TWI583875B

TWI583875B - 電動致動器

Info

Publication number: TWI583875B
Application number: TW101145422A
Authority: TW
Inventors: 深野喜弘; 馬門正一; 鹽見裕幸
Original assignee: Ｓｍｃ股份有限公司
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2017-05-21
Also published as: CN103206500B; DE102013100047A1; US8973452B2; JP2013143824A; US20130174679A1; TW201341690A; KR20130082434A; KR101945789B1; CN103206500A

Description

電動致動器

本發明係關於一種電動致動器，其能藉由利用螺桿傳遞驅動單元之驅動力給可位移體以移動該可位移體。

至今，作為用於輸送工件等之工具，電動致動器已廣泛用於位移輸送工件之滑動件(slider)，其中進給螺桿係藉由如馬達等之旋轉驅動源之旋轉驅動力而旋轉地驅動。這一種電動致動器，例如日本特開專利公報第2004-156636號，係包含本體、旋轉地設於該本體內部之滾珠螺桿、經由滾珠與該滾珠螺桿螺接的螺帽、以及連接該螺帽之可位移體。於該電動馬達之驅動作用下，藉由旋轉該滾珠螺桿，該螺帽與該可位移體一同沿軸向位移。

於前述電動致動器使用於無塵室之情況中，例如，應用於半導體製造中，因灰塵、廢渣等往往產生來自於該滾珠螺桿、滾珠與螺帽彼此相互纏絡(enmesh)之摩擦損耗，故有需要預防該些灰塵等被排出至外部。

例如，作為用於預防灰塵等被排出至外部之灰塵收集結構，如日本特開專利公報第05-016092號所揭露者，習知電動致動器具有滾珠螺桿收納於殼體之內部、及形成有複數個吸入孔之灰塵收集管，其設置於在該殼體上部開口之縫隙的附近。藉由供應負壓流體至該灰塵收集管，使來自該殼體內部之灰塵等被吸入該些吸入孔。

然而，依前述之灰塵收集結構，該灰塵收集管設於該殼體外部上，且因該灰塵收集結構係配置成藉由於該殼體上朝上開口之縫隙以吸收灰塵等，故該灰塵等暫時排出該殼體外部。因此，這結構不適合用於無塵室等。再者，依該灰塵收集管，其一端連接至作為負壓供應源之真空泵，且負壓流體由該灰塵收集管之一端供應至另一端。然而，因多個吸入孔排列成等距相互間隔，故經由背端側之另一端之該吸入孔所吸收之灰塵等的吸收量係小於經由前端側之一端之該吸入孔所吸收的吸收量。因此，沿該灰塵收集管之軸向平均且均勻地吸收灰塵等是困難的，而且不能從離該負壓源距離最遠之該殼體背側移除灰塵等，使得灰塵等依然沉積於該殼體中。

本發明之主要目的係提供一種電動致動器，能沿本體之軸向平均且均勻地吸收該本體內部產生之灰塵等，並可靠地防止該灰塵等排出至外部。

本發明之特徵係在於一種電動致動器，包括本體、當以電流通電時會旋轉地驅動之驅動單元、設於該本體中且具有藉由該驅動單元之驅動力旋轉之螺桿及螺合該螺桿且沿該本體之軸向位移之可位移體的位移機構、形成於該本體中且供應負壓流體於其中之負壓供應埠、以及設於該本體內部且來自該負壓供應埠之該負壓流體供應至其內之負壓供應管，其中，該負壓供應管包含沿該軸向相互間隔之至少三個吸入孔，且當該等吸入孔離該負壓供應埠愈遠時，相鄰吸入孔間的距離係逐漸變小。

依本發明實施例，所供應之負壓流體經過的負壓供應管係設於該本體內部中，且負壓流體由形成於該本體中之該負壓供應埠供應至該負壓供應管。一體設於每一該負壓供應管上之至少三個吸入孔係沿該負壓供應管之軸向相互間隔，且當該些吸入孔距離該負壓供應埠愈遠時，相鄰吸入孔間的距離係逐漸變小。因此，當該本體內部中之灰塵等經由該多個吸入孔被吸收時，不論與該負壓供應管相距之距離為何，能沿該負壓供應管之軸向均勻且平均地供應負壓流體至該本體內部，以可靠地與均勻地吸收及移除產生於該內部之灰塵等。

當利用舉例說明之方式配合所附圖式呈現本發明之較佳實施例時，本發明之上述及其它目的、結構與優點將變得更顯而易見。

10‧‧‧電動致動器

12‧‧‧本體

14‧‧‧覆蓋單元

16‧‧‧驅動單元

18‧‧‧位移螺帽、可位移體

20‧‧‧位移機構

22‧‧‧滑座

24‧‧‧灰塵吸收機構

26‧‧‧孔部

28a、28b‧‧‧灰塵收集管、負壓供應管

30a、30b‧‧‧固定槽

32‧‧‧第一滾珠槽

34‧‧‧端蓋

36‧‧‧縫隙

38‧‧‧密封帶

40‧‧‧端塊

42‧‧‧接頭

44‧‧‧穿孔

46‧‧‧螺桿

48‧‧‧連接件

50a、50b‧‧‧負壓供應埠

52‧‧‧配件

54‧‧‧密封塞

56a、56b‧‧‧通道

58a、58b‧‧‧連接孔

60‧‧‧密封環

62‧‧‧軸承

64‧‧‧驅動軸

66‧‧‧第一滾珠、滾珠

68‧‧‧連接元件

70‧‧‧滾珠螺紋

72‧‧‧螺栓

74‧‧‧第二滾珠槽

76‧‧‧第二滾珠、滾珠

78‧‧‧循環通道

80‧‧‧座主體

81‧‧‧供應道

82‧‧‧第一吸入孔

84‧‧‧第二吸入孔

86‧‧‧第三吸入孔

88‧‧‧第四吸入孔

90‧‧‧第五吸入孔

L1、L2、L3、L4‧‧‧間隔

第1圖係本發明之實施例之電動致動器之部分切除的外部透視圖；第2圖係朝第1圖之II-II線觀看之剖面圖；第3圖係朝第2圖之III-III線觀看之剖面圖；以及第4圖係設於該電動致動器中之灰塵收集管的前方正視圖。

如第1至3圖所示，電動致動器10包括延伸於軸向(箭頭A及B之方向)之伸長本體12、連接該本體12之其中一個端部的覆蓋單元14、以電力訊號旋轉地驅動且藉由該覆蓋單元14連接至該本體12之驅動單元16、設於該本體12內部並具有能藉由來自該驅動單元16之驅動力作行程位移之位移螺帽(可位移體)18的位移機構20、連接該位移螺帽18且沿該本體12位移之滑座22、以及設於該本體12內部之灰塵吸收機構24。

該本體12形成如矩形之剖面且具有朝軸向貫穿該本體12而形成於其內部之孔部26。於後述之位移機構20之螺桿46係插過該孔部26，且於該孔部26之上方角落處分別形成兩個固定槽30a,30b(見第3圖)，其固定該灰塵吸收機構24之灰塵收集管(負壓供應管)28a,28b。該灰塵收集管(負壓供應管)28a,28b係獨立於該本體(12)之外形成。

該固定槽30a,30b包含朝該孔部26之中心開口且延伸於該本體12之軸向(箭頭A及B之方向)之開孔27。再者，後述之第二滾珠76滾動於其內之一對第一滾珠槽32係在該孔部26之內壁面上沿著軸呈直線形成。再者，於該本體12之另一端上，端蓋34係經未圖示之螺栓安裝成覆蓋及阻擋該孔部26。

另一方面，於該本體12之上表面上，開通之縫隙36係沿著軸向(箭頭A及B之方向)呈直線形成。薄板型密封帶38覆蓋該縫隙36。

如第2圖所示，該覆蓋單元14係由端塊40和接頭42製成，該端塊40係連接至該本體12之一端，而該接頭42係連接至該端塊40之一端。該驅動單元16連接至該接頭42。該本體12、該端塊40、該接頭42及該驅動單元16係設置於一直線上。

該端塊40內具有中心貫穿該端塊40之穿孔44。連接該螺桿46與該驅動單元16之驅動軸64的連接件48係插於該穿孔44中。再者，垂直該穿孔44之延伸方向(箭頭A及B之方向)而開口於相對側表面的兩個負壓供應埠50a,50b係形成於該端塊40中。能連接至未圖示管子的配件52係連接該負壓供應埠50a,50b。其中一個該負壓供應埠50a透過管子連接負壓流體供應源(如真空泵)，而另一個該負壓供應埠50b係藉由密封塞54阻塞並密封。具體地，選擇性使用該對負壓供應埠50a,50b的其中任一者，而藉由該密封塞54阻塞未使用之該負壓供應埠50a,50b。

該兩個負壓供應埠50a,50b係垂直於該穿孔44形成，並於該端塊40之相對側表面上向內形成預定深度，且分別連接於大致平行該穿孔44延伸之通道56a,56b。該通道56a,56b延伸至該端塊40面向該本體12之一端，且形成為與該本體12之固定槽30a,30b大致呈同軸。再者，供後述之灰塵收集管28a,28b插入之連接孔58a,58b係分別形成於該通道56a,56b之端處。該連接孔58a,58b相對於該通道56a,56b擴張直徑，且密封環60藉由環形槽裝設於該連接孔58a,58b之內周面上(見第2圖)。

此外，裝設於該本體12之固定槽30a,30b中之該灰塵收集管28a,28b的端處係插入該連接孔58a,58b，藉此，連接且導通該通道56a,56b與該灰塵收集管28a,28b。例如，供應至該負壓供應埠50a之負壓流體通過該通道56a流至該灰塵收集管28a。此時，該灰塵收集管28a,28b之外周面抵靠該裝於該連接孔58a,58b上之密封環60，藉以防止該連接孔58a,58b與該灰塵收集管28a,28b之間的負壓流體溢出。

可轉動地支撐該驅動單元16之驅動軸64的軸承62係設於該接頭42中且位於該驅動單元16與該端塊40之間。

該驅動單元16包括由直流馬達、步進馬達等製成之旋轉驅動源(未圖示)，其藉由未圖示之動力源供應電流以旋轉驅動。該驅動單元16藉由形成於該驅動單元16一端的該接頭42連接該本體12之一端，且連同該驅動單元16之驅動軸64藉由該連接件48連接該螺桿46。此外，藉由在該驅動單元16之驅動作用下旋轉該驅動軸64，該連接件48與該螺桿46係匹配協調地一同旋轉。

該位移機構20包含收納於該本體12之孔部26的該螺桿46、藉由複數個第一滾珠66螺合於該螺桿46之該位移螺帽18、及連接該位移螺帽18及該滑座22之連接元件68。該螺桿46以沿軸向(箭頭A及B之方向)伸長之方式形成，且於該螺桿46之外周面上係刻有使該第一滾珠66能滾動其中之滾珠螺紋70。該螺桿46之其中一端藉由該連接件48連接該驅動軸64，而另一端可旋轉地支撐於該端蓋34。

該位移螺帽18例如呈圓柱狀且具有沿軸向(箭頭A及B之方向)刻於其內周面上之螺旋紋槽。複數個第一滾珠66排列於該紋槽與該螺桿46之滾珠螺紋70之間，且該螺桿46插穿該位移螺帽18內部。

再者，該位移螺帽18插入該連接元件68內部且透過螺栓72以整體連接該連接元件68。該連接元件68包含位於面對該本體12內壁面上之相對側面的第二滾珠槽74、及形成於該連接元件68內部且使滾動於該第二滾珠槽74之第二滾珠76滾於其中之兩個循環通道78(見第3圖)。此外，該第二滾珠76設於該連接元件68之第二滾珠槽74與該本體12之第一滾珠槽32之間、及該循環通道78之內部中。當該連接元件68沿該本體12移動時，該第二滾珠76於該第一與第二滾珠槽32,74之間及滾入該對循環通道78。

該滑座22包含座主體80，其上表面呈平坦面狀，且該連接元件68連接該座主體80之下部，該連接元件68與該滑座22一同沿該本體12移動。再者，該密封帶38用於覆蓋該本體12之縫隙36，使得當該滑座22沿該本體12移動時，該密封帶38移動以分隔該縫隙36。

該灰塵吸收機構24係由一對排列於該本體12之固定槽30a,30b中之灰塵收集管28a,28b構成。該些灰塵收集管28a,28b係為沿軸向(箭頭A及B之方向)具有固定直徑之管體，每一該灰塵收集管28a,28b之一端係分別插入該端塊40之連接孔58a,58b以連通該通道56a,56b，且其另一端藉由插入該端蓋34而密封。

再者，如第4圖所示，與形成於該灰塵收集管28a,28b內部之供應道81(見第3圖)相通的複數個第一至第五吸入孔82,84,86,88,90係形成於該灰塵收集管28a,28b之外周面上。該第一吸入孔82之設置係最靠近該灰塵收集管28a,28b之一端側(箭頭A之方向)，而該第五吸入孔90之設置係最靠近該灰塵收集管28a,28b之另一端側(箭頭B之方向)。

該第一至第五吸入孔82,84,86,88,90間的間隔L1至L4之相互間距係設定為朝該灰塵收集管28a,28b之另一端側(箭頭B之方向)逐漸縮小。設置於該灰塵收集管28a,28b上之該吸入孔之數量不限於五個，如前述第一至第五吸入孔82,84,86,88,90。只要它們沿著軸向(箭頭A及B之方向)相互間隔，且彼此間的間隔之間距設定成朝該灰塵收集管28a,28b之另一端側(箭頭B之方向)逐步縮小，該吸入孔之數量沒有特別限制。

具體而言，沿著軸向(箭頭A及B之方向)，該第一吸入孔82與該第二吸入孔84間的間隔L1的間距係為最大尺寸，該第二吸入孔84與該第三吸入孔86間的間隔L2的間距、及該第三吸入孔86與該第四吸入孔88間的間隔L3的間距的尺寸係逐漸縮小，該第四吸入孔88與該第五吸入孔90間的間隔L4的間距係為最小尺寸(L1>L2>L3>L4)。當間距距離該負壓供應埠50a,50b愈遠時，於相鄰吸入孔間的間隔的間距係呈逐步縮小。

再者，該第一至第五吸入孔82,84,86,88,90具有大致固定的直徑，例如，藉由使用單一鑚頭於該灰塵收集管28a,28b上打孔而形成該第一至第五吸入孔82,84,86,88,90。

換句話說，於該第一至第五吸入孔82,84,86,88,90具有大致固定的直徑之情況下，該第一至第五吸入孔82,84,86,88,90間的間隔的間距係設定成當該負壓流體由該負壓供應埠50a,50b供應至該灰塵收集管28a,28b時，藉由供應負壓流體以沿著該灰塵收集管28a,28b之軸向(箭頭A及B之方向)均勻地流動而能吸收灰塵等。

另外，該灰塵收集管28a,28b排設於該固定槽30a,30b中，使得該第一至第五吸入孔82,84,86,88,90面向該開孔27，且藉由該開孔27與該第一至第五吸入孔82,84,86,88,90以使該本體12之孔部26與該供應道81之間相通。

根據本發明之電動致動器10之實施例基本上係如上述結構。接著，將描述該電動致動器10之運作與功效。

首先，藉由未圖示之動力源供應電流至該驅動單元16，以轉動旋轉驅動源之驅動軸64，且致動該連接件48與該螺桿46匹配協調地旋轉。另外，藉由旋轉該螺桿46，使該螺桿46帶動以該第一滾珠66螺合該螺桿46之位移螺帽18朝軸向移動。利用未圖示之止轉工具規制該位移螺帽18之轉動位移，使該位移螺帽18能僅朝軸向(箭頭A及B之方向)移動。

此外，連接該位移螺帽18之該連接元件68及連接該連接元件68之滑座22係沿該本體12整體移動，且當到達該本體12之一端或另一端時，即抵達位移終端之位置。此時，隨著該滑座22與該連接元件68之移動，該第二滾珠76係於該本體12之第一滾珠槽32與該連接件68之第二滾珠槽74之間、及於該循環通道78中循環。

接著，將描述藉由該灰塵吸收機構24吸收產生於該本體12內部之灰塵的情況。

於前述電動致動器10之運作期間，未圖示之負壓流體供應源供應負壓流體經過該負壓供應埠50a及該通道56a至該灰塵收集管28a之供應道81。該負壓流體從該灰塵收集管28a位於該負壓供應埠50a上之一端側流至其另一端側(箭頭B之方向)，使該負壓流體分別供應至該本體12之孔部26而陸續通過設於該端側上之該第一吸入孔82、第二至第四吸入孔84,86,88、及設於該另一端側上之第五吸入孔90。

因此，於該本體12之孔部26中產生之灰塵等經由該第一至第五吸入孔82,84,86,88,90而被吸入該供應道81中。另外，被吸入該灰塵收集管28a之灰塵等經由該通道56a及該負壓供應埠50a排出至該電動致動器10外部。

再者，因為該灰塵收集管28a之第一至第五吸入孔82,84,86,88,90排成一列，使得當該孔離該負壓供應埠50a愈遠時，相鄰吸入孔間的間距變小(變窄)，所以即使該負壓流體難以抵達且輸送至該灰塵收集管28a之另一端側(箭頭B之方向)，仍能確實提供壓力流體且吸收灰塵，例如，經由於其之間具有緊密設置之間距的該第五與第四吸入孔90,88。具體而言，於該本體12之內部中，因能沿該灰塵收集管28a之軸向可靠且均勻地吸收灰塵等，所以能從該本體12內部均勻地移除灰塵等，而不會沿該本體12之軸向變化。

於以上描述中，已描述於該對負壓供應埠50a,50b中，僅使用一個負壓供應埠50a供應該負壓流體之情況。然而，本發明不受限於此特徵，且該對負壓供應埠50a,50b，例如，可分別連接該負壓供應源以供應負壓流體，藉此能由該兩個灰塵收集管28a,28b分別吸收灰塵等。因此，即使於高速驅動該位移螺帽18與滑座22之高速驅動狀況下，仍然能吸收灰塵等而不會有延誤的情形，且能透過該對灰塵收集管28a,28b快速吸收灰塵等，並能防止溢出至該本體12外部，以回應該位移螺帽18與滑座22之移動。再者，藉由該兩個灰塵收集管28a,28b進行吸收，相較於經由單一灰塵收集管28a(28b)進行吸收之方式，能吸收且排出較多數量之灰塵等。

本發明於前述方式中，該管狀灰塵收集管 28a,28b係設於構成該電動致動器10之該本體12之孔部26中，而複數個第一至第五吸入孔82,84,86,88,90係設於該灰塵收集管28a,28b中，使得隨著該些吸入孔位於離供應負壓流體之負壓供應埠50a,50b愈遠之處，其之間的間隔的間距逐漸變小。再者，該本體12之孔部26產生之灰塵等被該第一至第五吸入孔82,84,86,88,90吸收而進入該灰塵收集管28a,28b中。此時，因為該吸入孔間的間隔的間距係朝該灰塵收集管28a,28b之遠離該負壓供應埠50a,50b之該另一端側(箭頭B之方向)逐步縮小排設，所以能沿該本體12之軸向確實與均勻地吸收及移除灰塵等。

再者，於該灰塵收集管28a,28b中，藉由將該第一至第五吸入孔82,84,86,88,90排列成於兩兩之間分別具有不同間隔的間距，使用小流量之負壓流體能有效吸收灰塵等。換言之，如依習知技術之結構，藉由增加該負壓流體之流量，該負壓流體能流到該灰塵收集管之遠端，且可能增加吸收該灰塵等之吸力。然而，因對負壓流體而言，大流量係必要的，致使浪費使用該負壓流體。與之相反，依本發明，於該第一至第五吸入孔82,84,86,88,90間的間隔的間距的排設係分別互不相同，因而能有效率地使用低流量之負壓流體以吸收灰塵等，藉以能節省能源。

進一步地，因於該灰塵收集管28a,28b上，該複數個第一至第五吸入孔82,84,86,88,90之每一者大致形成相同直徑，故該吸入孔能使用一個單一鑚頭輕易製成，因而能改善且便於該吸入孔之製作。

更進一步，因該灰塵收集管28a,28b之第一至第五吸入孔82,84,86,88,90係設於該本體12之孔部26中之容易產生灰塵等之該第一與第二滾珠66,76之附近，故能更確實地吸收與移除該第一與第二滾珠66,76滾動所產生之灰塵等。

另一方面，因該灰塵收集管28a,28b設於該本體12中且未暴露於外部，故能確實吸取該本體12內部所產生之灰塵等，並吸入該灰塵收集管28a,28b，藉以能確實防止灰塵等外溢至該本體12之外部。

再者，該覆蓋單元14連接該本體12之一端，且該端蓋34設於該本體12之另一端，而朝上開口之縫隙36藉由該密封帶38覆蓋與遮擋。因此，因能確實塞住該本體12之開口區域，故能防止該本體12內部所產生之灰塵等外溢至該本體12之外部。

本發明之電動致動器不限於前述實施例，且產生方式係可採用各種額外或改良結構，而不會偏離本發明之必要特徵。