TWI618338B - 軸旋轉型線性馬達及軸旋轉型線性馬達單元 - Google Patents

Abstract

實現以簡單之構造令可動子可直線及旋轉動作且可對應小型‧省空間化、輕量化之軸旋轉型線性馬達。

軸旋轉型線性馬達100具備：中空可動子1，具有軸部10A與外筒部11，於外筒部11內具有複數之永久磁石14；電樞2，包圍中空可動子1，具有複數之線圈20；框架3，收納電樞2。軸部10A是由可直線及可旋轉之線性導件10所支承。

Description

軸旋轉型線性馬達及軸旋轉型線性馬達單元 發明領域

本發明是有關於可令驅動對象物旋轉動作及直線動作之軸旋轉型線性馬達及軸旋轉型線性馬達單元。

發明背景

由於線性馬達是藉由電磁感應而作動，故與如滾珠螺桿機構般之機械作動相比，可以小型而高速作動。舉例來說，於半導體製造裝置之晶片安裝機(電子零件安裝裝置)是使用桿型線性馬達。桿型線性馬達具備具有永久磁石之桿及包圍該桿之線圈，藉由永久磁石之磁場及流動於線圈之電流的電磁感應，於桿賦予軸方向之推力而使其直線運動。

近年來，為了實現旋轉動作及直線動作，有提案許多藉由滾珠栓槽(ball spline)與軸承之連結機構之技巧而實現旋轉馬達之扭矩發生部與線性馬達之推力發生部之技術。

關於可旋轉動作及直線動作之線性馬達之技術，已揭示有具備旋轉移動軸與栓槽導引軸承之2自由度致動 器，其中旋轉移動軸是於外周之一部分具有線性軸部與栓槽溝，栓槽導引軸承是與旋轉移動軸之栓槽溝卡合(例如，參考專利文獻1)。

再者，揭示有以與線性馬達之桿平行的方式配置第二軸構件之線性致動器(例如，參考專利文獻2)。根據專利文獻2，以第二軸構件桿隨著桿的直線運動而進行直線運動的方式，藉由第一連結構件將桿之前端部與第二軸構件之前端部連結。第二連結構件是以第二軸構件可直線運動的方式將第二軸構件與殼架連結，防止第二軸構件旋繞桿之軸線之周圍。

先行技術文獻 專利文獻

【專利文獻1】日本特許3300465號公報

【專利文獻2】日本特開2010-57357號公報

發明概要

話說，根據專利文獻1及2之技術，任一者皆是連結機構繁雜，無法對應線性馬達之小型‧省空間化、輕量化。

近年來，有開發如下之小型線性馬達：令用於直線動作之中心軸為不可旋繞之構造，與該中心軸平行地設別的旋動軸，旋動軸可與中心軸連動而進行旋轉動作。然而，具有該中心軸及旋動軸之小型線性馬達仍是需要中心 軸與旋動軸之連結部，在線性馬達之小型‧省空間化、輕量化上變得不利。

本發明是鑑於上述情形而創新之發明，其目的在於提供能以簡單之構造令可動子可直線及旋轉動作並可對應小型‧省空間化、輕量化之軸旋轉型線性馬達及軸旋轉型線性馬達單元。

另外，本發明之目的在於提供可兼顧低成本化及高性能化並具有優良之散熱性之軸旋轉型線性馬達及軸旋轉型線性馬達單元。

用於達成上述目的之軸旋轉型線性馬達具備中空可動子、電樞及框架。

上述中空可動子具有軸部與外筒部，於該外筒部內具有複數之永久磁石。上述電樞是包圍上述中空可動子，具有複數之線圈。上述框架是收納上述電樞。

上述軸部是由可直線及可旋轉之線性導件所支承。

根據與本發明相關之軸旋轉型線性馬達，軸部是由可直線及可旋轉之線性導件所支承。所以，作為可動子之軸部本身可直線及旋轉動作，能以簡單之構造對應小型‧省空間化、輕量化。

1‧‧‧中空可動子(激磁部)

2‧‧‧電樞

3‧‧‧框架

10‧‧‧可直線及可旋轉之線性導件

10A‧‧‧軸部(中空滾珠栓槽軸)

10B‧‧‧滾珠栓槽軸襯

10C、10D‧‧‧旋轉軸承

11‧‧‧外筒部

12‧‧‧滾珠承受溝部

13、18a、19a‧‧‧插座部

14‧‧‧永久磁石

15a‧‧‧直狀溝部

15b‧‧‧直狀裂縫

16、21‧‧‧間隔件

17‧‧‧磁石壓實器

18‧‧‧第1中空端緣構件

18b‧‧‧中空部

19‧‧‧第2中空端緣構件

20‧‧‧線圈

22‧‧‧導引支持筒

23‧‧‧連接端子

30‧‧‧框架本體

31‧‧‧上框

32‧‧‧下框

33‧‧‧前端框(兩端框)

34‧‧‧基端框(兩端框)

35‧‧‧凹部

36‧‧‧凸部

40‧‧‧磁性筒

41‧‧‧直狀開口部

51、52‧‧‧貫通孔

53‧‧‧塊構件

54‧‧‧延出構件

55‧‧‧導引塊

56‧‧‧線性編碼器

60‧‧‧長孔

61、62‧‧‧接口(入口、出口)

63、64‧‧‧短管

70‧‧‧填充材

80‧‧‧密封板

81‧‧‧螺絲

82‧‧‧螺合孔

100、200‧‧‧軸旋轉型線性馬達

210A‧‧‧軸部

210B‧‧‧線性導件

300‧‧‧軸旋轉型線性馬達單元

圖1是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達的 立體圖。

圖2是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之框架開放狀態的正面圖。

圖3是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之可動側的側面圖。

圖4是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之激磁部的立體圖。

圖5是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之中空可動子之內部構造的立體圖。

圖6是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之中空栓槽軸的立體圖。

圖7是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之永久磁石的立體圖。

圖8是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之磁石壓實器的立體圖。

圖9是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之第1中空端緣構件的立體圖。

圖10是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之第2中空端緣構件的立體圖。

圖11是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之電樞的立體圖。

圖12是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之框架的立體圖。

圖13是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之框架 及電樞的立體圖。

圖14是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達的正面圖。

圖15(a)、(b)是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之中空可動子之內部之氣流狀態的截面圖。

圖16是與實施形態2相關之軸旋轉型線性馬達的立體圖。

圖17是實施形態3之軸旋轉型線性馬達單元的立體圖。

用以實施發明之形態

以下，參考圖面來說明與實施形態1及實施形態2相關之軸旋轉型線性馬達、以及與實施形態3相關之軸旋轉型線性馬達單元。

與實施形態1及實施形態2相關之軸旋轉型線性馬達、以及與實施形態3相關之軸旋轉型線性馬達單元是軸部由可直線及可旋轉之線性導件所支承。

所以，根據實施形態1至實施形態3，作為可動子之軸部本身可直線及旋轉動作，可實現能以簡單之構造對應小型‧省空間化、輕量化之軸旋轉型線性馬達及軸旋轉型線性馬達單元。

[實施形態1]

[軸旋轉型線性馬達之構成]

首先參考圖1至圖14來說明與實施形態1相關之軸旋 轉型線性馬達之構成。圖1是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達的立體圖。圖2是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之框架開放狀態的正面圖。圖3是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之可動側的側面圖。圖4是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之激磁部的立體圖。

如圖1至圖3所示，實施形態1之軸旋轉型線性馬達100具備作為可動子之激磁部1、作為定子之電樞2、作為殼體之框架3。

如圖4所示，激磁部1是由中空可動子構成。中空可動子1具有軸部10A與外筒部11。

圖5是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之中空可動子之內部構造的立體圖。圖6是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之中空栓槽軸的立體圖。

如圖5所示，實施形態1之軸部10是由中空栓槽軸構成。如圖3及圖6所示，中空栓槽軸10A是短管構件，於徑方向之對向位置具有2處之滾珠承受溝部12。滾珠承受溝部12是直狀溝部，該滾珠承受溝部12之縱截面是以後述之滾珠栓槽軸襯10B之滾珠易於滾動的方式呈現圓弧狀。中空栓槽軸10之基端側形成用於插裝於後述之第1中空端緣構件18內之插座部13。

中空栓槽軸10A之中空部是可與供給空氣之空氣管連接。關於將空氣管連接之手段，舉例來說有接口、空氣管插入用孔等，但並不限定於舉例顯示之手段。

關於中空栓槽軸10A之構成材料，舉例來說是使 用沃斯田鐵系不鏽鋼等之非磁性金屬材料，但並不限定於舉例顯示之材料。

外筒部11舉例來說是使用沃斯田鐵系不鏽鋼管等之非磁性之金屬材料，但並不限定於舉例顯示之材料。

圖7是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之永久磁石的立體圖。

如圖5及圖7所示，於外筒部11內是沿著軸方向而直列地設複數之永久磁石14。亦即，永久磁石14是大致呈現圓柱狀，於該永久磁石14之外周部沿著軸方向而具有直狀溝部15a。直狀溝部15a之縱截面是呈現矩形狀。

本實施形態之永久磁石14是以於軸方向磁極對向(N-N，S-S)的方式磁化。為了易於將永久磁石14磁極對向配置，於該永久磁石14、14間設由軟磁性體所成之間隔件16。間隔件16是與永久磁石14具有同樣之形狀，軸方向長度比該永久磁石14還短。

圖8是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之磁石壓實器的立體圖。

如圖5及圖8所示，於永久磁石14群之兩端是透過間隔件16而分別設C型之磁石壓實器17。亦即，磁石壓實器17是具有直狀裂縫15b。磁石壓實器17是利用C型形狀之彈簧力，壓抑永久磁石14群之斥力，令磁石配置作業高效率化。磁石壓實器17舉例來說是藉由彈簧鋼材等之軟磁性體而構成，但並不限定於舉例顯示之材料。

圖9是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之 第1中空端緣構件的立體圖。圖10是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之第2中空端緣構件的立體圖。

如圖5、圖9及圖10所示，於磁石壓實器17之兩端分別設第1中空端緣構件18及第2中空端緣構件19。於中空栓槽軸10A與前端側之磁石壓實器17之間是設第1中空端緣構件18。

如圖9所示，第1中空端緣構件18是呈現帶有階段變化之圓筒體狀。於第1中空端緣構件18之基端側是形成用於插裝於磁石壓實器17內之插座部18a。中空栓槽軸10A之插座部13插裝於第1中空端緣構件18之中空部18b。

如圖9所示，第2中空端緣構件19是呈現帶有階段變化之圓筒體狀。於第2中空端緣構件19之前端側是形成用於插裝於磁石壓實器17內之插座部19a。

如圖5所示，外筒部11是將永久磁石14、間隔件16、磁石壓實器17、第1中空端緣構件18及第2中空端緣構件19收納於該外筒部11之內部而密閉配置。

圖11是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之電樞的立體圖。

如圖1至圖3、及圖11所示，電樞2具有線圈20與磁性筒40。

中空可動子1之外筒部11之周圍是被直列配置之複數之線圈20覆蓋(參考圖4)。如上述，於外筒部11內收納有對向磁極配置之永久磁石14群(參考圖5)。

各線圈20是形成圓筒體狀之環線圈。在線圈20、 20相互之間設有電絕緣性之間隔件21。

在複數之線圈20群之兩端分別設圓筒體狀之導引支持筒22。導引支持筒22將中空可動子1之導引軸襯(未圖示)內藏。附帶一提，導引軸襯亦可是內藏於後述之框架3。

複數之線圈20舉例來說是以與三相交流電源對應的方式於軸方向以u相、v相、w相之順序配置。u相群、v相群、w相群之線圈20是以未圖示之引線來接線。

磁性筒40是具有沿著軸方向之直狀開口部41之筒體狀磁性金屬構件。本實施形態之磁性筒40雖然是形成圓筒體狀，但形狀並未限定，即便是矩形筒體狀等其他之筒形狀亦無妨。磁性筒40是覆蓋複數之線圈20群之周圍。磁性筒40內之線圈20群是由導引支持筒22所支持。

磁性筒40之長度是設定成比配置在線圈20內之中空可動子1之永久磁石14群之全長更長。具體而言，磁性筒40之長度是於永久磁石14群之全長L加上2倍之行程長之長度以上。

磁性筒40具有將中空可動子1之永久磁石14之磁通之大部分予以封閉而將漏磁通抑制之功能。另外，磁性筒40之直狀開口部41是劃分線圈20之引線之通過部並具有作為冷卻通路之功能。

實施形態1之磁性筒40是大致呈現圓筒體狀。本實施形態之直狀開口部41是於磁性筒40之上部形成沿著軸方向而開口之裂縫部。直狀開口部41雖然是僅形成於磁性 筒40之上部，但亦可在下部亦形成。

關於磁性筒40之構成材料，舉例來說是使用SC材等之鐵系之磁性體。為了兼顧性能確保與成本，磁性筒40宜為板金或是壓機成型之矽鋼板，但並不限定於此。

圖12是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之框架的立體圖。圖13是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之框架及電樞的立體圖。

如圖1至圖3、及圖12所示，框架3是將激磁部1及電樞2收納之矩形框體狀之構件。框架3是將電樞2之徑方向之上部、下部及軸方向之兩端部包圍。作為矩形框之框架本體30是由上框31、下框32及長方向(與軸方向一致)之兩端框33、34所成。框架本體30之寬方向左右側面是開放。

關於框架3之構成材料，舉例來說是使用易於加工之鋁或是鋁合金，但並不限定於舉例顯示之材料。框架3之成型可藉由例如擠出加工等之塑性加工而容易地形成。

於框架本體30之長方向(與軸方向一致)之兩端框33、34分別有開口，其是用於讓中空可動子1插通之貫通孔51、52。

如圖3及圖13所示，於前端框33之貫通孔51內插裝有旋轉軸承10C。再者，於旋轉軸承10C內，滾珠栓槽軸襯10B受到支承。滾珠栓槽軸襯10B是藉由裝填於該滾珠栓槽軸襯10B之內部之未圖示之滾珠而導引中空可動子1之中空栓槽軸10A之直線移動，構成滾珠栓槽機構。滾珠栓槽軸襯10B與旋轉軸承10C是一體地構成。

如圖1、圖2、圖12及圖13所示，中空可動子1之基端部是由固定在四角柱狀之塊構件53之旋轉軸承10D所支承。塊構件53是沿著基端框34而配置。該塊構件53之上端部是連接以沿著框架本體30之上框31的方式而設之延出構件54。

延出構件54是隔著塊構件53而朝框架3側返回。延出構件54是配置成可於截面ㄈ字之導引塊55上滑行移動。於延出構件54上設有用於檢測直線軸之位置且輸出位置資訊之線性編碼器56。

考慮到磁及熱的影響，線性編碼器56是配置在遠離包含線圈20之電樞2之部位。關於線性編碼器56，即便是磁式、光學式等任一形式亦可使用。另外，為了確保穩定驅動與高品質，線性編碼器56之可動部宜配置在LM導件或滾珠栓槽等之線性導件上、或是接近之部位。

另外，於框架本體30之上框31開口有長孔60。該長孔60是劃分線圈20之引線接線空間，作為連接端子23之通過部而發揮功能並作為冷卻空氣之通路而發揮功能。

框架本體30之上框31及下框32之內表面是於軸方向交互地形成有冷卻通路形成用之凹部35與磁性筒固定用之凸部36。由於上框31及下框32之內表面是具有凹凸，故有些會接觸磁性筒40，有些則不接觸。於凸部36之接觸部是以接著劑或是成形材等之填充材70將磁性筒40固定，藉由接觸部之熱傳導將包含線圈20之電樞2冷卻。不接觸之凹部35是成為冷卻通路。上框31之凹部35與下框32之凹部 35是以上下一部分重疊的方式於軸方向稍微偏移，於磁性筒40與框架3之間形成大致螺旋狀之冷卻通路。

作為用於使冷卻空氣通過大致螺旋狀之冷卻通路之入口及出口，於框架本體30之上框31與下框32分別穿有接口(貫通孔)62。上框31與下框32之接口62是自框體之寬方向中心偏心而開口，大約位於對角。在本實施形態，各接口62是與短管63、64連接。在本實施形態，下框32側之短管64是成為冷卻空氣之入口、上框31側之短管63是成為冷卻空氣之出口，但入口與出口上下相反亦無妨。

圖14是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達的正面圖。

如圖1、圖2、圖12至圖14所示，於上框31與下框32之兩端部形成有用於鎖入螺絲81之螺合孔82。在將與本實施形態相關之軸旋轉型線性馬達100當作一軸之致動器或是後述之多軸之致動器而單元化來使用的情況下，隔著密封板80將螺絲81鎖入螺合孔82，藉此，框架本體30之寬方向左右側面之開放部密封。

[軸旋轉型線性馬達之動作]

接著，參考圖1至圖15來說明與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達100之動作。

如圖1及圖4所示，實施形態1之軸旋轉型線性馬達100之激磁部(中空可動子)1是將複數之永久磁石14以於軸方向磁極對向(N-N，S-S)磁化的方式配置在外筒部11。電樞2是以包圍具有永久磁石14之中空可動子1的方式而設， 具有於軸方向排列之複數之線圈20。線圈20舉例來說是以與三相電源之u相、v相、w相對應的方式配置，於u相、v相、w相之線圈20將相位偏移而流過電流。

電樞2是作為定子而發揮功能，中空可動子1是在電樞2內進行直線動作。亦即，與本實施形態相關之軸旋轉型線性馬達100是電流以與中空可動子1之永久磁石14產生之磁通交叉的方式流過電樞2之線圈20。當流過電樞2之線圈20之電流與永久磁石14之磁通交叉，則與本實施形態相關之軸旋轉型線性馬達100藉由電磁感應而於永久磁石14產生軸方向之推力，使中空可動子1直線運動。

此時，如圖1至圖6所示，滾珠栓槽軸襯10B之滾珠沿著中空可動子1之中空滾珠栓槽軸10A之滾珠承受溝部12而滾動，藉此，該中空滾珠栓槽軸10A圓滑地進行直線動作。

另外，滾珠栓槽軸襯10B是受固定在框架3之前端框33之旋轉軸承10C所支承。所以，可藉由以未圖示之旋轉馬達對滾珠栓槽軸襯10B進行皮帶驅動，而使中空滾珠栓槽軸10A與該滾珠栓槽軸襯10B一起進行旋轉動作。

可旋轉之部分只有中空可動子1。藉由只令中空可動子1為可旋轉，線性感測器可使用光學式或是磁式。中空可動子1是可直線及旋轉動作，但直線動作所必要之其他部分是旋轉受限制。

亦即，可藉由滾珠栓槽軸襯10B與旋轉用軸承10C之配置之技巧，實現中空可動子1之直線及旋轉動作， 甚至謀求線性馬達之小型化及省空間化。

中空可動子1是受可直線及旋轉之機構所支承，但藉由因應用途而使用滾珠栓槽機構，可期待驅動部之高品質化及長壽命化。

用於使中空栓槽軸10A旋繞之旋轉馬達是可因應需要而自由地連結‧設置，可提高裝置設計‧構成之自由度。

如圖11至圖13所示，與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達100是將u相、v相、w相之線圈20於軸方向直列地排列於具有直狀開口部(裂縫)41之磁性筒40內。令u相、v相、w相之線圈20之引線自直狀開口部(裂縫)41通過，將該引線以從磁性筒40到外面之狀態收納於鋁製之框架3內。

來自中空可動子1之永久磁石14之漏磁通是被磁性筒40所封閉，漏磁通幾乎變沒有。所以，如後述，即便將本實施形態之線性馬達100多軸地排列，亦可將軸旋轉型線性馬達間之磁影響抑制到很小。

框架本體30是由上框31、下框32及長方向之兩端框33、34所成之矩形之框體形狀。於上框31開口有長孔60，該長孔60是確保u相、v相、w相之線圈20之引線之接線空間。引線接線端子23是從長孔60露出。

由於隔著填充材70將磁性筒40固定於下框32之內表面凸部36之接觸部，故可藉由接觸部之熱傳導將包含線圈20之電樞2冷卻。

接著，說明實施形態1之軸旋轉型線性馬達100 之氣流。圖15是與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達之中空可動子之內部之氣流狀態的截面圖。在圖15中，(b)是顯示(a)之G-G線截面。

如圖5至圖10所示，中空可動子1之外筒部11是將第1中空端緣構件18、磁石壓實器17、間隔件16/永久磁石14...、磁石壓實器17、及第2中空端緣構件19依序密閉收納。

在圖15(b)中，箭頭是顯示空氣管連接中空滾珠栓槽軸10A之中空部的情況下之氣流。

如圖15所示，從未圖示之空氣管流進中空滾珠栓槽軸10A之中空部之空氣是通過第1中空端緣構件18，流進前端側之磁石壓實器17內。由於磁石壓實器17是呈現C型形狀，故透過該磁石壓實器17之直狀裂縫15b而往外筒部11之內周面側流出。

然後，流出至外筒部11之內周面之空氣是通過間隔件16/永久磁石14...之直狀溝部15a。通過間隔件16/永久磁石14...之直狀溝部15a之空氣是透過基端側之磁石壓實器17之直狀裂縫15b而流進該基端側之磁石壓實器17內。之後，已流進基端側之磁石壓實器17內之空氣是通過第2中空端緣構件19之中空部而流出。

藉由在實心之永久磁石14之外周面設沿著軸方向之直狀溝部15a，令高檔磁石之使用成為可能。所以，可藉由低成本而實現中空栓槽軸10A之功能，並可實現線性馬達之大推力化及高品質化。附帶一提，在使用中空磁石的 情況下，由於只能使用平行磁場成型品，故在磁通密度之低下、磁石防鏽品質等造成之線性馬達性能‧功能之確保上是不利。

另外，如圖1、圖2、圖12及圖13所示，於框架本體30之上框31及下框32之內表面交互地形成有凹部35及凸部36。上框31之凹部35與下框35之凹部35是在磁性筒40與框架3之間形成大致螺旋狀之冷卻通路。

於框架本體30之上框31與下框32有穿孔之用於使冷卻空氣通過冷卻通路之接口61、62，分別連接短管63、64。從其中一方之短管64使冷卻空氣流入，從另外一方之短管63使冷卻空氣流出，於框架3之內部形成氣流。冷卻空氣是通過框架本體30之凹部35與磁性筒40之間隙而引起進行旋轉之亂流，有效率地將包含線圈20之電樞2冷卻。

亦即，根據與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達100，電樞2是包圍具有永久磁石14之中空可動子1。電樞2將複數之線圈20群收納於具有直狀開口部之磁性筒40內。

由於磁性筒40是由磁性材料所成之筒體，故可藉由例如對矽鋼板進行板金或是壓機加工而簡單地製造。另外，框架3是可藉由例如擠出加工等而簡單地形成。所以，與本實施形態相關之軸旋轉型線性馬達100可兼顧低成本化及高性能化。

另外，由於磁性筒40將永久磁石14之磁通之大部分封閉而抑制漏磁通，故不需要磁氣遮蔽板，可對應小型‧ 省空間化、輕量化。

再者，具有永久磁石14之中空可動子1是被環狀之線圈20群包圍。該線圈20群是收納於具有直狀開口部41之磁性筒40內。所以，實施形態1之線性馬達100是磁性筒40將永久磁石14之磁通之大部分封閉而抑制漏磁通。

由於線圈20之引線是通過直狀開口部41而導入上框31之長孔60，故可確保線圈20之引線之接線空間。

磁性筒40具有直狀開口部41，於上框31及下框32之凹部35與磁性筒40之外周面之間形成間隙，發揮冷卻通路之功能。藉由以密封板80將框架本體30之左右開放部密封，而形成大致螺旋狀之冷卻通路。所以，可藉由使冷卻空氣流入大致螺旋狀之冷卻通路，而將包含線圈20之電樞2冷卻。所以，與本實施形態相關之軸旋轉型線性馬達100具有優良之散熱性。

由於與本實施形態相關之軸旋轉型線性馬達100是個別地具備線性編碼器56，故可作為單軸之致動器來使用。另外，將複數之本實施形態之線性馬達100予以組合即可構成多軸之致動器。中空可動子1與線性編碼器56是一起進行直進動作，但中空可動子1之旋轉不影響線性編碼器56，該線性編碼器56可以光學式、磁式等之廣範圍之使用。

所以，由於可簡單地作為單軸或是多軸之致動器來使用，故可確保晶片安裝機之頭構成之柔軟性。

與本實施形態相關之軸旋轉型線性馬達100是適合小型‧省空間且要求旋轉及直線動作之用途。特別是適 合如晶片安裝機般之將線性馬達盡可能地省空間且多軸地排列而同時進行旋轉及直線動作、以空氣吸引力將半導體晶片正確地固定之半導體製造裝置。另外，藉由獨自之磁石配置構造及簡單之旋轉及直線動作機構，可期待線性馬達之大推力化、小型化、以及裝置之簡略化及低成本化。

[實施形態2]

接下來，參考圖16來說明與實施形態2相關之軸旋轉型線性馬達200。圖16是與實施形態2相關之軸旋轉型線性馬達的立體圖。附帶一提，與相關於實施形態1之軸旋轉型線性馬達100相同之構成構件是賦予相同之符號而省略說明。

如圖16所示，除了軸部210A及線性導件210B之構造不同以外，與實施形態2相關之線性馬達200是與實施形態1同樣地構成。

亦即，與實施形態2相關之軸旋轉型線性馬達200是藉由軸部210A不具有溝部之單單之中空軸而構成。軸部210A是由可直進及旋轉之線性導件210B所支承。

關於可直進及旋轉之線性導件210B，舉例來說有線性軸襯(金屬軸襯)、滑動軸承等，只要是可直進及旋轉，則不限定於舉例顯示之線性導件。

藉由中空可動子1之永久磁石14與電樞2之線圈20之電磁感應作用而進行直線動作時，以前端側之線性導件210B與基端側之旋轉軸承10D而導引中空可動子1之直線移動。

另外，可藉由以未圖示之旋轉馬達對中空可動子1進行皮帶驅動，而使該中空可動子1進行旋轉動作。

與實施形態2相關之軸旋轉型線性馬達200基本上是產生與實施形態1同樣之作用效果。特別是，由於與實施形態2相關之軸旋轉型線性馬達200是軸部210A及線性導件210B之構造簡單，故產生可令製造成本更降低之特有效果。

[實施形態3]

接下來，參考圖17來說明與實施形態3相關之軸旋轉型線性馬達單元300。圖17是實施形態3之軸旋轉型線性馬達單元的立體圖。附帶一提，與實施形態1之軸旋轉型線性馬達100相同之構成構件是賦予相同之符號而省略說明。

如圖15所示，實施形態3之線性馬達單元300是將複數之實施形態1之線性馬達100排列於寬方向(桁方向)而予以單元化。

在上框31與下框32之兩端部是與實施形態1同樣地形成有用於鎖入螺絲81之螺合孔82。使複數之軸旋轉型線性馬達100抵接而排列於寬方向，於寬方向兩端配置密封板80。而且，隔著密封板80將長螺絲81插通鎖入複數之軸旋轉型線性馬達100之螺合孔82，藉此，複數之軸旋轉型線性馬達100作為多軸單元而一體化。與本實施形態相關之軸旋轉型線性馬達單元300之兩端之寬方向左右側面之開放部是密封。

框架3之寬尺寸雖然是成為帶供給器之要求尺寸， 但磁性筒40之外徑或寬是設定成比框架本體30之寬尺寸還小(參考圖11)。所以，在將複數之軸旋轉型線性馬達100於寬方向多軸排列時，沿著框架3之側面排列軸旋轉型線性馬達100，即可簡單且尺寸準確地組裝出軸旋轉型線性馬達單元(頭模組)300。

另外，藉由將複數之軸旋轉型線性馬達100多軸排列，各軸旋轉型線性馬達100之寬方向左右被密封。所以，冷卻空氣之洩漏變少，自然地確保氣流，與本實施形態相關之軸旋轉型線性馬達單元300之冷卻效果提高。

雖然複數之軸旋轉型線性馬達100是抵接，但於相鄰之磁性筒40、40之間形成間隙。磁性筒40、40之間隙不但有利於冷卻，還可抑制相互之磁影響。

由於各軸旋轉型線性馬達100是個別地具備線性編碼器56，故可個別地把握各線性馬達100之位置資訊。

附帶一提，本實施形態雖然是使用與實施形態1相關之軸旋轉型線性馬達100來說明，但使用與實施形態2相關之軸旋轉型線性馬達200的情況下亦同樣可構成旋轉型線性馬達單元300。

與實施形態3相關之軸旋轉型線性馬達單元300基本上是產生與實施形態1同樣之作用效果。特別是，由於實施形態3是構成在寬方向排列之多軸致動器，故產生如下之特有效果：可提供小型(寬幅小)且大推力及低成本之軸旋轉型線性馬達單元300來作為晶片安裝機頭之Z軸。

以上雖然就適合本發明之實施形態進行了說明， 但這些是用於說明本發明之舉例顯示，其主旨並非將本發明之範圍僅限制在該等實施形態。本發明可在不超脫其要旨之範圍以與上述實施形態不同之各種態樣來實施。

Claims (15)

1. 一種軸旋轉型線性馬達，其特徵在於具備：中空可動子，具有軸部與外筒部，於該外筒部內具有複數之永久磁石；電樞，包圍前述中空可動子且具有複數之線圈；框架，收納前述電樞；前述軸部是由可直線及可旋轉之線性導件所支承，前述軸部是以具備滾珠承受溝部之中空滾珠栓槽軸形成，前述可直線及可旋轉之線性導件是將內藏滾珠之滾珠栓槽軸襯與旋轉軸承一體地形成而構成，前述中空滾珠栓槽軸是受前述滾珠栓槽軸襯支承而進行直線動作，並且前述滾珠栓槽軸襯是受前述旋轉軸承支承而進行旋轉動作。
2. 如請求項1之軸旋轉型線性馬達，前述軸部是中空軸，於該軸部之中空部可連接空氣管。
3. 如請求項1之軸旋轉型線性馬達，前述外筒部內是將第1中空端緣構件、前端側之磁石壓實器、其間設有間隔件之永久磁石群、基端側之磁石壓實器、及第2中空端緣構件依序密閉收納；前述間隔件及永久磁石是於外周面具有直狀溝部，且前述磁石壓實器具有直狀裂縫；透過 前述第1及第2中空端緣構件之中空部、前述間隔件及永久磁石之直狀溝部、及前述磁石壓實器之直狀裂縫而於前述外筒部內形成有氣流。
4. 如請求項1之軸旋轉型線性馬達，前述電樞是於具有直狀開口部之磁性筒內收納有前述複數之線圈。
5. 如請求項4之軸旋轉型線性馬達，前述直狀開口部是形成於前述磁性筒之至少上部。
6. 如請求項4之軸旋轉型線性馬達，前述複數之線圈之引線是通過前述磁性筒之直狀開口部而露出至該磁性筒之外部。
7. 如請求項1之軸旋轉型線性馬達，前述框架之本體是形成矩形框體狀，具有上框、下框、及長方向之兩端框。
8. 如請求項7之軸旋轉型線性馬達，於前述框架之本體之上框開有作為前述複數之線圈之引線接線空間之長孔。
9. 如請求項7之軸旋轉型線性馬達，於前述框架之本體之上框或/及下框之內表面形成有凹部。
10. 如請求項9之軸旋轉型線性馬達，前述上框之內表面之凹部與下框之內表面之凹部是以至少一部分重疊的方式令長方向之位置偏移。
11. 如請求項4之軸旋轉型線性馬達，於前述線圈之外周面與前述磁性筒之內表面的間隙、於前述磁性筒之前述直狀開口部、於前述磁性筒之外表面與前述框架之本體之內表面的四隅的間隙、或/及於前述磁性筒之外表面與 前述框架之本體之內表面之凹部的間隙，形成有冷卻通路。
12. 如請求項11之軸旋轉型線性馬達，於前述框架之本體之上框及下框形成有用於使冷卻空氣流入前述冷卻通路之入口、出口。
13. 如請求項4之軸旋轉型線性馬達，前述磁性筒隔著填充材而固定於前述框架之本體之內表面。
14. 如請求項1之軸旋轉型線性馬達，於前述框架之一部分具備線性編碼器。
15. 一種軸旋轉型線性馬達單元，其特徵在於使請求項1之軸旋轉型線性馬達於寬方向排列複數個而抵接；分別於軸旋轉型線性馬達之寬方向的兩端面配置密封板，將該密封板及複數之軸旋轉型線性馬達一體化而形成多軸之單元。