TWI714379B - 具有散熱效果的滑台裝置及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種具有散熱效果的滑台裝置及其製造方法，該滑台裝置包含一線性軌道、一滑座單元、一線性馬達單元、一散熱膠體及二滾珠單元。該滑座單元具有一凹陷部，該凹陷部由一槽底面及一對槽壁面共同界定而成，該槽底面至二滾珠通孔的中心線所構成的一基準面之間的一第一距離，大於該基準面至該底面的一第二距離，且二擋板與該等槽壁面、該槽底面共同界定出一容槽，該線性馬達單元包括一固定於線性軌道的定子，以及一固設於滑座單元槽底面的動子，該動子的一外周面與該等擋板、該等槽壁面之間形成一環槽，該散熱膠體呈可流動狀態時填注於該環槽中，且該散熱膠體固化後與該等擋板、該等槽壁面呈無間隙的接合。

Description

具有散熱效果的滑台裝置及其製造方法
本發明是有關於一種線性滑台裝置，特別是指一種具有散熱效果的滑台裝置及其製造方法。
一種滑台裝置(TW證書號M489035號專利案)，包含一底座、一跨設於該底座上的滑台、複數提供該滑台相對於該底座順暢位移的陶瓷滾珠、一提供該滑台相對於該底座產生位移動力的線性馬達。該線性馬達具有一安裝於該滑台內部的動子，以及一固定於該底座的定子。
當對該動子進行通電，將會產生磁場，此磁場與該定子的磁鐵產生磁場作用，可產生使該滑台相對於該底座移動的推力。
然而，在線性馬達驅動該滑台移動速度的提升，以及該滑台承載能力提高下，相對地該動子的輸入電流也會提高，長時間使用下，動子溫度攀高，將導致電磁鐵效率下降、磁力與吸力減弱，進而導致該線性馬達驅動該滑台移動的效率大幅下降。
上述的滑台裝置並未針對動子的散熱做設計，因此，如何提供一種在不加大整體體積且具有良好的散熱方式，能夠將動子的熱量順利導出，進而提高該線性馬達驅動該滑台移動的效率，實為當前重要課題之一。
因此，本發明的一目的，即在提供一種可縮小體積且提高動子散熱效能之具有散熱效果的滑台裝置。
本發明的另一目的，即在提供一種可提高動子散熱效能的具有散熱效果的滑台裝置的製造方法。
於是，本發明的具有散熱效果的滑台裝置，包含一線性軌道、一滑座單元、一線性馬達單元、一散熱膠體及二滾珠單元。該線性軌道沿一長軸向延伸，並具有一對側壁、一連接於該等側壁之間的底壁，以及一對分別凹設於該等側壁且沿該長軸向延伸的外軌槽，該滑座單元可滑動地套設於該線性軌道上，並包括一本體，以及二鎖固於該本體的擋板，該本體具有一頂面、一相反於該頂面的底面、二相交連接於該頂面與該底面之間且呈相反設置的端面、一對分別對應於該等外軌槽且貫穿該等端面的滾珠通孔、一對與該等外軌槽相對設置的內軌槽，以及一由該底面朝該頂面凹設的凹陷部， 該等滾珠通孔各沿一中心線設置，該凹陷部由一介於該頂面與該底面之間的槽底面，以及一對相交於該槽底面且彼此相對的槽壁面共同界定而成，該等滾珠通孔的中心線所構成的一基準面至該槽底面之間的一第一距離，大於該基準面至該底面的第二距離，該等擋板安裝於該凹陷部中且鎖固於該槽底面，且該等擋板與該等槽壁面、該槽底面共同界定出一呈單向開放的容槽，該線性馬達單元包括一固定於該底壁的定子，以及一安裝於該容槽內部且以多數螺絲鎖固於該槽底面的動子，該動子具有一外周面，該外周面與該等擋板、該等槽壁面之間形成一環槽，該散熱膠體設置於該動子與該滑座單元之間，該散熱膠體呈可流動狀態時填注於該環槽中，且該散熱膠體固化後與該等擋板、該等槽壁面呈無間隙的接合，該等滾珠單元各包括一對安裝於該本體的循環器，以及一滾珠組，該等循環器分別與所對應的外軌槽、該滾珠通孔共同構成一滾珠循環通道，該滾珠組可在該滾珠循環通道中循環運轉。
本發明的具有散熱效果的滑台裝置的製造方法，包含下列步驟：(A)製備一滑座單元及一線性馬達單元，該滑座單元包括一本體及二擋板，該本體具有一頂面、一相反於該頂面的底面、二相交連接於該頂面與該底面之間且呈相反設置的端面、一對分別對應於該等外軌槽且貫穿該等端面的滾珠通孔、一對與該等外軌槽相對設置的內軌槽，以及一由該底面朝該頂面凹設的凹陷部， 該等滾珠通孔各沿一中心線設置，該凹陷部由一介於該頂面與該底面之間的槽底面，以及一對相交於該槽底面且彼此相對的槽壁面共同界定而成，該等滾珠通孔的中心線所構成的一基準面至該槽底面之間的一第一距離，大於該基準面至該底面的第二距離，該線性馬達單元包括一定子、一動子及一散熱膠體，(B) 將該等擋板以多數螺絲鎖固於該凹陷部中且固定於該槽底面，且該等擋板與該等槽壁面、該槽底面共同界定出一呈單向開放的容槽，(C)將該動子放置於該容槽內部，該動子以多數螺絲鎖固於該槽底面，且該動子的一外周面與該等擋板、該等槽壁面之間形成一環槽，(D) 將呈可流動狀態的散熱膠體材料填注於該環槽中，且該散熱膠體固化後與該等擋板、該等槽壁面呈無間隙的接合。
本發明的功效在於：利用該散熱膠體呈可流動狀態時填注於該環槽中，且該散熱膠體固化後與該等擋板、該等槽壁面呈無間隙的接合的作用，可透過該散熱膠體的熱傳導產生較佳的散熱效果，再利用該凹陷部的位置配置，可使整體體積達到縮小化的目的。
參閱圖1與圖2，本發明具有散熱效果的滑台裝置的一第一實施例，包含一線性軌道10、一滑座單元20、一線性馬達單元30、一散熱膠體40及二滾珠單元50。
該線性軌道10沿一長軸向X延伸，並具有一對沿垂直於該長軸向X的橫軸向Y間隔設置的側壁11、一連接於該等側壁11之間的底壁12，以及一對分別凹設於該等側壁12且沿該長軸向X延伸的外軌槽13。
該滑座單元20可滑動地套設於該線性軌道10上，並包括一本體21，以及二鎖固於該本體21的擋板22，該本體21具有一頂面211、一相反於該頂面211的底面212、二相交連接於該頂面211與該底面212之間且呈相反設置的端面213、一對連接於該等端面213與該底面212之間的外側面214、一對分別對應於該等外軌槽13並貫穿該等端面213的滾珠通孔215、一對凹設於該等外側面214且與該等外軌槽13相對設置的內軌槽216、一由該底面212朝該頂面211凹設的凹陷部23，以及多數由該頂面211朝該凹陷部23延伸的鎖孔217， 該等滾珠通孔215各沿一中心線L1設置，該凹陷部23由一介於該頂面211與該底面212之間的槽底面231，以及一對相交於該槽底面231且彼此相對的槽壁面232共同界定而成，該等槽壁面232呈平面狀。配合參圖3，該等滾珠通孔215的中心線L1所構成的一基準面P至該槽底面231之間的一第一距離h1，大於該基準面P至該底面212的一第二距離h2，該等擋板22安裝於該凹陷部23中且各利用二螺絲221鎖固於該槽底面231，且該等擋板22與該等槽壁面232、該槽底面231共同界定出一呈單向開放的容槽23’。
該線性馬達單元30包括一固定於該底壁12的定子31，以及一安裝於該容槽23’內部且以多數螺絲33鎖固於該槽底面231的動子32，該動子32具有一外周面321，以及多數由頂側面凹設的螺孔322，該外周面321與該等擋板22、該等槽壁面232之間形成一環槽23”。
該散熱膠體40採用高導熱係數的環氧樹脂，且設置於該動子32與該滑座單元20之間，該散熱膠體40呈可流動狀態時填注於該環槽23’中，且該散熱膠體40固化後與該等擋板22、該等槽壁面232呈無間隙的接合。
該等滾珠單元50各包括一對安裝於該本體21的端面213的循環器51，以及一滾珠組52，該等循環器51分別與所對應的外軌槽13、該滾珠通孔215共同構成一滾珠循環通道，該滾珠組52可在該滾珠循環通道中循環運轉。
為供進一步瞭解本發明各元件配合所產生的作用、運用技術手段，以及所預期達成的功效，將再說明如下，相信當可由此而對本發明有更深入且具體的瞭解。
再如圖1、圖3、圖4及圖5所示，且配合參圖2，本發明的滑台裝置要進行組配時，依序下列步驟：
步驟一：製備該滑座單元20及該線性馬達單元30。
步驟二：將該等擋板22以該等螺絲221鎖固於該凹陷部23中且固定於該槽底面231，且在該等擋板22與該等槽壁面232、該槽底面231之間形成該容槽23’。
步驟三：將該動子32放置於該容槽23’內部，該等螺絲33穿過該等鎖孔217且鎖固於該動子32的該等螺孔322中，使得該動子32固定於該槽底面231，該動子32的外周面321與該等擋板22、該等槽壁面232之間形成有該環槽23”。
步驟四：將呈可流動狀態的散熱膠體材料(環氧樹脂)填注於該環槽23”中，散熱膠體材料固化後形成該散熱膠體40，該散熱膠體40與該等擋板22、該等槽壁面232呈無間隙的接合。
步驟五：將該已組裝完成的該滑座單元20、該線性馬達單元30的動子32、該散熱膠體40整體結構放置於該線性軌道10，且將該等滾珠單元50的滾珠組52裝填於該等滾珠循環通道，並利用該等循環器51使得該等滾珠組52能限位於該滑座單元20與該線性軌道10之間。
因此，利用上述連續的步驟的結構，即可製成該滑台裝置，且本發明的滑台裝置可產生的功效歸納如下：
一、當啟動該線性馬達單元30時，即使該動子32輸入的電流提高，且長時間使用下，該動子32所產生的熱量將透過該散熱膠體40採用高導熱係數的環氧樹脂製成且具有散熱的特性，而將熱能朝該滑座單元20外部散出，將可確保磁鐵效率，進而確保該線性馬達單元30驅動該滑台單元20移動的效率不受影響。
二、利用該散熱膠體40呈可流動狀態時填注於該環槽23’中，且該散熱膠體40固化後與該等擋板22、該等槽壁面232呈無間隙的接合的作用，可以確保該散熱膠體40與該等擋板22、該等槽壁面232密合貼抵，更可提升熱傳效果。且如圖6所示的導熱實驗數據圖可以看出，本發明有包覆該散熱膠體40的動子32，在歷經1個小時以上的操作後，對該滑台單元20檢測的溫度為43.26℃(上方曲線)，反觀沒有包覆散熱膠體的動子，在歷經1個小時以上的操作後，對滑台單元檢測的溫度為41.71℃(下方曲線)，顯見有包覆該散熱膠體40的動子32所產生的熱能可透過該散熱膠體40順利傳導至該滑台單元20，熱傳效果較佳。
三、利用該凹陷部23由該底面212朝該頂面211凹設，以及該等滾珠通孔215的中心線L1所構成的基準面P至該槽底面231之間的第一距離h1，大於該基準面P至該底面212的第二距離h2的作用，可以使得該滑台單元20的本體21體積小，可達到產品小型化、降低成本的目的。
四、利用該凹陷部23的設置，以及該等擋板22鎖固於該槽底面231、該動子32鎖固於該槽底面231，而在該動子32的外周面321與該等槽壁面232、該槽底面231之間形成該容槽23’，即可利用該滑台單元20本身的結構與該動子32產生提供填注該散熱膠體40的模具，除了不需要另外製備用來塑造該散熱膠體40的模具、可降低製造成本外，更可減少工序，降低生產成本及縮短製造時程。
五、利用該等滾珠通孔215的中心線L1所構成的基準面P至該槽底面231之間的第一距離h1，大於該基準面P至該底面212的第二距離h2的作用，使得沿該基準面P設置的該等滾珠單元50接近於該底面212，該等滾珠單元50循環運轉時產生的熱能可以較快散發。
再如圖7所示，本發明具有散熱效果的滑台裝置的一第二實施例，與第一實施例的差異在於：該滑座單元20’ 的本體21’ 的該等槽壁面232’呈鋸齒狀，則當該散熱膠體40呈可流動狀態時填注於該環槽23’中，該散熱膠體40固化後與該等槽壁面232’的接觸面也呈鋸齒狀，可增加散熱面積。當然，該等槽壁面232’呈鋸齒狀只是其中一種，但是槽壁面也可不限於鋸齒狀，任意形狀可增加接觸面積即可。
綜上所述，本發明具有散熱效果的滑台裝置結構簡單、製造組配容易，且可提升散熱效果、提供工具機的加工性能，並能降低製造成本，確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
10:線性軌道
11:側壁
12:底壁
13:外軌槽
20:滑座單元
21:本體
211:頂面
212:底面
213:端面
214:外側面
215:滾珠通孔
L1:中心線
216:內軌槽
217:鎖孔
22:擋板
221:螺絲
23:凹陷部
231:槽底面
232:槽壁面
23’:容槽
23”:環槽
30:線性馬達單元
31:定子
32:動子
321:外周面
322:螺孔
33:螺絲
40:散熱膠體
50:滾珠單元
51:循環器
52:滾珠組
20’:滑座單元
21’:本體
232’:槽壁面
P:基準面
h1:第一距離
h2:第二距離
X:長軸向
Y:橫軸向
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明具有散熱效果的滑台裝置一第一實施例的一立體組合圖； 圖2是該實施例的一立體分解圖； 圖3是該實施例的一剖視示意圖； 圖4是沿圖3中之線Ⅳ-Ⅳ的一剖面圖； 圖5是沿圖3中之線Ⅴ-Ⅴ的一剖面圖； 圖6是該實施例的一導熱實驗數據圖；及 圖7是本發明具有散熱效果的滑台裝置一第二實施例的一剖視示意圖。
10:線性軌道
11:側壁
12:底壁
13:外軌槽
20:滑座單元
21:本體
211:頂面
23:凹陷部
231:槽底面
232:槽壁面
30:線性馬達單元
31:定子
32:動子
321:外周面
212:底面
213:端面
214:外側面
215:滾珠通孔
L1:中心線
216:內軌槽
217:鎖孔
22:擋板
221:螺絲
322:螺孔
33:螺絲
40:散熱膠體
50:滾珠單元
51:循環器
52:滾珠組
X:長軸向
Y:橫軸向

Claims (5)

  1. 一種具有散熱效果的滑台裝置，包含： 一線性軌道，沿一長軸向延伸，並具有一對側壁、一連接於該等側壁之間的底壁，以及一對分別凹設於該等側壁且沿該長軸向延伸的外軌槽； 一滑座單元，可滑動地套設於該線性軌道上，並包括一本體，以及二鎖固於該本體的擋板，該本體具有一頂面、一相反於該頂面的底面、二相交連接於該頂面與該底面之間且呈相反設置的端面、一對分別對應於該等外軌槽且貫穿該等端面的滾珠通孔、一對與該等外軌槽相對設置的內軌槽，以及一由該底面朝該頂面凹設的凹陷部， 該等滾珠通孔各沿一中心線設置，該凹陷部由一介於該頂面與該底面之間的槽底面，以及一對相交於該槽底面且彼此相對的槽壁面共同界定而成，該滾珠通孔的中心線所構成的一基準面至該槽底面之間的一第一距離，大於該基準面至該底面的一第二距離，該等擋板安裝於該凹陷部中且鎖固於該槽底面，且該等擋板與該等槽壁面、該槽底面共同界定出一呈單向開放的容槽； 一線性馬達單元，包括一固定於該底壁的定子，以及一安裝於該容槽內部且以多數螺絲鎖固於該槽底面的動子，該動子具有一外周面，該外周面與該等擋板、該等槽壁面之間形成一環槽； 一散熱膠體，設置於該動子與該滑座單元之間，該散熱膠體呈可流動狀態時填注於該環槽中，且該散熱膠體固化後與該等擋板、該等槽壁面呈無間隙的接合；及 二滾珠單元，各包括一對安裝於該本體的循環器，以及一滾珠組，該等循環器分別與所對應的外軌槽、該滾珠通孔共同構成一滾珠循環通道，該滾珠組可在該滾珠循環通道中循環運轉。
  2. 如請求項1所述的具有散熱效果的滑台裝置，其中，該散熱膠體採用高導熱係數的環氧樹脂。
  3. 如請求項1所述的具有散熱效果的滑台裝置，其中，該本體的槽壁面呈平面狀。
  4. 如請求項1所述的具有散熱效果的滑台裝置，其中，該本體的槽壁面呈鋸齒狀。
  5. 一種具有散熱效果的滑台裝置的製造方法，包含下列步驟： (A)製備一滑座單元及一線性馬達單元，該滑座單元包括一本體及二擋板，該本體具有一頂面、一相反於該頂面的底面、二相交連接於該頂面與該底面之間且呈相反設置的端面、一對貫穿該等端面的滾珠通孔、一對內軌槽，以及一由該底面朝該頂面凹設的凹陷部， 該等滾珠通孔各沿一中心線設置，該凹陷部由一介於該頂面與該底面之間的槽底面，以及一對相交於該槽底面且彼此相對的槽壁面共同界定而成，該等滾珠通孔的中心線所構成的一基準面至該槽底面之間的一第一距離，大於該基準面至該底面的一第二距離，該線性馬達單元包括一定子、一動子及一散熱膠體； (B) 將該等擋板以多數螺絲鎖固於該凹陷部中且固定於該槽底面，且該等擋板與該等槽壁面、該槽底面共同界定出一呈單向開放的容槽； (C)將該動子放置於該容槽內部，該動子以多數螺絲鎖固於該槽底面，且該動子的一外周面與該等擋板、該等槽壁面之間形成一環槽；及 (D) 將呈可流動狀態的散熱膠體材料填注於該環槽中，且該散熱膠體固化後與該等擋板、該等槽壁面呈無間隙的接合。
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