JP7472388B1 - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】リニアモータにおける熱減磁の発生を抑制するための技術を提供する。【解決手段】工作機械は、リニアモータを備える。リニアモータは、磁石板と、複数のコイルが設けられているスライダとを含む。スライダは、複数のコイルに電流を印加することにより発生する磁場を磁石板に作用させることで、磁石板上をスライド可能に構成されている。工作機械は、さらに、スライダの位置を検出するための検出部と、工作機械を制御するための制御装置とを備える。制御装置は、電流に係る指令値に基づいて、リニアモータを駆動する処理と、スライダの可動領域を区分けした複数の区間の内で、スライダの位置が属する区間について指令値を積算する処理と、複数の区間のいずれかの区間で、所定時間内における指令値の積算値が所定閾値を超えたことに基づいて、所定の指令を出力する処理とを実行する。【選択図】図９

Description

本開示は、工作機械に関する。

特開２００２－２２３５８７号公報（特許文献１）は、鉄道に利用されるリニアモータを開示している。当該リニアモータは、可動子と複数の固定子とからなる。各固定子にはコイルが設けられており、当該リニアモータは、各コイルに順次電流を流していくことで可動子を移動させる。

特開２００２－２２３５８７号公報

コイルが固定子側ではなく可動子側に設けられているリニアモータがある。当該リニアモータは、固定子として機能する磁石板と、可動子として機能するスライダとを備える。スライダには、複数のコイルが設けられている。スライダは、当該複数のコイルに電流を印加することにより発生する磁場を磁石板に作用させることで磁石板上をスライドする。

スライダで発生した熱は、磁石板に伝わる。スライダが通過しやすい箇所においては、磁石板の温度が上昇し、熱減磁が発生する可能性がある。したがって、リニアモータにおける熱減磁の発生を抑制するための技術が望まれている。

本開示の一例では、リニアモータを備える工作機械が提供される。上記リニアモータは、磁石板と、複数のコイルが設けられているスライダとを含む。上記スライダは、上記複数のコイルに電流を印加することにより発生する磁場を上記磁石板に作用させることで、上記磁石板上をスライド可能に構成されている。上記工作機械は、さらに、上記スライダの位置を検出するための検出部と、上記工作機械を制御するための制御装置とを備える。上記制御装置は、上記電流に係る指令値に基づいて、上記リニアモータを駆動する処理と、上記スライダの可動領域を区分けした複数の区間の内で、上記スライダの位置が属する区間について上記指令値を積算する処理と、上記複数の区間のいずれかの区間で、所定時間内における上記指令値の積算値が所定閾値を超えたことに基づいて、所定の指令を出力する処理とを実行する。

本開示の一例では、上記積算する処理は、上記属する区間の隣接する区間について上記指令値を積算する処理を含む。上記隣接する区間について積算される上記指令値は、上記属する区間について積算される上記指令値よりも小さい。

本開示の一例では、上記所定の指令は、上記駆動する処理を停止するための指令を含む。

本開示の一例では、上記所定の指令は、警告を報知するための指令を含む。

本開示の一例では、上記工作機械は、さらに、ワークまたは工具を回転可能に保持するための主軸を備える。上記リニアモータは、上記主軸を駆動するために用いられている。

本開示の一例では、上記工作機械は、さらに、ワークを載置するためのテーブルを備える。上記リニアモータは、上記テーブルを駆動するために用いられている。

本開示の一例では、上記工作機械は、さらに、部材を搬送するためのローダを備える。上記リニアモータは、上記ローダを駆動するために用いられている。

本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

工作機械の外観を示す図である。 工作機械の内部に設けられているリニアモータを示す斜視図である。 スライダをＺ軸方向から表わした図である。 図３に示されるＩＶ－ＩＶ線に沿ったスライダの断面図である。 図３に示されるＶ－Ｖ線に沿ったスライダの断面図である。 制御装置とリニアモータとの間の信号の流れを概略的に示す図である。 電流指令値とリニアモータの動きとの関係を示す図である。 各区間における電流指令値の積算値の変化を示す図である。 各区間における電流指令値の積算値の推移を示す図である。 各区間における電流指令値の積算値の変化を示す図である。 ＣＰＵ（Central Processing Unit）ユニットのハードウェア構成の一例を示す図である。 ＣＮＣ（Computer Numerical Control）ユニットのハードウェア構成の一例を示す図である。 工作機械の表示処理の流れを示すフローチャートである。 工作機械の装置構成の一例を示す図である。 工作機械の装置構成の他の例を示す図である。 工作機械の装置構成の他の例を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。

＜Ａ．工作機械１００の外観＞
まず、図１を参照して、実施の形態に従う工作機械１００について説明する。図１は、工作機械１００の外観を示す図である。

本明細書でいう「工作機械」とは、ワークを加工する機能を備えた種々の装置を包含する概念である。工作機械１００は、横形のマシニングセンタであってもよいし、立形のマシニングセンタであってもよい。あるいは、工作機械１００は、旋盤であってもよいし、その他の切削機械、研削機械、複合加工機、５軸加工機などであってもよい。また、工作機械１００は、除去加工のみを行うものに限られず、除去加工に加えて付加加工を行うものであってもよい。

工作機械１００は、たとえば、カバー体１３０と、操作盤２００とを含む。カバー体１３０は、スプラッシュガードとも呼ばれ、工作機械１００の外観を成すとともに、ワークの加工エリアＡＲを区画形成している。

工作機械１００は、加工エリアＡＲにクーラントを吐出しながらワークを加工する。加工に用いられたクーラントは、ワークの切り屑を加工エリアＡＲからチップコンベア１５０に流される。チップコンベア１５０は、クーラントからワークの切り屑を分離し、当該切り屑を排出口２７から工作機械１００の外に排出する。ワークの切り屑を除去したクーラントは、ワークの加工に再利用される。

操作盤２００は、汎用のコンピュータであり、加工に関する各種情報を表示するためのディスプレイ２０６を有する。ディスプレイ２０６は、たとえば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、またはその他の表示機器である。また、ディスプレイ２０６は、タッチパネルを備え、工作機械１００に対する各種操作をタッチ操作で受け付ける。

＜Ｂ．リニアモータ５＞
工作機械１００の内部には、主軸やテーブルなど様々な駆動体が存在する。当該駆動体は、たとえば、リニアモータで駆動される。

以下では、図２を参照して、動力源の一例であるリニアモータ５について説明する。図２は、工作機械１００の内部に設けられているリニアモータ５を示す斜視図である。

図２に示されるように、リニアモータ５は、磁石板１０と、スライダ５０とを含む。

磁石板１０は、固定子として機能し、工作機械１００内の不動部品に取り付けられる。磁石板１０には、複数の磁石１２が並べられている。説明の便宜のために、以下では、磁石１２が並べられている方向をＸ軸方向とも称する。磁石板１０の表面と平行でかつＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向とも称する。Ｘ軸方向およびＹ軸方向の両方に直交する方向をＺ軸方向とも称する。

複数の磁石１２の各々は、Ｘ軸方向において所定の間隔を空けて磁石板１０上に配置されている。磁石１２の各々は、永久磁石である。磁石１２の各々は、隣接する磁石１２と極性が反対になるように磁石板１０上に設けられている。たとえば、ある磁石１２の表面がＮ極で裏面がＳ極であったとする。この場合、当該ある磁石１２の隣に配置されている磁石１２については、表面がＳ極で、裏面がＮ極となる。

スライダ５０は、可動子として機能し、工作機械１００内における駆動対象の部品に取り付けられる。スライダ５０は、複数のコイル５２を有する。複数のコイル５２は、Ｘ軸方向に並べてスライダ５０に設けられている。また、コイル５２の各々は、Ｙ軸方向に延在しており、スライダ５０に形成されている後述のティース５３（図４参照）に長円状に巻かれている。

複数のコイル５２は、複数の磁石１２と対向するようにスライダ５０に設けられている。異なる言い方をすれば、複数のコイル５２は、Ｚ軸方向から見て複数の磁石１２と重なるようにスライダ５０に設けられている。

スライダ５０は、複数のコイル５２に交流電流を印加することにより発生する磁場を複数の磁石１２に作用させることで推力を受け、磁石板１０上をＸ軸方向にスライドする。交流電流は、たとえば、コイル５２に電気的に接続される電源（図示しない）から供給される。

＜Ｃ．スライダ５０＞
次に、図３～図５を参照して、上述のスライダ５０についてさらに詳細に説明する。図３は、スライダ５０をＺ軸方向から表わした図である。図４は、図３に示されるＩＶ－ＩＶ線に沿ったスライダ５０の断面図である。図５は、図３に示されるＶ－Ｖ線に沿ったスライダ５０の断面図である。

スライダ５０は、その外観を成す筐体６０を有する。筐体６０は、たとえば、樹脂製である。筐体６０の内部には、スライダコア５１と、複数のコイル５２と、冷却配管５６と、固定用部材５８とが収容されている。

スライダコア５１は、たとえば、電磁鋼板で構成されている。また、スライダコア５１には、複数のティース５３が形成されている。

ティース５３の各々は、スライダコア５１の下面（すなわち、磁石板１０と対向側の面部）から磁石板１０に向けて突き出ている。異なる言い方をすれば、複数のティース５３は、上述の磁石板１０と対向しており、Ｚ軸方向から見て磁石板１０と重なるようにスライダコア５１に形成されている。また、ティース５３の各々は、Ｙ軸方向に延在している。

ティース５３は、Ｘ軸方向の最も外側に位置するティースであって、コイル５２が巻かれていない補助ティース５３Ａと、補助ティース５３Ａの内側に位置するティースであって、コイル５２が巻かれているコイル用ティース５３Ｂとを含む。コイル用ティース５３Ｂには、コイル５２が長円状に巻かれている。

コイル用ティース５３Ｂには、Ｙ軸方向に延在している貫通孔Ｈが形成されている。貫通孔Ｈには、固定用部材５８が挿入される。固定用部材５８には、Ｚ軸方向においてねじ穴が形成されているとともに、スライダコア５１にはＺ軸方向に対して固定用部材５８のねじ穴と連通する貫通孔Ｈが形成されている。

固定用部材５８の形状は、任意である。一例として、固定用部材５８の形状は、直方体形状の角材であってもよいし、円柱形状であってもよいし、その他の形状であってもよい。

固定用部材５８は、スライダコア５１とは異なる種類の部材で構成される。一例として、スライダコア５１が積層鋼鈑で構成されているのに対して、固定用部材５８は、積層鋼鈑以外の金属で構成される。一例として、固定用部材５８は、鉄で構成されてもよいし、その他の種類の金属で構成されてもよい。

冷却配管５６は、磁石板１０との対向側とは反対側の面部に設けられる。冷却配管５６は、冷媒の流入口と、冷媒の流出口とを有する。当該流入口と当該流出口とは、冷却器（図示しない）に繋げられている。冷媒は、冷却配管５６の流入口から冷却配管５６の流出口まで流れ、スライダ５０を冷却する。流出口に到達した冷媒は、冷却器に送られ、冷やされる。その後、冷やされた冷媒は、冷却配管５６の流入口に再び送られる。このように、冷媒は、スライダコア５１の上面を循環することでスライダ５０から排熱する。冷媒は、たとえば、水などを含む液体である。

冷却配管５６は、たとえば、熱伝導性の良い金属管で構成される。一例として、冷却配管５６は、銅管で構成されてもよいし、アルミニウム管で構成されてもよいし、ステンレス鋼管で構成されてもよい。

なお、図４には、冷却配管５６の断面形状が円形である例が示されているが、冷却配管５６の断面形状は、任意である。冷却配管５６の断面形状は、たとえば、多角形であってもよいし、その他の形状であってもよい。

＜Ｄ．概要＞
スライダ５０で発生した熱は、磁石板１０に伝わる。スライダ５０が通過しやすい磁石板１０上の箇所においては、温度が上昇し、熱減磁が発生する可能性がある。熱減磁が発生すると、永久磁石である磁石板１０の磁力が低下してしまう。そこで、実施の形態に従う工作機械１００は、スライダ５０の位置を監視し、スライダ５０の位置に偏りがある場合に、熱減磁に対処するための処理を実行する。

以下では、図６～図８を参照して、熱減磁に対処するための処理について説明する。図６は、制御装置１とリニアモータ５との間の信号の流れを概略的に示す図である。

図６に示されるように、工作機械１００は、制御装置１と、リニアモータ５とを備える。上述のように、リニアモータ５は、磁石板１０と、スライダ５０とで構成されている。

リニアモータ５には、スライダ５０の位置を検出するための位置検出機構７０が設けられている。位置検出機構７０には、スライダ５０の位置を検出することが可能な任意の機構が採用され得る。

一例として、位置検出機構７０には、電磁式のリニアスケールが採用されてもよいし、光学式のリニアスケールが採用されてもよいし、その他の機構が採用されてもよい。位置検出機構７０は、たとえば、固定子（たとえば、磁石板１０）に設けられているスケールと、可動子（たとえば、スライダ５０）に設けられているセンサヘッドとで構成されている。センサヘッドは、スケールを読み取ることでスライダ５０の位置を検出することができる。検出された位置は、制御装置１に定期的に出力される。

制御装置１は、プログラムで規定されている電流指令値に基づいて、リニアモータ５の駆動を制御する。このとき、制御装置１は、スライダ５０の可動領域を区分けした複数の区間の内で、スライダ５０の位置が属する区間について電流指令値を積算する。そして、制御装置１は、各区間のいずれかの区間で、所定時間内における電流指令値の積算値が所定閾値を超えたことに基づいて、熱減磁に対処するための所定の指令を出力する。

図７～図９を参照して、具体例について説明する。図７は、電流指令値とリニアモータ５の動きとの関係を示す図である。図７では、スライダ５０の可動領域が区間ＲＡ～ＲＮに区分けされている。区間ＲＡ～ＲＮの各々の長さは、同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。図８は、区間ＲＡ～ＲＮの各々における電流指令値の積算値の変化を示す図である。

時刻「Ｔ０」から時刻「Ｔ１」までの間、電流指令値は、一定であったとする（図７参照）。その間に位置検出機構７０によって検出されたスライダ５０の位置は、区間ＲＡに属していたとする。この場合、制御装置１は、区間ＲＡについて電流指令値を積算していく（図８参照）。一方で、制御装置１は、区間ＲＡ以外の区間ＲＢ～ＲＮについて電流指令値を積算しない。なお、積算対象の値は、電流指令値そのものである必要はなく、電流指令値と相関のある物理量であってもよい。

その後、時刻「Ｔ１」から時刻「Ｔ２」までの間、電流指令値が一定であったとする（図７参照）。その間に位置検出機構７０によって検出されたスライダ５０の位置は、区間ＲＢに属していたとする。この場合、制御装置１は、区間ＲＢについて電流指令値を積算していく（図８参照）。一方で、制御装置１は、区間ＲＢ以外の区間ＲＡ、ＲＣ～ＲＮについて電流指令値を積算しない。

図９は、区間ＲＡ～ＲＮの各々における電流指令値の積算値の推移を示す図である。制御装置１は、区間ＲＡ～ＲＮの各々について、所定時間ΔＴ内における電流指令値の積算値を算出する。所定時間ΔＴの長さは、予め設定されていてもよいし、ユーザによって任意に設定されてもよい。

図９の例では、時刻「Ｔα」から時刻「Ｔβ」までの間が所定時間ΔＴとして示されている。典型的には、時刻「Ｔβ」は現在時刻である。制御装置１は、過去の時刻「Ｔα」から現在の時刻「Ｔβ」までの時間ΔＴにおける電流指令値の積算値（増加量）を算出する。

そして、制御装置１は、所定時間ΔＴ内における電流指令値の積算値が所定閾値ｔｈを超えているか否かを判断する。閾値ｔｈは、予め設定されていてもよいし、ユーザによって任意に設定されてもよい。また、閾値ｔｈは、区間ＲＡ～ＲＮの各々で同じであってもよいし、区間ＲＡ～ＲＮの各々で異なっていてもよい。

制御装置１は、区間ＲＡ～ＲＮのいずれかの区間で、所定時間ΔＴ内における電流指令値の積算値が所定閾値ｔｈを超えたことに基づいて、熱減磁に対処するための所定の指令を出力する。図９の例では、区間ＲＢにおいて、所定時間ΔＴ内における電流指令値の積算値が所定閾値ｔｈを超えている。この場合、制御装置１は、熱減磁に対処するための所定の指令を出力する。

これにより、工作機械１００は、スライダ５０の位置に偏りがある場合に熱減磁を抑制することができる。これを実現するために、磁石板１０に温度センサを設ける必要がない。仮に、温度センサを用いて熱減磁を抑制するためには、磁石板１０のあらゆる箇所に温度センサを設ける必要がある。実施の形態に従う工作機械１００は、スライダ５０の位置と、スライダ５０の電流指令値とに基づいて、磁石板１０の温度上昇を予測することができる。このように、工作機械１００は、温度センサなどの余分なハードウェアを設けることなく、リニアモータ５の熱減磁を抑制することができる。

制御装置１は、所定時間ΔＴ内における電流指令値の積算値が所定閾値ｔｈを超えた場合には、熱減磁に対処するための所定の指令を出力する。当該所定の指令の一例としては、リニアモータ５の駆動処理を停止するための指令が挙げられる。これにより、リニアモータ５の駆動が停止され、磁石板１０の温度上昇が抑制される。結果として、熱減磁が抑制される。

上記所定の指令の他の例としては、リニアモータ５の温度が許容範囲を超えていることを示す警告を報知するための指令が挙げられる。警告の報知手段は任意である。一例として、報知処理は、上述のディスプレイ２０６にメッセージを表示することで実現される。他の例として、報知処理は、工作機械１００に設けられているランプ（図示しない）を発光させることで実現される。さらに他の例として、報知処理は、工作機械１００に設けられているスピーカー（図示しない）から音声を出力することにより実現される。上記報知処理により、作業者は、リニアモータ５の温度が許容範囲を超えていることを認識することができる。

なお、上述の図７～図９の例では、スライダ５０の位置が属する区間についてのみ電流指令値が積算される例について説明を行ったが、電流指令値は、スライダ５０の位置が属する区間に隣接する区間についても積算されてもよい。この場合、当該隣接する区間について積算される電流指令値は、スライダ５０が存在する区間について積算される電流指令値よりも小さい。すなわち、スライダ５０からの距離が遠い区間ほど、加算される電流指令値が小さくなる。スライダ５０からの距離が近い区間ほどスライダ５０からの伝熱量が多くなるため、制御装置１は、リニアモータ５の温度が許容範囲を超えているか否かをより正確に判断することができる。

上述の図７を参照しつつ、図１０を参照して、具体例について説明する。図１０は、区間ＲＡ～ＲＮの各々における電流指令値の積算値の変化を示す図である。

図７に示されるように、電流指令値は、時刻「Ｔ０」から時刻「Ｔ１」までの間、一定であったとする。その間に位置検出機構７０によって検出されたスライダ５０の位置は、区間ＲＡに属していたとする。この場合、制御装置１は、区間ＲＡと、区間ＲＡに隣接する区間ＲＢとについて電流指令値を積算する（図１０参照）。このとき、隣接する区間ＲＢについて積算される電流指令値は、スライダ５０が存在する区間ＲＡについて積算される電流指令値よりも小さい。一方で、制御装置１は、区間ＲＡから一定距離以上離れた区間（たとえば、区間ＲＮ）については電流指令値を積算しない（図１０参照）。

その後、時刻「Ｔ１」から時刻「Ｔ２」までの間、電流指令値が一定であったとする。その間に位置検出機構７０によって検出されたスライダ５０の位置は、区間ＲＢに属していたとする。この場合、制御装置１は、区間ＲＢと、区間ＲＢに隣接する区間ＲＡ，ＲＣとについて電流指令値を積算する（図１０参照）。このとき、隣接する区間ＲＡ，ＲＣについて積算される電流指令値は、スライダ５０が存在する区間ＲＢについて積算される電流指令値よりも小さい。一方で、制御装置１は、区間ＲＢから一定距離以上離れた区間（たとえば、区間ＲＮ）については電流指令値を積算しない（図１０参照）。

＜Ｅ．ＣＰＵユニット２０のハードウェア構成＞
次に、図１１を参照して、上述の図６に示される制御装置１の一例であるＣＰＵユニット２０のハードウェア構成について説明する。図１１は、ＣＰＵユニット２０のハードウェア構成の一例を示す図である。

ＣＰＵユニット２０は、制御回路１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、通信インターフェイス１０４，１０５と、補助記憶装置１２０とを含む。これらのコンポーネントは、内部バス１０９に接続される。

制御回路１０１は、たとえば、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ、少なくとも１つのＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、少なくとも１つのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはそれらの組み合わせなどによって構成され得る。

制御回路１０１は、制御プログラム１２２などの各種プログラムを実行することでＣＰＵユニット２０の動作を制御する。制御プログラム１２２は、本明細書で記載されている各種処理を実現するためのプログラムである。制御回路１０１は、制御プログラム１２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、補助記憶装置１２０またはＲＯＭ１０２からＲＡＭ１０３に制御プログラム１２２を読み出す。ＲＡＭ１０３は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラム１２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。

通信インターフェイス１０４は、フィールドネットワークを用いて外部機器と定周期通信を行なうためのインターフェイスである。当該外部機器は、たとえば、後述のモータドライバ２４１Ａ～２４１Ｈ（図１４～図１６参照）を含む。フィールドネットワークとしては、たとえば、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）、ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ（登録商標）、ＣＣ－Ｌｉｎｋ（登録商標）、またはＣｏｍｐｏＮｅｔ（登録商標）などが採用される。

通信インターフェイス１０５には、ＬＡＮやアンテナなどが接続される。ＣＰＵユニット２０は、通信インターフェイス１０５を介してネットワークに接続される。これにより、ＣＰＵユニット２０は、ネットワークに接続される外部機器とデータをやり取りする。当該外部機器は、たとえば、上述の操作盤２００やサーバー（図示しない）などを含む。

補助記憶装置１２０は、たとえば、ハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体である。補助記憶装置１２０は、制御プログラム１２２などを格納する。なお、制御プログラム１２２の格納場所は、補助記憶装置１２０に限定されず、制御回路１０１の記憶領域（たとえば、キャッシュメモリ）、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。

また、制御プログラム１２２は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、本実施の形態に従う各種処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う制御プログラム１２２の趣旨を逸脱するものではない。さらに、制御プログラム１２２によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバーが制御プログラム１２２の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態で制御装置１が構成されてもよい。

＜Ｆ．ＣＮＣユニット３０のハードウェア構成＞
次に、図１２を参照して、上述の図６に示される制御装置１の一例であるＣＮＣユニット３０のハードウェア構成について説明する。図１２は、ＣＮＣユニット３０のハードウェア構成の一例を示す図である。

ＣＮＣユニット３０は、制御回路３０１と、ＲＯＭ３０２と、ＲＡＭ３０３と、通信インターフェイス３０４と、補助記憶装置３２０とを含む。これらのコンポーネントは、内部バス３０９に接続される。

制御回路３０１は、たとえば、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ、少なくとも１つのＧＰＵ、少なくとも１つのＡＳＩＣ、少なくとも１つのＦＰＧＡ、またはそれらの組み合わせなどによって構成され得る。

制御回路３０１は、制御プログラム３２２などの各種プログラムを実行することでＣＮＣユニット３０の動作を制御する。制御プログラム３２２は、たとえば、ワークの加工プログラムなどを含む。制御回路３０１は、制御プログラム３２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、ＲＯＭ３０２からＲＡＭ３０３に制御プログラム３２２を読み出す。ＲＡＭ３０３は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラム３２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。

通信インターフェイス３０４は、有線または無線で他の装置との通信を実現するためのインターフェイスである。一例として、ＣＮＣユニット３０は、通信インターフェイス３０４を介して、ワークの加工を実現するための各種駆動ユニットと通信を行う。

補助記憶装置３２０は、たとえば、ハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体である。補助記憶装置３２０は、制御プログラム３２２などを格納する。制御プログラム３２２の格納場所は、補助記憶装置３２０に限定されず、制御回路３０１の記憶領域（たとえば、キャッシュメモリ）、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。

また、制御プログラム３２２は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、制御プログラム３２２に規定されている制御処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う制御プログラム３２２の趣旨を逸脱するものではない。さらに、制御プログラム３２２によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバーが制御プログラム３２２の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態で工作機械１００が構成されてもよい。

＜Ｇ．フローチャート＞
次に、図１３を参照して、工作機械１００の表示処理について説明する。図１３は、工作機械１００の表示処理の流れを示すフローチャートである。

図１３に示される処理は、制御装置１の一例である上述のＣＰＵユニット２０によって実行される。あるいは、図１３に示される処理は、制御装置１の一例である上述のＣＮＣユニット３０によって実行される。あるいは、図１３に示される処理は、制御装置１の一例であるＣＰＵユニット２０とＣＮＣユニット３０とが協働することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、操作盤２００、回路素子、またはその他のハードウェアによって実行されてもよい。

ステップＳ１１０において、制御装置１は、プログラムに規定されている電流指令値に基づいて、リニアモータ５を駆動する。

ステップＳ１１２において、制御装置１は、リニアモータ５を構成するスライダ５０の位置を上述の位置検出機構７０から取得する。

ステップＳ１１４において、制御装置１は、ステップＳ１１２で取得したスライダ５０の位置に基づいて、スライダ５０の可動領域を区分けした複数の区間ＲＡ～ＲＮの内で、スライダ５０が属する区間を特定する。

ステップＳ１１６において、制御装置１は、ステップＳ１１４で特定した区間について、リニアモータ５の駆動するための電流指令値を積算する。好ましくは、制御装置１は、ステップＳ１１４で特定した区間からの距離に応じて、他の区間についても電流指令値を積算する。このとき、当該他の区間について積算される電流指令値は、ステップＳ１１４で特定した区間からの距離が長くなるほど小さくなる。

ステップＳ１２０において、制御装置１は、異常判定処理の実行タイミングが到来したか否かを判断する。当該実行タイミングは、たとえば、リニアモータ５の駆動中において所定期間ごとに到来する。制御装置１は、異常判定処理の実行タイミングが到来したと判断した場合（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１２２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１２０においてＮＯ）、制御装置１は、制御をステップＳ１１０に戻す。

ステップＳ１２２において、制御装置１は、区間ＲＡ～ＲＮの各々について、所定時間内における電流指令値の積算値を算出する。

ステップＳ１３０において、制御装置１は、区間ＲＡ～ＲＮのいずれかの区間で、所定時間内における電流指令値の積算値が所定閾値を超えたか否かを判断する。制御装置１は、区間ＲＡ～ＲＮのいずれかの区間で、所定時間内における電流指令値の積算値が所定閾値を超えたと判断した場合（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１３２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１３０においてＮＯ）、制御装置１は、制御をステップＳ１１０に戻す。

ステップＳ１３２において、制御装置１は、熱減磁に対処するための所定の指令を出力する。当該所定の指令の一例としては、リニアモータ５の駆動処理を停止するための指令が挙げられる。当該所定の指令の他の例としては、リニアモータ５の温度が許容範囲を超えていることを示す警告を報知するための指令が挙げられる。

＜Ｈ．リニアモータ５の応用例＞
次に、図１４～図１６を参照して、上述のリニアモータ５の応用例について説明する。リニアモータ５は、たとえば、工作機械１００内の部品を駆動するために用いられ得る。

リニアモータ５が工作機械１００内で使用される場合には、固定子として機能する磁石板１０が工作機械１００内の不動部品に取り付けられる。一方で、可動子として機能するスライダ５０は、工作機械１００内における駆動対象の部品に取り付けられる。この場合、ボルトが駆動対象の部品を通されるとともに、当該ボルトは、スライダ５０内に形成されている上述の固定用部材５８に形成されているねじ穴に嵌められる。これにより、駆動対象の部品がスライダ５０に固定される。

（Ｈ１．主軸）
まず、図１４を参照して、リニアモータ５を主軸の駆動に応用する例について説明する。図１４は、工作機械１００の装置構成の一例を示す図である。

リニアモータ５は、たとえば、ワークまたは工具を回転可能に保持するための主軸２５０の位置を移動するために用いられる。主軸２５０は、ワークを回転するためのワーク主軸であってもよいし、工具を回転するための工具主軸であってもよい。

説明の便宜のために、以下では、主軸２５０を基準とする座標系をＸ'軸，Ｙ'軸およびＺ'軸で表わす。Ｘ'軸、Ｙ'軸およびＺ'軸は、互いに直交している。

図１４に示されるように、工作機械１００は、制御装置１と、駆動部２４０Ａと、主軸２５０とを含む。

駆動部２４０Ａは、主軸２５０を駆動するための機構である。駆動部２４０Ａの装置構成は、任意である。駆動部２４０Ａは、単体の駆動ユニットで構成されてもよし、複数の駆動ユニットで構成されてもよい。図１４の例では、駆動部２４０Ａは、モータドライバ２４１Ａ～２４１Ｃと、リニアモータ２４２Ａ～２４２Ｃと、位置検出機構２４３Ａ～２４３Ｃとで構成されている。リニアモータ２４２Ａ～２４２Ｃの各々は、上述のリニアモータ５に対応する。位置検出機構２４３Ａ～２４３Ｃの各々は、上述の位置検出機構７０に対応する。

モータドライバ２４１Ａは、主軸２５０のＸ'軸方向における駆動を制御する。モータドライバ２４１Ａは、制御装置１から電流指令値の入力を受け、当該電流指令値に応じた電流をリニアモータ２４２Ａに出力する。

より具体的には、制御装置１は、電流指令値（目標速度）をモータドライバ２４１Ａに逐次的に出力する。モータドライバ２４１Ａは、位置検出機構２４３Ａの位置信号から主軸２５０の実速度を算出し、当該実速度と当該目標速度との差分が小さくなるようにリニアモータ２４２Ａに電流を出力する。これにより、モータドライバ２４１Ａは、Ｘ'軸方向の任意の位置に主軸２５０を移動する。

モータドライバ２４１Ｂは、主軸２５０のＹ'軸方向における駆動を制御する。モータドライバ２４１Ｂは、制御装置１から電流指令値の入力を受け、当該電流指令値に応じた電流をリニアモータ２４２Ｂに出力する。

より具体的には、制御装置１は、電流指令値（目標速度）をモータドライバ２４１Ｂに逐次的に出力する。モータドライバ２４１Ｂは、位置検出機構２４３Ｂの位置信号から主軸２５０の実速度を算出し、当該実速度と当該目標速度との差分が小さくなるようにリニアモータ２４２Ｂに電流を出力する。これにより、モータドライバ２４１Ｂは、Ｙ'軸方向の任意の位置に主軸２５０を移動する。

モータドライバ２４１Ｃは、主軸２５０のＺ'軸方向における駆動を制御する。モータドライバ２４１Ｃは、制御装置１から電流指令値の入力を受け、当該電流指令値に応じた電流をリニアモータ２４２Ｃに出力する。

より具体的には、制御装置１は、電流指令値（目標速度）をモータドライバ２４１Ｃに逐次的に出力する。モータドライバ２４１Ｃは、位置検出機構２４３Ｃの位置信号から主軸２５０の実速度を算出し、当該実速度と当該目標速度との差分が小さくなるようにリニアモータ２４２Ｃに電流を出力する。これにより、モータドライバ２４１Ｃは、Ｚ'軸方向の任意の位置に主軸２５０を移動する。

（Ｈ２．テーブル）
次に、図１５を参照して、リニアモータ５をテーブルの駆動に応用する例について説明する。図１５は、工作機械１００の装置構成の他の例を示す図である。

リニアモータ５は、たとえば、工作機械内に設けられているテーブル２６０を駆動するために用いられる。テーブル２６０は、加工対象のワークを載置するための台である。

図１５に示されるように、工作機械１００は、制御装置１と、駆動部２４０Ｂと、テーブル２６０とを含む。

駆動部２４０Ｂは、テーブル２６０を駆動するための機構である。駆動部２４０Ｂの装置構成は、任意である。駆動部２４０Ｂは、単体の駆動ユニットで構成されてもよし、複数の駆動ユニットで構成されてもよい。図１５の例では、駆動部２４０Ｂは、モータドライバ２４１Ｄ，２４１Ｅと、リニアモータ２４２Ｄ，２４２Ｅと、位置検出機構２４３Ｄ，２４３Ｅとで構成されている。リニアモータ２４２Ｄ，２４２Ｅの各々は、上述のリニアモータ５に対応する。位置検出機構２４３Ｄ，２４３Ｅの各々は、上述の位置検出機構７０に対応する。

モータドライバ２４１Ｄは、テーブル２６０のＸ'軸方向における駆動を制御する。モータドライバ２４１Ｄは、制御装置１から電流指令値の入力を受け、当該電流指令値に応じた電流をリニアモータ２４２Ｄに出力する。

より具体的には、制御装置１は、電流指令値（目標速度）をモータドライバ２４１Ｄに逐次的に出力する。モータドライバ２４１Ｄは、位置検出機構２４３Ｄの位置信号からテーブル２６０の実速度を算出し、当該実速度と当該目標速度との差分が小さくなるようにリニアモータ２４２Ｄに電流を出力する。これにより、モータドライバ２４１Ｄは、Ｘ'軸方向の任意の位置にテーブル２６０を移動する。

モータドライバ２４１Ｅは、テーブル２６０のＹ'軸方向における駆動を制御する。モータドライバ２４１Ｅは、制御装置１から電流指令値の入力を受け、当該電流指令値に応じた電流をリニアモータ２４２Ｅに出力する。

より具体的には、制御装置１は、電流指令値（目標速度）をモータドライバ２４１Ｅに逐次的に出力する。モータドライバ２４１Ｅは、位置検出機構２４３Ｅの位置信号からテーブル２６０の実速度を算出し、当該実速度と当該目標速度との差分が小さくなるようにリニアモータ２４２Ｅに電流を出力する。これにより、モータドライバ２４１Ｅは、Ｙ'軸方向の任意の位置にテーブル２６０を移動する。

（Ｈ３．ローダ）
次に、図１６を参照して、リニアモータ５をローダの駆動に応用する例について説明する。図１６は、工作機械１００の装置構成の他の例を示す図である。

リニアモータ５は、たとえば、部材を搬送するためのローダ２７０を駆動するために用いられる。当該部材は、加工前または加工後のワークであってもよいし、工具であってもよい。

図１６に示されるように、工作機械１００は、制御装置１と、駆動部２４０Ｃと、ローダ２７０とを含む。

駆動部２４０Ｃは、ローダ２７０を駆動するための機構である。駆動部２４０Ｃの装置構成は、任意である。駆動部２４０Ｃは、単体の駆動ユニットで構成されてもよし、複数の駆動ユニットで構成されてもよい。図１６の例では、駆動部２４０Ｃは、モータドライバ２４１Ｆ～２４１Ｈと、リニアモータ２４２Ｆ～２４２Ｈと、位置検出機構２４３Ｆ～２４３Ｈとで構成されている。リニアモータ２４２Ｆ～２４２Ｈの各々は、上述のリニアモータ５に対応する。位置検出機構２４３Ｆ～２４３Ｈの各々は、上述の位置検出機構７０に対応する。

モータドライバ２４１Ｆは、ローダ２７０のＸ'軸方向における駆動を制御する。モータドライバ２４１Ｆは、制御装置１から電流指令値の入力を受け、当該電流指令値に応じた電流をリニアモータ２４２Ｆに出力する。

より具体的には、制御装置１は、電流指令値（目標速度）をモータドライバ２４１Ｆに逐次的に出力する。モータドライバ２４１Ｆは、位置検出機構２４３Ｆの位置信号からローダ２７０の実速度を算出し、当該実速度と当該目標速度との差分が小さくなるようにリニアモータ２４２Ｆに電流を出力する。これにより、モータドライバ２４１Ｆは、Ｘ'軸方向の任意の位置にローダ２７０を移動する。

モータドライバ２４１Ｇは、ローダ２７０のＹ'軸方向における駆動を制御する。モータドライバ２４１Ｇは、制御装置１から電流指令値の入力を受け、当該電流指令値に応じた電流をリニアモータ２４２Ｇに出力する。

より具体的には、制御装置１は、電流指令値（目標速度）をモータドライバ２４１Ｇに逐次的に出力する。モータドライバ２４１Ｇは、位置検出機構２４３Ｇの位置信号からローダ２７０の実速度を算出し、当該実速度と当該目標速度との差分が小さくなるようにリニアモータ２４２Ｇに電流を出力する。これにより、モータドライバ２４１Ｇは、Ｙ'軸方向の任意の位置にローダ２７０を移動する。

モータドライバ２４１Ｈは、ローダ２７０のＺ'軸方向における駆動を制御する。モータドライバ２４１Ｈは、制御装置１から電流指令値の入力を受け、当該電流指令値に応じた電流をリニアモータ２４２Ｈに出力する。

より具体的には、制御装置１は、目標速度を含む制御信号をモータドライバ２４１Ｈに逐次的に出力する。モータドライバ２４１Ｈは、位置検出機構２４３Ｈの位置信号からローダ２７０の実速度を算出し、当該実速度と当該目標速度との差分が小さくなるようにリニアモータ２４２Ｈに電流を出力する。これにより、モータドライバ２４１Ｈは、Ｚ'軸方向の任意の位置にローダ２７０を移動する。

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 制御装置、５ リニアモータ、１０ 磁石板、１２ 磁石、２０ ＣＰＵユニット、２７ 排出口、３０ ＣＮＣユニット、５０ スライダ、５１ スライダコア、５２ コイル、５３ ティース、５３Ａ 補助ティース、５３Ｂ コイル用ティース、５６ 冷却配管、５８ 固定用部材、６０ 筐体、７０ 位置検出機構、１００ 工作機械、１０１ 制御回路、１０２ ＲＯＭ、１０３ ＲＡＭ、１０４ 通信インターフェイス、１０５ 通信インターフェイス、１０９ 内部バス、１２０ 補助記憶装置、１２２ 制御プログラム、１３０ カバー体、１５０ チップコンベア、２００ 操作盤、２０６ ディスプレイ、２４０Ａ 駆動部、２４０Ｂ 駆動部、２４０Ｃ 駆動部、２４１Ａ モータドライバ、２４１Ｂ モータドライバ、２４１Ｃ モータドライバ、２４１Ｄ モータドライバ、２４１Ｅ モータドライバ、２４１Ｆ モータドライバ、２４１Ｇ モータドライバ、２４１Ｈ モータドライバ、２４２Ａ リニアモータ、２４２Ｂ リニアモータ、２４２Ｃ リニアモータ、２４２Ｄ リニアモータ、２４２Ｅ リニアモータ、２４２Ｆ リニアモータ、２４２Ｇ リニアモータ、２４２Ｈ リニアモータ、２４３Ａ 位置検出機構、２４３Ｂ 位置検出機構、２４３Ｃ 位置検出機構、２４３Ｄ 位置検出機構、２４３Ｅ 位置検出機構、２４３Ｆ 位置検出機構、２４３Ｇ 位置検出機構、２４３Ｈ 位置検出機構、２５０ 主軸、２６０ テーブル、２７０ ローダ、３０１ 制御回路、３０２ ＲＯＭ、３０３ ＲＡＭ、３０４ 通信インターフェイス、３０９ 内部バス、３２０ 補助記憶装置、３２２ 制御プログラム、ＡＲ 加工エリア、Ｈ 貫通孔、ＲＡ 区間、ＲＢ 区間、ＲＣ 区間、ＲＮ 区間、ｔｈ 所定閾値、ΔＴ 所定時間。

Claims (7)

1. リニアモータを備える工作機械であって、
   前記リニアモータは、
   磁石板と、
   複数のコイルが設けられているスライダとを含み、
   前記スライダは、前記複数のコイルに電流を印加することにより発生する磁場を前記磁石板に作用させることで、前記磁石板上をスライド可能に構成されており、
   前記スライダの位置を検出するための検出部と、
   前記工作機械を制御するための制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記電流に係る指令値に基づいて、前記リニアモータを駆動する処理と、
   前記スライダの可動領域を区分けした複数の区間の内で、前記スライダの位置が属する区間について前記指令値を積算する処理と、
   前記複数の区間のいずれかの区間で、所定時間内における前記指令値の積算値が所定閾値を超えたことに基づいて、所定の指令を出力する処理とを実行する、工作機械。
2. 前記積算する処理は、前記属する区間の隣接する区間について前記指令値を積算する処理を含み、
   前記隣接する区間について積算される前記指令値は、前記属する区間について積算される前記指令値よりも小さい、請求項１に記載の工作機械。
3. 前記所定の指令は、前記駆動する処理を停止するための指令を含む、請求項１または２に記載の工作機械。
4. 前記所定の指令は、警告を報知するための指令を含む、請求項１または２に記載の工作機械。
5. 前記工作機械は、さらに、ワークまたは工具を回転可能に保持するための主軸を備え、
   前記リニアモータは、前記主軸を駆動するために用いられている、請求項１または２に記載の工作機械。
6. 前記工作機械は、さらに、ワークを載置するためのテーブルを備え、
   前記リニアモータは、前記テーブルを駆動するために用いられている、請求項１または２に記載の工作機械。
7. 前記工作機械は、さらに、部材を搬送するためのローダを備え、
   前記リニアモータは、前記ローダを駆動するために用いられている、請求項１または２に記載の工作機械。