該第一磁石背板 且該第一磁石背板耦合於該第一線性軌道，該螺帽連接該第二磁石背板並耦合於該第二線性軌道；當該螺桿由該第一線性馬達驅動而沿著該第一線性軌道移動時，該直旋式致動器提供直線運動輸出，而當該螺帽由該第二線性馬達驅動而沿著該第二線性軌道移動時，該直旋式致動器提供旋轉運動輸出。
14. 如申請專利範圍第13項所述的直旋式致動器，其中該第一線圈組固定於該基座之該第一側，該第一磁石背板設置於該基座之該第一側並可相對於該第一線圈組移動，該第二線圈組固定於該第一磁石背板之該第二側，該第二磁石背板設置於該第一磁石背板之該第二側並可相對於該第二線圈組移動。
15. 如申請專利範圍第14項所述的直旋式致動器，更包括一第一線性滑塊及一第二線性滑塊，該第一磁石背板透過該第一線性滑塊耦合於該第一線性軌道，該螺帽及該第二磁石背板透過該第二線性滑塊耦合於該第二線性軌道。
16. 如申請專利範圍第15項所述的直旋式致動器，更包括一第三線性軌道、一第四線性軌道、一第三線性滑塊及一第四線性滑塊，該第三線性軌道及該第四線性軌道分別固定於該基座之該第一側及該第一磁石背板之該第二側並相互平行，且該第三線性軌道位於該第一線圈組之與該第一線性軌道相對的一側，該第四線性軌道位於該第二線圈組之與該第二線性軌道相對的一側，且該第一磁石背板透過該第三線性滑塊耦合於該第三線性軌道，該第二磁石背板透 過該第四線性滑塊耦合於該第四線性軌道。