TWI735295B - 線性致動裝置 - Google Patents

Abstract

一種線性致動裝置，包括一轉子軸套穿接固定於一內轉式馬達的轉子中；一螺桿組，其長螺桿穿於該轉子軸套，其螺套螺接於該長螺桿，並以數個螺絲鎖接固定於該轉子軸套的端部；數個軸承，分別穿套於該轉子軸套的兩端並定位於該馬達的外殼中；兩個端蓋分別樞套於該轉子軸套的兩端並鎖附固定於該馬達之外殼的前端和後端；該馬達之外殼的頂面一體成型一載台；長螺桿的兩端固定於一線性基座的兩端；該載台及該線性基座的同一側安裝一線性位置量測編碼器。

Description

線性致動裝置

本發明是關於一種線性致動裝置。

直線傳動系統為一種高精密性傳動元件，廣泛應用在精密機械、自動化、各種動力傳輸、半導體、醫療和航太等產業上，其設置的目的在於承載及各種物件或設備並同時提供精密的傳動位移。

如圖1，直線驅動模組包括馬達1、滾珠螺桿2、連接該馬達與該滾珠螺桿的連軸器3、結合於滾珠螺桿的滾珠螺帽(圖未示)、以及組裝於該滾珠螺帽上的載台4。通過馬達1及連軸器3運轉，滾珠螺桿2轉動，滾珠螺帽載移該載台4沿著滾珠螺桿2往復線性位移。

上述的馬達及連軸器連結於滾珠螺桿的一端，增加了線性傳動系統的總體軸長，佔用設備空間。而滾珠螺桿由端部驅動旋轉，容易出現微動偏擺和不當震動，不易達成高精度及高穩定性的要求。為了儘可能減少微動偏擺的問題，滾珠螺桿的軸長必需加以限制，因此難以適用於長行程載移系統。

為解決上述問題，本發明改變傳統的致動方式，提出一種新穎的線性致動裝置。

本發明技術特徵：

一種線性致動裝置，包括：

一內轉式馬達；

一轉子軸套，包括一管狀主體以及成型於該管狀主體之一端的一擴徑軸端；該管狀主體穿接固定於該內轉式馬達的轉子中；

一螺桿組，包括一長螺桿以及螺接於該長螺桿的一螺套；該長螺桿穿於該管狀主體中；該螺套外部包括一擴徑接合部，該擴徑接合部與該擴徑軸端對合並以數個螺絲鎖接固定；

一軸承組，包括一第一軸承和一第二軸承，分別穿套於該轉子軸套的兩端，並定位於該內轉式馬達的外殼中；

一端蓋組，包括一第一端蓋和一第二端蓋，分別樞套於該轉子軸套的兩端，並通過數個螺絲鎖附固定於該內轉式馬達之該外殼的前端和後端；

該馬達外殼的頂面一體成型一載台；該載台的兩側分別成型一第一承載壁和一第二承載壁，該第一承載壁和該第二承載壁共同支撐固定一待驅移物件；

一線性基座，該長螺桿的兩端固定於該線性基座的兩端；該線性基座內部二長側邊分別設一線性滑軌；該載台通過數個螺絲固定於該線性滑軌的數個滑塊上；該第二承載壁及與之相向的該線性基座的其中一側壁安裝一線性位置量測編碼器。

較佳的，該擴徑軸端的外部包括一端蓋定位部和呈環狀凹陷的一軸承定位部；該第一端蓋套合於該端蓋定位部，該第二端蓋合套於該管狀主體的後端；該第一軸承穿套固定於該軸承定位部，該第二軸承固定於該 管狀主體的後端。

較佳的，該螺套還包括一伸入該擴徑軸端內部的一套接部，該擴徑軸端的內壁包圍接觸該套接部的外壁。

較佳的，該線性位置量測編碼器包括一精密刻度標尺、一讀頭及檢測電路封裝組；該精密刻度標尺固定於該線性基座的一第二側壁，該讀頭及檢測電路封裝組固定於該載台的第二承載壁。

較佳的，該線性基座的一第一側壁和該第一承載壁分別設置由二行程開關及一擋塊所構成的一限位開關。

本發明功效：

本發明將載台與內轉式馬達的外殼設計為一體成型結構，內轉式馬達直接建構於螺桿組，啟動時該戴台及該內轉式馬達沿著螺桿往復移動。與先前技術相較，本發明減少整體體積及傳動損耗，也減少運行中微動偏擺和震動的問題，達成高精度及高穩定性的要求，可適用於長行程載移系統。此外，該載台移動時該線性位置量測編碼器可將直線運動轉換為行程距離量測資料。

本發明轉子軸套的設計使第一軸承和第二軸承可以穩定組接於其兩端，具有穩定轉子軸套的目的，減少運行中微動偏擺和震動的問題，達成高精度及高穩定性的要求。

本發明將螺套與轉子軸套以螺絲鎖合，增加兩者的結合穩定性，使轉子軸套的旋轉動能無耗損的傳至該螺套。

本發明將行程開關安裝於該線性基座和載台，使行程範圍受到該限位開關的管制。

10:內轉式馬達

11:定子

12:轉子

13:馬達外殼

14:散熱結構

20:轉子軸套

21:管狀主體

22:擴徑軸端

221:端蓋定位部

222:軸承定位部

30:螺桿組

31:長螺桿

32:螺套

321:擴徑接合部

322:套接部

33:螺絲

40:軸承組

41:第一軸承

42:第二軸承

50:端蓋組

51:第一端蓋

52:第二端蓋

53:螺絲

60:線性基座

61:線性滑軌

611:滑軌

612:滑塊

62:封蓋

63:第一側壁

64:第二側壁

70:載台

71:第一承載壁

72:第二承載壁

73:限位開關

731:行程開關

732:擋塊

74:線性位置量測編碼器

741:精密刻度標尺

742:讀頭及檢測電路封裝組

75:螺絲

〔圖1〕習知線性致動裝置示意圖。

〔圖2〕本發明線性致動裝置立體分解圖。

〔圖3〕本發明線性致動裝置的馬達外殼與載台的外觀圖。

〔圖4〕本發明線性致動裝置組合外觀圖。

〔圖5〕本發明線性致動裝置組合剖面圖。

〔圖6〕本發明線性致動裝置與線性基座、及編碼器的分解示意圖。

〔圖7〕本發明線性致動裝置與線性基座的組合外觀圖之一。

〔圖8〕本發明線性致動裝置與線性基座的組合外觀圖之二。

〔圖9〕為圖8的IX-IX剖面圖。

〔圖10〕為圖8的X-X剖面圖。

在以下的描述中，術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「內」、「外」、「前」、「後」等方位或位置關係是基於附圖所示，是為了說明本發明的簡化描述，而非指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、或以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。術語「第一」、「第二」僅用於描述元件，不能理解為指示或暗示相對重要性或順序。

如圖2至圖5，本發明線性致動裝置，包括一內轉式馬達10、一轉子軸套20、一螺桿組30、一軸承組40、以及一端蓋組50。

所述內轉式馬達10為習知技術，主要包括定子11和轉子12，定子 11是設於轉子12的外周，定子11安裝於馬達外殼13中。

所述轉子軸套20包括一管狀主體21以及成型於該管狀主體21之一端部的擴徑軸端22。該管狀主體21穿接固定於該轉子12中。該擴徑軸端22的外部包括一端蓋定位部221和呈環狀凹陷的一軸承定位部222。

所述螺桿組30包括一長螺桿31以及螺接於該長螺桿31之上的一螺套32。在圖例中是以艾克姆螺桿為例，但並不以此為限，亦可為滾珠螺桿。該長螺桿31穿於該轉子軸套20。該螺套32外部包括一擴徑接合部321，該擴徑接合部321與該擴徑軸端22對合，並以數個螺絲33予以軸向鎖合定位。該螺套32還包括一伸入該擴徑軸端22內部的一套接部322，該擴徑軸端22的內壁包圍接觸該套接部322的外壁，兩者呈合徑定位。

所述軸承組40包括一第一軸承41和一第二軸承42，該第一軸承41穿套固定於該轉子軸套20的該軸承定位部222，該第二軸承42固定於該管狀主體21的後端。該第一軸承41和該第二軸承42皆定位於該馬達外殼13的內部。

所述端蓋組50包括一第一端蓋51和一第二端蓋52，該第一端蓋51套合於該端蓋定位部221，該第二端蓋52合套於該管狀主體21的末端；該第一端蓋51和該第二端蓋52通過螺絲53鎖附固定於該馬達外殼13的前端和後端。

所述馬達外殼13的頂面一體成型一載台70。該載台70的兩側分別成型一第一承載壁71和一第二承載壁72，其上可共同載附一待驅移物件(圖未示)。該馬達外殼13的左、右側面以及該載台70的上表面均設有鰭片式散熱結構14。

如圖6、圖7、圖8，本發明線性致動裝置安裝於一線性基座60中。該長螺桿31的兩端固定於該線性基座60的兩端。該線性基座60內部二長側邊分別設一線性滑軌61。該線性滑軌61包含固定於該線性基座60的滑軌611，以及結合於該滑軌611且可於其上自由移動的數個滑塊612。該載台70通過數個螺絲75鎖接於該數個滑塊612。該載台70位於該線性基座60之上，該第一承載壁71和第二承載壁72位於該線性基座60的第一側壁63和第二側壁64之外。一封蓋62組裝固定於該線性基座60的頂面，該封蓋62遮蔽該載台70，該第一承載壁71和第二承載壁72伸出該封蓋62之外。

該內轉式馬達10啟動，該轉子12驅動該轉子軸套20旋轉，該螺套32受該轉子軸套20的驅動而轉動，該螺套32帶動該線性致動裝置沿著該長螺桿31線性位移，使該待驅移物件(圖未示)移動。

如圖8、圖9、圖10，該載台70移動的範圍和距離受到限位開關73和線性位置量測編碼器74的管理和監測。

所述限位開關73包括行程開關731以及擋塊732。在本發明中，行程開關731安裝於該線性基座60的第一側壁63，擋塊732安裝於第一承載壁71，也可以採取相反的安裝位置。據此，該載台70及其上待驅移物件的行程範圍受到該限位開關73的管制。

所述的線性位置量測編碼器74包括精密刻度標尺741、讀頭及檢測電路封裝組742。精密刻度標尺741設於該線性基座60第二側壁64，該讀頭及檢測電路封裝組742設於該載台70的該第二承載壁72。該線性位置量測編碼器74可為光學編碼器或磁性編碼器。據此，該載台70移動時該讀頭相對於該精密刻度標尺741所做的直線運動轉換成行程距離量測資料。

10:內轉式馬達

14:散熱結構

31:長螺桿

32:螺套

321:擴徑接合部

33:螺絲

51:第一端蓋

52:第二端蓋

70:載台

71:第一承載壁

72:第二承載壁

13:馬達外殼

Claims (7)

1. 一種線性致動裝置，包括：

   一內轉式馬達；

   一轉子軸套，包括一管狀主體以及成型於該管狀主體之一端的一擴徑軸端；該管狀主體穿接固定於該內轉式馬達的轉子中；

   一螺桿組，包括一長螺桿以及螺接於該長螺桿的一螺套；該長螺桿穿於該管狀主體中；該螺套外部包括一擴徑接合部，該擴徑接合部與該擴徑軸端對合並以數個螺絲鎖接固定；

   一軸承組，包括一第一軸承和一第二軸承，分別穿套於該轉子軸套的兩端，並定位於該內轉式馬達的外殼中；

   一端蓋組，包括一第一端蓋和一第二端蓋，分別樞套於該轉子軸套的兩端，並通過數個螺絲鎖附固定於該內轉式馬達之該外殼的前端和後端；

   該外殼的頂面一體成型一載台；該載台的兩側分別成型一第一承載壁和一第二承載壁，該第一承載壁和該第二承載壁共同支撐固定一待驅移物件；

   該長螺桿的兩端固定於一線性基座的兩端；該線性基座內部二長側邊分別設一線性滑軌；該載台通過數個螺絲固定於該線性滑軌的數個滑塊上；該第二承載壁及該線性基座的相對位置安裝一線性位置量測編碼器。
2. 如請求項1所述線性致動裝置，其中，該擴徑軸端的外部包括一端蓋定位部和呈環狀凹陷的一軸承定位部；該第一軸承穿套固定於該軸承定位部，該第二軸承固定於該管狀主體的後端；該第一端蓋套合於該端 蓋定位部，該第二端蓋合套於該管狀主體的末端。
3. 如請求項1所述線性致動裝置，其中，該螺套還包括一伸入該擴徑軸端內部的一套接部，該擴徑軸端的內壁包圍接觸該套接部的外壁。
4. 如請求項1所述線性致動裝置，其中，該馬達外殼的左、右側面以及該載台的上表面均設有鰭片式散熱結構。
5. 如請求項1所述線性致動裝置，其中，一封蓋組裝固定於該線性基座的頂面，該封蓋遮蔽該載台，該第一承載壁和第二承載壁伸出該封蓋之外。
6. 如請求項1所述線性致動裝置，其中，該線性位置量測編碼器包括一精密刻度標尺、一讀頭及檢測電路封裝組；該精密刻度標尺固定於該線性基座的一第二側壁，該讀頭及檢測電路封裝組固定於該載台的第二承載壁。
7. 如請求項6所述線性致動裝置，其中，該線性基座的一第一側壁和該第一承載壁分別設置由二行程開關及一擋塊所構成的一限位開關。

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