JP3396216B2 - リニアモータの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工機をは
じめとする各種工作機械での送りなど駆動箇所に採用さ
れるリニアモータにおいて、正確な送り制御が可能なリ
ニアモータを製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ加工機をはじめとする各種工作機
械において、ワークに対する加工ヘッドなどの送り駆動
用としてリニアモータを採用したものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなリニアモー
タにおいては、更に正確な送りを実現できるものが望ま
れている。

【０００４】そこで本発明は上記事情に鑑み、正確な送
りを実現できるリニアモータを製造する方法を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明のうち請求項１は、固定子（５１）及び移動子
（６０）を備えるリニアモータ（５０）の製造方法にお
いて、前記固定子の製造は、磁気を有する板状のワーク
の、コイル通過空間（Ｓ）に対向又は背向する形となる
表裏両面を研磨し、該研磨された前記板状のワークから
同一形状の複数のマグネット部材（５６）を切り出し、
切り出された前記複数のマグネット部材を、既に研磨さ
れた前記表裏を介して積層させ、積層させた状態で前記
複数のマグネット部材の縁端部（５６ｂ）を一括研磨す
る第１の手順と、非磁性体からなる板状のワークの、コ
イル通過空間に対向又は背向する形となる表裏両面を研
磨し、該研磨された前記板状のワークから同一形状の複
数のスペーサ部材（５７）を切り出し、切り出された前
記複数のスペーサ部材を、既に研磨された前記表裏を介
して積層させ、積層させた状態で前記複数のスペーサ部
材の縁端部（５７ｂ）を一括研磨する第２の手順と、マ
グネット保持溝内で前記マグネット部材とスペーサ部材
を、前記研磨された表裏両面を介して、表面が前記コイ
ル通過空間に対向する形で設けると共に、前記マグネッ
ト部材とスペーサ部材を前記一括研磨した縁端部で互い
に当接位置決めさせることにより、前記マグネット部材
とスペーサ部材を直線移動方向に交互に配置する第３の
手順とを有し、前記第１及び第２の手順を任意の順序で
行った後、前記第３の手順を行うことを特徴とする。

【０００６】また本発明のうち請求項２は、前記移動子
は、コイル（６２）と、前記マグネット部材により前記
コイルに生じる誘導電圧に基づいて前記固定子に対する
移動子の位置を検出する位置検出手段（３０）と、を有
することを特徴とする。

【０００７】なお、括弧内の番号等は、図面における対
応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述
は図面上の記載に限定拘束されるものではない。

【０００８】

【発明の効果】以上説明したように本発明のうち請求項
１によれば、複数のマグネット部材を積層させた状態で
一括研磨し、複数のスペーサ部材を積層させた状態で一
括研磨するので、複数のマグネット部材及び複数のスペ
ーサ部材は同一の形状及び寸法を有した部材となる。仮
に研磨時に誤差があったとしても、この誤差は複数のマ
グネット部材及び複数のスペーサ部材において平等に生
じるものなので、複数のマグネット部材及び複数のスペ
ーサ部材には寸法及び形状における個体差が殆ど生じな
い。これにより正確な送りを実現できるリニアモータが
提供される。

【０００９】また本発明のうち請求項２によれば、複数
のマグネット部材及び複数のスペーサ部材には寸法及び
形状における個体差が殆ど生じない均一なものなので、
位置検出手段による位置検出は正確に行われる。

【００１０】

【発明の実施の形態】＜レーザ加工機の全体構成＞図１
はレーザ加工機の一例を示す斜視図である。本実施形態
のレーザ加工機１は、図１に示すようにフレーム２を有
し、該フレーム２には、上面に加工すべきワーク（図示
せず）が設置自在になったテーブル３（一点鎖線で示
す）が設けられている。また、フレーム２にはテーブル
３の上方に位置する形で水平なＸ軸方向に伸延するＸ軸
レール５が設けられている。Ｘ軸レール５には移動体６
が、該Ｘ軸レール５に係合して、該Ｘ軸レール５に沿っ
てＸ軸方向（直線移動方向）に移動自在に吊下されて支
持されている。また、Ｘ軸レール５側に対して移動体６
を、Ｘ軸方向に沿って移動駆動位置決めするリニアモー
タ式の駆動装置５０Ａが、上記フレーム２と移動体６と
の両者に亘って設けられている。駆動装置５０Ａの詳細
については後述する。

【００１１】移動体６にはコラム７が固設されており、
コラム７には前記テーブル３の上方に位置する形で、水
平で、しかも上記Ｘ軸とは直交する水平なＹ軸方向に伸
延したＹ軸レール９が設けられている。Ｙ軸レール９に
はヘッドユニット１０が、該Ｙ軸レール９に係合して、
該Ｙ軸レール９に沿ってＹ軸方向（直線移動方向）に移
動自在に設けられている。また、Ｙ軸レール９側に対し
てヘッドユニット１０を、Ｙ軸方向に沿って移動駆動位
置決め自在なリニアモータ式の駆動装置５０Ｂが、上記
コラム７とヘッドユニット１０との両者に亘って設けら
れている。駆動装置５０Ｂの詳細については後述する。

【００１２】ヘッドユニット１０は、下方に向けてレー
ザ光ＬＺを射出自在なトーチ１１と、該トーチ１１を上
下方向であるＺ軸方向に移動駆動位置決め自在なボール
ネジ装置等のＺ軸移動駆動手段１２等、を備えている。
図示しないレーザ発振装置からトーチ１１までは、該レ
ーザ発振装置で発振したレーザ光を伝送するレーザ経路
２０が設けられている。

【００１３】＜駆動装置の構成＞図２は駆動装置の詳細
を示す断面図、図３（ａ）は図２のＸ１−Ｙ１断面図、
図３（ｂ）は図３（ａ）のＸ２−Ｙ２断面図である。上
述した駆動装置５０Ａ，５０Ｂは、図２に示すように、
いずれも固定子５１と移動子６０から構成されるリニア
モータ方式の駆動装置である。従って、駆動装置５０
Ａ，５０Ｂ相互の差異はサイズや設置場所等だけであ
り、両者５０Ａ，５０Ｂは質的に同じものであるので、
これら駆動装置５０Ａ，５０Ｂを駆動装置５０と総称し
て一括説明する。

【００１４】［固定子の構成］駆動装置５０の固定子５
１は、図２及び図３に示すように、レール（Ｘ軸レール
５或いはＹ軸レール９）が設けられた支持部材４７（フ
レーム２或いはコラム７）に固設され、上記レールに平
行な直線移動方向である図３の矢印Ｃ，Ｄ方向（図２で
は紙面奥手前方向）に伸延した形状のベース部５２を有
している。ベース部５２には、断面（図２参照）が櫛歯
状になる形で突出した３個の櫛歯状突出部５３が、直線
移動方向（矢印Ｃ，Ｄ方向）に沿って筋状に形成されて
おり、これら櫛歯状突出部５３は直線移動方向に対する
交差方向である図２の矢印Ａ，Ｂ方向において略等間隔
で並んでいる。矢印Ａ，Ｂ方向に隣接する櫛歯状突出部
５３，５３間には後述するコイルユニット６３が直線移
動方向に通過自在なコイル通過空間Ｓが形成されてい
る。なお、固定子５１と支持部材４７とは別部材になっ
ているので該固定子５１の製造は容易に行える。

【００１５】各櫛歯状突出部５３のうちコイル通過空間
Ｓに面した箇所には、図２及び図３に示すようにマグネ
ット保持溝５４が、直線移動方向に伸延し、かつ該コイ
ル通過空間Ｓに開口する開口部５４ｂを有して形成され
ており、該マグネット保持溝５４には板状に形成された
複数のマグネット５６及び板状に形成された非磁性体で
ある複数のスペーサ５７が、表面をコイル通過空間Ｓに
向けた状態で挿入され保持されている。複数のマグネッ
ト５６は全て同じ寸法及び形状の略平行四辺形板面をも
つ板部材であり、複数のスペーサ５７も全て同じ寸法及
び形状の略平行四辺形板面をもつ板部材である。

【００１６】各マグネット保持溝５４に保持された複数
のマグネット５６及びスペーサ５７については、図３に
示すように、表面極性（Ｎ／Ｓ）が異なる２種類のマグ
ネット５６が、スペーサ５７を挟んで直線移動方向に交
互に配置されており、各マグネット保持溝５４に保持さ
れるこれらマグネット５６及びスペーサ５７により直線
移動方向に伸延したマグネット列５６０が構成されてい
る。なお図２に示すように、直線移動方向に対する交差
方向（矢印Ａ，Ｂ方向）に対向するマグネット列５６
０，５６０間では、マグネット５６，５６が該交差方向
に一対一で整合対向して配置されていると共に、互いに
対向するマグネット５６，５６の表面極性（Ｎ／Ｓ）に
ついては、異なる極性どうしが対向するように配置され
ている。

【００１７】マグネット５６及びスペーサ５７は上述し
たように略平行四辺形板面を有している。即ち、マグネ
ット５６は直線移動方向に対向する側部５６ｂ，５６ｂ
を、スペーサ５７は直線移動方向に対向する側部５７
ｂ，５７ｂをそれぞれ有しており、マグネット列５６０
を形成する複数のマグネット５６及びスペーサ５７は、
前記側部５６ｂ，５７ｂを直線移動方向に対して傾斜さ
せて配置している。このように傾斜配置することによ
り、後述する移動子６０の前進／後進駆動制御を固定子
側の構成により可能としている。

【００１８】マグネット支持溝５４の開口部５４ｂにお
ける両側（図２及び図３の上側及び下側）には、該開口
部５４ｂの開口中央に向けて突出形成された突出部５４
ａ，５４ａが設けられており、上述したマグネット５６
及びスペーサ５７は、該突出部５４ａ，５４ａとマグネ
ット支持溝５４の奥部５４ｃとの間で挟持されて保持さ
れている。更に、マグネット５６及びスペーサ５７の裏
面とマグネット支持溝５４の平坦な奥部５４ｃとの間は
接着剤により接着されている。

【００１９】マグネット保持溝５４の前記突出部５４
ａ，５４ａ間の幅Ｗは、該マグネット保持溝５４の開口
方向（コイル通過空間Ｓに向かう方向）に向かって小さ
くなっている。即ち、図２に示すように突出部５４ａの
断面が傾斜している。これにより、マグネット５６が吸
引力（後述）によりマグネット保持溝５４の開口方向に
向かって力を受けても、該マグネット５６は上記突出部
５４ａ，５４ａ間で締付けられる形でその移動が阻止さ
れ、該マグネット５６は確実に固定保持される。なお図
２に示すように、突出部５４ａの断面形状に合わせて、
マグネット５６のうち突出部５４ａに当接する部分５６
ａも傾斜した断面形状に加工している。

【００２０】なお本実施形態では、マグネット５６を確
実に保持するためのマグネット保持手段として突出部５
４ａを例示したが、マグネット保持手段は上記突出部５
４ａのようなものだけに限定されない。例えば、マグネ
ット保持手段としてボルトのような締結部材を採用可能
であり、この締結部材によりマグネット５６の表裏を貫
通して該マグネット５６をマグネット保持溝５４の奥部
５４ｃに固定してもよい。また、上記突出部５４ａは断
面が傾斜しない形で形成してもよい。マグネット５６と
マグネット保持溝５４の奥部５４ｃとの接着も任意であ
る。

【００２１】上記櫛歯状突出部５３の突出した先端側は
ベース部５２側に対して着脱自在となったクランプ５９
となっており、該クランプ５９は上記突出部５４ａの一
方（図２及び図３に示す下側の突出部５４ａ）を含んで
いる。このクランプ５９を取外すことにより櫛歯状突出
部５３のマグネット保持溝５４は側方（図２及び図３に
示す下方）に開口するようになっている。従って、マグ
ネット５６やスペーサ５７の着脱は該クランプ５９を取
外した状態で容易に行うことができる。なお、櫛歯状突
出部５３においてクランプ５９を着脱できる構成は一例
であって、櫛歯状突出部５３を部分的に着脱されない一
体部材で構成することも当然可能である。

【００２２】なお上記櫛歯状突出部５３とベース部５２
とは一体的に形成されている。例えば本実施形態では、
櫛歯状突出部５３のうちクランプ５９以外の部分と、ベ
ース部５２とは同一部材により構成されている。これに
より、マグネット５６どうしの磁力による吸引力は、一
体的なる櫛歯状突出部５３とベース部５２とにおいて確
実に支持される。また上記櫛歯状突出部５３は部材形状
の観点から表現されたものであるが、マグネット列５６
０を支持するという機能の観点から表現するとマグネッ
ト列支持部５５であると言い換えることができる。

【００２３】本実施形態では、図２に示すように３個の
櫛歯状突出部５３があり、図２中左右両側の櫛歯状突出
部５３はいずれも、一方にのみマグネット列５６０を支
持する１つのマグネット列支持部５５となっている。図
２中中央の櫛歯状突出部５３は、左右両側にマグネット
列５６０，５６０を支持するものであり、２つのマグネ
ット列支持部５５を１部材で兼用したものとなってい
る。つまり図２の例では、マグネット列支持部５５が二
対設けられている。

【００２４】２つのマグネット列支持部５５を１部材で
兼用することにより、部材の節約及び装置の小型・軽量
化が実現すると共に、１部材の両側にマグネット５６が
保持されるので、リニアモータの駆動に際して、これら
マグネット５６を介してマグネット列支持部５５，５５
に対称的に作用する力は１部材において相殺され、図２
中央の櫛歯状突出部５３の変形が防止されると共に、こ
れらマグネット５６に作用する吸引力・反発力（通常、
吸引力が反発力に比して大幅に大きい）に伴うベース部
５２での曲げモーメントは作用しないので、ベース部５
２の変形も防止されている。これにより櫛歯状突出部５
３の強度設計は兼用無しの場合に比べて容易になる。ま
た、マグネット列支持部５５の兼用が無い、図２左右両
側の櫛歯状突出部５３、５３とベース部５２との間に
は、図２に示すように、櫛歯状突出部５３の図中上下の
幅Ｗ、即ちマグネット列５６０の幅を利用した形でリブ
５２ａが設けられ補強されている。

【００２５】このように、固定子５１のマグネット５６
が装着される櫛歯状突出部５３を、フレームとしての支
持部材４７に直接装着するのではなく、支持部材４７に
対して分離された形のベース部５２に形成し、更に複数
の櫛波状突出部５３の内、図２の断面における両端部の
櫛歯状突出部５３，５３を除く中央部に配置された１個
以上の櫛歯状突出部５３については、マグネット５６に
作用する吸引力・反発力を全てうち消す形で処理し、そ
の両端部に関する櫛歯状突出部５３，５３についての
み、リブ５２ａにより補強するようにしたので、固定子
５１の補強を、簡単な構成で行うことが出来、支持部材
４７の剛性をことさらに向上させる必要はない。

【００２６】しかも、図２両側の櫛歯状突出部５３につ
いての補強は、マグネット列５６０の幅を利用した形で
行うことが出来るので、効率的な補強構造の採用が可能
であり、ベース部５２を含めた固定子５１を軽量小型化
することが出来る。なお、従来は、支持部材４７にマグ
ネット５６をろう付けなどにより直付けしていたので、
マグネット５６に作用する吸引力・反発力はうち消され
ることなく全て支持部材４７に作用し、その吸引力・反
発力に対抗するには、支持部材４７そのものを補強する
しかなく、必然的にその補強は大がかりなものとなって
いた。

【００２７】図９は、別の実施形態による駆動装置を示
す断面図である。図２の例ではマグネット列支持部５５
が二対であるが、マグネット列支持部５５は少なくとも
一対あればよい。例えば、図９に示すようにマグネット
列支持部５５を一対だけ設けて固定子５１を構成するこ
とも可能である。また図示しないが、マグネット列支持
部５５を三対、四対、…と多数対設けることも可能であ
る。更に、図２の例では直線移動方向に対する交差方向
に並ぶ二対のマグネット列支持部５５間において、中央
部の２つのマグネット列支持部５５は１部材により兼用
されているが、図９の例ようにマグネット列支持部５５
の兼用が全く無い構成とすることも可能である。

【００２８】更に別の実施形態として、固定子５１が、
図２で示す３個の櫛歯状突出部５３のうち中央の櫛歯状
突出部５３だけを有する構成としてもよい。この場合、
ベース部５２が無い構成も可能であり、櫛歯状突出部５
３が直接或いは適宜な部材を介して間接的に支持部材４
７に支持されていればよい。

【００２９】なお、図２及び図３に示すように、上記ク
ランプ５９にはエア吹出し手段５８が設けられている。
即ちエア吹出し手段５８は、突出部５４ａの近傍部位に
複数のエア吹出口５９ａを、コイル通過空間Ｓに向け、
該コイル通過空間Ｓに沿って有しており、これらエア吹
出口５９ａに対して加圧エアを供給するエア輸送管５９
ｂをクランプ５９内に有している。このエア輸送管５９
ｂには図示しないエアポンプ等により加圧したエアを供
給自在になっている。即ち、エア輸送管５９ｂを介して
供給された加圧エアをエア吹出口５９ａよりコイル通過
空間Ｓに吹き付けてエアカーテンを形成することによ
り、コイル通過空間Ｓへの異物の進入が防止されてい
る。

【００３０】図２及び図３の例では、エア吹出口５９ａ
及びエア輸送管５９ｂ等からなるエア吹出し手段５８は
クランプ５９に設けられており、マグネット列支持部５
５の先端部から加圧エアを吹出すので、コイル通過空間
Ｓへの異物の進入を効果的に防止できる。また、クラン
プ５９が着脱自在なので、エア吹出口５９ａ及びエア輸
送管５９ｂのみの交換や保守が容易である。しかし、エ
ア吹出し手段は図２及び図３の例にのみ限定されること
はなく、例えばベース部５２のうちコイル通過空間Ｓに
隣接する部位５２ｂにエア吹出口５９ａ及びエア輸送管
５９ｂ等を設けることも可能である。

【００３１】［移動子の構成］図２においては、レール
（図１に示すＸ軸レール５或いはＹ軸レール９）に係合
して移動する側（図１に示す移動体６或いはヘッドユニ
ット１０）を被支持部材４９として示している。駆動装
置５０の移動子６０は、図２に示すように被支持部材４
９に固設された移動子本体６１を有しており、移動子本
体６１は、上記固定子５１の櫛歯状突出部５３，５３間
のコイル通過空間Ｓにそれぞれ突出挿入された形でコイ
ルユニット６３が２個形成されている。各コイルユニッ
ト６３は、両側のマグネット列５６０，５６０にそれぞ
れ対向した形で複数のコイル６２を有している（図２で
は個々のコイル６２を省略）。各コイルユニット６３と
固定子５１側との間には所定のクリアランスが形成され
ている。

【００３２】図４はマグネットとコイルの位置関係を模
式的に示した図である。上記各コイルユニット６３は、
図２に示すように両側でマグネット列５６０，５６０に
それぞれ対向している。そして各コイルユニット６３
は、対向する各マグネット列５６０ごとに８個のコイル
６２を有しており、これら８個のコイル６２は、図４で
模式的に示すように、直線移動方向（矢印Ｃ，Ｄ方向）
に一定の間隔Ｌ／２で配置された４個のコイル６２から
なるコイル列６４が、図２の二点鎖線に示すように上下
二段に配置されている。上記コイル６２，６２の間隔Ｌ
／２は、図４に示すように、直線移動方向にスペーサ５
７を介して並ぶマグネット５６，５６の間隔と一致して
いる。従って、同じ極性どうしのマグネット５６の間隔
は上記間隔Ｌ／２の２倍である間隔Ｌとなっている。

【００３３】なお図９に示すようにマグネット列支持部
５５を一対だけ設けた構成では、コイル通過空間Ｓが１
つだけ形成されるので、当然に移動子６０のコイルユニ
ット６３の数は１個となる。同様に、マグネット列支持
部の対の数を２，３，４，…と変更するに応じてコイル
ユニットの個数も２，３，４，…と変更される。なお、
コイルユニット６３のコイル列６４の段数は１，２，
３，…など何段でもよいし、１つのコイル列６４にある
コイル６２の個数は４個に限らず１，２，３，…，４，
５，６…など何個でも良い。また、コイル列６４中のコ
イル６２の配置間隔はマグネット５６の配置間隔に対応
させたが、必ずしも対応した配置間隔でなくともよい。
更に本実施形態では、上段と下段のコイル列６４を直線
移動方向において揃えて配置したが、上段と下段のコイ
ル列６４を直線移動方向にずらして配置してもよい。こ
の場合、マグネット５６の側辺５６ｂを直線移動方向に
対して傾斜させる必要が無くなり、例えば長方形板状の
マグネットを採用することが可能となる。

【００３４】［位置検出装置の構成］図５は位置検出装
置を示したブロック図である。駆動装置５０には位置検
出装置３０が設けられている。位置検出装置３０は、上
述した固定子５１及び移動子６０をその構成要素とする
と共に、図５に示すように主制御部３１を有し、該主制
御部３１には、電圧供給制御部３２、供給電圧検出部３
３、第１電圧検出部３５（作用電圧検出手段）、第２電
圧検出部３６（作用電圧検出手段）、誘導電圧演算部３
７（誘導電圧演算手段）、位置検出制御部３９、軸上位
置設定部４０、軸上位置検知部４１（変位演算部）、リ
セット回数カウント部４２（位相数カウント部）等が接
続されている。なお、各コイル６２には、図４に示すよ
うに電圧供給手段６５により電圧Ｑが供給されるように
なっている。

【００３５】＜マグネット及びスペーサの製造＞図６は
マグネットの研磨方法を説明する図、図７はスペーサの
研磨方法を説明する図である。上述したマグネット５６
及びスペーサ５７は高精度の寸法で形成され、しかも寸
法における個体差が殆ど無いように製造される。このよ
うな高精度が必要な理由は、後述する位置検出を高精度
で行うためである。

【００３６】これらマグネット５６及びスペーサ５７の
製造方法を説明する。まずマグネット５６を製造する場
合、磁性体からなる一枚板材を用意し、該一枚板材の、
コイル通過空間Ｓ側に対向（背向）する形となる表裏両
面を適宜な研磨盤等により研磨する。次いで、該一枚板
材から複数のマグネット５６を切り出す。切り出された
複数のマグネット５６は、一枚板材の状態で一括研磨さ
れているので、同一の板厚を有した部材となっている。
次いで、これら切り出された複数のマグネット５６は、
図６に示すようにマグネット列５６０を形成する際のマ
グネット５６の表裏（既に前述の研磨作業により研磨さ
れている）を重ね合わせる形で形状を整合させて重ねて
マグネット塊５６Ａとして図示しない適宜なクランプ装
置等によりクランプする。その後、該クランプしたマグ
ネット塊５６Ａのうち、図６の符号Ｐ１〜Ｐ４で示す４
面を順次研磨し、研磨完了後にクランプを解除して複数
のマグネット５６が完成する。

【００３７】完成した複数のマグネット５６は、側辺５
６ｂ，５６ｂ及びその他の辺が、マグネット塊５６の状
態で一括研磨されているので、同一の形状及び寸法を有
した部材となっている。仮に研磨時に誤差があったとし
ても、この誤差は複数のマグネット５６において平等に
生じるものなので、複数のマグネット５６には寸法及び
形状における個体差が殆ど生じない。

【００３８】スペーサ５７に関しても同様に製造する。
即ち、非磁性体からなる一枚板材の、コイル通過空間Ｓ
側に対向（背向）する形となる表裏両面を適宜な研磨盤
等により研磨し、該一枚板材から複数のスペーサ５７を
切り出す。切り出された複数のスペーサ５７は、図７に
示すように形状を整合させて重ねてスペーサ塊５７Ａと
して図示しないクランプ装置等によりクランプする。そ
の後、クランプしたスペーサ塊５７Ａのうち、図７の符
号Ｑ１〜Ｑ４で示す４面を順次研磨し、研磨完了後にク
ランプを解除して複数のスペーサ５７が完成する。スペ
ーサ５７と同様に、完成した複数のスペーサ５７は寸法
及び形状における個体差が殆ど生じない。従って、上述
したマグネット５６及びスペーサ５７を図３のように相
互に配列して形成されるマグネット列５６０は、その矢
印Ｃ，Ｄ方向の寸法を極めて正確に、マグネット５６及
びスペーサ５７により区分された形で形成される。

【００３９】＜レーザ加工機全体の作用＞以上のように
レーザ加工機１は、駆動装置５０Ａにより移動体６をＸ
軸レール５に沿ってＸ軸方向に移動駆動位置決めし、駆
動装置５０Ｂによりヘッドユニット１０をＹ軸レール９
に沿ってＹ軸方向に移動駆動位置決めし、Ｚ軸移動駆動
手段１２を介してトーチ１１をＺ軸方向に移動駆動位置
決めすることにより、テーブル３上に設置された図示し
ないワークに対するトーチ１１の相対位置を変化させ
る。これと共に、図示しないレーザ発振装置で発振した
レーザ光がレーザ経路２０を介してトーチ１１に伝送さ
れる。従って、図示しないワークに対するトーチ１１の
相対位置を変化させながら、該トーチ１１から射出され
るレーザ光ＬＺによる切断を行うことにより前記ワーク
の加工がなされる。

【００４０】＜駆動装置及び位置検出装置の作用＞フレ
ーム２に対する移動体６の駆動装置５０Ａによる駆動、
コラム７に対するヘッドユニット１０の駆動装置５０Ｂ
による駆動は、フレーム２及びコラム７等を総称する支
持部材４７に対する、移動体６及びヘッドユニット１０
等を総称する被支持部材４９の、駆動装置５０Ａ，５０
Ｂ等を総称する駆動装置５０による駆動として以下に説
明する。なお、駆動装置５０についての直線移動方向に
おける制御軸（駆動装置５０ＡではＸ軸、駆動装置５０
ＢではＹ軸）は図４に示すようにＴ軸と呼ぶことにす
る。

【００４１】［駆動に関する概略］加工プログラムの実
行によりＴ軸成分における送りが指示されると、電圧供
給手段６５により各コイル６２に対する電圧供給が開始
される。該電圧供給により各コイル６２はＮ極・Ｓ極と
順次変化しながら励磁されるので、対向配置されたマグ
ネット列５６０の各マグネット５６による磁力との相互
作用により、公知のリニアモータの作動原理に基づいて
Ｔ軸方向の駆動力が生じ、移動子６０側がＴ軸方向に駆
動される。また、電圧供給手段６５からの電圧供給停止
により、各コイル６２は各マグネット５６による磁力で
発電及び励磁され、該マグネット５６との相互作用によ
り制動力が生じて前記移動子６０が停止される。

【００４２】なお、上述したようにマグネット列５６０
の複数のマグネット５６は、その側辺５６ｂをＴ軸（直
線移動方向）に対して傾斜させて配置しているので、コ
イルユニット６３における二段のコイル列６４（図２及
び図３（ａ）参照）では、コイル６２が対向しているマ
グネット５６の位置がＴ軸方向にずれている。従って、
電圧供給手段６５によりコイル６２に電圧供給し、各コ
イル６２を励磁すると、コイルユニット６３全体として
受けるＴ軸方向の駆動力は必ず所望する一方向に生じる
ことになる。

【００４３】［駆動装置における電圧供給制御］まず、
移動子６０を図４の矢印Ｃ方向（Ｔ軸における正方向と
する）に移動駆動している状態について説明する。図５
に示す主制御部３１は、電圧供給制御部３２を介して電
圧供給手段６５による電圧供給を制御させている。電圧
供給制御部３２は、電圧供給手段６５により各コイル６
２に供給されている電圧Ｑを供給電圧検出部３３に検出
させている。一方で電圧供給制御部３２は、第１電圧検
出部３５及び第２電圧検出部３６に対して、図４に示す
ように各コイル６２における作用電圧Ｖｃをそれぞれ検
出させている。この作用電圧Ｖｃは、電圧供給手段６５
により各コイル６２に供給される電圧Ｑと、該コイル６
２がマグネット５６に対して移動することにより磁束密
度の変化から生じる誘導電圧との合成からなる電圧であ
る。本実施形態では、１位相ごとに配置された複数のコ
イル６２に対してこれらの作用電圧Ｖｃを第１電圧検出
部３５で検出し、残りのコイル６２（これらも１位相ご
とに配置）に対してこれらの作用電圧Ｖｃを第２電圧検
出部３５で検出して、２つの電圧検出部３５，３６によ
る検出結果を平均するなどして信頼性の高い作用電圧Ｖ
ｃを求める。なお、簡易な構成として、一方の電圧検出
部３５又は３６のみで作用電圧Ｖｃを検出することも可
能である。

【００４４】上記供給電圧検出部３３で検出した電圧Ｑ
及び上記求めた作用電圧Ｖｃは、誘導電圧演算部３７に
伝送され、該誘導電圧演算部３７では、これら電圧Ｑ作
用電圧Ｖｃに基づき、コイル６２がマグネット５６に対
して移動することにより該コイル６２に生じる誘導電圧
Ｖｉを演算する。この演算方法は公知の手法であるので
詳しい説明は省略する。

【００４５】電圧供給制御部３２は、誘導電圧演算部３
７で演算した誘導電圧Ｖｉに基づき、同期式リニアモー
タにおける公知の方法により電圧供給手段６５による付
加電圧を制御する。つまり、１位相の間隔Ｌで配列され
たマグネット５６に対して同期して各コイル６２の電圧
を変化させ、移動子６０に対する駆動力を効果的に発生
させる制御が行われる。なお、このような電圧供給制御
は原則的に各コイル６２ごとに行われるものであるが、
図４に示すように、同一コイル列６４の４個のコイル６
２のうち１個おきに配置される２個のコイル６２，６２
は、１位相の間隔Ｌで配置されており、マグネット５６
に対する位置関係が同一になるので、図４に示すような
並列回路により一括して制御を行っている。

【００４６】［位置検出］図８は誘導電圧と移動子の位
置との関係を示したグラフである。ここで、移動子６０
をＴ軸上の所定位置Ｔ１（Ｔ軸上の座標位置）に停止さ
せる場合について説明する。まず位置検出制御部３９
は、加工プログラム等に基づいて移動子６０を位置決め
すべきＴ軸上の所定位置Ｔ１を軸上位置設定部４０に送
る。移動子６０を移動させた際の、移動子６０のＴ軸上
の位置に対する誘導電圧Ｖｉの変化は、図８に示すよう
に、固定子５１側のマグネット列５６０のマグネット５
６の配列に対応していることが予め判っており、軸上位
置設定部４０は、位置Ｔ１においてコイル６２が受ける
べき誘導電圧Ｖ１を求めて設定する。また軸上位置設定
部４０は、Ｔ軸原点より位置Ｔ１までの間に誘導電圧Ｖ
ｉが正のピーク（電圧Ｖａ）又は負のピーク（電圧Ｖ
ｂ）を通過する回数をリセット回数ＲＭとして設定す
る。図８の例では電圧Ｖａが３回、電圧Ｖｂが２回なの
でリセット回数ＲＭは５回となる。

【００４７】軸上位置設定部４０による電圧Ｖ１及びリ
セット回数ＲＭの設定が完了した後、電圧供給手段６５
による電圧供給が開始されて移動子６０の駆動が開始さ
れる。この間、上述したように電圧供給手段６５により
各コイル６２に供給されている電圧Ｑが供給電圧検出部
３３により逐次検出されており、電圧検出部３５，３６
により各コイル６２における作用電圧Ｖｃが逐次検出さ
れており、これら電圧Ｑ及び作用電圧Ｖｃに基づいて誘
導電圧演算部３７が各コイル６２において発生する誘導
電圧Ｖｉを逐次演算する。リセット回数カウント部４２
は、誘導電圧演算部３７により演算された誘導電圧Ｖｉ
が電圧Ｖａ又は電圧Ｖｂとなる回数（半位相の数）をカ
ウントする。なお、前回の移動子６０の移動時における
カウント数はそのまま記憶されており、該記憶されたカ
ウント数に累積する形でカウントが行われる。これによ
り、当該移動子６０の移動がＴ軸の原点位置からの移動
でなくとも、誘導電圧Ｖｉが電圧Ｖａ又は電圧Ｖｂとな
る回数は常に原点からの回数としてカウントされるので
好都合である。なお、上記例はＴ軸の正方向（矢印Ｃ方
向）に移動する場合であるので回数をインクリメントし
たが、移動子６０をＴ軸の負方向（矢印Ｄ方向）に移動
する場合は回数をデクリメントする。これにより原点か
らの絶対的な位置情報としてカウント数を得る。

【００４８】更に、リセット回数カウント部４２は、軸
上位置設定部４０により設定したリセット回数ＲＭと、
該リセット回数カウント部４２がカウントした回数とを
比較しており、これら回数が一致した際に、軸上位置検
知部４１に検知実行開始指令を送る。即ち軸上位置検知
部４１は、この検知実行開始指令を受けると誘導電圧演
算部３７が演算した誘導電圧Ｖｉと軸上位置設定部４０
が設定した誘導電圧Ｖ１とを逐次比較し、これら電圧Ｖ
ｉ，Ｖ１が一致した際に所定の検知信号ＤＳを出力す
る。

【００４９】軸上位置検知部４１からの検知信号ＤＳに
基づき、電圧供給制御部３２は電圧供給手段６５による
電圧供給を停止させる。電圧供給の停止により上述した
制動力が発生し、移動子６０は直ちに停止する。この
際、機械的なブレーキ手段を併用することも当然可能で
ある。これにより移動子６０はＴ軸上における所望位置
Ｔ１に位置決めされた。

【００５０】以上のように位置検出装置３０を利用する
ことにより、移動子６０の位置検出を行うことができ
る。位置検出装置３０による位置検出は、上述したよう
にオープンループド制御により行われているが、寸法及
び形状において個体差が殆ど無いマグネット５６及びス
ペーサ５７を採用することで高精度な位置検出となって
いる。従って、マグネット列５６０とは別途にエンコー
ダ等の位置検出のための手段を設けなくとも、位置検出
ができるので、装置全体が簡単かつ小型化でき好都合で
ある。

【００５１】上述したように本実施形態では、軸上位置
設定部４０が、移動子６０を位置決めすべきＴ軸上の位
置までの位相数（半位相の数）をリセット回数ＲＭとし
て設定すると共に、リセット回数カウント部４２が、カ
ウントしたリセット回数を前記リセット回数ＲＭと比較
することにより、「誘導電圧Ｖｉの変化態様に基づく該
誘導電圧Ｖｉが変化した位相数（半位相の数）のカウン
ト」を実現した。また、軸上位置設定部４０が、移動子
６０を位置決めすべきＴ軸上の位置の位相内における変
位（Ｔ１を半位相で割った余り）に対応する誘導電圧Ｖ
１を設定すると共に、軸上位置検知部４１が、誘導電圧
Ｖｉを前記誘導電圧Ｖ１と比較することにより、「誘導
電圧Ｖｉに基づく位相内における変位の演算」を実現し
ている。しかし、固定子に対する移動子の位置を演算す
るための構成は本実施形態の構成に限らず、例えば、誘
導電圧Ｖｉの変化態様に基づき、誘導電圧Ｖｉが変化し
た位相数を逐次カウントすると共に、誘導電圧Ｖｉに基
づき、位相内におけるＴ軸上の変位を逐次演算し、
{（カウントした位相数）×（単位位相に対応するＴ軸
上の距離）＋（位相内におけるＴ軸上の変位）}＝（移
動子のＴ軸上の位置）として逐次計算する構成により実
現することも可能である。

【００５２】上述した実施形態では、カウントする位相
の単位は半位相であったが、カウントする位相の単位は
１位相であってもよい。この場合、位相内で同一の誘導
電圧ＶｉをもつＴ軸上の値が２つ存在するので、誘導電
圧の変化率等を微分により求める必要がある。

【００５３】なお上述した実施形態ではワーク設置部で
あるテーブル３がフレーム２に対して固定されている
が、テーブル３がフレーム２に対して移動駆動する構成
を採用することも可能である。この場合、フレーム２に
固定子５１を、テーブル３に移動子６０を接続すること
により駆動装置５０を設置し、該駆動装置５０によりテ
ーブル３をフレーム２に対して移動駆動することができ
る。

【００５４】また上述した実施形態では工作機械の一例
としてレーザ加工機１を示したが、駆動装置５０を採用
できるのはレーザ加工機だけに限定されない。その他に
も、支持部材と、該支持部材により相対的に直線移動駆
動自在に支持される被支持部材を有する工作機械である
ならば、例えば、マシニングセンタや旋盤など様々な工
作機械に駆動装置５０を採用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザ加工機の一例を示す斜視図。

【図２】駆動装置の詳細を示す断面図。

【図３】固定子側の断面図。

【図４】マグネットとコイルの位置関係を模式的に示し
た図。

【図５】位置検出装置を示したブロック図。

【図６】マグネットの研磨方法を説明する図。

【図７】スペーサの研磨方法を説明する図。

【図８】誘導電圧と移動子の位置との関係を示したグラ
フ。

【図９】別の実施形態による駆動装置を示す断面図。

【符号の説明】

３０ 位置検出手段（位置検出装置） ５０ リニアモータ（駆動装置） ５１ 固定子 ５６ マグネット部材（マグネット） ５６ｂ 縁端部（側辺） ５７ スペーサ部材（スペーサ） ５７ｂ 縁端部（側辺） ６０ 移動子 ６２ コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−15139（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−51696（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 41/03 H02P 7/00 B23Q 5/28

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定子及び移動子を備えるリニアモータの
   製造方法において、 前記固定子の製造は、 磁気を有する板状のワークの、コイル通過空間に対向又
   は背向する形となる表裏両面を研磨し、 該研磨された前記板状のワーク から同一形状の複数のマ
   グネット部材を切り出し、切り出された 前記複数のマグネット部材を、既に研磨さ
   れた前記表裏を介して積層させ、積層させた状態で前記
   複数のマグネット部材の縁端部を一括研磨する第１の手
   順と、 非磁性体からなる板状のワークの、コイル通過空間に対
   向又は背向する形となる表裏両面を研磨し、 該研磨された前記板状のワーク から同一形状の複数のス
   ペーサ部材を切り出し、切り出された 前記複数のスペーサ部材を、既に研磨され
   た前記表裏を介して積層させ、積層させた状態で前記複
   数のスペーサ部材の縁端部を一括研磨する第 ２の手順と、マグネット保持溝内で前記マグネット部材
   とスペーサ部材を、前記研磨された表裏両面を介して、
   表面が前記コイル通過空間に対向する形で設けると共
   に、前記マグネット部材とスペーサ部材を前記一括研磨
   した縁端部で互いに当接位置決めさせることにより、前
   記マグネット部材とスペーサ部材を直線移動方向に交互
   に配置する第３の手順とを有し、 前記第１及び第２の手順を任意の順序で行った後、前記
   第３の手順を行うことを特徴とするリニアモータの製造
   方法。
2. 【請求項２】前記移動子は、コイルと、前記マグネット
   部材により前記コイルに生じる誘導電圧に基づいて前記
   固定子に対する移動子の位置を検出する位置検出手段
   と、を有することを特徴とする請求項１記載のリニアモ
   ータの製造方法。