JP2006054972A - Linear motor for machine tool - Google Patents

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Masanobu Uchida
政伸 内田
Koji Miyata
浩二 宮田
Takeshi Ohashi
健 大橋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear motor for machine tool which is high in positioning accuracy by magnetizing a plurality of permanent magnets after arraying them on both sides of a plate-shaped yoke. <P>SOLUTION: This linear motor 10 for a machine tool comprises a stator 13 where the plurality of permanent magnets 12 in the same form being magnetized in the vertical direction to the face of the yoke 11 are arrayed, at equal intervals so that the direction of the magnetization may be different from adjacent permanent magnets 12, on both sides of the plate-shaped yoke 11, and a pair of moving members 16 where armature coils 14 provided with a plurality of teeth with armature coils 15 wound are counterposed severally to the rows of each permanent magnet 12 provided on both sides of the plate-shaped yoke 11 so that the central axis of each armature coil 15 may be parallel with the direction of the magnetization of each permanent magnet 12. After the plurality of permanent magnets 12 are arrayed on both sides of the plate-shaped yoke 11, the permanent magnets 12 are magnetized. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、工作機械用リニアモータに関する。本発明は、特には、切削装置、フライス盤、マシニングセンター、レーザ加工機等の工作機械における駆動装置に用いられるリニアモータであって、その固定子が永久磁石型である工作機械用リニアモータに関する。   The present invention relates to a linear motor for machine tools. In particular, the present invention relates to a linear motor for a machine tool that is used in a driving device in a machine tool such as a cutting device, a milling machine, a machining center, or a laser processing machine, and whose stator is a permanent magnet type.

レーザ加工機は、半導体のワークなどを加工する装置として、従来から広く用いられている。図7は、従来技術によるレーザ加工機の一例を示す概念図である。図示するレーザ加工機によれば、フレーム121の上にテーブル122を備え、テーブル122の上に加工すべきワーク(図示せず)が置かれる。また、フレーム121の上方に、加工すべきワーク面に対して平行な座標面内のX軸方向に移動可能なX軸駆動装置123が取り付けられている。さらに、駆動装置123には取り付け部品を介してY軸方向に移動可能なY軸駆動装置124が、Y軸駆動装置124にはZ軸方向に移動可能なZ軸駆動装置125が取り付けられ、Z軸駆動装置125にはレーザ光を射出するトーチ126が取り付けられている。なお、図7において、駆動装置の配線や制御装置、レーザ光を伝達する部材は省略して表示されている。   Laser processing machines have been widely used as devices for processing semiconductor workpieces and the like. FIG. 7 is a conceptual diagram showing an example of a conventional laser beam machine. According to the illustrated laser beam machine, a table 122 is provided on a frame 121, and a workpiece (not shown) to be machined is placed on the table 122. Further, an X-axis drive device 123 that is movable in the X-axis direction in a coordinate plane parallel to the workpiece surface to be processed is attached above the frame 121. Further, a Y-axis drive device 124 that can move in the Y-axis direction via attachment parts is attached to the drive device 123, and a Z-axis drive device 125 that can move in the Z-axis direction is attached to the Y-axis drive device 124. A torch 126 for emitting laser light is attached to the shaft driving device 125. In FIG. 7, the wiring of the driving device, the control device, and the member that transmits the laser light are omitted.

このような構成を有するレーザ加工機では、図示しない制御装置でX軸駆動装置123とY軸駆動装置124を制御して、先端に取り付けられたトーチ126からのレーザ光をワークに当てながら所望の形状に切断する。また、レーザ光の焦点を合わせるために、Z軸方向の駆動装置125でトーチ126とワークとの距離を制御する。このような構成を有する従来のレーザ加工機では、駆動装置を回転形のサーボモータとボールネジで構成したものが用いられていた。   In the laser processing machine having such a configuration, the X-axis drive device 123 and the Y-axis drive device 124 are controlled by a control device (not shown), and a desired laser beam from the torch 126 attached to the tip is applied to the workpiece. Cut into shapes. In order to focus the laser beam, the distance between the torch 126 and the workpiece is controlled by the driving device 125 in the Z-axis direction. In the conventional laser beam machine having such a configuration, a drive device constituted by a rotary servo motor and a ball screw has been used.

しかし、回転形のサーボモータを用いた上記レーザ加工機では、高速で加工するには限界があり、早送り速度で20m/min程度が限界となっていた。さらに、3mを超えるような長尺のワークになると、ボールネジのたわみなどから加工精度が落ちるという問題があった。そこで、駆動装置部分をリニアモータに置き換える検討を行ってきた。   However, the above-described laser processing machine using a rotary servo motor has a limit for high-speed processing, and the fast feed speed is about 20 m / min. Furthermore, when the workpiece is longer than 3 m, there is a problem that the machining accuracy is lowered due to the deflection of the ball screw. Therefore, studies have been made to replace the drive unit with a linear motor.

リニアモータは、鉄板などの板状ヨークの上に、該ヨークの面に垂直な方向に磁化された複数の永久磁石を等ピッチで、交互に磁化の向きが異なるように取り付けた固定子と、この永久磁石列に対向するように配置された磁性体からなる電機子コア(磁性体コア)に電機子コイルを巻いた可動子から構成されている。工作機械は大きな推力を必要とするため、このようなリニアモータが好ましく用いられている。リニアモータにおいては、この電機子コイルに、位置に適合した電流を流して位置制御、速度制御等を行うが、この位置は、永久磁石が等ピッチの磁石列であることを前提に決定される。そのため、ピッチ誤差があると、高速で高精度な位置決めをすることが難しく、リニアモータの長所を十分に生かすことができないことがある。なお、ピッチ(磁石ピッチとも呼ぶ)は、可動子の移動方向において、永久磁石の巾と、永久磁石間の距離との和である。   The linear motor has a stator in which a plurality of permanent magnets magnetized in a direction perpendicular to the surface of the yoke are mounted on a plate-shaped yoke such as an iron plate at equal pitches so that the directions of magnetization are alternately different from each other; The armature core (magnetic core) made of a magnetic material disposed so as to face the permanent magnet array is composed of a mover in which an armature coil is wound. Since a machine tool requires a large thrust, such a linear motor is preferably used. In a linear motor, position control, speed control, and the like are performed by supplying a current suitable for the position to the armature coil. This position is determined on the assumption that the permanent magnets are magnet arrays of equal pitch. . Therefore, if there is a pitch error, it is difficult to perform high-speed and high-accuracy positioning, and the advantages of the linear motor may not be fully utilized. The pitch (also referred to as a magnet pitch) is the sum of the width of the permanent magnet and the distance between the permanent magnets in the moving direction of the mover.

従来のリニアモータの製造においては、着磁した磁石を板状ヨークに配列していた。このため、その磁力等の影響によって、磁石が板状ヨーク上の所定の位置に収まらず、固定子の磁石列ピッチを安定的に等間隔に得ることが困難であった。これにより、リニアモータを組み込んだ工作機械において、位置ずれや、最終目標である高速で高精度な位置決めができないといった問題が発生している。さらに、従来のリニアモータの製造方法では、着磁した各々の磁石を固定子用ヨークに組付ける際の着磁済み磁石の扱いや、磁化方向の間違い防止、組付ける際の安全性など付帯する問題も多々発生している。
そこで本発明ではこれらの問題を解決し、より位置決め精度の高い工作機械用リニアモータを提供することを目的とする。
In manufacturing a conventional linear motor, magnetized magnets are arranged in a plate-like yoke. For this reason, due to the influence of the magnetic force or the like, the magnet does not fit in a predetermined position on the plate-like yoke, and it is difficult to stably obtain the magnet row pitch of the stator at regular intervals. As a result, in a machine tool incorporating a linear motor, problems such as misalignment and high-speed and high-precision positioning, which is the final target, have occurred. Furthermore, the conventional linear motor manufacturing method is accompanied by handling of magnetized magnets when assembling each magnetized magnet to the stator yoke, prevention of mistakes in the magnetization direction, and safety when assembling. There are many problems.
Accordingly, an object of the present invention is to solve these problems and provide a linear motor for machine tools with higher positioning accuracy.

すなわち、本発明は工作機械用リニアモータであって、板状ヨークの両面に、該ヨークの面に垂直な方向に磁化された複数の同一形状の永久磁石を、隣り合う永久磁石と磁化の向きが異なるように、可動子の移動方向に等間隔で配列した固定子と、電機子コイルが巻かれた電機子コアを、該電機子コイルの中心軸が前記永久磁石の磁化の方向と平行になるように、前記板状ヨークの両面に設けられた各永久磁石の列にそれぞれ対向させて配置した一対の可動子とを含んでなり、前記複数の永久磁石が、前記板状ヨークの両面に配列された後に、着磁されたことを特徴とするものである。   That is, the present invention is a linear motor for machine tools, in which a plurality of identically shaped permanent magnets magnetized in a direction perpendicular to the surface of the yoke on both sides of a plate-like yoke are magnetized with adjacent permanent magnets. The stator is arranged at equal intervals in the moving direction of the mover and the armature core around which the armature coil is wound, and the central axis of the armature coil is parallel to the magnetization direction of the permanent magnet. And a pair of movers arranged opposite to each row of permanent magnets provided on both sides of the plate-like yoke, and the plurality of permanent magnets on both sides of the plate-like yoke. It is characterized by being magnetized after being arranged.

また、本発明は別の局面によれば工作機械用リニアモータの固定子の製造方法であって、板状ヨークの両面に、着磁されていない複数の同一形状の永久磁石を、等間隔で配列する工程と、配列された各永久磁石を、該ヨークの面に垂直な方向であって隣り合う永久磁石と異なる向きに着磁する工程とを含む。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a stator for a linear motor for machine tools, wherein a plurality of non-magnetized permanent magnets are magnetized at equal intervals on both surfaces of a plate-like yoke. And arranging the arranged permanent magnets in a direction perpendicular to the surface of the yoke and in a direction different from that of the adjacent permanent magnets.

本発明によれば、着磁されていない状態の磁石をヨーク上に配列するため、固定子の磁石列ピッチが安定的に等間隔になっており、特性が良好で生産性の高い工作機械用リニアモータが提供される。また、本発明の方法によれば、着磁した磁石を扱うことなく、その磁力等の影響による所定の位置ずれがなく、磁化方向の間違いがなく、工作機械用リニアモータの固定子を製造することができる。また、磁石のヨークへの組付け、および各磁石への着磁に要する時間が大幅に減り、上記のような特性を有する工作機械用リニアモータの量産が可能となる。   According to the present invention, magnets in a non-magnetized state are arranged on the yoke, so that the pitch of the magnet rows of the stator is stably evenly spaced, and the characteristics are good and the productivity is high. A linear motor is provided. Further, according to the method of the present invention, a stator for a linear motor for a machine tool is manufactured without handling a magnetized magnet, without a predetermined positional shift due to the influence of the magnetic force, etc., and with no error in the magnetization direction. be able to. Further, the time required for assembling the magnet to the yoke and magnetizing each magnet is greatly reduced, and mass production of the linear motor for machine tools having the above-described characteristics becomes possible.

以下に、本発明を図面を参照して詳細に説明する。図中、同じ部材には同じ符号を付して表した。なお、本発明は図中に示された部材の縮尺や数に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same members are denoted by the same reference numerals. Note that the present invention is not limited to the scale and number of members shown in the drawings.

図1は、本発明の一実施の形態によるリニアモータ10を、可動子移動方向に平行であって、ヨークの永久磁石固着面に垂直な面で切断した断面図である。かかるリニアモータ10は、板状ヨーク11と複数の永久磁石12とから構成される固定子13と、電機子コア14と電機子コイル15とから構成される可動子16とを備える。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a linear motor 10 according to an embodiment of the present invention, cut along a plane parallel to the moving direction of the mover and perpendicular to the permanent magnet fixing surface of the yoke. The linear motor 10 includes a stator 13 composed of a plate-like yoke 11 and a plurality of permanent magnets 12, and a mover 16 composed of an armature core 14 and an armature coil 15.

図示する固定子13において、板状ヨーク11の一つの面には、ヨーク11の長手方向に沿って、複数の永久磁石12が、同一のピッチで配列され、磁石列17を形成している。   In the illustrated stator 13, a plurality of permanent magnets 12 are arranged at the same pitch on one surface of the plate-like yoke 11 along the longitudinal direction of the yoke 11 to form a magnet row 17.

板状ヨーク11は、可動子移動方向を長手方向とする板状の部材である。板状ヨーク11の材質としては、特に一般的な磁性体を用いることができる。例えば低炭素鋼、ケイ素鋼鈑等が挙げられるが、これらには限定されない。なお、ヨーク11は、一体形状、個々に分割された状態のいずれの形状としてもよい。分割された状態の場合は、工作機械にリニアモータとして組み付ける段階で組み立てることができる。   The plate-like yoke 11 is a plate-like member whose longitudinal direction is the moving direction of the mover. As a material for the plate-like yoke 11, a particularly general magnetic material can be used. Examples thereof include, but are not limited to, low carbon steel and silicon steel plate. Note that the yoke 11 may have either an integral shape or an individual shape. In the case of the divided state, it can be assembled at the stage of assembling as a linear motor to the machine tool.

複数の永久磁石12は、それぞれが同一の形状、寸法を備える板状の部材である。本発明においては、永久磁石12は、板状ヨーク11に配列させる前には磁化されていない状態のものである。永久磁石12の材質としては、Nd系、Sm系等の希土類系、フェライト系、アルニコ系などの永久磁石を用いることができる。本発明は、特に酸化されやすいNd−Fe−B系磁石を用いる場合に有効である。特に所望の組成なるように粉末冶金、急冷法により得られた磁石を用いることがよく、さらに、永久磁石12の表面が防錆用の表面処理剤で処理されていてもよい。   The plurality of permanent magnets 12 are plate-like members each having the same shape and dimensions. In the present invention, the permanent magnet 12 is not magnetized before being arranged on the plate-like yoke 11. As a material of the permanent magnet 12, a permanent magnet such as an Nd-based or Sm-based rare earth-based material, a ferrite-based material, an alnico-based material, or the like can be used. The present invention is particularly effective when an Nd—Fe—B magnet that is easily oxidized is used. In particular, a magnet obtained by powder metallurgy or a rapid cooling method is preferably used so as to have a desired composition, and the surface of the permanent magnet 12 may be treated with a surface treatment agent for rust prevention.

固定子13において、各永久磁石12は、通常、接着剤等を介して板状ヨーク11に固着されている。そして、各永久磁石12は、板状ヨーク11の磁石を固着する面に垂直な方向に磁化されており、隣り合う永久磁石12の磁化の向きは交互に異なっている。図1中に、各永久磁石12の磁化の向きを矢印で示す。磁石ピッチは、可動子の電機子コア歯数と永久磁石の極数、さらに永久磁石の寸法や形状に合わせて適宜決定することができる。さらに、板状ヨーク11の他方の面にも、永久磁石12が同様に配置されている。このとき、ヨーク11の両面の磁石列17はヨーク11を挟んで重なり合うように向かい合っており、向かい合う2つの永久磁石12は、磁化の向きが逆になっている。   In the stator 13, each permanent magnet 12 is usually fixed to the plate-like yoke 11 via an adhesive or the like. Each permanent magnet 12 is magnetized in a direction perpendicular to the surface to which the magnet of the plate-like yoke 11 is fixed, and the magnetization directions of the adjacent permanent magnets 12 are alternately different. In FIG. 1, the direction of magnetization of each permanent magnet 12 is indicated by an arrow. The magnet pitch can be appropriately determined according to the number of armature core teeth of the mover, the number of poles of the permanent magnet, and the size and shape of the permanent magnet. Further, the permanent magnet 12 is similarly arranged on the other surface of the plate-like yoke 11. At this time, the magnet rows 17 on both surfaces of the yoke 11 face each other so as to overlap each other with the yoke 11 interposed therebetween, and the magnetization directions of the two permanent magnets 12 facing each other are reversed.

固定子13には、プレートをさらに備えてもよい。図2に、プレートを備える固定子を構成する部材を模式的に示す。プレート18は、ヨーク11の永久磁石12が固着された面に、磁石列17と平行に取り付けることができる。プレート18により、永久磁石12の固着位置が、ヨークの長手方向と垂直な方向にずれるのを防止することができる。図2に示す形態では、2本の磁石押さえプレート18が、それぞれ各永久磁石12の巾方向の面に接して、磁石列17を挟むように配置され、螺子、ボルト、またはエポキシ樹脂等の耐熱樹脂材等で留められている。   The stator 13 may further include a plate. FIG. 2 schematically shows members constituting a stator including a plate. The plate 18 can be attached in parallel to the magnet row 17 on the surface of the yoke 11 to which the permanent magnet 12 is fixed. The plate 18 can prevent the fixed position of the permanent magnet 12 from shifting in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the yoke. In the form shown in FIG. 2, two magnet pressing plates 18 are arranged so as to be in contact with the surface in the width direction of each permanent magnet 12 and sandwich the magnet row 17, and are heat resistant such as screws, bolts, or epoxy resin. It is fastened with resin material.

可動子16は、電機子コイル15が巻かれた歯を複数備えてなる電機子コア14により構成されている。可動子16において、電機子コイル15は複数設けられ、各々のコイル15の中心軸が、可動子移動方向に沿って、平行になるように配列されている。電機子コア14は、上記板状ヨーク11と同様の磁性体から構成することができ、電機子コイル15としては、銅線等を用いることができる。   The mover 16 is constituted by an armature core 14 having a plurality of teeth around which an armature coil 15 is wound. In the mover 16, a plurality of armature coils 15 are provided, and the central axes of the respective coils 15 are arranged in parallel along the mover moving direction. The armature core 14 can be made of a magnetic material similar to that of the plate-like yoke 11, and a copper wire or the like can be used as the armature coil 15.

そして、可動子16は、複数の電機子コイル15の中心軸が、上記板状ヨーク11の磁石列17固着面に垂直となるように、すなわち磁石の磁化方向に平行になるように、該磁石列17との間に空隙を介して配置されている。なお、可動子16は、固定子13の両側に1つずつ配置される。   The mover 16 is configured so that the central axis of the plurality of armature coils 15 is perpendicular to the surface of the plate-shaped yoke 11 where the magnet row 17 is fixed, that is, parallel to the magnetization direction of the magnet. It arrange | positions through the space | gap between the row | line | columns 17. FIG. One mover 16 is disposed on each side of the stator 13.

このような構成を備えるリニアモータ10によれば、レーザ加工機の移動機構として用いたときに、正確かつ高速な位置決めが可能になる。   According to the linear motor 10 having such a configuration, accurate and high-speed positioning becomes possible when used as a moving mechanism of a laser processing machine.

次に、本実施形態によるリニアモータ10を、固定子13の製造方法の側面から説明する。本実施形態によるリニアモータ10の固定子13の製造方法は、板状ヨーク11の両面に、着磁されていない複数の同一形状の永久磁石12を、等間隔で配列する工程と、配列された各永久磁石12を、該ヨーク11の面に垂直な方向であって隣り合う永久磁石12と異なる向きに着磁する工程とを含む。   Next, the linear motor 10 according to the present embodiment will be described from the side of the method for manufacturing the stator 13. In the method for manufacturing the stator 13 of the linear motor 10 according to the present embodiment, a plurality of identically-shaped permanent magnets 12 that are not magnetized are arranged on both surfaces of the plate-like yoke 11 at equal intervals. And magnetizing each permanent magnet 12 in a direction perpendicular to the surface of the yoke 11 and different from the adjacent permanent magnet 12.

配列する工程では、着磁されていない永久磁石12を板状ヨーク11に積層し、接着剤等を介して固着させる。このとき、磁石列ピッチ7を安定的に等間隔にするように積層する。永久磁石12の位置決めは、スペーサ方式、溝方式その他いずれの方式で行うこともできる。着磁されていない永久磁石12を用いることにより、磁石列ピッチを安定的に等間隔にすることができないという問題を解決して、板状ヨーク11に等間隔状態に永久磁石12を配置することができる。   In the arranging step, the non-magnetized permanent magnets 12 are laminated on the plate-like yoke 11 and fixed with an adhesive or the like. At this time, lamination is performed so that the magnet row pitch 7 is stably spaced at equal intervals. The permanent magnet 12 can be positioned by any method such as a spacer method, a groove method, or the like. By using the permanent magnets 12 that are not magnetized, the problem that the pitch of the magnet rows cannot be stably spaced is solved, and the permanent magnets 12 are arranged on the plate-like yoke 11 at equal intervals. Can do.

配列する工程の後に、必要に応じて、磁石列17の外側に磁石押さえのためのプレートを取り付ける工程を実施することもできる。プレートは、螺子、ボルト、またはエポキシ樹脂等の耐熱樹脂材等で板状ヨーク11に固着することにより取り付けることができる。   After the step of arranging, a step of attaching a plate for holding the magnet to the outside of the magnet row 17 can be performed as necessary. The plate can be attached by being fixed to the plate-like yoke 11 with a screw, a bolt, a heat-resistant resin material such as an epoxy resin, or the like.

着磁する工程では、ヨーク11に着磁されていない永久磁石12が配置された固定子13の状態で、着磁機を用いて着磁することができる。磁化方向が、板状ヨーク11の磁石列17が固着された面に垂直な方向であって、磁化の向きが異なる永久磁石12が、ヨーク11の長手方向に沿って交互に配列されるように着磁する。図1に示す構成を有する固定子13を着磁する場合には、片側づつ着磁してもよく、両面同時に着磁してもよい。   In the magnetizing step, the magnet 13 can be magnetized in the state of the stator 13 in which the permanent magnet 12 not magnetized in the yoke 11 is arranged. The permanent magnets 12 whose magnetization directions are perpendicular to the surface of the plate-like yoke 11 on which the magnet row 17 is fixed and whose magnetization directions are different are arranged alternately along the longitudinal direction of the yoke 11. Magnetize. When the stator 13 having the configuration shown in FIG. 1 is magnetized, it may be magnetized one side at a time or both sides may be magnetized simultaneously.

着磁機においては、パルス電源、高周波電源等を用いて、所望の着磁電流を選択することができる。5000〜20000Aの着磁電流とすることが好ましい。なお、着磁の条件等は磁石の種類や寸法、着磁装置の性能によっても異なる。例えば、着磁コイルの長さやピッチは磁石列の形態に応じて変えて使用し、着磁コイルの大きさで着磁電流も代えて調節することができる。そのような条件は当業者であれば必要に応じて決定することができる。   In a magnetizer, a desired magnetizing current can be selected using a pulse power source, a high frequency power source or the like. The magnetizing current is preferably 5000 to 20000 A. Magnetization conditions and the like vary depending on the type and size of the magnet and the performance of the magnetizing device. For example, the length and pitch of the magnetizing coil can be changed according to the form of the magnet array, and the magnetizing current can be adjusted by changing the size of the magnetizing coil. Such conditions can be determined by those skilled in the art as needed.

本発明の工作機械用リニアモータ10を作製した。用いた永久磁石12はNd−Fe−B焼結磁石(信越化学製N48H、Br=1.35T,iHc=1273kA/m)であった。磁石寸法は100mm、巾18mm、厚み5mmであった。鉄ヨーク11(材質S50C、寸法:長さ550mm、巾116mm、厚み19mm)に、磁化されていない状態の先の永久磁石12を固定し、鉄ヨーク1の裏面にも同永久磁石12を25mmの等ピッチに組付け、磁石押さえ用のプレートをその両端に固定して、固定子13を製作した。図2に、実施例で作製したリニアモータ10の固定子13を構成する部材の概観図を示す。固定子13は、板状ヨーク11とその両面に形成される磁石列17と、磁石列17に平行に磁石列を挟むようにして設けられる磁石押さえ用のプレート18とから構成した。図3に、永久磁石12をヨーク11表面に配列し、固着させた後の固定子13の構成を模式的に示す。磁石列17は、螺子で固定された2本のプレート18で挟まれ、可動子移動方向に垂直な方向への永久磁石12のずれが防止された。   A linear motor 10 for machine tools of the present invention was produced. The permanent magnet 12 used was an Nd—Fe—B sintered magnet (Shin-Etsu Chemical N48H, Br = 1.35T, iHc = 1273 kA / m). The magnet dimensions were 100 mm, width 18 mm, and thickness 5 mm. The permanent magnet 12 in a non-magnetized state is fixed to the iron yoke 11 (material S50C, dimensions: length 550 mm, width 116 mm, thickness 19 mm). The stator 13 was manufactured by assembling at equal pitches and fixing magnet pressing plates to both ends. FIG. 2 shows a schematic view of members constituting the stator 13 of the linear motor 10 manufactured in the example. The stator 13 is composed of a plate-shaped yoke 11, magnet rows 17 formed on both surfaces thereof, and a magnet pressing plate 18 provided so as to sandwich the magnet rows in parallel with the magnet row 17. FIG. 3 schematically shows the configuration of the stator 13 after the permanent magnets 12 are arranged and fixed on the surface of the yoke 11. The magnet row 17 was sandwiched between two plates 18 fixed by screws, and the displacement of the permanent magnet 12 in the direction perpendicular to the moving direction of the mover was prevented.

この固定子13を、磁石極性ピッチ4周期分の20cmを1回当たりの着磁ピッチとし、専用着磁コイルを備えたパルス着磁機(ニチコン製、パルス着磁装置)を用いて13000Aでフル着磁した。全長では3回に分けて着磁した。なお、磁石の磁化方向は厚み方向、すなわち鉄ヨーク11の磁石固着面に垂直な方向とした。着磁した磁気回路(図3)を固定子13として、図1の構成を備えるリニアモータ10に組込んだ。   This stator 13 is full at 13000 A using a pulse magnetizer (manufactured by Nichicon, a pulse magnetizing device) having a magnetizing pitch of 20 cm corresponding to four periods of magnet polarity pitch and a magnetizing pitch per one. Magnetized. The total length was magnetized in three steps. The magnetization direction of the magnet was the thickness direction, that is, the direction perpendicular to the magnet fixing surface of the iron yoke 11. A magnetized magnetic circuit (FIG. 3) was incorporated as a stator 13 in a linear motor 10 having the configuration of FIG.

比較例として、ヨークに配列する前に着磁した磁石(着磁条件は実施例と同じ)をすり込み治具で滑らせながらすり込み、位置調整し、そのまま磁石の吸引力でバックヨークに圧着させながら室温硬化させた。このバックヨークの長手方向に沿って、磁化の向きが反対の磁石を等ピッチに交互に組付け、さらに裏面にも同様に磁石を組付けた。そして、実施例と同じ可動子を組み込んで、工作機械用リニアモータを作成した。   As a comparative example, magnets magnetized before being arranged on the yoke (magnetization conditions are the same as in the example) are slid while sliding with a squeezing jig, adjusted in position, and directly crimped to the back yoke by the magnet's attractive force. And allowed to cure at room temperature. Along the longitudinal direction of the back yoke, magnets having opposite magnetization directions were alternately assembled at equal pitches, and magnets were similarly assembled on the back surface. Then, a linear motor for machine tools was created by incorporating the same mover as in the example.

実施例及び比較例の工作機械用リニアモータについて、固定子13の表面、裏面それぞれの磁石面から3mm上の固定子厚み方向の表面磁場分布を、ホール素子を固定子の軸長さ方向に移動して測定した。その表面磁場測定結果を図4、5に示す。図4はヨークに固着した後、着磁した固定子の表面磁場分布である。図5は従来の着磁した磁石をすり込んで作成した固定子の表面磁場分布である。配列した後に着磁した磁石を備える固定子でも十分に安定した磁場強度が得られ、生産ができた。また、実施例の工作機械用リニアモータ10においては、比較例と比べて、固定子の磁石列ピッチを安定的に等間隔に得ることができた。   For the linear motors for machine tools of the example and the comparative example, the surface magnetic field distribution in the stator thickness direction 3 mm above the magnet surfaces on the front and back surfaces of the stator 13 is moved in the axial length direction of the stator. And measured. The surface magnetic field measurement results are shown in FIGS. FIG. 4 shows the surface magnetic field distribution of the stator magnetized after being fixed to the yoke. FIG. 5 is a surface magnetic field distribution of a stator formed by rubbing a conventional magnetized magnet. Even with a stator including magnets magnetized after arrangement, a sufficiently stable magnetic field strength was obtained and production was possible. Further, in the machine tool linear motor 10 of the example, the magnet row pitch of the stator could be stably obtained at equal intervals as compared with the comparative example.

このリニアモータのコギングトルクを測定した結果を図6に示す。リニアモータのコギング力は、可動子が移動したときに進行方向またはその逆方向に周期的に働く力で、その周期は磁石のピッチになっている。磁石と電機子コアの各歯との間に発生する磁気吸引力の総和がコギング力であり、電機子コア内側の歯で発生する磁気吸引力は打ち消し合っているが、電機子の両端で発生する磁気吸引力がうまく打ち消し合わないために、磁石ピッチ周期のコギング力として現れる。   The result of measuring the cogging torque of this linear motor is shown in FIG. The cogging force of the linear motor is a force that periodically acts in the traveling direction or the opposite direction when the mover moves, and the cycle is the pitch of the magnet. The sum of the magnetic attractive forces generated between the magnet and each tooth of the armature core is the cogging force, and the magnetic attractive forces generated by the teeth inside the armature core cancel each other, but are generated at both ends of the armature. Since the magnetic attraction force does not cancel well, it appears as a cogging force of the magnet pitch period.

測定は、製作したリニアモータと評価用リニアモータを1kNのロードセルを介して連結し、製作したリニアモータに電流を流さずに評価用リニアモータを動かし、測定ピッチ1mmごとに止め、可動子の位置と推力(ロードセルの指示値)の関係を測った。   The measurement is performed by connecting the manufactured linear motor and the evaluation linear motor via a 1 kN load cell, moving the evaluation linear motor without passing an electric current through the manufactured linear motor, and stopping at every measurement pitch of 1 mm. And the thrust (indicated value of the load cell) were measured.

図6に実施例と比較例で製作したリニアモータのコギングトルク測定結果を示す。その結果、比較例で発生していた磁石ピッチ等の誤差によるコギング波形の脈動を抑えることができた。さらにコギングの(最大値)−(最小値)は比較例24Nが実施例では19Nにまで抑えることができたので、位置や速度の制御も容易となり、リニアモータとしての高速位置決めが可能となった   FIG. 6 shows the cogging torque measurement results of the linear motors manufactured in the example and the comparative example. As a result, it was possible to suppress the pulsation of the cogging waveform due to errors such as the magnet pitch that occurred in the comparative example. Further, since the (maximum value)-(minimum value) of the cogging could be suppressed to 19N in the example of the comparative example 24N, the position and speed could be easily controlled, and high-speed positioning as a linear motor became possible.

本発明は、切削装置、フライス盤、マシニングセンター、レーザ加工機等の工作機械の駆動装置に適用することができる。   The present invention can be applied to a drive device of a machine tool such as a cutting device, a milling machine, a machining center, or a laser processing machine.

本発明の実施の形態に係るリニアモータを説明する図である。It is a figure explaining the linear motor which concerns on embodiment of this invention. 固定子を構成する部品を説明する図である。It is a figure explaining the components which comprise a stator. 固定子磁気回路の概観図である。It is a general-view figure of a stator magnetic circuit. 実施例により製作した固定子磁気回路の固定子軸長さ方向、磁石面3mm上の表面磁場分布を説明する図である。It is a figure explaining the surface magnetic field distribution on 3 mm of magnet surfaces in the stator axial length direction of the stator magnetic circuit manufactured by the Example. 比較例により製作した固定子磁気回路の固定子軸長さ方向、磁石面3mm上の表面磁場分布を説明する図である。It is a figure explaining the surface magnetic field distribution on 3 mm of magnet surfaces in the stator axial length direction of the stator magnetic circuit manufactured by the comparative example. コギングトルクの測定結果を表す図である。It is a figure showing the measurement result of cogging torque. レーザ加工機を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining a laser beam machine.

符号の説明Explanation of symbols

10 リニアモータ
11 板状ヨーク
12 永久磁石
13 固定子
14 電機子コア
15 電機子コイル
16 可動子
17 磁石列
18 プレート
121 フレーム
122 テーブル
123 X軸方向駆動装置
124 Y軸方向駆動装置
125 Z軸方向駆動装置
126 トーチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Linear motor 11 Plate-shaped yoke 12 Permanent magnet 13 Stator 14 Armature core 15 Armature coil 16 Movable element 17 Magnet row 18 Plate 121 Frame 122 Table 123 X-axis direction drive device 124 Y-axis direction drive device 125 Z-axis direction drive Device 126 Torch

Claims (3)

板状ヨークの両面に、該ヨークの面に垂直な方向に磁化された複数の同一形状の永久磁石を、隣り合う永久磁石と磁化の向きが異なるように、可動子の移動方向に等間隔で配列した固定子と、
電機子コイルが巻かれた電機子コアを、該電機子コイルの中心軸が前記永久磁石の磁化の方向と平行になるように、前記板状ヨークの両面に設けられた各永久磁石の列にそれぞれ対向させて配置した一対の可動子と
を含んでなる工作機械用リニアモータであって、
前記複数の永久磁石が、前記板状ヨークの両面に配列された後に、着磁されたことを特徴とする工作機械用リニアモータ。
A plurality of identically shaped permanent magnets magnetized in a direction perpendicular to the surface of the yoke on both surfaces of the plate-like yoke are arranged at equal intervals in the moving direction of the mover so that the direction of magnetization differs from that of the adjacent permanent magnets. An array of stators,
Armature cores around which armature coils are wound are arranged in rows of permanent magnets provided on both surfaces of the plate-shaped yoke so that the central axis of the armature coils is parallel to the magnetization direction of the permanent magnets. A linear motor for a machine tool comprising a pair of movers arranged to face each other,
A linear motor for machine tools, wherein the plurality of permanent magnets are magnetized after being arranged on both surfaces of the plate-like yoke.
板状ヨークの両面に、着磁されていない複数の同一形状の永久磁石を、可動子の移動方向に等間隔で配列する工程と、
配列された各永久磁石を、該ヨークの面に垂直な方向であって隣り合う永久磁石と異なる向きに着磁する工程と
を含む、工作機械用リニアモータの固定子の製造方法。
A step of arranging a plurality of identically magnetized permanent magnets on both surfaces of the plate-like yoke at equal intervals in the moving direction of the mover;
A method of manufacturing a stator of a linear motor for machine tools, comprising magnetizing each arrayed permanent magnet in a direction perpendicular to the surface of the yoke and different from an adjacent permanent magnet.
請求項1に記載のリニアモータを三次元の移動機構に用いたレーザ加工機。 A laser processing machine using the linear motor according to claim 1 for a three-dimensional moving mechanism.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013063011A (en) * 2011-08-25 2013-04-04 Fanuc Ltd Manufacturing method of magnet plate for linear motor and magnet plate for linear motor
JP6345355B1 (en) * 2017-03-17 2018-06-20 三菱電機株式会社 Linear motor
JP2021517742A (en) * 2018-04-16 2021-07-26 コベリ カンパニー リミテッド Magnet module manufacturing method

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013063011A (en) * 2011-08-25 2013-04-04 Fanuc Ltd Manufacturing method of magnet plate for linear motor and magnet plate for linear motor
US9431886B2 (en) 2011-08-25 2016-08-30 Fanuc Corporation Method of manufacturing a magnet plate for a linear motor
US10693353B2 (en) 2011-08-25 2020-06-23 Fanuc Corporation Method of manufacturing a magnet plate for a linear motor
JP6345355B1 (en) * 2017-03-17 2018-06-20 三菱電機株式会社 Linear motor
WO2018167970A1 (en) * 2017-03-17 2018-09-20 三菱電機株式会社 Linear motor
KR20190065454A (en) * 2017-03-17 2019-06-11 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 Linear motor
CN110036556A (en) * 2017-03-17 2019-07-19 三菱电机株式会社 Linear motor
KR102044845B1 (en) 2017-03-17 2019-11-14 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 Linear motor
CN110036556B (en) * 2017-03-17 2020-09-22 三菱电机株式会社 Linear motor
JP2021517742A (en) * 2018-04-16 2021-07-26 コベリ カンパニー リミテッド Magnet module manufacturing method
JP7149406B2 (en) 2018-04-16 2022-10-06 コベリ カンパニー リミテッド Magnet module manufacturing method and magnet module
US11735342B2 (en) 2018-04-16 2023-08-22 Kovery Co., Ltd. Method for manufacturing magnet module

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