(57)【要約】【課題】  円筒型リニアモータを複数用いて出力アップを図ると共に、各円筒型リニアモータの軸部材の長さにバラツキがあっても安定した出力が得られるリニアモータを提供する。【解決手段】  永久磁石からなる軸部材３およびコイルユニット４を有する円筒型リニアモータ２を並列に複数配置する。これら複数の円筒型リニアモータ２の軸部材３の両端をそれぞれ連結する連結部材１０，１１を設ける。一端の連結部材１０は、１個の連結部材本体１０Ａと、各軸部材３に対して個別に設けられた個別押え部材１０Ｂとに分割する。連結部材本体１０Ａと個別押え部材１０Ｂの間で、軸部材３を締め付け状態に固定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石からなる軸部材およびこの軸部材が内部を相対的に移動自在なコイルユニットを有する円筒型リニアモータを並列に複数配置し、これら複数の円筒型リニアモータの軸部材の一端を相互に連結する連結部材を設け、この連結部材は、各軸部材の周面の一部を嵌合させる部分嵌合面を有する連結部材本体と、各軸部材に対して個別に設けられ軸部材の周面の残り部分に嵌合する部分嵌合面を有する複数の個別押え部材とに分割し、前記軸部材を連結部材本体と個別押え部材の部分嵌合面間で締め付け状態に固定したリニアモータ。
【請求項２】
前記各円筒型リニアモータの軸部材の他端を相互に連結する別の連結部材を設け、この別の連結部材にリニアモータ全体の出力を行う出力軸を形成してなる請求項１記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記各円筒型リニアモータの軸部材の他端を、前記別の連結部材に対して端面で当接状態に固定した請求項２記載のリニアモータ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のリニアモータと、このリニアモータで進退駆動されて工具またはワークを移動させる可動部とを備えたリニアモータ搭載工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リニアモータおよびそれを搭載したプレス機械等の工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リニアモータとして、Ｎ極とＳ極が交互に並ぶ永久磁石からなる軸部材と、この軸部材の周囲を囲む複数のコイルを軸方向に並べたコイルユニットとを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平１０−３１３５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に開示のリニアモータは、ＯＡ機器等において、回転型のモータおよびボールねじの組み合わせに代えて用いる用途等のものであるが、プレス機械等の直動運動を行う工作機械においても、リニアモータを用いると、構成が簡素で制御性にも優れたものとなる。
しかし、プレス機械等にリニアモータを用いる場合、大きな推力を得ることが必要である。リニアモータは、磁力の強い永久磁石を用いることが一般的であるが、１個のリニアモータで大きな推力を得るには磁石の大きさの製造限界や供給電圧等の制約もあって、製造が困難である。
【０００４】
複数本の円筒型リニアモータを並設して用いるリニアモータも提案されているが、各円筒型リニアモータの軸部材の長さに製造公差等によるバラツキがあった場合に、安定した出力を得ることが難しいという問題がある。
【０００５】
この発明の目的は、円筒型リニアモータを複数用いて出力アップを図ると共に、各円筒型リニアモータの軸部材の長さにバラツキがあっても安定した出力が得られるリニアモータを提供することである。
この発明の他の目的は、大出力を得る場合にも、各円筒型リニアモータの軸部材の長さにバラツキがあっても安定した出力が得られるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、部品点数が少なく簡素な構造とすることができるリニアモータ搭載工作機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明のリニアモータは、永久磁石からなる軸部材およびこの軸部材が内部を相対的に移動自在なコイルユニットを有する円筒型リニアモータを並列に複数配置し、これら複数の円筒型リニアモータの軸部材の一端を相互に連結する連結部材を設け、この連結部材は、各軸部材の周面の一部を嵌合させる部分嵌合面を有する連結部材本体と、各軸部材に対して個別に設けられ軸部材の周面の残り部分に嵌合する部分嵌合面を有する複数の個別押え部材とに分割し、前記軸部材を連結部材本体と個別押え部材の部分嵌合面間で締め付け状態に固定したことを特徴とする。
この構成によると、複数本の円筒型リニアモータを並列に配置したため、個々の円筒型リニアモータの出力を複数本分の出力として利用出来、大きな出力を得ることができる。また、軸部材の一端を連結する連結部材を、連結部材本体と複数の個別押え部材とに分割し、これら連結部材本体と個別押え部材の部分嵌合面間で軸部材の前記一端を締め付け状態に固定する割り止め形式としたため、各円筒型リニアモータの軸部材の長さに製造公差等のバラツキがあっても、連結部材本体の各部分嵌合面に対して個々の軸部材の嵌合する軸方向位置が調整でき、バラツキが吸収できる。そのため、上記バラツキに係わらず、安定した出力を得ることができる。
【０００７】
この発明において、前記各リニアモータの軸部材の他端を相互に連結する別の連結部材を設け、この連結部材にリニアモータ全体の出力を行う出力軸を形成しても良い。
このように連結部材に出力軸を設けることで、各円筒型リニアモータの合成出力を出力軸から纏めて得ることができ、出力の取り出しが容易である。
【０００８】
このように別の連結部材を設ける場合に、各円筒型リニアモータの軸部材の他端を、前記別の連結部材に対して端面で当接状態に固定しても良い。
この構成の場合、出力軸から出力する側では、各円筒型リニアモータの軸部材の端部が連結部材に対して端面で当接状態となるため、大推力の円筒型リニアモータであっても、軸部材と連結部材間で位置ずれ等を生じることなく、軸部材の推力が連結部材に確実に伝えられる。連結部材本体と個別押え部材とで割り止めする部位は、軸部材の非出力側端となるため、推力により連結部材と軸部材間で軸方向の位置ずれが生じても、リニアモータとして出力する推力への影響がない。
【０００９】
この発明のリニアモータ搭載工作機械は、この発明における上記のいずれかの構成のリニアモータと、このリニアモータで進退駆動されて工具またはワークを移動させる可動部とを備えたものである。この明細書で言う「工作機械」とは、旋盤等の切削加工を行う機械に限らず、物を加工する機械一般を示す広義の工作機械であり、パンチプレスやその他のプレス機械を含む意味である。
この構成によると、進退動作する可動部をリニアモータで駆動させるため、回転型のモータを用いるものと異なり、回転を直線運動に変換する機構が不要であり、部品点数が少なく簡素な構造とできる。また、駆動源となるリニアモータは、円筒型リニアモータを互いに並列に隣接配置したものであるため、コンパクトな構成で大きな出力を得ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明のリニアモータは、永久磁石からなる軸部材およびこの軸部材が内部を相対的に移動自在なコイルユニットを有する円筒型リニアモータを並列に複数配置し、これら複数の円筒型リニアモータの軸部材の一端を相互に連結する連結部材を設け、この連結部材は、各軸部材の周面の一部を嵌合させる部分嵌合面を有する連結部材本体と、各軸部材に対して個別に設けられ軸部材の周面の残り部分に嵌合する部分嵌合面を有する複数の個別押え部材とに分割し、前記軸部材を連結部材本体と個別押え部材の部分嵌合面間で締め付け状態に固定したものであるため、円筒型リニアモータを複数用いて出力アップを図ると共に、各円筒型リニアモータの軸部材の長さにバラツキがあっても安定した出力を得ることができる。
前記各円筒型リニアモータの軸部材の他端を相互に連結する別の連結部材を設け、この別の連結部材にリニアモータ全体の出力を行う出力軸を形成した場合は、各円筒型リニアモータの合成出力を出力軸から纏めて得ることができ、出力の取り出しが容易である。
前記各円筒型リニアモータの軸部材の他端を、前記別の連結部材に対して端面で当接状態に固定した場合は、大出力を得る場合にも、各円筒型リニアモータの軸部材の長さにバラツキがあっても安定した出力が得られる。
【００１１】
この発明のリニアモータ搭載工作機械は、この発明における上記のいずれかの構成のリニアモータと、このリニアモータで進退駆動されて工具またはワークを移動させる可動部とを備えたものであるため、部品点数が少なく簡素な構造とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明の一実施形態を図１ないし図４と共に説明する。このリニアモータ１は、複数の円筒型リニアモータ２を互いに並列に配置したものである。並列に配置する形態として、この例では同一仕様の円筒型リニアモータ２を、出力軸中心Ｏを中心とする仮想の円上に円周方向に並べて配置している。
【００１３】
各円筒型リニアモータ２は、Ｎ極とＳ極が交互に並ぶ永久磁石からなる軸部材３と、この軸部材３の周囲を囲む複数のコイル５を前記軸方向に並べてなり前記軸部材３が内部を相対的に軸方向移動自在なコイルユニット４とでなる。コイルユニット４はステータとなり、軸部材３が移動体となる。軸部材３は、１本の丸棒状の部材からなるが、複数個の永久磁石を軸方向に並べたものであっても良い。軸部材３は、具体的には、前記永久磁石からなる軸部材本体３ａと、この軸部材本体３ａの両端に設けられた軸端部材３ｂ，３ｃとを有している。
【００１４】
コイルケース７は、複数の円筒型リニアモータ２に対して共通して１個設けられ、このコイルケース７に設けた複数箇所のコイルユニット収容空間８に、各円筒型リニアモータ２のコイルユニット４が収容してある。コイルユニット収容空間８は、コイルケース７に両端に貫通して設けられた軸部材貫通孔９の周囲の円環状凹部として設けられている。
【００１５】
各円筒型リニアモータ２の軸部材３は、コイルケース７の軸部材貫通孔９を貫通し、両端が板状の連結部材１０，１１により相互に連結されている。一端側の連結部材１０には、中心部にガイド軸１３が設けられ、コイルケース７に設けられたガイド孔１４内に、滑り軸受となるブッシュ１５を介して摺動自在に嵌合している。ガイド軸１３とコイルケース７との間には、回り止め手段１６として、ガイド軸１３の外周にキー溝１７が設けられ、このキー溝１７に摺動自在に係合するキー１８がコイルケース７に固定されている。他端側の連結部材１１における円筒型リニアモータ２の配列の中心Ｏに、出力軸１２が形成されている。なお、ガイド軸１３は、出力軸１２側の連結部材１１に設けても良い。
【００１６】
図２に示すように、一端側の連結部材１０は、一つの連結部材本体１０Ａと、各円筒型リニアモータ２の軸部材３に対して設けられた複数の個別押え部材１０Ｂとに分割されている。
【００１７】
連結部材本体１０Ａは、各円筒型リニアモータ２の軸部材３の周面の一部を嵌合させる半円筒面状の部分嵌合面１９を、円周方向の複数箇所に有している。連結部材本体１０Ａの各部分嵌合面１９の両側に続く部分は、平坦面とされている。換言すれば、連結部材本体１０Ａは、平面形状が多角形状とされ、その各辺の中央に部分嵌合面１９が設けられている。
【００１８】
個別押え部材１０Ｂは、軸部材３の周面の残り部分に嵌合する部分嵌合面２０を有する部材であり、半割円筒状部分１０Ｂａとその両側に延びる鍔部１０Ｂｂとを有する。個別押え部材１０Ｂは、両側の鍔部１０Ｂｂに設けられた孔に挿通されるボルト等の締結具２１を、連結部材本体１０Ａに形成されたねじ孔にねじ込むことにより、個別押え部材１０Ｂに取付けられる。上記締結具２１を締めつけることで、軸部材３が連結部材本体１０Ｂと個別押え部材１０Ｂの部分嵌合面１９，２０間で締め付け状態に固定される。
軸部材３の連結部材１０への固定は、具体的には軸部材３の軸端部材３ｂで行われている。
【００１９】
軸部材３の他端の連結部材１１への固定は、連結部材１１に設けられた座繰り凹部２２に軸部材１１の端部を嵌合させてその底面に軸部材３の端面を当接状態とし、ボルト等の締結具２４を用いて行っている。座繰り凹部２２の中央には貫通孔２３が形成されている。締結具２４は、連結部材１１の座繰り凹部２２と反対側の面から座繰り凹部２２に貫通した複数の挿通孔２５に挿通し、軸部材３の端面に形成けされたねじ孔にねじ込むことにより、軸部材３を連結部材１１に固定する。軸部材３の連結部材１１への固定は、具体的には軸部材３の軸端部材３ｃで行われている。
【００２０】
この構成のリニアモータ１によると、各円筒型リニアモータ２のコイルユニット４に同期して励磁電流を与え、その電流の方向を正逆に切り換えることにより、各円筒型リニアモータ２の軸部材３が、連結部材１０，１１と共に進退する。この連結部材１１の進退が、出力軸１２の進退出力として取り出される。このリニアモータ１は、このように複数本の円筒型リニアモータ２を並列に配置したため、個々の円筒型リニアモータ２が出力の小さなものであっても、大きな出力を得ることができる。
【００２１】
各円筒型リニアモータ２の軸部材３の他端は、連結部材１１に連結され、この連結部材１１にリニアモータ１の全体の出力を行う出力軸１２が形成されているため、各円筒型リニアモータの合成出力を出力軸１２から纏めて出力することができ、出力の取り出しが容易である。
【００２２】
また、軸部材３の一端を連結する連結部材１０を、連結部材本体１０Ａと複数の個別押え部材１０Ｂとに分割し、これら連結部材本体１０Ａと個別押え部材１０Ｂの部分嵌合面１９，２０間で軸部材３の一端を締め付け状態に固定する割り止め形式としたため、各円筒型リニアモータ２の軸部材３の長さに製造公差等のバラツキがあっても、連結部材本体１０Ａの各部分嵌合面１９に対して個々の軸部材３の嵌合する軸方向位置が調整でき、バラツキが吸収できる。そのため、上記バラツキに係わらず、安定した出力を得ることができる。
【００２３】
各円筒型リニアモータ２の軸部材３を他端は、出力側の連結部材１１に対して端面で当接状態に固定されているため、大推力の円筒型リニアモータ２であっても、軸部材３と連結部材１１間で位置ずれ等を生じることなく、軸部材３の推力が出力側の連結部材１１に確実に伝えられる。
連結部材本体１０Ａと個別押え部材１０へとで割り止めする部位は、軸部材３の非出力側端となるため、推力により連結部材１１と軸部材３間で軸方向の位置ずれが生じても、リニアモータ１として出力する推力への影響がない。
【００２４】
なお、上記実施形態では、複数の円筒型リニアモータ２を共通のコイルケース７内に収容したが、個々の円筒型リニアモータ２毎に個別の円筒状のコイルケース（図示せず）を設けてコイルユニット４を収容し、その個別のコイルケースを相互にフレーム等の結合体（図示せず）で結合しても良い。
また、上記実施形態では、各円筒型リニアモータ２を円周上に配列したが、複数の円筒型リニアモータ２は、直線状や複列の配列等としても良い。
【００２５】
図５は、リニアモータを駆動源として用いた工作機械の一例であるプレス機械を示す。このプレス機械は、フレーム４１の下部に工具支持体４２，４３と、ワーク送り機構４４とを設置し、フレーム４１の上部にプレス駆動源として、リニアモータ１を用いたプレス機構４５を設置したものである。
【００２６】
工具支持体４２，４３は、同心に設置された上下のタレットからなり、上下の工具支持体４２，４３には円周方向の複数箇所に、それぞれパンチ金型，ダイ金型である工具が搭載される。これらパンチ金型，ダイ金型は、工具支持体４２，４３の回転によって所定のパンチ位置Ｐに割り出される。ワーク送り機構４４は、板材のワークＷの縁部をワークホルダ４７で把持し、ワークＷをテーブル４８上で前後左右に移動させるものである。
【００２７】
プレス機構４５は、工具支持体４２のパンチ位置Ｐに割り出されたパンチ金型を昇降させるラム４９を、ラムガイド５０により昇降自在に支持し、ラム４９をリニアモータ１によって昇降駆動させるものである。リニアモータ１には、例えば図１〜図４と共に前述した実施形態のものが用いられる。リニアモータ１は、そのコイルユニット４（図１）がフレーム４１に固定され、軸部材３が可動部であるラム４９に結合される。図１の実施形態では、コイルケース７がフレーム４１に固定され、出力軸１２がラム４９に結合される。
【００２８】
この構成のプレス機械によると、プレス駆動源としてリニアモータ１を用いるため、回転型のモータを用いるものに比べて、回転をラム４９の直線運動に変換する機構が不要であり、プレス機構４５の部品点数が少なく構成が簡素となる。また、プレス駆動源として油圧シリンダを用いるものと比べて、油圧ユニットが不要で、構成が簡単になる。しかもリニアモータ１は、位置精度に優れており、加工品質，精度の良い加工が可能となる。
【００２９】
なお、この発明のリニアモータは、プレス機械に限らず、工具またはワークを移動させる可動部を備えた工作機械一般において、前記可動部の駆動に用いることができる。さらに、工作機械に限らず、種々の機器の駆動源として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の一実施形態に係るリニアモータの縦断面図である。
【図２】同リニアモータの平面図である。
【図３】同リニアモータの下面図である。
【図４】図１のVI-VI 線断面図である。
【図５】この発明の一実施形態に係るリニアモータを用いた工作機械であるプレス機械の側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…リニアモータ
２…円筒型リニアモータ
３…軸部材
４…コイルユニット
５…コイル
７…コイルケース
８…コイルユニット収容空間
９…軸部材貫通孔
１０，１１…連結部材
１０Ａ…連結部材本体
１０Ｂ…個別押え部材
１２…出力軸
１３…ガイド軸
１４…ガイド孔
１９，２０…部分嵌合面
４１…フレーム
４５…プレス機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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