線性電動機的制動裝置以及用於定位線性電動機的活動部件的方法

2023-06-09 22:12:26

專利名稱：線性電動機的制動裝置以及用於定位線性電動機的活動部件的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於線性電動機的制動裝置，該裝置用於設定線性電動機的活動部件相對於該線性電動機的固定部件的位置，本發明還涉及一種用於設定該活動部件位置的方法。
背景技術：
線性電動機包括設置在其活動部件和固定部件任一個上的線圈，根據需要，永磁體設置在該活動部件與固定部件的另一個上，從而該永磁體與線圈相對。該活動部件藉助一推力相對固定部件移動，當電流流經線圈時，基於佛萊明左手定則產生上述推力。在此布置中，制動裝置被設置作用於活動部件。當提供給線圈的電力中斷時，或當活動部件移動到預定位置時，通過致動制動裝置，活動部件相對固定部件設置在一預定位置(參見日本未審公開專利號2000-184686與8-251904)。
在日本未審公開專利2000-184686所公開的制動裝置中，電磁鐵與制動片藉助一盤形元件連接到活動部件的側部，而與電磁鐵及制動片相對的制動底板則布置在與活動部件的上述側部相對的固定部件的一側上。在這種布置中，當施加到電磁鐵上的電力中斷時，制動片通過線圈彈簧產生的推力按壓制動底板，所述線圈彈簧設置在電磁鐵與制動片之間。因此，活動部件被設定在相對固定部件的預定位置上。
在日本未審公開專利8-251904所公開的制動設備中，盤形元件沿固定部件的一個側部從活動部件的一個側部延伸。位於固定部件的所述側部相對側的電磁鐵設置在盤形元件的前端。通過這種布置，當施加到電磁鐵上的電力停止時，電磁鐵利用永磁體並藉助連接到電磁鐵前端的永磁體的磁通量所產生的電磁力按壓固定部件的所述側部。結果，活動部件被設置在相對固定部件的一個預定位置。
最近，對於線性電動機，要求其實現精確定位，例如達到不多於1μm的程度。為了得到如上所述的更高精確定位，線性電動機的活動部件需要使用制動裝置相對固定部件正確定位。為此目的，制動片與固定部件間的反衝必須低至儘可能的小，而且制動片與活動部件之間的反衝與位置偏差也應該抑制得儘可能的小。
但是，在日本未審公開專利2000-184686所公開的制動裝置中，制動片與固定部件間的遊隙導致反衝，不可能將活動部件相對固定部件確定在如上所述的不多於1μm的精確位置。另一方面，在日本未審公開專利8-251904所公開的制動裝置中，即使電磁鐵與制動片製成整體，用於支撐電磁鐵的板簧也並非剛性固定。因此，當活動部件相對固定部件定位時，不可能避免活動部件相對制動裝置的位置偏差。此外，在日本未審公開專利2000-184686與8-251904所公開的制動裝置中，制動片並非剛性固定。因此，產生一個問題，即活動部件一旦被定位就可能經受由於制動片的變形而引起的位置偏差，即使在活動部件相對固定部件定位之後。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種用於線性電動機的制動裝置，該制動裝置有可能使活動部件相對固定部件精確定位，此外，還有可能可靠避免已定位的活動部件的位置偏差。本發明也提供了一種用於設定線性電動機的活動部件位置的方法。
本發明的上述及其它目的、特徵及優點將通過下文的描述並結合附圖更清楚，所述附圖是藉助示例性的例子顯示本發明的一個最佳實施例。


圖1顯示根據本發明一實施例的裝有制動裝置的線性電動機的透視圖；圖2顯示圖1所示線性電動機的分解透視圖；圖3顯示圖1和圖2所示的制動裝置的放大透視圖；
圖4顯示沿圖1中IV-IV線剖視圖；圖5顯示沿圖1中V-V線的剖視圖；圖6顯示裝有制動裝置的線性電動機的透視圖，該制動裝置設置在箭頭A1所示方向的導軌的一端。
具體實施例方式
如圖1和2所示，具有根據本發明一實施例的用於線性電動機的制動裝置10(下文也稱作「制動裝置10」)的線性電動機12包括一裝有線圈14的固定部件16和裝有兩個與線圈14相對設置的永磁體18a，18b的活動部件20。
如圖1至5所示，固定部件16包括一導軌22，布置在導軌22上表面上大致中間部分上的線圈14，和一個包含未顯示電路的驅動部件24。
從底部朝著活動部件20伸出的突出部26a，26b在導軌22兩側上形成。如圖1-3所示在箭頭A方向上延伸的導槽28a，28b分別在突出部26a，26b的外部形成。用作轉動元件的多個球30a，30b布置在導槽28a，28b內。在這種布置中，導軌22與活動部件20的滑動臺32具有大致相同的寬度。導軌22的各個突出部26a，26b相對滑動臺32的突出部34a，34b在內側形成(參見圖4和5)。
線圈14是包含導電單絲的空芯線圈，所述單絲塗有絕緣膜並與樹脂構成的絕緣材料模製到一起。
包含在驅動部件24內的電路分別電連接到線圈14的單絲及構成制動裝置10的各線圈36a，36b的單絲上。基於從未顯示的外部設備輸入的控制信號，電流產生並流經各單絲。當活動部件20的滑動臺32在箭頭A1方向移動時，驅動部件24還起擋塊的作用，阻礙滑動臺32沿箭頭A1方向上的移動。圖1顯示了滑動臺32抵靠驅動部件24的狀態，以便阻止活動部件20在箭頭A1方向的前進。
如圖2所示，導軌22在接近驅動部件24的部分上形成有多個螺孔38。導軌22使用未顯示的螺釘能夠被固定到另一元件上，所述螺釘可螺入各螺孔38。
另一方面，如圖1-5所示，活動部件20包括一個具有大體U型的橫截面的滑動臺32，和兩個永磁體18a，18b，永磁體18a，18b相對線圈14設置在滑動臺32底表面上的大致中央位置上。
從底部朝著固定部件16伸出的突出物34a，34b在滑動臺32的兩側形成。導槽40a，40b沿著各突出物34a，34b的內部形成，球30a，30b沿箭頭A方向設置在導槽內。在這種布置中，滑動臺32和導軌22通過球30a，30b彼此相連(參見圖4和5)。
換言之，在線性電動機12的情況下，導軌22與滑動臺32如此設置，以便導槽28a，28b具有與導槽40a，40b大致相同的高度。多個球30a，30b作為有限長度的線性引導件容納在導槽28a，28b與導槽40a，40b之間形成的間隙內。因此，在各個球30a，30b的旋轉產生的引導作用下，活動部件20相對於固定部件16在箭頭A方向上移動。
永磁體18a，18b大致為矩形，並且在相互不同的方向磁化。永磁體18a，18b固定到滑動臺32的底表面，而且彼此被分開預定距離。例如，參見圖1，2，4和5，當永磁體18a在向上方向上被磁化時，永磁體18b則在向下的方向被磁化。此外，永磁體18a，18b每個的寬度被設定為比線圈14的寬度窄。
多個螺孔42沿箭頭A方向在滑動臺32的各端上形成。另一元件可以通過未顯示的螺釘的幫助而被固定到滑動臺32上，所述螺釘螺入各螺孔42內。
如上所述的線性電動機12情況中，導軌22和滑動臺32都由磁性元件構成。形成球30a，30b的球形元件包括由磁性元件形成的鋼球加之由非磁性元件構成的球形元件。磁性鋼球與非磁性球形元件沿箭頭A方向交替設置。
如圖1-5所示，制動裝置10包括一支撐部件44，該支撐部件44沿箭頭A2方向在導軌22的一端上設置於其上表面上。支撐部件44設置在導軌22的上表面上，而且與活動部件20分離。板簧46(彈性元件)具有一近端47a，其以活動部件20與固定部件16之間的懸臂形式被支撐部件44支撐。制動片50和磁通量貫通元件52被螺釘48固定到板簧46的前端47b上。當從上方位置看制動裝置10時，被板簧46疊蓋的兩個磁通量生成部件54a，54b被設置在導軌22的上表面，而且與活動部件20分開。
支撐部件44包括一個設置在導軌22上表面上的高度可調的墊片56，具有大體U型橫截面的設置在墊片56上的隔板58，和設置在板簧46近端47a上的板型墊圈62，其中板簧46的近端47a設置在隔板58的上部形成的凹槽內。
在此布置中，在箭頭A方向，墊片56和隔板58被螺釘64固定到導軌22上，螺釘64被螺入在導軌22內形成的未顯示的螺孔內和在墊片56與隔板58兩端上形成的未顯示的螺孔內。板簧46被螺釘66固定到支撐部件44上，螺釘66在箭頭A方向插入在墊圈62兩端上形成的孔內，和在近端47a上形成的相應孔內，及在凹槽60內形成的相應螺孔內，其中近端47a被設置在凹槽60內，墊圈62設置在近端47a的上表面上。
支撐部件44被設置以便墊片56，隔板58，板簧46的近端47a，和墊圈62的各個側表面都抵靠突出部26a布置在突出部26a的一側。
板簧46的近端47a以懸臂形式被支撐部件44支撐。板簧46從支撐部件44沿著導軌22的上表面和滑動臺32的底表面朝著突出部26b延伸(參見圖2，4，5)。在此布置中，根據板簧46的彈性力，板簧46的前端47b繞近端47a的支點或支撐點朝著活動部件20可移動。
板型制動片50設置在板簧46前端47b的上表面上，在面對滑動臺32的一側上。砧板型磁通量貫通元件52設置在導軌22一側上的底表面上。制動片50與磁通量貫通元件52被螺釘48固定到板簧46的前端47b上，所述螺釘48在箭頭A方向螺入在制動片50兩端上形成的孔內，和在板簧46前端47b上形成的各個孔內，及在與各孔對應的磁通量貫通元件52內形成的螺孔內。
當磁通量生成部件54a，54b未生成螺通量時，制動片50的上表面面對面地接觸並抵靠滑動臺32的底表面。也就是說，在此條件下，制動片50設置得比構成制動裝置10的其它元件更高(參見圖4)。
如圖2至5所示，磁通量生成部件54a，54b在支撐部件44與磁通量貫通元件52之間被設置在導軌22的上表面上。磁通量生成部件54a，54b被構造成電磁鐵，裝有中空圓筒形線圈36a，36b，線圈上纏繞導電單絲。磁通量生成部件54a，54b還塗敷有絕緣膜並與樹脂構成的絕緣元件一起模製。鐵芯70a，70b向內插入到線圈36a，36b中。
法蘭72a，72b形成於各鐵芯70a，70b的上部並從鐵芯70a，70b處徑向向外擴大。當鐵芯70a，70b插入線圈36a，36b時，法蘭72a，72b設置在線圈36a，36b的上表面上。在此情況下，線圈36a，36b和鐵芯70a，70b被螺釘74a，74b固定到導軌22上，所述螺釘螺入在鐵芯70a，70b內形成的螺孔內及在導軌22內形成的螺孔內。
制動裝置10(參見圖1至5)包括板簧46，螺釘48，66，74a，74b，磁通量貫通元件52，墊片56，隔板58，墊圈62和鐵芯70a，70b，它們都由磁性元件構成。結果，當電流從驅動部件24流經線圈36a，36b的單絲時，產生磁通量，其中磁通量穿過作為磁性元件的板簧46，且磁通量還穿過螺釘48和磁通量貫通元件52。因此，產生自磁通量的電磁力克服著板簧46的彈性力被施加，並且作用在板簧46的前端47b、螺釘48以及磁通量貫通元件52。如上所述，並不需要制動裝置10的所有元件都由磁性元件構成。制動裝置10也可以由下述方式形成，其中例如，僅板簧46，螺釘48，磁通量貫通元件52，隔板58和鐵芯70a，70b由磁性元件構成，由此電磁力作用於板簧46上。
此外，制動片50可以由樹脂材料、工程塑料材料或橡膠材料構成。但是，最好當制動片50由摩擦係數、耐熱性和抗磨損性大於前述材料的金屬陶瓷材料構成時，當制動片50的上表面與滑動臺32的底表面面對面接觸時，活動部件20能被設置得更精確，以便將活動部件20設定在預定位置上。
根據本發明實施例的制動裝置10基本如上所述構成。接下來，將參見附圖1至5解釋由活動部件20上的制動裝置10實現的制動操作(即，設定並維持活動部件20相對於固定部件16的位置的操作)。
現在將解釋使用制動裝置10以定位並固定活動部件20的操作，關於第一種情況(例1)，其中活動部件20從圖1所示位置沿箭頭A2方向移到預定位置，關於第二種情況(例2)，其中活動部件20從圖1所示位置沿箭頭A2方向移到預定位置，在此情況下，線性電動機12以直立方式被設置。在例2中，假定箭頭A2的方向是豎直向下的方向。
首先，根據例1闡述活動部件20的定位操作。
當電力未被驅動部件24施加到線圈36a，36b的各單絲上時，如圖4所示，由於板簧46的彈性力，制動片50壓靠滑動臺32的底表面(即，壓力是在圖4所示的箭頭方向)。因此，滑動臺32被固定並保持在圖1所示的位置上。未顯示的磁路通過由永磁體18a，18b生成的磁通量形成在線性電動機12內。
隨後，當電流產生並從驅動部件24流至線圈36a，36b的各單絲時，如圖5所示，由於流經線圈36a，36b的各單絲的電流所產生的磁通量，磁路80a，80b，80c形成在線性電動機12內。
磁路80a是線圈36a所生成的磁通量流經的磁路。磁路80a沿著這樣一個路徑，它穿過鐵芯70a和螺釘74a，板簧46與鐵芯70a和螺釘74a之間的間隙，板簧46，螺釘48和磁通量貫穿元件52，導軌22與螺釘48及磁通量貫穿元件52之間的間隙，導軌22，並返回鐵芯70a和螺釘74a。
磁路80b是線圈36b所生成的磁通量流經的磁路。磁路80b沿著這樣一個路徑，它穿過鐵芯70b和螺釘74b，板簧46與鐵芯70b和螺釘74b之間的間隙，板簧46，螺釘48和磁通量貫穿元件52，導軌22與螺釘48及磁通量貫穿元件52之間的間隙，導軌22，並返回鐵芯70b和螺釘74b。
磁路80c是線圈36a所生成的磁通量流經的磁路。磁路80c沿著這樣一個路徑，它穿過鐵芯70a和螺釘74a，板簧46與鐵芯70a和螺釘74a之間的間隙，板簧46，螺釘66，隔板58，墊片56，導軌22，並返回鐵芯70a和螺釘74a。
如上所述穿過磁路80a，80b，80c的各磁通量所產生的電磁力在相對鐵芯70a，70b和磁通量貫通元件52的板簧46部分上生成。此電磁力被施加(即圖4和5所示的壓力)以克服板簧46的彈性力。此外，此電磁力大於彈性力。因此，與電磁力的作用一致，板簧46和磁通量貫通元件52移離活動部件20的側邊並朝著固定部件16移動。結果，被螺釘48固定到前端47b上的制動片50與滑動臺32分離並朝著固定部件16移動(第一步)。
當電力施加到線圈14的各單絲上時，制動片50已與滑動臺32分離後，因而活動部件20從其相對於固定部件16實現的制動狀態釋放，隨後，根據流經圖1和2中所示線圈14的單絲的電流的方向，及電流與永磁體16a，16b生成的磁通量的方向，基於弗萊明左手定則在線圈14內產生一箭頭A1方向的推力(洛倫茲力)。當固定部件16的導軌22固定到另一元件上時，基於上述推力，箭頭A2方向上的推力相應地作用於活動部件20。因此，活動部件20在球30a，30b的旋轉實現的引導作用下，沿箭頭A2方向移動(第二步)。
圖5所示的磁路80a至80c的箭頭表示示例性的方向，舉例來說，其中各磁通量穿過該路徑，且當電流流經線圈36a，36b的單絲時，生成磁通量。
隨後，當從驅動部件24施加到線圈36a，36b的電力中斷時，活動部件20沿箭頭A2方向已被移到預定位置後(參見圖1和2)，於是線圈36a，36b停止生成磁通量，且施加在板簧46和磁通量貫通元件52上的電磁力消失了(參見附圖4)。結果，先前已經移向固定部件16的板簧46和磁通量貫通元件52與板簧46的彈性力一致，現在移離固定部件16並朝著活動部件20移動。相應地，制動片50壓靠滑動臺32的底表面。因此，滑動臺32被定位在並保持在預定位置(第三步)。
在滑動臺32已被制動裝置10定位在並保持在預定位置後，從驅動部件24施加至線圈14的單絲的電力被中斷(參見圖1和2)(第四步)。
在例1中，活動部件20如上所述已在箭頭A2方向上移動後，通過使電流在與上述第二步所述的電流方向相反方向內流經線圈14的各單絲，從而生成箭頭A1方向所示的推力，活動部件20可以在箭頭A1方向上移動以將活動部件重新設置在圖1所示位置上。
接著，在例2中，線性電動機12以直立方式設置在箭頭A方向內。因此，如果以與例1第一步中進行的同樣方式，進行一操作以將制動片50從活動部件20分離，恐怕在電流未流經線圈14的單絲情況中，活動部件20與未顯示的固定到活動部件20上的工件可能在箭頭A2方向內移動(即豎直向下方向)。
相應地，代替例1的第一步，在例2的第一步中，小於例1中施加的電流的電流被促使從驅動部件24流至線圈36a，36b的各單絲，從而在圖5所示的線性電動機12中生成磁路80a，80b，80c。此外，在磁通量貫通元件52與板簧46的與鐵芯70a，70b相對部分內生成穿過各磁路80a，80b，80c的磁通量所產生的電磁力。
作為小電流的結果，電磁力的大小小於板簧46的彈性力(參見圖4和5)。因此，制動片50不完全與活動部件20分離，相反，制動片50施加在活動部件20上的壓力降低了。
隨後，當電力施加到線圈14的各單絲上時，在制動片50施加在活動部件20上的壓力降低狀態下，根據流經圖1和2所示線圈14的單絲的電流方向及電流與永磁體16a，16b所生成的磁通量的方向，基於弗萊明左手定則，在線圈14內生成箭頭A1方向的推力。在此情況下，當固定部件16固定到另一元件(未顯示)上時，在球30a，30b的旋轉導致的引導作用下，活動部件20在箭頭A2方向上移動，同時活動部件20的底表面保持與制動片50接觸(第二步)。
隨後，在例2的第三步中，在活動部件20沿箭頭A2方向已移動並定位(即允許保持靜止)在預定位置後(如圖1和圖2)，從驅動部件24施加至線圈36a，36b的各單絲上的電力被中斷，從而作用在板簧46和磁通量貫通元件52上的電磁力以與例1的第三步中同樣的方式消失(參見圖4)。相應地，僅由於板簧46的彈性力，制動片50牢固地壓靠滑動臺32的底表面。結果，滑動臺32被定位在並保持在預定位置。
在例2的第四步中，藉助制動裝置10，滑動臺32被定位並保持在預定位置上，且從驅動部件24施加至線圈14的各單絲上的電力以與例1的第四步中同樣的方式(參見圖1和2)被中斷。
如上所述，當線性電動機12以直立方式設置時，執行例2的操作。但是，當線性電動機12如圖1所示，位於橫向放置狀態時，例2也適用於定位活動部件20，其中施加於箭頭A1或箭頭A2方向內的外力作用於活動部件20上。
例2中，在上述第一至第三步中，制動片50施加於滑動臺32底表面上的壓力能通過調整流經線圈36a，36b的電流從而改變電磁力被適當變化。結果，電磁力也可以被控制，例如使得制動片50在第一步或第二步中與滑動臺32分離。
如上所述的例1和例2中，一未顯示的用於檢測活動部件20的位移量並輸出檢測結果給驅動部件24的位移傳感器設置在固定部件16或活動部件20上，在如上所述的各步驟中，驅動部件24基於該檢測結果，計算活動部件20的目前位置與目標位置(即活動部件20在該目標位置被定位並保持)之間的差異，並基於上述計算結果改變流經各線圈14，36a，36b的單絲的電流的方向和/或大小。結果，依照基於位移感應器、驅動部件24及線圈14，36a，36b的使用的反饋控制，活動部件20能被設定在並保持在一預定位置。
如上所述，在根據本發明實施例的制動裝置10中，當構成磁通量生成部件54a、54b的線圈36a，36b所生成的各磁通量穿過板簧46時，由各磁通量產生的電磁力作用在板簧46和磁通量貫通元件52上。因此，設置在前端47b上的制動片50克服著板簧46所施加的彈性力與活動部件20的滑動臺32分開。結果，活動部件20相對於固定部件16移動。
另一方面，當線圈36a、36b的各磁通量降低或中斷時，穿過板簧46和磁通量貫通元件52的各磁通量也降低或中斷。因此，作用於板簧46和磁通量貫通元件52上的電磁力減小或消失。結果，制動片50在板簧46所施加的彈性力作用下抵靠滑動臺32。因此，活動部件20相對於固定部件16被定位並保持。
即，在制動裝置10中，通過降低或取消電磁力且降低或中斷來自線圈36a，36b的各磁通量，藉助板簧46的彈性力，滑動臺32相對於導軌22被定位並保持。因此，相比較傳統的其中滑動臺藉助電磁力被定位並保持的制動裝置，本發明使得在定位完成後在溫度和熱生成上的增加被減小。
在傳統的未裝有制動裝置10的線性電動機中，施加到線性電動機線圈上的電力必須連續，以便保持活動部件的定位，即使在活動部件已經相對於固定部件定位之後。因此，不可能抑制來自線圈的熱的生成。相反，如上所述在根據本發明實施例的制動裝置10中，滑動臺32藉助板簧46的彈性力定位。因此，制動裝置10與線性電動機12的熱生成在定位完成後會被抑制。
如上所述，制動裝置10僅使用板簧46的彈性力，而不利用電磁力來定位並保持滑動臺32。因此，滑動臺32能被高度精確地定位。
此外，在定位完成後，制動裝置10與線性電動機12不會生成電磁噪聲及機械振動，這是因為滑動臺32僅藉助彈性力定位並保持。結果，能夠避免電磁嗓聲和機械振動對於由線性電動機12和制動裝置10組裝成的裝置的影響。
在制動裝置10中，設置在線性電動機12的活動部件20與固定部件16之間的板簧46在其近端47a處通過支撐部件44的幫助被固定到固定部件16上。當電磁力降低或消失時，設置在板簧46的前端47b上的制動片50直接按壓滑動臺32以定位並保持滑動臺32。因此，相比較傳統的制動裝置，滑動臺32的移動方向上(箭頭A方向)的反衝力很小。因此，滑動臺32能在很短時間內被高度精確地定位。
滑動臺32使用制動片50藉助面對面的接觸被按壓，因此滑動臺32能被定位得更精確。
磁通量貫通元件52藉助螺釘48被固定到板簧46的前端47b上。因此，磁通量集中在前端47b附近，一大的電磁力作用在前端47b上。結果，制動片50能夠輕易地與滑動臺32分開。此外，制動片50能夠使用一更小的磁通量與滑動臺32分開。
制動裝置10設置在固定部件16和活動部件20之間，其中活動部件20以與固定部件16相反的樣式設置。因此，當滑動臺32被定位並保持時，可以減少作用在滑動臺32上的力矩。從而，施加在固定部件16(即導軌22)上的保持制動裝置10的載荷被減小。結果，制動裝置10和線性電動機12的耐用性被改善。
在根據本發明實施例的用於定位線性電動機12的活動部件20的方法中，在例1的第一步中，板簧46的前端47b藉助電磁力與活動部件20分離，該電磁力克服著板簧46的彈性力被施加。在第二步中，電力被施加到線圈14的各單絲上，藉此活動部件20藉助線圈14生成的磁通量及永磁體18a，18b生成的磁通量所形成的推力相對於固定部件16移動。隨後，在第三步中，在活動部件20移動到其預定位置後，電磁力消失，且板簧46的前端47b藉助彈性力壓靠滑動臺32，以便相對於固定部件16定位並保持活動部件20。在最後的第四步中，停止對線圈14的電力施加。
在此過程中，滑動臺32藉助彈性力被定位並保持。因此，比照使用電磁力定位並保持滑動臺，本發明使得在定位完成後在溫度和熱生成上的增加被減小。
在傳統的線性電動機中，並未裝有制動裝置，施加到線性電動機線圈上的電力必須連續，以便保持活動部件的定位，即使在活動部件已經相對於固定部件定位之後。因此，不可能抑制來自線圈的熱生成。相反，如上所述在根據本發明實施例的定位方法中，滑動臺32藉助板簧46的彈性力定位。因此，制動裝置10與線性電動機12的熱生成在定位完成後會被抑制。
如上所述，制動裝置10僅使用板簧46的彈性力，而不利用電磁力來定位並保持滑動臺32。因此，滑動臺32能被高度精確地定位。
此外，在定位完成後，制動裝置10與線性電動機12也不會產生電磁噪聲及機械振動，這是因為滑動臺32僅藉助彈性力被定位並保持。結果，能夠避免電磁嗓聲與機械振動對於由線性電動機12和制動裝置10組裝成的裝置的影響。
在根據本發明實施例的用於定位線性電動機12的活動部件20的方法中，在施加在滑動臺32上的制動片50的壓力被減小的狀態下，活動部件20相對於固定部件16移動。因此，在線性電動機12以直立方式被設置且工件被固定到滑動臺32上的狀態下，當滑動臺32沿豎直方向移動時，可以防止工作向下掉。當滑動臺32被制動片50按壓直至推力作用於滑動臺32上時，能夠可靠地防止滑動臺32和工件掉下。
上述實施例描述了制動裝置10沿箭頭A2方向設置在導軌22一端的上表面上的情況。然而，代替這種布置，即使當制動裝置10如圖6所示沿箭頭A1的方向設置在導軌22另一端的上表面上時，也必然能獲得如上所述的同樣的功能和效果，其中螺孔38沿箭頭A2方向在導軌端部形成。
上述實施例描述了板簧46設置在與箭頭A方向垂直的方向中的情況。然而，即使當板簧46設置在與箭頭A方向同樣的方向上，也必然能獲得如上所述的同樣的功能與效果。
上述實施例描述了其中線圈14設置在固定部件16上並且永磁體18a、18b設置在活動部件20上的線性電動機12的情況。然而，即使在制動裝置10被設置在與如上所述的線性電動機12結構不同的線性電動機的固定部件上，也必然能獲得如上所述的同樣的功能和效果。
根據本發明的線性電動機的制動裝置及線性電動機的活動部件的定位方法並不限於上述實施例。相反，本發明可以以其它多種形式體現，而不會偏離其要旨或實質特徵。
權利要求
1.一種用於線性電動機的制動裝置(10)，用於相對於該線性電動機(12)的固定部件(16)對該線性電動機(12)的活動部件(20)進行定位，該制動裝置(10)包括設置在固定部件(16)上並與活動部件(20)分開的支撐部件(44)；由磁性元件組成的彈性元件(46)，該彈性元件(46)具有被支撐部件(44)以懸臂形式支撐的一近端(47a)以及能夠藉助於圍繞近端(47a)的支點施加的彈性力按壓該活動部件(20)的一前端(47b)；設置在固定部件(16)上並與活動部件(20)分開的磁通量生成部件(54a，54b)，該彈性元件(46)疊置在磁通量生成部件(54a，54b)上；其中，彈性元件(46)的前端(47b)能夠根據穿過彈性元件(46)的磁通量生成部件(54a，54b)所生成的磁通量所導致的電磁力，克服所述彈性力而與活動部件(20)分開；其中，當通過減少或停止由磁通量生成部件(54a，54b)所生成的磁通量，電磁力降低或消失時，彈性元件(46)的前端(47b)藉助於所述彈性力壓靠活動部件(20)，以相對於固定部件(16)定位活動部件(20)。
2.如權利要求1所述的用於線性電動機的制動裝置，還包括設置在彈性元件(46)的前端(47b)上的制動板(50)，使得該制動板(50)與活動部件(20)面對面接觸，其中，當磁通量穿過彈性元件(46)時，制動板(50)能夠藉助於電磁力克服所述彈性力而與活動部件(20)分開，其中，當電磁力降低或消失時，制動片(50)藉助於所述彈性力以面對面接觸的方式壓靠活動部件，從而相對於固定部件(16)定位活動部件(20)。
3.如權利要求2所述的用於線性電動機的制動裝置，其特徵在於，制動片(50)由樹脂材料、工程塑料材料、橡膠材料或金屬陶瓷材料構成。
4.如權利要求1所述的用於線性電動機的制動裝置，還包括由磁性元件構成的磁通量貫通元件(52)，它與固定部件(16)相對地設置在彈性元件(46)前端(47b)處，該固定部件(16)也由磁性元件構成，其中，當磁通量通過磁通量生成部件(54a，54b)生成時，磁通量的磁路(80a，80b)穿過磁通量生成部件(54a，54b)、彈性元件(46)、磁通量貫通元件(52)及固定部件(16)。
5.如權利要求1所述的用於線性電動機的制動裝置，其特徵在於，彈性元件(46)包括一板簧。
6.如權利要求1所述的用於線性電動機的制動裝置，其特徵在於，磁通量生成部件(54a，54b)包括一電磁鐵。
7.如權利要求1所述的用於線性電動機的制動裝置，其特徵在於，制動裝置(10)設置在固定部件(16)與活動部件(20)之間，且活動部件(20)被設置成與固定部件(16)相對。
8.如權利要求1所述的用於線性電動機的制動裝置，其特徵在於，支撐部件(44)包括設置在固定部件(16)的一個表面上的高度調節墊片(56)、設置在墊片(56)上的隔板(58)、以及設置在隔板(58)之上的墊圈(62)，且彈性元件(46)的近端(47a)插在隔板(58)與墊圈(62)之間；墊片(56)和隔板(58)藉助螺釘(64)固定到固定部件(16)上；彈性元件(46)的近端(47a)和墊圈(62)藉助螺釘(66)固定到隔板(58)上。
9.如權利要求1所述的用於線性電動機的制動裝置，其特徵在於，制動裝置(10)沿活動部件(20)的移動方向設置在固定部件(16)的一端或另一端。
10.一種應用制動裝置(10)相對於線性電動機(12)的固定部件(16)定位線性電動機(12)的活動部件(20)的方法，該制動裝置(10)包括設置在該固定部件(16)上並與該活動部件(20)分開的支撐部件(44)；由磁性元件構成的彈性元件(46)，該彈性元件(46)具有被支撐部件(44)以懸臂形式支撐的一近端(47a)以及能夠藉助於繞近端(47a)的支點施加的彈性力按壓該活動部件(20)的一前端(47b)；設置在固定部件(16)上並與活動部件(20)分開的磁通量生成部件(54a，54b)，當從上看時，該彈性元件(46)疊置在磁通量生成部件(54a，54b)上；其中，該方法包括第一步，藉助於由磁通量生成部件(54a，54b)生成的磁通量所產生的電磁力，將彈性元件(46)的前端(47b)與活動部件(20)分開，其中，在所述彈性元件(46)的前端(47b)壓靠著所述活動部件(20)的狀態下，所述磁通量穿過所述彈性元件(46)；第二步，在彈性元件(46)的前端(47b)與活動部件(20)分開的狀態下，相對於固定部件(16)移動活動部件(20)；第三步，當活動部件(20)移至一預定位置時，通過中斷磁通量生成部件(54a，54b)的磁通量的生成並消除電磁力，藉助於所述彈性力使彈性元件(46)的前端(47b)壓靠著活動部件(20)，從而相對於固定部件(16)定位活動部件(20)；第四步，在活動部件(20)通過彈性元件(46)的前端(47b)定位的狀態下，停止活動部件(20)相對於固定部件(16)的移動。
11.一種應用制動裝置(10)相對於線性電動機(12)的固定部件(16)定位線性電動機(12)的活動部件(20)的方法，該制動裝置(10)包括設置在該固定部件(16)上並與該活動部件(20)分開的支撐部件(44)；由磁性元件構成的彈性元件(46)，該彈性元件(46)具有被支撐部件(44)以懸臂形式支撐的一近端(47a)以及能夠藉助於繞近端(47a)的支點施加的彈性力按壓該活動部件(20)的一前端(47b)；設置在固定部件(16)上並與活動部件(20)分開的磁通量生成部件(54a，54b)，當從上看時，該彈性元件(46)疊置在磁通量生成部件(54a，54b)上；其中，該方法包括第一步，減少彈性元件(46)的前端(47b)藉助磁通量生成部件(54a，54b)生成的磁通量所形成的電磁力而施加在活動部件(20)上的壓力，其中，在彈性元件(46)的前端(47b)壓靠活動部件(20)的狀態下，磁通量穿過彈性元件(46)；第二步，在所述壓力被減小的狀態下，相對於固定部件(16)移動活動部件(20)；第三步，當活動部件(20)移至一預定位置時，通過中斷磁通量生成部件(54a，54b)的磁通量的生成並消除電磁力，增加由所述彈性力施加在彈性元件(46)的前端(47b)上的壓力，從而相對於固定部件(16)定位活動部件(20)；第四步，在活動部件(20)通過彈性元件(46)的前端(47b)定位的狀態下，停止活動部件(20)相對於固定部件(16)的移動。
12.如權利要求11所述的用於定位線性電動機的活動部件的方法，其特徵在於，在第一至第三步中，磁通量生成部件(54a，54b)通過調整磁通量的大小來控制電磁力的大小。
13.如權利要求11所述的用於定位線性電動機的活動部件的方法，其特徵在於，在線性電動機(12)以直立方式被設置的狀態下，活動部件(20)相對於固定部件(16)移動。
全文摘要
當相應的磁通量通過線圈(36a，36b)生成並穿過板簧(46)時，由磁通量產生的電磁力在板簧(46)、螺釘(48)和磁通量貫通元件(52)內生成。因此，根據克服著板簧(46)的彈性力所施加的電磁力的作用，制動片(50)與滑動臺(32)分開。另一方面，當線圈(36a，36b)生成的各磁通量中斷時，電磁力消失，因而制動片(50)根據板簧(46)的彈性力的作用而壓靠著滑動臺(32)。
文檔編號F16D65/28GK1854551SQ20061006811
公開日2006年11月1日 申請日期2006年3月21日 優先權日2005年4月26日
發明者矢島久志, 藤原伸廣 申請人:Smc株式會社