JP2004328921A - リニアモータ及び工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】スライダとステータとの間の磁束密度が高くなり、消費電力の低減及びコイルからの発熱の抑制を図ることができるリニアモータ、及びそれを備えた工作機械を提供する。
【解決手段】複数の磁石片２０を並設してなるステータ１７上にコイル２１を有するスライダ１８Ａ，１８Ｂを、静圧軸受２２を介して磁石片２０の並設方向へ移動可能に支持する。この場合、スライダ１８Ａ，１８Ｂは筒状に形成して、ステータ１７の外周を取り巻くように支持する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、リニアモータ及びそのリニアモータを備えた工作機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にリニアモータでは、複数の磁石片を並設してなるステータに対して、コイルを有するスライダが近接対応して磁石片の並設方向へ移動するようになっている。そして、この種のリニアモータが例えば工作機械のベースにテーブルの移動方向に沿って延長配置されて、そのスライダがテーブルに連結され、コイルへの通電によりテーブルが所定位置に移動されるようになっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、工作機械に用いられる従来のリニアモータにおいては、ステータがベッドの上面等に固定され、スライダがステータの上方に配置され、ステータとスライダとは、それぞれ互いの平面で対向しているのみである。従って、ステータとスライダとの間の磁束密度が低く、結果としてリニアモータ全体が大型化するとともに、消費電力が多くなり、発熱量も多くなる。
【０００４】
よって、この種のリニアモータを工作機械に組み込んで、テーブル等を移動させた場合、ランニングコストが増えるとともに、テーブルの移動精度を確保できず、高精度の加工を行うことができないという問題もあった。
【０００５】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、磁束密度を高くして、コンパクトにできるばかりでなく、消費電力を低減することができるとともに、コイルからの発熱を抑制することができるリニアモータを提供することにある。
【０００６】
また、この発明のその他の目的は、テーブルの移動精度を確保して高精度の加工を行うことができる工作機械を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記ようなの目的を達成するために、請求項１に記載のリニアモータに係る発明は、複数の磁石片を並設してなるステータ上にコイルを有するスライダを、静圧軸受を介して磁石片の並設方向へ移動可能に支持したことを特徴とするものである。
【０００８】
従って、この請求項１に記載の発明によれば、スライダの移動距離を大きくとるためにステータを長くして、その両端で支持し、中間部が垂れ下がっている場合でも、スライダとステータとの隙間を大きく確保する必要がない。よって、磁束密度が高くなって、消費電力を低減することができるとともに、コイルからの発熱を抑制することができる。
【０００９】
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、前記スライダが筒状に形成されて、ステータの外周を取り巻くように支持されていることを特徴とするものである。
【００１０】
従って、この請求項２に記載の発明によれば、スライダをステータに外嵌した状態で、ガタ付き等を生じることなく円滑に移動させることができる。
請求項３に記載の工作機械に係る発明は、前記請求項１または請求項２に記載のリニアモータのスライダに連結部材を固定し、その連結部材を少なくともスライダの移動方向の両側にて静圧軸受を介してテーブルに連結したことを特徴とするものである。
【００１１】
従って、この請求項３に記載の発明によれば、リニアモータによってテーブルを所定位置に正確に移動させることができて、高精度の加工を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、この実施形態の工作機械では、ベース１１上にテーブル１２が静圧軸受１３を介して移動可能に支持され、そのテーブル１２の上面にはワークＷが着脱可能に取り付けられるようになっている。ベース１１上にはカウンタバランス１４が図示しない静圧軸受を介して、テーブル１２と同一方向線上において移動可能に支持されている。
【００１３】
前記テーブル１２及びカウンタバランス１４の移動方向に沿って延びるように、ベース１１にはリニアモータ１５が装設されている。そして、このリニアモータ１５によりテーブル１２が高速で往復移動されて、図示しない砥石等の工具により、テーブル１２上のワークＷに研削等の加工が施される。この場合、リニアモータ１５によりカウンタバランス１４がテーブル１２と反対方向に往復移動されて、テーブル１２及びワークＷの往復移動に伴う慣性力が打ち消されるようになっている。
【００１４】
図１及び図２に示すように、前記リニアモータ１５は、フレーム１６と、そのフレーム１６上に両端部にて支持された一方向に延びる長尺状のステータ１７と、そのステータ１７上に長さ方向へ移動可能に支持された一対のスライダ１８Ａ，１８Ｂとから構成されている。ステータ１７は、ステンレス鋼等よりなる円筒状の外筒１９内に磁極を交互に配置した状態で多数の磁石片２０を並設して構成されている。
【００１５】
前記各スライダ１８Ａ，１８Ｂは円筒状に形成され、その内部にはコイル２１が巻装収容されている。また、これらのスライダ１８Ａ，１８Ｂはステータ１７の外周を取り巻くように、ステータ１７上に静圧軸受２２を介して磁石片２０の並設方向へ移動可能に外嵌支持されている。そして、この静圧軸受２２には温度調整されたオイルが循環供給され、このオイルによりスライダ１８Ａ，１８Ｂがステータ１７の外周で浮上支持されるとともに、コイル２１の通電にともなって発生する熱が冷却されるようになっている。
【００１６】
前記各スライダ１８Ａ，１８Ｂには、断熱手段としての断熱部材２３Ａ，２３Ｂを介して連結部材２４Ａ，２４Ｂが固定されている。この断熱部材２３Ａ，２３Ｂは、その内部に冷却用の流体が常時供給されるものである。そして、一方のスライダ１８Ａ上の連結部材２４Ａがテーブル１２に対して、少なくともスライダ１８Ａの移動方向の両側で静圧軸受２５Ａを介して、その移動方向と直交する上下方向へ相対移動可能に連結されている。また、他方のスライダ１８Ｂ上の連結部材２４Ｂがカウンタバランス１４に対して、少なくともスライダ１８Ｂの移動方向の両側で静圧軸受２５Ｂを介して、その移動方向と直交する上下方向へ相対移動可能に連結されている。
【００１７】
次に、前記のようなリニアモータ１５を備えた工作機械の動作を説明する。
さて、テーブル１２上にワークＷが搭載された状態で、工作機械の運転が開始されると、図示しない制御装置により、リニアモータ１５の各スライダ１８Ａ，１８Ｂのコイル２１に駆動電流が供給されて、各スライダ１８Ａ，１８Ｂがステータ１７上で反対方向に往復移動される。これにより、連結部材２４Ａを介してテーブル１２が高速で一定範囲内を往復移動されて、図示しない砥石等の工具により、テーブル１２上のワークＷに研削等の加工が施される。それと同時に、連結部材２４Ｂを介してカウンタバランス１４がテーブル１２と反対方向に往復移動され、テーブル１２及びワークＷの往復移動に伴う慣性力が打ち消される。
【００１８】
この場合、一対のスライダ１８Ａ，１８Ｂの移動距離を大きく確保するように、ステータ１７が長くすれば、そのステータ１７の中間部がフレーム１６にて支持されている両端部よりもある程度（実測値ではごくわずか）垂れ下がった状態になる。ところが、各スライダ１８Ａ，１８Ｂがステータ１７の外周に静圧軸受２２を介して移動可能に外嵌支持されているため、各スライダ１８Ａ，１８Ｂとステータ１７との隙間が大きく確保されていなくても、各スライダ１８Ａ，１８Ｂがステータ１７に沿って円滑に往復移動される。
【００１９】
また、各スライダ１８Ａ，１８Ｂとステータ１７との隙間が小さいため、ステータ１７とスライダ１８Ａ，１８Ｂとの間の磁束密度が高くなる。このため、コイル２１として大きな磁気力を発生させる必要がない。従って、リニアモータのコンパクト化に寄与でき、しかも、コイル２１への通電に伴う消費電力が少なくなるとともに、コイル２１からの発熱も少なくなる。さらに、各コイル２１からの発熱は静圧軸受２２に循環供給されるオイルにより冷却されるとともに、スライダ１８Ａ，１８Ｂからテーブル１２及びカウンタバランス１４側への熱の伝達も、断熱部材２３Ａ，２３Ｂによって遮断される。よって、テーブル１２をガタ付きや熱影響を受けることなく、所定位置に正確にかつ円滑に移動させることができて、高精度の加工を行うことができる。
【００２０】
従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） このリニアモータにおいては、複数の磁石片２０を並設してなるステータ１７上にコイル２１を有するスライダ１８Ａ，１８Ｂが、静圧軸受２２を介して磁石片２０の並設方向へ移動可能に支持されている。このため、スライダ１８Ａ，１８Ｂの移動距離を大きくとるためにステータ１７を長くして、たとえその中間部が垂れ下がっている場合でも、スライダ１８Ａ，１８Ｂを確実に走行させることができるとともに、スライダ１８Ａ，１８Ｂとステータ１７との隙間を大きく確保する必要がない。よって、ステータ１７を長くして、スライダ１８Ａ，１８Ｂ、すなわちテーブル１２のストロークを長くすることが可能である。従って、スライダ１８Ａ，１８Ｂとステータ１７との隙間を狭くすることができるため、ステータ１７とスライダ１８Ａ，１８Ｂとの間の磁束密度が高くなり、全体の小型化が可能になる。従って、スライダ１８Ａ，１８Ｂとステータ１７との間の磁気力を小さくすることが可能となり、消費電力を低減することができるとともに、コイル２１からの発熱を抑制することができて、テーブル１２の走行精度を確保できる。
【００２１】
（２） このリニアモータにおいては、前記スライダ１８Ａ，１８Ｂが筒状に形成されて、ステータ１７の外周を取り巻くように支持されているため、静圧軸受を環状に設けることができる。このため、静圧軸受の面積を広く確保することが可能となり、スライダ１８Ａ，１８Ｂをステータ１７に外嵌した状態で、ガタ付き等を生じることなく円滑に移動させることができる。
【００２２】
（３） この工作機械においては、前記のような構成のリニアモータ１５のスライダ１８Ａ，１８Ｂに連結部材２４Ａ，２４Ｂが固定され、その連結部材２４Ａ，２４Ｂが少なくともスライダ１８Ａ，１８Ｂの移動方向の両側にて静圧軸受２５Ａを介してテーブル１２に連結されている。このため、スライダ１８Ａ，１８Ｂがテーブル１２に対して上下方向に移動でき、ステータ１７が湾曲したとしても、それによる負荷がテーブル１２に作用することがない。よって、リニアモータ１５によってテーブル１２を所定位置において正確に移動させることができて、高精度の加工を行うことができる。
【００２３】
（４） この工作機械においては、前記連結部材２４Ａとスライダ１８Ａとの間に断熱部材２３Ａが介在されているため、リニアモータ１５のコイル２１で発生する熱がテーブル１２側に伝達されるのを確実に防止することができて、加工精度を一層向上させることができる。
【００２４】
（５） この工作機械においては、リニアモータ１５のステータ１７に一対のスライダ１８Ａ，１８Ｂが移動可能に支持されている。そして、一方のスライダ１８Ａ上の連結部材２４Ａが静圧軸受２５Ａを介してテーブル１２に連結されるとともに、他方のスライダ１８Ｂが静圧軸受２５Ｂを介してカウンタバランス１４に連結されている。このため、１つのリニアモータ１５により、テーブル１２とカウンタバランス１４とを反対方向へ高速にて同時に往復移動させることができて、テーブル１２及びワークＷの往復移動に伴う慣性力を確実に打ち消すことができる。
【００２５】
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記実施形態の工作機械において、１つのスライダを備えた２つのリニアモータを同一軸線上に配設して、それらのリニアモータのスライダにより、テーブル１２及びカウンタバランス１４を互いの反対方向へ往復移動させるように構成すること。
【００２６】
・ リニアモータのステータの断面形状を円形以外の形状、例えば四角形、六角形にすること。
（別の技術的思想）
さらに、上記実施形態により把握される請求項以外の技術的思想について、以下にそれらの効果とともに記載する。
【００２７】
・ 前記連結部材とスライダとの間に断熱手段を介在させた請求項３に記載の工作機械。
この構成によれば、リニアモータのコイルで発生する熱がテーブル側に伝達されるのを防止することができて、加工精度を一層向上させることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上、実施形態で例示したように、この発明においては、ステータとスライダとの間の磁束密度が高くなり、全体の小型化が可能になる。よって、低電力でスライダ、すなわちテーブルを駆動でき、しかも全体のコンパクト化が可能となる。また、ステータを長くしてスライダの移動距離を大きくとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態のリニアモータを備えた工作機械の要部断面図。
【図２】図１の２−２線における拡大断面図。
【符号の説明】
１２…テーブル、１４…カウンタバランス、１３…静圧軸受、１５…リニアモータ、１７…ステータ、１８Ａ，１８Ｂ…スライダ、２０…磁石片、２１…コイル、２２…静圧軸受、２３Ａ，２３Ｂ…断熱手段としての断熱部材、２４Ａ，２４Ｂ…連結部材、２５Ａ，２５Ｂ…静圧軸受、Ｗ…ワーク。

Claims (3)

1. 複数の磁石片を並設してなるステータ上にコイルを有するスライダを、静圧軸受を介して磁石片の並設方向へ移動可能に支持したことを特徴とするリニアモータ。
2. 前記スライダが筒状に形成されて、ステータの外周を取り巻くように支持されていることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
3. 請求項１または請求項２に記載のリニアモータのスライダに連結部材を固定し、その連結部材を少なくともスライダの移動方向の両側にて静圧軸受を介してテーブルに連結したことを特徴とする工作機械。

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