(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、簡単な構成で進退の案内が行えて、安価に製造でき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を複数設ける。これら複数の円筒型リニアモータ２を並列に配置した状態で支持可能なモータ支持体２５を設ける。複数の円筒型リニアモータ２の軸部材３は、連結部材１０，１１により端部で相互に連結す。これら円筒型リニアモータ２の軸部材３の移動を案内するガイド機構３２を、円筒型リニアモータ２の配列よりも内側に位置して、円筒型リニアモータの個数よりも少なく、例えば１個設ける。【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複数の円筒型リニアモータと、これら複数の円筒型リニアモータを並列に配置した状態でこれら円筒型リニアモータのコイルユニットを支持可能なモータ支持体と、前記複数の円筒型リニアモータの軸部材を端部で相互に連結する連結部材と、前記円筒型リニアモータの配列よりも内側に位置して円筒型リニアモータの個数よりも少なく設けられ、前記複数の円筒型リニアモータの軸部材の移動を案内するガイド機構とを備えたリニアモータ。
【請求項２】
前記ガイド機構は、前記連結部材およびモータ支持体にそれぞれ設けられて互いに軸方向に移動自在な案内部および被案内部よりなる請求項１記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記ガイド機構が前記円筒型リニアモータの配列の中央に設けられた１個であり、このガイド機構に、軸方向溝とこの溝に対して相対的に軸方向移動自在に係合するキー部とでなる回り止め手段を有する請求項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、個々の円筒型リニアモータに、コイルユニットに対する軸部材の進退案内用のガイド機構が設けられているため、構造が複雑で大型化し、コスト高になるという問題がある。
【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、簡単な構成で進退の案内が行えて、安価に製造でき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、コンパクトな構成とすることである。
この発明のさらに他の目的は、コンパクトな構成で回り止め機能を有するものとすることである。
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複数の円筒型リニアモータと、これら複数の円筒型リニアモータを並列に配置した状態でこれら円筒型リニアモータのコイルユニットを支持可能なモータ支持体と、前記複数の円筒型リニアモータの軸部材を端部で相互に連結する連結部材と、前記円筒型リニアモータの配列よりも内側に位置して円筒型リニアモータの個数よりも少なく設けられ、前記複数の円筒型リニアモータの軸部材の移動を案内するガイド機構とを備える。
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、複数の円筒型リニアモータの軸部材の移動を案内するガイド機構を、円筒型リニアモータの配列よりも内側に位置して設け、ガイド機構の個数を円筒型リニアモータの個数よりも少なくしたため、個々の円筒型リニアモータ毎にガイド機構を設ける場合に比べて簡単な構成とできて、安価に製造することができる。
【０００７】
この発明において、前記ガイド機構は、前記連結部材およびモータ支持体にそれぞれ設けられて互いに軸方向に移動自在な案内部および被案内部よりなるものとしても良い。ガイド機構をこのように構成した場合、コンパクトな構成とできる。
【０００８】
この構成の場合に、前記ガイド機構が前記円筒型リニアモータの配列の中央に設けられた１個であり、このガイド機構に、軸方向溝とこの溝に対して相対的に軸方向移動自在に係合するキー部とでなる回り止め手段を有するものであっても良い。
この構成の場合、ガイド機構が１個であるため、より一層コンパクトでかつ簡素な構成とできる。また、ガイド機構は１個であるが、回り止め機構を設けたため、モータ支持体に対して、複数の円筒型リニアモータの互いに連結部材で連結された軸部材がガイド機構の周りで回転しようとして軸部材とコイルユニット間の隙間の偏りが生じることが防止される。
【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複数の円筒型リニアモータと、これら複数の円筒型リニアモータを並列に配置した状態でこれら円筒型リニアモータのコイルユニットを支持可能なモータ支持体と、前記複数の円筒型リニアモータの軸部材を端部で相互に連結する連結部材と、前記円筒型リニアモータの配列よりも内側に位置して円筒型リニアモータの個数よりも少なく設けられ、前記複数の円筒型リニアモータの軸部材の移動を案内するガイド機構とを備えるため、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、簡単な構成で進退の案内が行えて、安価に製造することができる。
【００１１】
前記ガイド機構が、前記連結部材およびモータ支持体にそれぞれ設けられて互いに軸方向に移動自在な案内部および被案内部よりなる場合は、コンパクトな構成とできる。
【００１２】
前記ガイド機構が前記円筒型リニアモータの配列の中央に設けられた１個であり、このガイド機構に、軸方向溝とこの溝に対して相対的に軸方向移動自在に係合するキー部とでなる回り止め手段を有する場合は、コンパクトな構成で回り止め機能を有するものとできる。
【００１３】
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】
【００１４】
この発明の第１の実施形態を図１および図２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、モータ支持体２５内に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。
【００１５】
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、軸部材３の周囲を囲む複数のコイル５を、円筒状のコイルケース７内に軸方向に並べて構成される。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。
【００１６】
モータ支持体２５は、内筒２６と外筒２７を同心に配置し、これら内筒２６と外筒２７の両端を端板２８，２９で連結したものである。各円筒型リニアモータ２は、内筒２６と外筒２７間の環状の空間内に前記円周方向に並べて配置されている。両側の端板２８，２９は、各円筒型リニアモータ２の軸部材３を挿通する複数の軸部材挿通孔２８ａ，２９ａを有し、かつ片方の端板２８は、中央にガイド軸挿通孔２８ｂが設けられている。
【００１７】
各円筒型リニアモータ２の軸部材３は、両端が板状の連結部材１０，１１により相互に連結され、これら複数の軸部材３と連結部材１０，１１とで移動体３０が構成される。この移動体３０における片方の連結部材１１に、円筒型リニアモータ２の配列の中心Ｏに位置する出力軸１２が形成されている。
【００１８】
モータ支持体２５と、移動体３０の間には、複数の円筒型リニアモータ２の軸部材３の移動を案内するガイド機構３２が設けられる。ガイド機構３２は、円筒型リニアモータ２の配列よりも内側に位置して、円筒型リニアモータ２の個数よりも少ない個数だけ設けられる。この実施形態ではガイド機構３２は、円筒型リニアモータ２の配列の中心に設けた１個とされている。
【００１９】
この実施形態におけるガイド機構３２は、モータ支持体２５の内筒２６と、この内筒２６内に嵌合状態に固定された案内部であるブッシュ１５と、一端側の連結部材１０の中心に設けられてブッシュ１５内に軸方向移動自在に嵌合する被案内部であるガイド軸１３とで構成される。ブッシュ１５は滑り軸受を構成する。
ガイド機構３２には、モータ支持体２５に対する移動体３０との相対的な回転を阻止する回り止め手段１６が設けられている。回り止め手段１６は、ガイド軸１３に軸方向に沿って設けられたキー溝１７と、モータ支持体２５の内筒２６に固定されてキー１７に摺動自在に係合するキー部１８とでなる。
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。
【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】
また、複数の円筒型リニアモータ２の軸部材３の移動を案内するガイド機構３２を、円筒型リニアモータ２の配列よりも内側に位置して設け、ガイド機構３２の個数を円筒型リニアモータ２の個数よりも少なくしたため、個々の円筒型リニアモータ２毎にガイド機構を設ける場合に比べて簡単な構成とできて、安価に製造することができる。特に、この実施形態では、ガイド機構３２は１個としたため、より構造が簡素となる。
【００２２】
ガイド機構３２は、モータ支持体２５および連結部材１０にそれぞれ設けられて互いに軸方向に移動自在な案内部であるブッシュ１５および被案内部であるガイド軸１３からなるため、コンパクトで簡素な構成となる。このガイド機構３２は、円筒型リニアモータ２の配列の中央に設けられた１個であるため、より一層コンパクトでかつ簡素な構成とできる。ガイド機構３２は１個であるが、回り止め手段１６を設けたため、モータ支持体２５に対して、複数の円筒型リニアモータ２の互いに連結部材１０，１１で連結された軸部材３がガイド機構３２の回りで回転しようとして軸部材３とコイルユニット４間の隙間の偏りが生じることが防止される。
【００２３】
図３，図４は、この発明の他の実施形態を示す。なお、図３は図４のIII-1I1 線断面に沿うモータ全体の断面図である。この実施形態は、モータ支持体２５Ａが、各円筒型リニアモータ２のコイルユニット４のコイルケースを兼用するように構成したものである。
すなわち、コイルケース兼用のモータ支持体２５Ａ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、このコイルケース兼用モータ支持体２５Ａ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。この場合のコイルユニット４は、個別のコイルケースを有しないものである。コイルユニット収容空間８は、コイルケース兼用モータ支持体２５Ａ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。
【００２４】
各円筒型リニアモータ２の軸部材３の両端が連結部材１０，１１により相互に連結されて移動体３０を構成することについては、上記実施形態と同様である。
ガイド機構３２Ａは、この実施形態では、コイルケース兼用モータ支持体２５Ａの中心に設けたガイド孔１４に案内部となるブッシュ１５を嵌合させ、連結部材１０に設けられたガイド軸１３を軸方向移動自在に嵌合させたものとしてある。回り止め手段１６は、ガイド軸１３の外周に設けられたキー溝１７と、このキー溝１７に摺動自在に係合してコイルケース兼用モータ支持体２５Ａに固定されたキー部１８とでなる。
【００２５】
コイルケース兼用のモータ支持体２５Ａは、モータ支持体本体２５Ａａと、蓋板２５Ａｂとでなり、モータ支持体本体２５Ａａに、前記コイルユニット収容空間８が設けられている。各コイルユニット収容空間８には、モータ支持体２５Ａの外周面に開口する配線用スリット３６が設けられている。配線用スリット３６は、コイルユニット４の各コイル５の相互間の配線、およびこれらコイル５の配線をモータ電源に接続する配線を収容する空間である。
【００２６】
コイルケース兼用のモータにおいて、発熱が多い場合は、水冷が考えられる。しかし、モータ支持体本体に流路を加工することは難しく、コストアップにつながる。これに関して、安価な流路形成方法として下記のようにしても良い。
モータ支持本体２５Ａａの内周部および外周部の周方向複数箇所に、それぞれ流路仕切り棒挿通孔３７，３８が設けられ、蓋板２５Ａに起立状態に基端が固定された流路仕切り棒３９，４０が嵌合している。内外に隣合う流路仕切り棒挿通孔３７，３８間に、渡り用マニホールド３４が設けられている。また、各流路仕切り棒３９，４０には軸方向に沿う流路溝（図示せず）および流路溝から軸端に開口する流路３３が設けられている。これらの流路３３を継ぎ手等で連結することにより、安価に水冷流路を形成することができる。この実施形態におけるその他の構成は、図１、図２に示す第１の実施形態と同様である。
【００２７】
この実施形態のように、モータ支持体２５Ａが各コイルユニット４のコイルケースを兼用するものとした場合、より一層簡素な構成となる。
【００２８】
なお、前記各実施形態では、ガイド機構３２，３２Ａを１個としたが、例えば図５に示すようにガイド機構３２Ａを複数設けても良い。ガイド機構３２，３２Ａを複数設けた場合、回り止め手段１６は不要となる。
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、多角形状や、直線状、複列の配列等としても良い。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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１と共に前述した第１の実施形態のもの、または図２，図３に示した第２の実施形態のもの、または図５に示す第３の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。
【００３２】
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。
【００３３】
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】
【００３４】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るリニアモータの縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】この発明の他の実施形態に係るリニアモータの縦断面図である。
【図４】そのコイルケース兼用のモータ支持体の平面図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態に係るリニアモータの縦断面図である。
【図６】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】
【００３５】
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
１２…出力軸
１３…ガイド軸（被案内部）
１４…ガイド孔
１５…ブッシュ（案内部）
１６…回り止め手段
１７…キー溝
１８…キー部
１９，２０…部分嵌合面
２５，２５Ａ…モータ支持体
２６…内筒
２７…外筒
３０…移動体
３２…ガイド機構
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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【図６】
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