JP2000198040A - 工作機械のテ―ブル送り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】移動体の重心が低く安定した工作機械のテーブ
ル送り装置を提供する。 【解決手段】工作機械のテーブル送り装置において、リ
ニアモータ５は、２個のモータユニットから構成され、
１個のモータユニットは、何れも界磁用の永久磁石を磁
性体ヨーク８、８１に極性が交互に等ピッチに配列させ
た界磁磁石ユニット２個（６ａ、６ｂ）と、電機子コア
７ａ、７ｂを電機子７０の両側側面に各々一列に配置し
た電機子ユニット１個（７）を備え、界磁磁石ユニット
２個（６ａ、６ｂ）は電機子ユニット７を左右一定の空
隙となるように挟み、固定台１の面に平行で且つ各々の
リニアモータ５に設けた電機子ユニット７の重心Ｇを通
る中心軸Ｈがリニアガイド２、４の左右の摺動面を結ぶ
直線上に略一致するように、電機子ユニットを配置す
る。また、磁性体ヨーク８１は、逆Ｔ字形の形状を有し
且つ背中合わせに配置される界磁磁石ユニット６ａ、６
ｂを固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械のテーブ
ル送り装置に関し、特にリニアモータを駆動して移動体
であるテーブルを固定台に対して自在に移動させる工作
機械のテーブル送り装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数のリニアモータを用いた工作
機械のテーブル送り装置は、図４に示すようになってい
る。図において、１１は工作機械に用いられ山形状断面
を有する固定台、１１ａは固定台１１の凹部、２は固定
台１１の左右両端に設けられたガイドレール、１３は固
定台１１のガイドレール２上に沿ってリニア方向（紙面
垂直方向）に移動するように設けられたテーブルであっ
て、突出部１３ａと逃げ部１３ｂを有するＴ字状断面を
二つ並べたものである。４はテーブル１３の下面に設け
られ、固定台１１のガイドレール２と対でリニアガイド
を構成するスライダ、１５はリニアモータ、１６はテー
ブルの突出部１３ａに設けたリニアモータの界磁用永久
磁石（１次側部材）であって、図示しない磁性体ヨーク
を介して固定させている。１７は界磁用永久磁石１６の
表面に対向して設けられると共に、固定台の凹部１１ａ
の内側側面に配設されたリニアモータの電機子（２次側
部材）である。１８はテーブルの中央にある逃げ部１３
ｂにスケール取付部１３ｃを介して設けたリニアスケー
ル、１９は固定台１１の中央の端部に設けられた読取ヘ
ッドで、リニアスケール１８と対でテーブルの位置を検
出する位置検出手段を構成する。このような工作機械の
テーブル送り装置は、テーブル１３の重量が大きいこと
と、工作機械でのワーク加工時の切削力も大きいことか
ら、この移動の際の推力（移動加速力）を上げるため
に、界磁用永久磁石１６と電機子１７を一組とする偶数
個のリニアモータ１５が、左右のガイドレール２の中心
を通る中心軸２０を２分割する対称軸２１との中点Ｃに
対して均等に振分けるように配置されている。これによ
りテーブル１３がリニアモータ１５から均等な推力を得
てガイドレール２上をリニア方向に自在に移動するよう
になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、次のような問題があった。 （１）位置検出手段１８、１９を、テーブル中央の逃げ
部１３ｂと固定台中央の端部との間に、左右のガイドレ
ール２の中心を通る中心軸２０上に位置するように設け
ているために、テーブル１３と固定台１１の間のスペー
スが大きくなり、しかも固定台１１に対してテーブル１
３の重心位置が高くなる。そのため機械剛性が低下し、
リニアモータの制御性が悪くなるという問題があった。
このような問題はワーク加工時の送り精度、さらには加
工精度に悪影響を及ぼすという懸念があった。また、リ
ニアモータ１５とテーブル１３の逃げ部１３ｂとの間に
存在する無駄なスペースにより、テーブルの突出部１３
ａの全面積に占める電機子の取り付け面積が小さくな
り、すなわち、リニアモータの界磁用永久磁石１６と電
機子１７の対向面積（重なり面積）が小さいため、必要
な推力仕様が得られないという問題があった。 （２）リニアモータの界磁用永久磁石１６が、テーブル
の突出部１３ａ側面に磁性体ヨーク（図示せず）を介し
て取り付けてあると、界磁用永久磁石を正確に位置決め
固定することができず、さらには磁性体ヨークから界磁
用永久磁石が剥離する問題があった。 （３）リニアモータのモータユニットは、固定台の凹部
１１ａ並びにテーブルの突出部１３ａに取り付けてある
ために、モータユニットを並列に複数個配置させた場合
に大型化してしまい、送り装置を小型にすることができ
ないという問題があった。そこで、本発明の第１の目的
は、リニアガイド間に設けたリニアモータ配置スペース
を有効に利用することで、テーブル重心を高くすること
なしに、機械剛性が高く且つ制御性の良い安定した工作
機械のテーブル送り装置を提供することである。また、
本発明の第２の目的は、リニアモータの界磁用永久磁石
を磁性体ヨークに正確に位置決めすることができるとと
もに、特にリニアガイド間にリニアモータを並列に複数
個配置させた場合に大型化することなく、小型の工作機
械のテーブル送り装置を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、請求項１記載の本発明は、工作機械の固定台に平行
に対向配置されたテーブルの左右を移動自在に案内支持
するガイドレールとスライダからなるリニアガイドと、
前記テーブルを前記固定台に対して前記ガイドレール上
の長手方向に沿って往復動させるリニアモータを備えた
工作機械のテーブル送り装置において、前記リニアモー
タを、Ｍ（Ｍは２以上の自然数とする）個のモータユニ
ットから構成し、そのうちの１個のモータユニットを、
前記固定台に形成した溝部に係合し、且つ、固定台面に
垂直に配設した平板の磁性体ヨークと、いずれも界磁用
永久磁石を前記磁性体ヨークの長手方向に沿ってＮ極、
Ｓ極の極性が交互に且つ等ピッチに配列するように固定
した界磁磁石ユニット２個と、磁束を通す電機子として
推力発生部である電機子コアを前記電機子の両側側面に
それぞれ一列に配置した電機子ユニット１個を具備し、
前記界磁磁石ユニット２個を、前記電機子ユニット１個
を左右一定の空隙となるように挟み込んで構成すると共
に、前記電機子ユニット１個を、前記固定台の面に平行
で且つ各々のリニアモータに設けた電機子ユニットの重
心を通る中心軸が前記リニアガイドの左右の摺動面を結
ぶ直線上に略一致するように配置し、前記磁性体ヨーク
は、前記固定台に締結部材により固定すると共に、その
うちの各々のモータユニット間に配置される磁性体ヨー
クを逆Ｔ字形の形状とし、且つ、背中合わせに配置され
る界磁磁石ユニット同士を固定するようにしたものであ
る。請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の工作機
械のテーブル送り装置において、前記逆Ｔ字形状の磁性
体ヨークの両側側面に配置される各々の界磁磁石ユニッ
トの永久磁石を、磁性体ヨークの長手方向に沿って相対
的にＸ字状に対向するように斜めに配置するようにした
ものである。請求項３記載の本発明は、請求項１に記載
の工作機械のテーブル送り装置において、前記逆Ｔ字形
状の磁性体ヨークの厚みを、他方の磁性体ヨークに取り
付けた界磁用永久磁石の厚みの２倍以下に設定すると共
に、前記逆Ｔ字形状の磁性体ヨークの両側面に貫通する
抜き穴を設け、各々のモータユニット間の背中合わせに
配置される界磁磁石ユニット同士をその両側面がＮ極、
Ｓ極となるように着磁して一体化し、前記抜き穴に前記
界磁磁石ユニットを挿設するようにしたものである。請
求項４記載の本発明は、請求項１から３までの何れか１
項に記載の工作機械のテーブル送り装置において、前記
逆Ｔ字形状の磁性体ヨークの両側面に、薄板状の非磁性
カバーを配設するようにしたものである。上記手段によ
り、電機子ユニットを、固定台の面に平行で且つ各々の
電機子ユニットの重心を通る中心軸が前記リニアガイド
の左右の摺動面を結ぶ直線上に略一致するように配置す
ると、リニアガイド間に有効にリニアモータを配置でき
るため、テーブル駆動性能としては、省スペースで大推
力を発生させることができる。特に、磁性体ヨークの磁
束貫通型構造は、リニアモータを複数列配置した場合の
寸法幅を狭くできる。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図１は、本発明の第１の実施例を示す工
作機械のテーブル送り装置であって、（ａ）はテーブル
送り装置の断面図、（ｂ）は（ａ）の矢視ＡーＡ線に沿
うリニアモータの平面図である。図において、従来と同
じ構成要素については同じ符号を付してその説明を省略
し、異なる点のみ説明する。本発明が従来と異なる構成
は、以下のとおりである。図において、１は工作機械の
コ字状断面を有する固定台、３は平板状のテーブルで、
テーブル３の左右を固定台１に対してガイドレール２と
スライダ４からなるリニアガイドで案内支持している。
５はリニアモータで、２個のモータユニットから構成さ
れている。このリニアモータ５のうち１個のモータユニ
ットは、固定台１に形成した溝部１ａ、１ｂに係合し、
且つ、固定台１面に対して垂直に配設した平板の磁性体
ヨーク８、８１と、いずれも界磁用永久磁石を磁性体ヨ
ーク８、８１の長手方向に沿ってＮ極、Ｓ極の極性が交
互に且つ等ピッチに配列するように固定した界磁磁石ユ
ニット６ａ、６ｂの２個と、磁束を通す電機子７０の両
側側面に推力発生部である電機子コア７ａ、７ｂをそれ
ぞれ一列に配置すると共に、テーブル３に電機子取付板
７１を介して固定した電機子ユニット７の１個を備えて
いる。この界磁磁石ユニット６ａ、６ｂの２個は、電機
子ユニット７の１個を左右一定の空隙となるように挟み
込んで構成している。ここで、電機子ユニット７の重心
をＧ、重心Ｇを通り固定台１の面に平行な中心軸をＨ、
重心Ｇを通り固定台１の面に垂直な中心軸をＶとした場
合、各々のリニアモータ５に設けた電機子ユニット７の
重心Ｇを通る中心軸Ｈがリニアガイド２、４の左右の摺
動面を結ぶ直線上に略一致するように、電機子ユニット
７を配置している。また、磁性体ヨーク８、８１は、固
定台１に締結部材であるボルト９により固定されると共
に、そのうちの各々のモータユニット間に配置される磁
性体ヨーク８１は、逆Ｔ字形の形状を有し、且つ、背中
合わせに配置される界磁磁石ユニット同士６ａ、６ｂを
固定している。なお、テーブルの位置を検出する位置検
出手段（リニアスケールと読取ヘッド）は、図示しない
が、リニアガイド２、４と磁性体ヨーク８の間に設ける
ようにしている。次に、動作を説明する。テーブル送り
装置において、界磁磁石ユニット６ａ、６ｂの内側に左
右一定の空隙と介して配置され、且つ、テーブル３の下
面に設けた電機子ユニット７に電流を印加すると、テー
ブルの低重心構造により、テーブル送りの加減速時の加
速度を下げることなく、テーブル３が高推力で磁性体ヨ
ーク８の長手方向に沿ってリニアガイド２、４上を移動
する。本発明の第１の実施例は、このような構成にして
いるので、テーブル送り装置において、固定台の面に平
行で且つ各々のリニアモータに設けた電機子ユニットの
重心を通る中心軸がリニアガイドの左右の摺動面を結ぶ
直線上に略一致するように、電機子ユニットを配置する
と、リニアガイド間のリニアモータとテーブルとの間に
存在する無駄なスぺースがなくなる。また、無駄なスペ
ースの除去と同時に、固定台に対してテーブルの重心位
置が低くなることから、機械剛性の向上、さらにはリニ
アモータの制御性を上げることが実現できる。結果的に
は、工作機械におけるワーク加工時の送り精度、さらに
は加工精度を良好にすることができるようになる。そし
て、リニアモータの電機子と界磁磁石の対向面積（重な
り面積）が大きくとれるため、より推力を大きくするこ
とができる。

【０００６】次に本発明の第２の実施例を説明する。図
２は、本発明の第２の実施例を示すテーブル送り装置の
一部を拡大した説明図であって、（ａ）は各々のモータ
ユニット間に配置される界磁磁石ユニットのの断面図、
（ｂ）は（ａ）の矢視Ｂ方向から見た界磁磁石ユニット
を取り付けた磁性体ヨークの斜視図、（ｃ）は（ｂ）の
側面図である。すなわち、本実施例では、逆Ｔ字形状の
磁性体ヨーク８１の両側側面に配置される各々の界磁磁
石ユニット６ａ、６ｂの永久磁石を、磁性体ヨーク８１
の長手方向に沿って斜め（スキュー）に配置し、相対的
にＸ字状に対向するように並べたものである。また、逆
Ｔ字形状の磁性体ヨーク８１の両側面並びに界磁用永久
磁石ユニット６ａ、６ｂの両側面に、薄板状の非磁性カ
バー８１ａを配設するようにしたものである。本発明の
第２の実施例は、このような構成にしているので、界磁
磁石ユニットの永久磁石を逆Ｔ字形状の磁性体ヨークに
対して斜めに配置すると、磁石を配置するために形成さ
れた三角形状のノック部により、永久磁石の正確な位置
決め固定の実現が可能となる。そしてまた、逆Ｔ字形状
の磁性体ヨーク、界磁用永久磁石ユニットの両側面に、
薄板状の非磁性カバーを配設すると、磁性体ヨークから
の永久磁石の剥離防止、さらには防塵・防滴の実現が可
能となる。

【０００７】次に本発明の第３の実施例を説明する。図
３は、本発明の第３の実施例を示すテーブル送り装置で
あって、図１（ａ）の矢視ＡＡ線に沿う方向と同じ方向
から見たリニアモータの平面図である。すなわち、第
１、第２の実施例との基本的な違いは、逆Ｔ字形状の磁
性体ヨーク８１における左右のリニアガイド２、４間に
挟まれた方向の厚みが、他方のリニアガイド側に設けら
れ、且つ、磁性体ヨーク８に取り付けた界磁磁石ユニッ
ト６ａ、６ｂにおける永久磁石の厚みの２倍以下に設定
されている点である。また、逆Ｔ字形状の磁性体ヨーク
８１に、その両側面に貫通する抜き穴８１ｂを設けてお
り、各々のリニアモータのモータユニット間において背
中合わせに配置される界磁磁石ユニット同士（第１、第
２実施例の６ａと６ｂ）を、磁石の両側面の一方がＮ
極、他方がＳ極となるように着磁して界磁磁石ユニット
６ｃとして一体化している。そしてこの界磁磁石ユニッ
ト６ｃを抜き穴８１ｂに挿設している。本発明の第３の
実施例は、このような構成にしているので、リニアモー
タのモータユニット間にまたがる界磁磁石ユニットを一
体化したものを、逆Ｔ字形状の磁性体ヨークに貫通させ
る配置、いわゆる磁束貫通型構造にすると、小形のモー
タユニットの実現が可能となる。なお、Ｔ字形状の磁性
体ヨーク並びに界磁用永久磁石ユニットの両側面に、薄
板状の非磁性カバーを配設したものを、第２実施例のリ
ニアモータのモータユニットで示したが、第２実施例に
限らず、第１、第３の実施例に示すリニアモータのモー
タユニットに適用しても構わない。また、本実施例では
リニアモータを横型の固定台を有するテーブル送り装置
に配置した例で示したが、リニアモータを縦型のテーブ
ル送り装置に適用しても構わず、限定されるものではな
い。また、磁性体ヨークは固定台１に対してボルトによ
り締結し固定しているが、締結部材であれば限定される
ことはなく、その他接着による方法でも構わない。

【０００８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の第１の実施
例によれば、リニアモータを複数個配置したテーブル送
り装置において、固定台の面に平行で且つ各々のリニア
モータに設けた電機子ユニットの重心を通る中心軸がリ
ニアガイドの左右の摺動面を結ぶ直線上に略一致するよ
うに、電機子ユニットを配置したので、リニアガイド間
のリニアモータとテーブルとの間に存在するスペースを
有効に利用できる。しかも固定台に対してテーブルの重
心位置が低くできることから、機械剛性の向上、さらに
はリニアモータの制御性の向上を実現することができ
る。その結果、工作機械におけるワーク加工時の送り精
度、さらには加工精度を良好にすることができる。そし
て、リニアモータの電機子と界磁磁石の対向面積（重な
り面積）が大きくとれるため、より必要な高推力仕様の
テーブル送り装置を実現できる効果がある。また、第２
の実施例によれば、界磁磁石ユニットの永久磁石を逆Ｔ
字形状の磁性体ヨークに対して斜めに配置するようにし
たので、磁石を配置するために形成された三角形状のノ
ック部により、永久磁石の正確な位置決め固定を実現す
ることができる効果がある。そしてまた、逆Ｔ字形状の
磁性体ヨーク、界磁用永久磁石ユニットの両側面に、薄
板状の非磁性カバーを配設するようにしたので磁性体ヨ
ークからの永久磁石の剥離防止、さらには防塵・防滴を
実現できる効果がある。さらに、第３の実施例によれ
ば、リニアモータのモータユニット間にまたがる界磁磁
石ユニットを一体化し、一体化した界磁磁石ユニットを
逆Ｔ字形状の磁性体ヨークに貫通させて配置したので、
モータユニットの小型化を実現することができる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す工作機械のテーブ
ル送り装置であって、（ａ）はテーブル送り装置の断面
図、（ｂ）は（ａ）の矢視ＡーＡ線に沿うリニアモータ
の平面図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示すテーブル送り装置
の一部を拡大した説明図であって、（ａ）は各々のモー
タユニット間に配置される界磁磁石ユニットの断面図、
（ｂ）は（ａ）の矢視Ｂ方向から見た界磁磁石ユニット
を取り付けた磁性体ヨークの斜視図、（ｃ）は（ｂ）の
側面図である。

【図３】本発明の第３の実施例を示すテーブル送り装置
のリニアモータであって、図１（ａ）の矢視ＡＡ線に沿
う方向と同方向から見たリニアモータの平面図である

【図４】従来の工作機械のテーブル送り装置の断面図で
ある。

【符号の説明】

１：固定台 １ａ、１ｂ：溝部 ２：ガイドレール（リニアガイド） ３：テーブル ３ａ：溝部 ４：スライダ（リニアガイド） ５：リニアモータ ６ａ、６ｂ、６ｃ：界磁磁石ユニット ７：電機子ユニット ７ａ、７ｂ：電機子コア ７０：電機子 ７１：電機子取付板 ８、８１：磁性体ヨーク ８１ａ：非磁性カバー ８１ｂ：抜き穴 ９ ボルト（締結部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長瀬 喬 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内 (72)発明者 小松 利晃 愛知県丹羽郡大口町下小口５丁目25番地の １ オークマ株式会社内 (72)発明者 江場 浩二 愛知県丹羽郡大口町下小口５丁目25番地の １ オークマ株式会社内 (72)発明者 北河 勝義 愛知県丹羽郡大口町下小口５丁目25番地の １ オークマ株式会社内 (72)発明者 青野 幸弘 愛知県丹羽郡大口町下小口５丁目25番地の １ オークマ株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】工作機械の固定台に平行に対向配置された
   テーブルの左右を移動自在に案内支持するガイドレール
   とスライダからなるリニアガイドと、前記テーブルを前
   記固定台に対して前記ガイドレール上の長手方向に沿っ
   て往復動させるリニアモータを備えた工作機械のテーブ
   ル送り装置において、 前記リニアモータは、Ｍ（Ｍは２以上の自然数とする）
   個のモータユニットから構成され、そのうちの１個のモ
   ータユニットは、前記固定台に形成した溝部に係合し、
   且つ、固定台面に垂直に配設した平板の磁性体ヨーク
   と、いずれも界磁用の永久磁石を前記磁性体ヨークの長
   手方向に沿ってＮ極、Ｓ極の極性が交互に且つ等ピッチ
   に配列するように固定した界磁磁石ユニット２個と、磁
   束を通す電機子として推力発生部である電機子コアを前
   記電機子の両側側面にそれぞれ一列に配置した電機子ユ
   ニット１個を備えてあり、 前記界磁磁石ユニット２個は、前記電機子ユニット１個
   を左右一定の空隙となるように挟み込んで構成すると共
   に、前記電機子ユニット１個は、前記固定台の面に平行
   で且つ各々のリニアモータに設けた電機子ユニットの重
   心を通る中心軸が前記リニアガイドの左右の摺動面を結
   ぶ直線上に略一致するように配置してあり、 前記磁性体ヨークは、前記固定台に締結部材により固定
   されると共に、そのうちの各々のモータユニット間に配
   置される磁性体ヨークは、逆Ｔ字形の形状を有し、且
   つ、背中合わせに配置される界磁磁石ユニット同士を固
   定してなることを特徴とする工作機械のテーブル送り装
   置。
2. 【請求項２】前記逆Ｔ字形状の磁性体ヨークの両側側面
   に配置される各々の界磁磁石ユニットの永久磁石は、磁
   性体ヨークの長手方向に沿って相対的にＸ字状に対向す
   るように斜めに配置してあることを特徴とする請求項１
   に記載の工作機械のテーブル送り装置。
3. 【請求項３】前記逆Ｔ字形状の磁性体ヨークの厚みは、
   他方の磁性体ヨークに取り付けた永久磁石の厚みの２倍
   以下に設定すると共に、前記逆Ｔ字形状の磁性体ヨーク
   の両側面に貫通する抜き穴を設け、各々のモータユニッ
   ト間の背中合わせに配置される界磁磁石ユニット同士を
   その両側面がＮ極、Ｓ極となるように着磁して一体化
   し、前記抜き穴に前記界磁磁石ユニットを挿設してある
   ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械のテーブル
   送り装置。
4. 【請求項４】前記逆Ｔ字形状の磁性体ヨークの両側面
   に、薄板状の非磁性カバーを配設したことを特徴とする
   請求項１から３までの何れか１項に記載の工作機械のテ
   ーブル送り装置。