(57)【要約】【課題】各領域毎にテーブル等の移動体にかかる推力に差を生じさせることができる上、固定子の長さが必要最小限でよく、低コスト化、配設工程の簡易化を図ることのできる工作機械におけるリニアモータの構造を提供する。【解決手段】テーブル２における切削領域Ａへの移動側に第１可動子４、４を設けるとともに、テーブル２における第１可動子４、４のスライド線上で、非切削領域Ｂへの移動側に第２可動子５、５を第１可動子４、４とは離隔して設ける一方、テーブル２のスライドに伴い第１可動子４、４が移動する範囲内においてのみステータ３を配設した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械のベースに移動可能に支持された移動体を、第１領域と該第１領域よりも小さな推力でよい第２領域とにわたり移動させる工作機械におけるリニアモータの構造であって、
前記ベースに移動体の移動方向に沿って延設された固定子と、
前記移動体の前記ベースとの対向面側に、同一直線上で離設された第１可動子と第２可動子とを有し、
前記移動体における前記第１領域への移動側に第１可動子を設け、前記移動体における前記第２領域への移動側に第２可動子を設け、さらに、前記移動体の移動に伴い前記第１可動子が移動する範囲内においてのみ前記固定子を設けており、
前記移動体が前記第１領域にある場合には、前記第１可動子及び前記第２可動子の両可動子が前記固定子と対向する一方、前記移動体の前記第２領域側への移動に伴い、前記第１可動子のみが前記固定子と対向するようになることを特徴とする工作機械におけるリニアモータの構造。
【請求項２】
永久磁石と電機子巻線とのいずれか一方を固定子とし、他方を第１可動子及び第２可動子としたことを特徴とする請求項１に記載の工作機械におけるリニアモータの構造。
【請求項３】
移動体の移動方向に沿って所定の間隔で突極を備える磁性体で形成された誘導子と、電磁鋼板を積層した電機子コアのティースに巻装された電機子巻線及び前記ティース先端で前記誘導子の突極と対向する面に設けられた複数の永久磁石を有する電機子とのいずれか一方を固定子とし、他方を第１可動子及び第２可動子としたことを特徴とする請求項１に記載の工作機械におけるリニアモータの構造。
【請求項４】
第１可動子及び第２可動子に電機子巻線を有する工作機械におけるリニアモータの構造にあっては、
第２可動子へは、固定子と対向する間のみ電流を供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の工作機械におけるリニアモータの構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば工作機械のテーブル等を移動させるための駆動源として用いられるリニアモータの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、工作機械のテーブル等を移動させるための駆動源として、図３に示すようなリニアモータを採用することがある。以下、従来のリニアモータについて説明する。
４１は、工作機械のベッドであって、４２は、ベッド４１上をスライド可能に取り付けられたテーブルである。そして、該テーブル４２をスライドさせる駆動源としてリニアモータが採用されている。
【０００３】
リニアモータは、複数の永久磁石からなる固定子４３と、電機子巻線を備えてなる可動子４４、４４・・と、可動子４４、４４・・への電流供給等を制御する制御装置（図示せず）とからなる。固定子４３は、ベッド４１側において、テーブル４２のスライド方向へテーブル４２のスライド範囲の全域にわたり配設されている。一方、各可動子４４は、テーブル４２のベッド４１と対向する面に取り付けられている。
そして、当該リニアモータでは、制御装置による制御のもと、可動子４４、４４・・に電流を供給し、可動子４４、４４・・を励磁させることにより推力を生じさせ、可動子４４、４４・・、すなわちテーブル４２を固定子４３に沿って移動させるようになっている。
【０００４】
しかしながら、上述したようなリニアモータでは、比較的大きな推力を要する切削領域と、比較的小さな推力でよい非切削領域とにおける推力が同等となり、非切削領域における推力が過大となるといった問題がある。そこで、たとえば特許文献１に開示されているように、切削領域と非切削領域とで永久磁石の数や電機子巻線の巻回数等を異ならせ、切削領域と非切削領域とにおいて生じる推力に差が出るようにしたリニアモータ等も提案されている。
【特許文献１】特開平８−３３１８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のリニアモータ（特許文献１に開示のものも含め）では、固定子を、テーブルのスライド方向へテーブルのスライド範囲の全域にわたり配設しているため、高価な永久磁石等を多く用いなければならず、工作機械のコスト高の要因となっていた。また、固定子の長さが長いため、その配設工程に時間を要して煩わしいという問題もある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題を解決すべくなされたものであって、各領域毎にテーブル等の移動体にかかる推力に差を生じさせることができる上、固定子の長さが必要最小限でよく、低コスト化、配設工程の簡易化を図ることのできる工作機械におけるリニアモータの構造を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、工作機械のベースに移動可能に支持された移動体を、第１領域と該第１領域よりも小さな推力でよい第２領域とにわたり移動させる工作機械におけるリニアモータの構造であって、前記ベースに移動体の移動方向に沿って延設された固定子と、前記移動体の前記ベースとの対向面側に、同一直線上で離設された第１可動子と第２可動子とを有し、前記移動体における前記第１領域への移動側に第１可動子を設け、前記移動体における前記第２領域への移動側に第２可動子を設け、さらに、前記移動体の移動に伴い前記第１可動子が移動する範囲内においてのみ前記固定子を設けており、前記移動体が前記第１領域にある場合には、前記第１可動子及び前記第２可動子の両可動子が前記固定子と対向する一方、前記移動体の前記第２領域側への移動に伴い、前記第１可動子のみが前記固定子と対向するようになることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、永久磁石と電機子巻線とのいずれか一方を固定子とし、他方を第１可動子及び第２可動子としたことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、移動体の移動方向に沿って所定の間隔で突極を備える磁性体で形成された誘導子と、電磁鋼板を積層した電機子コアのティースに巻装された電機子巻線及び前記ティース先端で前記誘導子の突極と対向する面に設けられた複数の永久磁石を有する電機子とのいずれか一方を固定子とし、他方を第１可動子及び第２可動子としたことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、第１可動子及び第２可動子に電機子巻線を有する工作機械におけるリニアモータの構造にあっては、第２可動子へは、固定子と対向する間のみ電流を供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、移動体における第１領域への移動側に第１可動子を設けるとともに、移動体における第２領域への移動側に第２可動子を、第１可動子とは離隔して設け、さらに、移動体の移動に伴い第１可動子が移動する範囲内においてのみ固定子を配設している。したがって、移動体の移動範囲全域にわたり固定子を配設していた従来と比較して、固定子の小型化を図ることができ、使用する永久磁石や電機子巻線等の数の削減あるいは突極を備える磁性体の短縮などにより、低コスト化を図ることができる。また、固定子の小型化に伴い、固定子の配設工程にかかる時間の短縮、配設作業の簡略化等をも図ることができる。
さらに、移動体が第１領域にある場合には、第１可動子及び第２可動子の両可動子が固定子と対向する一方、移動体の第２領域側への移動に伴い第１可動子のみが固定子と対向するようにしている。したがって、第１領域と第２領域とにおいて夫々移動体にかかる推力を適切なものとすることができる。
また、請求項２に記載の如く、永久磁石と電気子巻線とのいずれか一方を固定子とし、他方を第１可動子及び第２可動子としてもよいし、請求項３に記載の如く、移動体の移動方向に沿って所定の間隔で突極を備える磁性体で形成された誘導子と、電磁鋼板を積層した電機子コアのティースに巻装された電機子巻線及びティース先端で誘導子の突極と対向する面に設けられた複数の永久磁石を有する電機子とのいずれか一方を固定子とし、他方を第１可動子及び第２可動子としてもよい。
加えて、請求項４に記載の発明によれば、第１可動子及び第２可動子に電機子巻線を有する工作機械におけるリニアモータの構造にあっては、第２可動子へは、固定子と対向する間のみ電流を供給する、すなわち第２可動子が固定子と対向する位置から外れた際には第２可動子への電流供給を停止する。したがって、電力消費量を低減することができ、省エネ化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態となるリニアモータの構造について、図面をもとに説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係るリニアモータが備えられた工作機械の一部を示した説明図であり、（ａ）はテーブル２が非切削領域Ｂ側にある状態を示し、（ｂ）はテーブル２が切削領域Ａ側にある状態を示している。
１は、工作機械のベッド（ベース）であって、２は、ベッド１上をＸ軸方向へスライド可能に取り付けられたテーブル（移動体）であり、下記リニアモータにより、切削領域（第１領域）Ａと非切削領域（第２領域）Ｂとの間を移動するようになっている。
【００１１】
リニアモータは、ベッド１側に配設される固定子３と、テーブル２側に取り付けられた第１可動子４、４、第２可動子５、５と、両可動子４、５への電流供給を制御する制御装置（図示せず）とからなる。電機子巻線を備えてなる第１可動子４、４は、テーブル２のベッド１と対向する面における切削領域Ａへの移動側の端部に取り付けられている。また、電機子巻線を備えてなる第２可動子５、５は、テーブル２のベッド１と対向する面における非切削領域Ｂへの移動側の端部に取り付けられている。
一方、固定子３は、複数の永久磁石を切削領域ＡのＸ軸方向（すなわち、テーブル２のスライド方向）へ並設してなるもので、第１可動子４、４と対向する位置に、テーブル２のスライドに伴って第１可動子４、４が移動可能な範囲、すなわち第１可動子４、４のスライド範囲にのみ配設されている。尚、第１可動子４、４と第２可動子５、５とは、同一スライド線上に取り付けられており、テーブル２が切削領域Ａ側へ移動すると、第２可動子５、５も固定子３と対向することになる。
【００１２】
そして、上記リニアモータでは、制御装置による制御のもと、第１可動子４及び第２可動子５への電流供給を制御し、第１可動子４及び第２可動子５を夫々励磁させることによりスライド方向への推力を生じさせ、テーブル２を切削領域Ａと非切削領域Ｂとの間でスライドさせる。
ここで、テーブル２が切削領域Ａに位置する場合には、第１可動子４、４及び第２可動子５、５のどちらもが固定子３上の位置（固定子３と対向する位置）で励磁された状態となっており、切削領域Ａにおいて必要な比較的大きな推力がテーブル２にかかるようになっている。一方、テーブル２を非切削領域Ｂへスライドさせると、当該スライドに伴って第２可動子５、５が固定子３上から外れ、第１可動子４、４のみが固定子３上の位置で励磁された状態となり、非切削領域Ｂにおいて必要（位置決めやテーブル２上のワークの交換等に必要）な程度の比較的小さな推力しかテーブル２にかからないようになる。尚、制御装置は、第２可動子５、５への電源供給を、第２可動子５、５が固定子３上に位置する間のみ行い、非切削領域Ｂ側へのスライドに伴い第２可動子５、５が固定子３上から外れると停止する。
【００１３】
以上のように構成されるリニアモータによれば、第１可動子４、４を切削領域Ａへの移動側の端部に、第２可動子５、５を非切削領域Ｂへの移動側の端部にそれぞれ離して設けるとともに、固定子３を、第１可動子４、４のスライド範囲にのみ配設するようにしている。したがって、テーブルのスライド範囲全域にわたり固定子を配設していた従来と比較して、固定子３の小型化を図ることができるため、使用する永久磁石数の削減、すなわち低コスト化を図ることができる。また、固定子３の小型化に伴い、固定子３の配設工程にかかる時間の短縮、配設作業の簡略化等をも図ることができる。
さらに、切削領域Ａにおいては第１可動子４、４及び第２可動子５、５の両可動子が固定子３上に位置する一方、非切削領域Ｂにおいては第１可動子４、４のみが固定子３上に位置するため、切削領域Ａと非切削領域Ｂとにおいて夫々テーブル２にかかる推力を適切なものとすることができる。
加えて、第２可動子５、５が固定子３上から外れた際、第２可動子５、５への電流供給を停止するため、テーブル２が非切削領域Ｂ側にある場合における電力消費量を低減することができ、省エネ化を図ることができる。
【００１４】
なお、本発明に係るリニアモータの構造の構成は、上記実施形態に記載の態様に何ら限定されるものではなく、固定子、第１可動子、及び第２可動子に係る構成について、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。
【００１５】
たとえば、固定子、第１可動子、及び第２可動子として、たとえば図２に示す如き誘導子及び電機子を採用することも可能である。以下、図２に示す誘導子１１及び電機子１２について説明する。
誘導子１１は、たとえばＸ軸方向（移動体の移動方向）とＹ軸方向とに磁気特性の優れた電磁鋼板（磁性体）を積層して形成されており、そのＸ軸方向に沿って所定の間隔（ピッチＰ）で突極１１ａ、１１ａ・・が設けられている。そして、当該誘導子１１は、固定子としてベース側にＸ軸方向へ延設されている。一方、電機子１２は、Ｙ軸方向に磁気特性の優れた電磁鋼板を積層して形成されたものであって、誘導子１１における突極１１ａ、１１ａ・・のピッチＰに対して夫々Ｘ軸方向に相対的に電気角１２０°に相当するＰ／３だけずらして配置されたＵ、Ｖ、Ｗ相のティース１２ａ、１２ｂ、１２ｃを備えている。また、各ティース１２ａ、１２ｂ、１２ｃには電機子巻線１３、１３・・が巻回されているとともに、その先端面で、誘導子１１の突極１１ａ、１１ａ・・と対向する面には、Ｓ、Ｎを一組とするとピッチＰの間隔で３個の永久磁石１４ａ、１４ａ・・を配置してなる永久磁石組１４が設けられている。そして、当該電機子１２は、第１可動子及び第２可動子として、移動体のベースに対向する面側に取り付けられている。
以上のように構成された誘導子１１及び電機子１２を、固定子、及び両可動子として採用したとしても、電機子巻線１３、１３・・を励磁させることにより、上記実施形態に記載のリニアモータ同様にＸ軸方向へ推力が生じる。したがって、当該誘導子１１及び電機子１２を、上記実施形態に記載の如く夫々設けることで、固定子の小型化、工作機械の低コスト化等といった同様の効果を期待することができる。さらに、当該構成を採用することにより、上記実施形態に記載の構成と比較して、永久磁石や電機子巻線の使用量を一層低減することができ、更なるコストダウンを図ることができる。
【００１６】
また、上記実施形態において、固定子を永久磁石ではなく電機子巻線を用いて構成し、可動子を電機子巻線ではなく永久磁石を用いて構成することも当然可能であるし、電機子を固定子として、誘導子を可動子として構成することも可能である。さらに、第１可動子及び第２可動子を夫々端部に設けるのではなく、上記実施形態に記載のものよりも中央寄りに設けてもよい。
加えて、リニアモータにより移動させる移動体としては上記テーブルに何ら限定されることはなく、本発明に係るリニアモータをマシニングセンタの主軸頭、旋盤の刃物台等の移動に用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】リニアモータが備えられた工作機械の一部を示した説明図であり、（ａ）はテーブルが非切削領域側にある状態を、（ｂ）はテーブルが切削領域側にある状態を夫々示している。
【図２】固定子及び可動子の変更例について示した説明図である。
【図３】従来のリニアモータが備えられた工作機械の一部を示した説明図である。
【符号の説明】
【００１８】
１・・ベッド、２・・テーブル、３・・固定子、４・・第１可動子、５・・第２可動子、１１・・誘導子、１１ａ・・突極、１２・・電機子、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・ティース、１３・・電機子巻線、１４・・永久磁石組、１４ａ・・永久磁石。
【図１】
2008238335.tif 000003
【図２】
2008238335.tif 000004
【図３】
2008238335.tif 000005