(57)【要約】【課題】リニアモータを用いた送り装置において、変形の増大のおそれなしに移動体を軽量化し、またリニアモータの部材の着脱を容易化する。【解決手段】この送り装置は、基台１０に設けた１対のガイドレール１１に往復動可能に移動体１２を案内支持し、基台に対し移動体を移動させるリニアモータ３０の一次側部材３１と二次側部材３２の一方は移動体に設け、他方は基台に設ける。移動体の基台と対向する側にはガイドレール１１と平行に互いに内向きに突出する１対の支持レール１２ａを形成し、リニアモータの一方の部材を取り付ける取付プレート３３は、その両外側縁３３ａを各支持レールの基台と反対側となる裏面に当接させて取り付ける。各支持レールに対する取付プレートの外側縁の取り付けは、各支持レールの裏面と対向する内面から移動体の外表面に達する挿入孔１２ｂから挿入した取付ボルト４４により行う。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、この基台に互いに平行に設けた１対のガイドレールと、このガイドレールに往復動可能に案内支持された移動体と、前記１対のガイドレールの間に設けられて前記基台と移動体を相対的に移動させるリニアモータよりなり、前記リニアモータは、前記基台と移動体の何れか一方に設けられた一次側部材と、この一次側部材と対向して前記基台と移動体の他方に設けられた二次側部材よりなるリニアモータを用いた送り装置において、前記移動体の前記基台と対向する側に前記各ガイドレールと平行に互いに間をおいて向かい合って配置されて互いに内向きに突出するよう形成された１対の支持レールと、この各支持レールの前記基台と反対側となる裏面に両外側縁が当接されて保持された取付プレートを備え、前記リニアモータの２つの部材のうち前記移動体に取り付けられる部材は前記取付プレートに取り付けたことを特徴とするリニアモータを用いた送り装置。
【請求項２】
請求項１に記載のリニアモータを用いた送り装置において、前記各支持レールは、前記リニアモータの２つの部材の間に生じる磁気的吸引力の方向から見た場合に、前記各ガイドレールに接近して配置したことを特徴とするリニアモータを用いた送り装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のリニアモータを用いた送り装置において、前記移動体には前記各支持レールの前記裏面と対向する内面から前記基台とは反対側となる外表面に達する挿入孔を形成し、前記取付プレートの各外側縁は前記挿入孔から挿入した取付ボルトにより前記各支持レールに取り付けたことを特徴とするリニアモータを用いた送り装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のリニアモータを用いた送り装置において、前記移動体の前記基台と対向する側には前記両ガイドレールの間にこれと平行に延びる横幅の大きいＴ字溝を形成し、前記支持レールは前記Ｔ字の横棒の下側により形成してなるリニアモータを用いた送り装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のリニアモータを用いた送り装置において、前記取付プレートにはコイルよりなる前記リニアモータの一次側部材を取り付け、前記基台にはマグネットよりなる前記リニアモータの二次側部材を取り付けたことを特徴とするリニアモータを用いた送り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の移動体などを移動させるのに適したリニアモータを用いた送り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のリニアモータを用いた送り装置としては、ベースプレート（基台）に設けた１対のガイドレールにテーブル（移動体）を往復動可能に案内支持し、テーブルに設けたコイルスライダ（コイル）とベースプレートに設けた磁石板（マグネット）よりなるリニアモータにより、テーブルを移動させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。また図５はこのようなリニアモータを用いた送り装置のさらに具体的な一例を示したものであり、移動体３は、その下側に固定したガイドブロック４を介して、基台１の上側に距離Ｗをおいて互いに平行に固定した１対のガイドレール２に案内支持され、リニアモータ５のコイル５ａはガイドレール２の間となる移動体３の下面に複数列（図示の例では３列で、外側の列とガイドレール２との間の距離はＷ２）の締付ボルト６により固定され、コイル５ａと多少の隙間をおいて対向するリニアモータ５のマグネット５ｂは複数の締付ボルト７により基台１の上面に固定されている。このような取付構造は公知ではあるが、これを記載した文献は見当たらない。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１８７６４０号公報（段落〔０００８〕〜〔００１０〕、図１）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなリニアモータ５では、コイル５ａとマグネット５ｂの間に相当大きい吸引力Ｆ（例えば数百〜数千ｋｇｆ  ）が作用し、このためコイル５ａの取り付けに３列の締付ボルト６を用いた図５の例では、移動体３には図６の実線Ｂで示すような幅方向の中心部で最大となる曲げモーメント（最大値はＭ２）が作用する。そして移動体３は、この曲げモーメントによる変形がその機能に支障を与えない限度内に保たれるよう、充分に高い剛性を備えたものとする必要がある。しかしながら移動体３の剛性を高くしようとすればその重量が大きくなるので、リニアモータを用いた送り装置の本来の持ち味である加速度性能の低下をもたらすという問題がある。
【０００５】
またリニアモータ５のコイル５ａの交換の際に、移動体３を基台１に組み付けた状態では、締付ボルト６を取り外すとコイル５ａは磁力によりマグネット５ｂに吸引密着されるので着脱はきわめて困難であり、これを避けるために移動体３を基台１から取り外してコイル５ａを交換すれば手間が増大するという問題がある。さらに、コイル５ａは取付ねじを含み標準化された規格品が通常は用いられ、移動体３に設ける締付ボルト６の配置に自由度がないので、移動体３の上に設ける部品の取付位置と重なることが多々ある。そのような場合にはその部品を取り外さなければコイル５ａを交換するための締付ボルト６の着脱ができないので、コイル５ａ交換の手間が一層増大するという問題もある。
【０００６】
本発明は、リニアモータの部材を別部材である取付プレートを介して移動体に取り付け、移動体に対する取付プレートの取付構造に工夫を加えて、このような各問題を解決することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このために、本発明によるリニアモータを用いた送り装置は、基台と、この基台に互いに平行に設けた１対のガイドレールと、このガイドレールに往復動可能に案内支持された移動体と、１対のガイドレールの間に設けられて基台と移動体を相対的に移動させるリニアモータよりなり、リニアモータは、基台と移動体の何れか一方に設けられた一次側部材と、この一次側部材と対向して基台と移動体の他方に設けられた二次側部材よりなるリニアモータを用いた送り装置において、移動体の基台と対向する側に各ガイドレールと平行に互いに間をおいて向かい合って配置されて互いに内向きに突出するよう形成された１対の支持レールと、この各支持レールの基台と反対側となる裏面に両外側縁が当接されて保持された取付プレートを備え、リニアモータの２つの部材のうち移動体に取り付けられる部材は取付プレートに取り付けたことを特徴とするものである。
【０００８】
前項に記載のリニアモータを用いた送り装置の各支持レールは、リニアモータの２つの部材の間に生じる磁気的吸引力の方向から見た場合に、各ガイドレールに接近して配置することが好ましい。
【０００９】
前２項に記載のリニアモータを用いた送り装置は、移動体には各支持レールの裏面と対向する内面から基台とは反対側となる外表面に達する挿入孔を形成し、取付プレートの各外側縁は挿入孔から挿入した取付ボルトにより各支持レールに取り付けることが好ましい。
【００１０】
前各項に記載のリニアモータを用いた送り装置は、移動体の基台と対向する側には両ガイドレールの間にこれと平行に延びる横幅の大きいＴ字溝を形成し、支持レールはＴ字の横棒の下側により形成するのがよい。
【００１１】
前各項に記載のリニアモータを用いた送り装置は、取付プレートにはコイルよりなるリニアモータの一次側部材を取り付け、基台にはマグネットよりなるリニアモータの二次側部材を取り付けることが好ましい。
【００１２】
【発明の作用および効果】
本発明のリニアモータを用いた送り装置によれば、リニアモータの一次側部材と二次側部材の間に作用する吸引力は、取付プレートの両外側縁から移動体の両支持レールに加わるので、間をおいて配置された両支持レールよりも内側となる移動体の中央部に作用する曲げモーメントの値は一定となる。この一定の曲げモーメントの値は、図５および図６で述べた従来技術のように幅方向の中心部で生じる曲げモーメントの最大値よりは小さくなるので、全体として移動体に加わる曲げモーメントも前述した従来技術の場合より小さくなる。従って加わる曲げモーメントによる移動体の変形をその機能に支障を与えない限度内に保つために必要な剛性は、従来技術の場合に比して小さいもので足り、これにより移動体の重量を小さくすることができ、リニアモータを用いた送り装置の本来の持ち味である加速度性能を高めることができる。また、移動体に取り付けられるリニアモータの一次側部材または二次側部材の交換の際に、各支持レールに対する取付プレートの各外側縁の保持を解除しても、各外側縁は各支持レールの裏面に当接されて支持されているので、取付プレートに取り付けられたリニアモータの一方の部材が、基台に取り付けられた他方の部材に吸引密着されることはない。従って取付プレートを支持レールに沿って長手方向に引き抜くことにより、取付プレートとこれに取り付けられたリニアモータの一方の部材を移動体から容易に取り外すことができ、これと逆の順序で取付プレートとこれに取り付けられたリニアモータの一方の部材を移動体に容易に取り付けることができる。
【００１３】
請求項２に記載のリニアモータを用いた送り装置によれば、各支持レールを各ガイドレールに接近させることにより、両支持レールよりも内側となる移動体の中央部に作用する一定の曲げモーメントの値は一層小さくなる。従って全体として移動体に加わる曲げモーメントは一層小さくなるので移動体の剛性はより小さいもので足りるようになり、これにより移動体の重量を一層小さくして、リニアモータを用いた送り装置の本来の持ち味である加速度性能を一層高めることができる。
【００１４】
請求項３に記載のリニアモータを用いた送り装置によれば、移動体の各支持レールに対する取付プレートの各外側縁の取り付けは、基台とは反対側となる外表面側から挿入孔を通して挿入した取付ボルトにより行うことができるので、移動体に対する取付プレートの取り付けはきわめて容易となる。この挿入孔および取付ボルトの位置は、各外側縁の長手方向においては自由に選択することができるので、この位置を移動体の上に設ける部品の取付位置と重ならないように選択することにより、そのような部品を取り外すことなく移動体に取り付けるリニアモータの部材を着脱することができ、これによりリニアモータの部材の交換の手間を減少させることができる。
【００１５】
請求項４に記載のリニアモータを用いた送り装置によれば、リニアモータの一方の部材を取り付ける取付プレートの両外側縁を、基台と反対側となる裏面により当接保持する支持レールを簡単に形成することができる。
【００１６】
コイルを一次側部材とし、マグネットを二次側部材とするリニアモータは、より複雑な構造を有するコイルよりなる一次側部材の方が交換する機会が多くなるが、請求項５に記載のリニアモータを用いた送り装置によれば、このようなコイルの交換が容易となるので、リニアモータを用いた送り装置としてきわめて適した構造となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、図１〜図４に示す実施の形態により、本発明によるリニアモータを用いた送り装置の説明をする。この実施の形態は、ベッド１０に対して砥石車２１を設けた砥石台１５を、Ｘ方向およびＹ方向に移動させる研削装置に本発明を適用したものであり、ベッド１０と、このベッド１０上にＸ方向に往復動可能に支持されたサドル（Ｘ軸移動体）１２と、このサドル１２上にＹ方向に往復動可能に支持された砥石台（Ｙ軸移動体）１５と、サドル１２をベッド１０に対し往復動させるＸ軸リニアモータ３０と、砥石台１５をサドル１２に対し往復動させるＹ軸リニアモータ４０を主な構成部材としている。サドル１２に対してはベッド１０が基台の役を果たし、砥石台１５に対してはサドル１２が基台の役を果たしている。Ｘ軸およびＹ軸リニアモータ３０，４０のコイル（一次側部材）３１，４１は、それぞれ取付プレート３３，４３を介してサドル１２および砥石台１５に取り付けられている。
【００１８】
主として図１および図２に示すように、ベッド１０上にはＸ方向に沿って１対のガイドレール１１が距離Ｗをおいて互いに平行に固定され、サドル１２は、その下側に固定された４個のガイドブロック１３を介してガイドレール１１により案内支持されている。また、サドル１２上にはＹ方向に沿って１対のガイドレール１４が互いに平行に固定され、砥石台１５は、その下側に固定された４個のガイドブロック１６を介してガイドレール１４により案内支持されている。砥石台１５上には、Ｙ方向における一側部にＸ方向と平行で一端に砥石車２１が取り付けられた砥石軸２０ａを軸承する支持ヘッド２０が設けられ、中央部には砥石軸２０ａと平行な出力軸２３ａを有するモータ２３が設けられている。砥石車２１は、モータ２３の出力軸２３ａの先端に固定された駆動プーリ２４と、砥石軸２０ａの他端に固定された従働プーリ２２と、この両プーリ２２，２４に巻回された伝動ベルト２５を介して、モータ２３により回転駆動される。
【００１９】
次にサドル１２をベッド１０に対し往復動させるＸ軸リニアモータ３０の取付構造の説明をする。図１〜図３に示すように、サドル１２のベッド１０と対向する側にはＸ方向に沿って高さが低く横幅の大きいＴ字溝を形成し、このＴ字の横棒の下側の部分により、ガイドレール１１と平行に間をおいて向かい合って配置されて互いに内向きに突出する１対の支持レール１２ａが形成されている。各支持レール１２ａのベッド１０と反対側となる裏面（上面）はサドル１２のＴ字溝の内面（下面）と対向されており、サドル１２には、Ｘ方向の両端部近くにおいて各支持レール１２ａの裏面と対向する内面から、ベッド１０とは反対側となる上面に達する８個の挿入孔１２ｂが形成されている。各挿入孔１２ｂは、サドル１２上に固定される各ガイドレール１４と重ならない位置に設けられている。
【００２０】
図１〜図３に示すようにＸ軸リニアモータ３０の一次側部材であるコイル３１の取付プレート３３は前述したＴ字溝とほゞ対応する高さが低く横幅の大きいＴ字断面形状で、その両側部の上半部には、Ｔ字の横棒に相当する外向きに突出した一定幅の外側縁３３ａが形成されている。この取付プレート３３は、サドル１２のＸ方向の端面からＴ字溝内に挿入され、各外側縁３３ａは、下面が各支持レール１２ａのベッド１０と反対側となる裏面（上面）に当接されて支持され、各挿入孔１２ｂから挿入した８個の取付ボルト３４により各支持レール１２ａにねじ止め固定される。上下方向から見た場合の、一方のガイドレール１１の横幅方向中心位置とその側となる支持レール１２ａの横幅方向中心位置との間の距離はＷ１である。
【００２１】
Ｘ軸リニアモータ３０は、移動する磁界を発生するコイル（一次側部材）３１と、この磁界との相互作用で動力を発生するマグネット（二次側部材）３２よりなり、コイル３１は３列に配置した複数の締付ボルト３５により取付プレート３３の下面に固定され、コイル３１と多少の隙間をおいて対向されるマグネット３２は３列に配置した複数の締付ボルト３６によりベッド１０の上面に固定されている。このＸ軸リニアモータ３０のコイル３１とマグネット３２の間に生じる磁気的吸引力の方向は、図において上下方向である。
【００２２】
砥石台１５をサドル１２に対し往復動させるＹ軸リニアモータ４０の取付構造は、Ｘ軸リニアモータ３０の取付構造とほぼ同様であるので、簡単に説明する。主として図１に示すように、砥石台１５のサドル１２と対向する側にはＹ方向に沿って高さが低く横幅の大きくＴ字溝を形成し、これによりガイドレール１４と平行に互いに内向きに突出する１対の支持レール１５ａが形成されている。砥石台１５には、各支持レール１５ａ上側の隙間から、上面に達する複数の挿入孔１５ｂが形成され、その位置は砥石台１５上に設けられる支持ヘッド２０およびモータ２３と重ならないように選択されている。
【００２３】
図１に示すようにＹ軸リニアモータ４０のコイル４１の取付プレート４３は、両側部の上半部に外側縁４３ａが形成されたＴ字形断面形状で、砥石台１５のＹ方向の端面からＴ字溝内に挿入され、各外側縁４３ａは各支持レール１５ａ裏面に当接されて支持され、各挿入孔１５ｂから挿入した取付ボルト４４によりねじ止め固定される。Ｙ軸リニアモータ４０のコイル４１は締付ボルト４５により取付プレート４３の下面に固定され、マグネット４２は締付ボルト４６によりサドル１２に固定されている。
【００２４】
この実施の形態の研削装置は、サドル１２がＸ軸リニアモータ３０によりベッド１０に対しＸ方向に移動され、砥石台１５がＹ軸リニアモータ４０によりサドル１２に対しＹ方向に移動されて、砥石車２１により工作物の加工を行う。
【００２５】
この作動の際に、Ｘ軸リニアモータ３０のコイル３１とマグネット３２の間に作用する磁気的吸引力Ｆは、取付プレート３３の両外側縁３３ａからサドル１２の両支持レール１２ａに加わるだけであり、それより内側には加わらないので、サドル１２に加わる曲げモーメントは、図４の実線Ａで示すように、両支持レール１２ａより内側では一定の値Ｍ１となる。
【００２６】
次に、図１〜図３で示す上述した本発明の実施の形態におけるＸ方向の送り装置と、図５で示す従来技術において、各ガイドレールの間の距離Ｗおよびリニアモータのコイルとマグネットの間の吸引力Ｆの値が同一である場合に、各移動体１２，３に加わる曲げモーメントを比較する。図４に示すこの実施の形態の曲げモーメント線図に、図６に示す従来技術の曲げモーメントを記入すれば、二点鎖線Ｂの通りとなる。この図４より明らかなように、各ガイドレール１１，２から内側に距離Ｗ１に入るまでの範囲では、上述した実施の形態と従来技術の移動体１２，３に加わる曲げモーメントは同一であるが、それよりも内側の範囲では、上述した実施の形態の移動体１２に加わる曲げモーメントは一定値Ｍ１であるのに対し、従来技術の移動体３に加わる曲げモーメントは幅方向の中心部に向かうにつれて増大して、中心部ではＭ１よりもかなり大きい最大値Ｍ２となる。すなわち、図１〜図３に示す実施の形態の移動体１２に加わる曲げモーメントは、図５に示す従来技術の移動体３に加わる曲げモーメントに比して、全体としてかなり小さくなるので、加わる曲げモーメントによる移動体１２の変形をその機能に支障を与えない限度内に保つために必要な剛性は、上述した実施の形態においては前述した従来技術に比して小さいもので足りる。従ってこの実施の形態におけるサドル１２は従来技術における移動体３よりも重量を小さくすることができ、リニアモータを用いた送り装置の本来の持ち味である加速度性能を高めることができる。
【００２７】
また、上述した実施の形態では、移動体１２に取り付けられるリニアモータ３０のコイル３１の交換の際に、取付ボルト３４を外しても、取付プレート３３の各外側縁３３ａは各支持レール１２ａの裏面（上面）に当接されて支持されているので、取付プレート３３に取り付けられたコイル３１がベッド１０に取り付けられたマグネット３２に吸引密着されることはない。従ってコイル３１が取り付けられた取付プレート３３を支持レール１２ａに沿って長手方向にずらして引き抜くことにより、コイル３１を取付プレート３３とともに容易にサドル１２から取り外すことができる。また、これと逆の順序でコイル３１を取付プレート３３とともに容易にサドル１２に取り付けることができる。
【００２８】
さらに、上述した実施の形態では、各支持レール１２ａに対する取付プレート３３の各外側縁３３ａの長手方向における取付ボルト３４およびこれを挿入するための挿入孔１２ｂの位置は自由に選択することができるので、この位置を移動体１２の上に設けるガイドレール１４などの部品の取付位置と重ならないようにすることにより、そのような部品を取り外すことなく取付プレート３３とともにコイル３１を着脱することができ、これによりリニアモータ３０のコイル３１の交換の手間を減少させることができる。なお、取付ボルト３４およびこれを挿入するための挿入孔１２ｂの位置が、砥石台１５またはガイドブロック１６のような移動可能な部品と重なった場合は、そのような部品を取付ボルト３４およびこれを挿入するための挿入孔１２ｂと重ならない位置に移動して取付プレート３３とともにコイル３１を着脱すればよい。
【００２９】
なお、上下方向から見た場合の、一方のガイドレール１１の横幅方向中心位置とその側となる支持レール１２ａの横幅方向中心位置との間の距離Ｗ１はなるべく小さくして各支持レール１２ａを各ガイドレール１１に接近させることが好ましく、そのようにすればサドル１２に加わる曲げモーメントは一層小さくなるので、移動体１２の剛性はより小さいもので足りるようになり、これにより移動体１２の重量を一層小さくして、リニアモータを用いた送り装置の本来の持ち味である加速度性能を一層高めることができる。
【００３０】
上述した実施の形態では、サドル１２の各支持レール１２ａに対する取付プレート３３の各外側縁３３ａの取り付けを、サドル１２の上面側から挿入孔１２ｂを通して挿入した取付ボルト３４により行っており、このようにすればサドル１２に対する取付プレート３３の取り付けをきわめて容易に行うことができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、各支持レール１２ａに対する取付プレート３３の各外側縁３３ａの取り付けは別の手段により行うようにすることも可能であり、そのようにしても前述した各効果を達成することはできる。
【００３１】
また上述した実施の形態では、リニアモータ３０のコイル３１を取付プレート３３を介してサドル１２に取り付け、マグネット３２を直接ベッド１０に取り付けており、このようにすれば構造がより複雑で交換の機会が多いコイル３１の交換が容易となるので、この種のリニアモータを用いた送り装置としてはきわめて適した構造となる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、マグネットを取付プレート３３を介してサドル１２に取り付け、コイルを直接ベッド１０に取り付けるようにして実施することも可能であり、そのようにしても前述した主要な効果を達成することはできる。
【００３２】
以上はＸ軸リニアモータ３０によりサドル１２をベッド１０に対し移動する場合につき説明したが、Ｙ軸リニアモータ４０により砥石台１５をサドル１２に対し移動する場合も実質的に同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるリニアモータを用いた送り装置の一実施形態の全体構造を示す断面図である。
【図２】図１の２−２断面図である。
【図３】図２の移動体に対する取付プレートの取付構造を示す部分拡大断面図である。
【図４】図１に示す実施形態の移動体に加わる曲げモーメントを示す図である。
【図５】従来技術によるリニアモータを用いた送り装置の一例を示す断面図である。
【図６】図５に示す従来技術の移動体に加わる曲げモーメントを示す図である。
【符号の説明】
１０，１２…基台（ベッド、サドル）、１１，１４…ガイドレール、１２，１５…移動体（サドル、砥石台）、１２ａ，１５ａ…支持レール、１２ｂ，１５ｂ挿入孔、３０，４０…リニアモータ（Ｘ軸リニアモータ、Ｙ軸リニアモータ）、３１，４１…一次側部材（コイル）、３２，４２…二次側部材（マグネット）、３３，４３…取付プレート、３３ａ，４３ａ…外側縁、３４，４４…取付ボルト。
【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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