KR101064546B1 - 리니어 모터 장치 및 그것을 탑재한 공작기계 - Google Patents

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타쿠야 오카다
노리타카 이시야마
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지엠씨 힐스톤 가부시키가이샤
무라다기카이가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 흡인력 변동에 의한 추력의 불균형을 경감할 수 있는 리니어 모터 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
이를 위해, 이 리니어 모터 장치는 리니어 모터(1)와, 이 리니어 모터(1)를 제어하는 제어부(30)를 구비한다. 리니어 모터(1)는 N극과 S극이 축방향으로 교대로 배열되는 영구자석으로 이루어지는 자석부재(2)와, 이 자석부재(2)에 대하여 상기 축방향에 직교하는 측에 배치되어 자석부재(2)가 상대적으로 축방향으로 이동 가능한 코일부재(3)를 구비한다. 제어부(30)는 자석부재(2) 및 코일부재(3) 중의 이동측 부재가 자석부재(2)의 자극(N, S)의 피치(p) 일부의 사용범위(L)에서 왕복 이동하도록 코일부재(3)로의 통전을 제어한다.
리니어 모터, 공작기계

Description

리니어 모터 장치 및 그것을 탑재한 공작기계{LINEAR MOTOR DEVICE AND MACHINE TOOL HAVING THE SAME MOUNTED THEREON}
본 발명은 리니어 모터 장치 및 그것을 탑재한 프레스 기계 등의 공작기계에 관한 것이다.
종래, 리니어 모터로서 N극과 S극이 교대로 배열되는 환축상의 영구자석으로 이루어지는 자석부재와, 이 자석부재의 주위를 둘러싸는 복수의 코일을 축방향으로 배열한 코일부재를 구비하는 것이 제안되어 있다(예를 들면 특허문헌 1).
[특허문헌 1] 일본 특허공개 평10-313566호 공보
상기 특허문헌 1에 개시된 리니어 모터는, OA기기 등에 있어서 회전형의 모터 및 볼나사의 조합 대신에 사용하는 용도 등의 것이지만, 프레스 기계 등의 직동운동을 행하는 공작기계에 있어서도 리니어 모터를 사용하면 구성이 간소하고 제어성도 뛰어난 것으로 된다.
그러나, 리니어 모터는 그 직진 동작에 있어서 이동경로 중에 자석부재 외주에 자성체가 있을 경우, 자석부재의 자극을 통과하는 주기의 흡인력 변동을 발생시켜 추력의 불균형을 발생시킨다. 상기와 같은 자성체는 자석부재의 낙하방지 등의 목적으로 설치되는 일이 있다. 프레스 기계 등의 공작기계의 구동원으로서 리니어 모터를 사용했을 경우, 상기 흡인력 변동은 공작물과 공구 혹은 금형간의 접촉 속도의 변동으로 되고, 그 변동이 프레스 절단면이나 절삭 가공면 등의 가공 품질로서 나타나서 가공 품질의 저하로 연결된다.
본 발명의 목적은 흡인력 변동에 의한 추력의 불균형을 경감할 수 있는 리니어 모터 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 구동원에 리니어 모터 를 이용하여 간소화를 꾀하면서, 흡인력 변동에 의한 가공 품질의 저하를 경감할 수 있는 프레스 기계 등의 공작기계를 제공하는 것이다.
본 발명의 리니어 모터 장치는 리니어 모터와, 이 리니어 모터를 제어하는 제어부를 구비하고; 상기 리니어 모터는 N극과 S극이 축방향으로 교대로 배열되는 영구자석으로 이루어지는 자석부재와, 이 자석부재에 대하여 상기 축방향에 직교하는 쪽에 배치되어 상기 자석부재가 상대적으로 축방향으로 이동 가능한 코일부재를 구비하고; 상기 제어부는 상기 자석부재 및 코일부재 중 이동측의 부재가 자석부재의 사용 범위 내에서 왕복 이동하도록 코일부재로의 통전을 제어하고, 상기 사용 범위는 상기 영구 자석 각각에 자극 사이 범위인 자극 피치의 중간 범위에 해당되고, 변동이 증가하는 상기 영구자석 각각의 자극 부근에서 흡인력 변동이 크게 일어나지 않는 범위인 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의하면, 자석부재 및 코일부재 중 이동측의 부재가, 자석부재의 자극 사이의 일부에서 왕복 이동하도록 제어부에 의해 상기 코일부재로의 통전을 제어하기 때문에, 흡인력 변동이 크게 일어나지 않는 범위에서 리니어 모터를 왕복시키게 된다. 그 때문에 흡인력 변동에 의한 추력의 불균형이 경감된다.
본 발명의 공작기계는 공작물에 가공을 실시하는 가공수단과, 이 가공수단을 왕복 동작시키는 드라이브 수단을 구비한 공작기계로서: 상기 드라이브 수단은 리니어 모터와, 이 리니어 모터를 제어하는 제어부를 구비하고; 상기 리니어 모터는 N극과 S극이 축방향으로 교대로 배열되는 영구자석으로 이루어지는 자석부재와, 이 자석부재에 대하여 상기 축방향에 직교하는 쪽에 배치되어 상기 자석부재가 상대적으로 축방향으로 이동 가능한 코일부재를 갖고; 상기 제어부는 상기 자석부재 및 코일부재 중, 상기 가공수단에 결합된 이동측의 부재가 자석부재의 사용 범위 내에서 왕복 이동하도록 상기 코일부재로의 통전을 제어하고, 상기 사용 범위는 상기 영구 자석 각각에 자극 사이 범위인 자극 피치의 중간 범위에 해당되고, 변동이 증가하는 상기 영구자석 각각의 자극 부근에서 흡인력 변동이 크게 일어나지 않는 범위인 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의하면, 가공수단을 왕복 동작시키는 드라이브 수단에 리니어 모터를 사용했기 때문에 회전형의 모터를 사용하는 것과 달리 회전을 왕복 동작으로 변환하는 기구가 불필요하여 구성이 간소화된다. 또한 리니어 모터는 상기 제어부의 제어에 의해 흡인력 변동이 크게 일어나지 않는 범위에서 왕복 동작한다. 그 때문에 흡인력 변동에 의한 추력의 불균형이 경감되어서, 흡인력 변동에 따르는 가공 품질의 저하를 회피할 수 있고, 가공 품질을 향상시킬 수 있다.
상기 공작기계는 프레스 기계여도 된다. 즉, 본 발명의 프레스 기계는 판재에 구멍 가공, 성형 가공 등의 가공을 실시하는 프레스 가공수단과, 이 프레스 가공수단을 구동하는 드라이브 수단을 구비한 프레스 기계로서: 상기 드라이브 수단은 리니어 모터와, 이 리니어 모터를 제어하는 제어부를 구비하고; 상기 리니어 모터는 N극과 S극이 축방향으로 교대로 배열되는 영구자석으로 이루어지는 자석부재와, 이 자석부재에 대하여 상기 축방향에 직교하는 쪽에 배치되어 상기 자석부재가 상대적으로 축방향으로 이동 가능한 코일부재를 갖고; 상기 제어부는 상기 자석부재 및 코일부재 중, 상기 프레스 가공수단에 결합된 이동측의 부재가 자석부재의 사용 범위 내에서 왕복 이동하도록 상기 코일부재로의 통전을 제어하고, 상기 사용 범위는 상기 영구 자석 각각에 자극 사이 범위인 자극 피치의 중간 범위에 해당되고, 변동이 증가하는 상기 영구자석 각각의 자극 부근에서 흡인력 변동이 크게 일어나지 않는 범위인 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의하면, 프레스 가공수단을 왕복 동작시키는 드라이브 수단에 리니어 모터를 사용했기 때문에 회전형의 모터를 사용하는 것과 달리 회전을 왕복 동작으로 변환하는 기구가 불필요하여 구성이 간소화된다. 또한 리니어 모터는 상기 제어부의 제어에 의해 흡인력 변동이 크게 일어나지 않는 범위에서 왕복 동작한다. 그 때문에 흡인력 변동에 의한 추력의 불균형이 경감되어서 흡인력 변동에 따르는 가공 품질의 저하를 회피할 수 있고, 가공 품질을 향상시킬 수 있다.
(발명의 효과)
본 발명의 리니어 모터 장치는 리니어 모터와, 이 리니어 모터를 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 리니어 모터는 N극과 S극이 축방향으로 교대로 배열되는 영구자석으로 이루어지는 자석부재와, 이 자석부재에 대하여 상기 축방향에 직교 하는 쪽에 배치되어 상기 자석부재가 상대적으로 축방향으로 이동 가능한 코일부재를 구비하고, 상기 제어부는 상기 자석부재 및 코일부재 중 이동측의 부재가, 자석부재의 자극 사이의 일부에서 왕복 이동하도록 상기 코일부재로의 통전을 제어하는 것으로 하였기 때문에 흡인력 변동에 의한 추력의 불균형을 경감할 수 있다.
본 발명의 공작기계는 공작물에 가공을 실시하는 가공수단과, 이 가공수단을 왕복 동작시키는 드라이브 수단을 구비한 공작기계로서, 상기 드라이브 수단은 리니어 모터와, 이 리니어 모터를 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 리니어 모터는 N극과 S극이 축방향으로 교대로 배열되는 영구자석으로 이루어지는 자석부재와, 이 자석부재에 대하여 상기 축방향에 직교하는 쪽에 배치되어 상기 자석부재가 상대적으로 축방향으로 이동 가능한 코일부재를 갖고, 상기 제어부는 상기 자석부재 및 코일부재 중, 상기 가공수단에 결합된 이동측의 부재가 자석부재의 자극 사이의 일부에서 왕복 이동하도록 상기 코일부재로의 통전을 제어하는 것으로 하였기 때문에, 구동원에 리니어 모터를 이용하여 간소화를 꾀하면서, 흡인력 변동에 의한 가공 품질의 저하를 경감할 수 있다.
본 발명의 프레스 기계는 판재에 구멍 가공, 성형 가공 등의 가공을 실시하는 프레스 가공수단과, 이 프레스 가공수단을 구동하는 드라이브 수단을 구비한 프레스 기계로서, 상기 드라이브 수단은 리니어 모터와, 이 리니어 모터를 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 리니어 모터는 N극과 S극이 축방향으로 교대로 배열되는 영구자석으로 이루어지는 자석부재와, 이 자석부재에 대하여 상기 축방향에 직교 하는 쪽에 배치되어 상기 자석부재가 상대적으로 축방향으로 이동 가능한 코일부재를 갖고, 상기 제어부는 상기 자석부재 및 코일부재 중, 상기 프레스 가공수단에 결합된 이동측의 부재가 자석부재의 자극 사이의 일부에서 왕복 이동하도록 상기 코일부재로의 통전을 제어하는 것으로 했기 때문에, 흡인력 변동에 의한 가공 품질의 저하를 경감할 수 있다.
본 발명의 일실시형태를 도면과 함께 설명한다. 이 리니어 모터 장치는 리니어 모터(1)와, 이 리니어 모터(1)를 제어하는 제어부(30)를 구비한다.
리니어 모터(1)는 N극과 S극이 축방향으로 교대로 배열되는 영구자석으로 이루어지는 자석부재(2)와, 이 자석부재(2)에 대하여 상기 축방향에 직교하는 쪽에 배치되어 상기 자석부재(2)가 상대적으로 축방향으로 이동 가능한 코일부재(3)를 구비한다. 자석부재(2)와 코일부재(3)는 어느 것을 이동측으로 해도 되지만, 본 실시형태에서는 자석부재(2)가 이동측의 부재, 코일부재(3)가 고정측의 부재로 되어 있다. 자석부재(2)는 둥근 막대형상의 부재이며, 도 1에 화살표 a로 나타내는 바와 같이 이웃하는 자극(N, S) 사이에 자속(a)이 발생한다. 코일부재(3)는 자석부재(2)의 주위를 둘러싸는 복수의 원통형상의 코일(6)을 축방향으로 배열한 코일 유닛으로서 구성된다. 각 코일(6)은 병렬로 접속되어 있다.
코일부재(3)에는, 예를 들면 그 일단에 자석부재(2)에 대하여 자기 흡인력을 작용시키는 자성체(13)가 설치되어 있다. 자성체(13)는, 예를 들면 코일부재(3)로의 통전 정지시에 있어서의 자석부재(2)의 낙하 저지나, 위치 유지 등을 위해서 설 치된다.
제어부(30)는, 자석부재(2)가 코일부재(3)에 대하여 자석부재(2)의 자극(N, S)의 피치(p) 사이의 일부의 사용 범위(L)에서 왕복 이동하도록 코일부재(3)의 코일(6)로의 통전을 제어하는 것이다. 제어부(30)는 코일부재(3)의 각 코일(6)을 여자하는 구동전류를 출력하는 전력 제어부(32)와, 이 전력 제어부(32)에 구동전류의 출력상태와 정지상태의 전환, 및 전류 흐름방향의 전환을 행하게 하는 제어신호를 출력하는 제어신호 생성부(31)와, 자석부재(2)의 진퇴 위치를 검출하는 위치 검출기(34)의 신호를 변환해서 제어신호 생성부(31)에 입력하는 데이터 변환회로(33)로 이루어진다.
전력 제어부(32)는 상기 구동전류로서 3상 교류전류 등을 출력하는 것이며, 3상 상용 교류전원을 소정 주파수의 출력으로 변환하는 인버터 회로 등을 구비하고 있다. 리니어 모터(1)는 전력 제어부(32)에 의한 구동전류의 출력을 유지하면, 코일(6)의 여자에 의해 자석부재(2)가 일정 방향으로의 이동을 계속한다.
위치 검출기(34)는 자석부재(2)의 축방향으로 연장되는 리니어 스케일(35)과, 이 리니어 스케일(35)을 판독하는 검출 헤드(36)로 이루어진다. 리니어 스케일(35)은 자석부재(2)에 스케일 부착부품(37)을 통해서 부착되어 있다. 검출 헤드(35)는 코일부재(3)가 고정된 부재 또는 코일부재(3)에, 검출 헤드 부착부품(38)을 통해서 부착되어 있다. 이 실시형태에서는 뒤에 나타내는 도 5의 프레스 기계의 램(ram;49)을 안내하는 램 가이드(50)에 검출 헤드 부착부품(38)이 부착되어 있다. 데이터 변환회로(33)는 위치 검출기(34)의 검출 헤드(36)의 출력을 제어신호 생성 부(31)에서 취급 가능한 위치 신호로 변환하는 회로이다. 예를 들면, 위치 검출기(34)가 검출 헤드(36)로부터 이동량 상당의 펄스를 출력하는 인크리멘탈식(Incremental Type)의 것인 경우, 데이터 변환회로(33)는 디지털값의 위치 데이터로 변환한다. 위치 검출기(34)의 출력이 제어신호 생성부(31)에서 직접적으로 취급 가능한 형식의 출력일 경우, 데이터 변환회로(33)는 불필요하다.
제어신호 생성부(31)는 자석부재(2)의 자극(N, S)의 피치(p) 사이의 일부로 되는 소정의 사용 범위(L)가 설정되어 있고, 위치 검출기(34)로부터 얻어지는 자석부재(2)의 위치를 감시하고, 자석부재(2)의 왕복 운동시에 상기 소정의 이동 범위를 초과하지 않도록 제어하는 기능을 갖는다. 이 기능은, 예를 들면 자석부재(2)의 위치가 상기 소정의 사용 범위(L)의 일단에 도달하면 전력 제어부(32)에 의한 전류의 방향을, 자석부재(2)의 이동방향이 반대가 되도록 변경하는 제어신호를 출력하는 것이다. 소정의 사용 범위(L)는 임의로 설정 가능하게 된다. 제어신호 생성부(31)는, 이 밖에 이 리니어 모터 장치의 외부의 제어수단(도시 생략), 예를 들면 이 리니어 모터 장치를 탑재한 공작기계의 제어장치의 출력에 따라, 전력 제어부(32)에 전류의 공급을 개시시키거나, 또는 정지시키는 제어신호를 출력한다. 예를 들면 제어신호 생성부(31)는 상기 외부의 제어수단의 출력에 따라, 사용 범위(L) 중의 더욱 일부의 범위에서 왕복 동작시키도록 제어 가능하게 되고, 또 자석부재(2)의 낙하방지나, 위치 유지 등의 때에는, 상기 사용 범위(L)를 초과하여 흡인력의 균형 위치까지 이동하도록 제어신호를 출력한다. 또, 제어신호 생성부(31)는 왕복운동 모드에서는 단지 상기 사용 범위(L)를 초과하지 않도록 제어하고, 왕 복운동의 동작 범위는 상기 외부의 제어수단에 의해 정하도록 하고, 또 상기 외부의 제어수단으로부터 주어지는 상기 왕복운동 모드의 해제의 지령에 의해, 상기 외부의 제어수단에 의해 상기 사용 범위를 초과하는 이동을 허용하는 것으로 해도 된다.
도 2, 도 3은 리니어 모터(1)의 구체예를 나타낸다. 자석부재(2)는 둥근 막대형상의 영구자석으로 이루어지는 자석부재 본체(2a)의 양단에, 슬라이더(4, 5)를 설치한 것이다.
코일부재(3)는 상기 복수의 코일(6)을 공통의 원통형상의 코일 케이스(7) 내에 수용하고, 코일 케이스(7)의 양단에 캡(8, 9)을 설치해서 코일부재(3)로 한다. 각 코일(6)의 사이에는 링형상의 방열판(11)을 개재시킨다. 방열판(11)은 코일(6)의 배열 양단에도 배치한다. 이들 방열판(11)은 코일 케이스(7)의 내주면에 접촉시킨다. 각 코일(6)은 서로 공통의 원통형상의 코일 보빈(10)의 외주에 있다. 복수의 코일(6)은 코일 케이스(7) 내에서 방열판(11)과 함께 몰드되어 일체화된다. 복수의 코일(6)을 접속하는 배선(14)(도 3 참조)은, 코일 케이스(7)에 형성된 결선용 개구(15)로부터 외부로 인출된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 코일 케이스(7)의 양단에 설치한 캡(8, 9)의 내주에는 자석부재(2)의 양단에 설치한 슬라이더(4, 5)에 슬라이딩 가능하게 끼워맞추어지는 미끄럼 베어링으로서, 원통형상의 부시(12)가 설치된다. 캡(8, 9)은 내주면이 단차가 있는 원통형상으로 되고, 슬라이더(4, 5)는 외주면이 단차가 있는 축형상으로 되며, 상기 부시(12)는 캡(8, 9)의 대경측 내주면에 설치되어 있다. 상기 부시(12)에 의해 자석부재(2)와 코일부재(3)의 상대 이동을 허락하는 미소한 간극이 유지된다. 즉, 코일(6)의 코일 보빈(10)의 내주면과 자석부재(2)의 외주면 사이, 및 자석부재(2)의 양단에 설치한 슬라이더(4, 5)의 소경부(4a, 5a)의 외주면과 캡(8, 9)의 소경측 내주면(8a, 9a) 사이에, 축방향 이동을 위한 미소한 간극이 유지된다. 또, 자석부재(2)와 코일부재(3) 사이의 간극의 유지수단은, 반드시 리니어 모터에 구비하고 있지 않아도 되고, 이 리니어 모터를 사용하는 기기에 상기 간극의 유지수단을 형성해도 된다.
코일부재(3)에는 코일(6)의 배열의 끝부에 자석부재(2)의 자기 흡인력을 작용시켜서 자석부재(2)의 낙하를 저지하기 위한 자성체(13)가 설치되어 있다. 자성체(13)는 자석부재(2)의 외주에 헐겁게 끼워지는 내경의 링형상이며, 철 또는 그 밖의 강자성체로 이루어진다. 자성체(13)는 이 실시형태에서는 상측의 캡(8)의 내주면에 매립상태로 설치되어 있다. 자성체(13)의 축방향 위치는, 예를 들면 코일부재(3)에 대하여 자석부재(2)가 이동해도 항상 자성체(13)가 자석부재(2)의 주위에 있는 위치로 된다.
코일 케이스(7)의 외주에는 강제 냉각부(16)가 설치되어 있다. 강제 냉각부(16)는 각각 축방향으로 연장되는 복수개의 냉각관(17)을, 원주방향에 동일한 간격으로 배치해서 구성된다. 각 냉각관(17)의 양단은 코일 케이스(7)의 양단의 캡(8, 9) 내에 설치된 환상의 집합로(20, 21)에 각각 연통한다. 이들 집합로(20, 21)는 냉각액의 순환장치(도시 생략)에 접속되어 있다.
이 구성의 리니어 모터 장치에 의하면, 이동측의 부재인 자석부재(2)가 이 자석부재(2)의 자극(N, S)의 피치(p)의 일부의 사용 범위(L)에서 왕복 이동하도록 제어부(30)에 의해 코일(6)의 통전방향이 제어된다. 즉, 제어부(30)의 제어신호 생성부(31)는 위치 검출기(34)의 출력을 감시하여, 왕복 운동시는 사용 범위(L) 내에서 이동하도록 제어신호를 출력하고, 낙하 방지나, 위치 유지 등의 때에는 자성체(13)와 자석부재(2)의 흡인력의 균형 위치까지 이동하도록 제어신호를 출력한다.
이와 같이, 자석부재(2)를 자극(N, S)의 피치(p)의 일부의 사용 범위(L)에서 왕복 이동시키기 때문에, 자석부재(2)에 자력을 영향을 주게 하는 자성체(13)가 있음에도 불구하고, 흡인력 변동이 크게 일어나지 않는 범위에서 리니어 모터(1)의 자석부재(2)를 왕복시키게 되고, 이 때문에 흡인력 변동에 의한 추력의 불균형이 경감된다.
이 불균형 경감에 대해 도 4와 함께 설명한다. 자성체(13)가 없을 경우, 리니어 모터(1)의 추력이 되는 흡인력은 도 4(C)와 같이 자석부재(2)의 진퇴 위치에 관계없이 일정하게 된다. 그러나, 자성체(13)가 있으면, 동 도면 (B)와 같이, 자성체(13)와 자석부재(2) 사이의 흡인력이 작용하고, 이 흡인력은 자석부재(2)의 위치에 의해 그 자극의 피치(p)의 주기로 변동한다. 따라서, 자성체(13)가 있을 경우, 리니어 모터(1)의 추력이 되는 흡인력은, 동 도면 (C), (B)의 힘이 가해진 값으로 되어서, 동 도면 (D)와 같이 자극 피치(p)에서 변동한 값으로 된다. 이 흡인력 변동은 자성체(13)가 자극에 위치하는 부근에서 커진다. 그 때문에 자극 피치(p)의 중간에 있어서의 흡인력 변동이 비교적 적은 범위에 사용 범위(L)를 설정하고, 이 사용 범위(L)에서 진퇴하도록 구동함으로써 흡인력처 변동에 의한 리니어 모터(1) 의 추력의 불균형이 경감된다. 사용 범위(L)는 적당하게 설정하면 된다.
도 5는 리니어 모터를 구동원으로서 사용한 리니어 모터를 탑재한 공작기계의 일례인 프레스 기계를 나타낸다. 이 프레스 기계는 프레임(41)의 하부에 공구 지지체(42, 43)와, 공작물 이송기구(44)를 설치하고, 프레임(41)의 상부에 프레스 가공수단(45)을 왕복 동작시키는 드라이브 수단으로서, 도 1의 실시형태에 있어서의 리니어 모터(1) 및 제어부(30)로 이루어지는 리니어 모터 장치를 설치한 것이다.
공구 지지체(42, 43)는 동심으로 설치된 상하의 터릿(turret)으로 이루어지고, 상하의 공구 지지체(42, 43)에는 원주방향의 복수 개소에, 각각 펀치 금형, 다이 금형인 공구가 탑재된다. 이들 펀치 금형, 다이 금형은 공구 지지체(42, 43)의 회전에 의하여 소정의 펀치 위치(P)에 지정된다. 공작물 이송기구(44)는 판재의 공작물(W)의 가장자리부를 공작물 홀더(47)로 파지하고, 공작물(W)을 테이블(48) 상에서 전후 좌우로 이동시키는 것이다.
프레스 가공수단(45)은 공구 지지체(42)의 펀치 위치(P)에 지정된 펀치 금형을 승강시키는 램(49)을 램 가이드(50)에 의해 승강하도록 지지하고, 램(49)을 리니어 모터(1)에 의해 승강 구동시키는 것이다. 리니어 모터(1)는 그 코일부재(3)가 프레임(41)에 고정되고, 자석부재(2)가 가동부인 램(49)에 결합된다.
이 구성의 프레스 기계에 의하면, 프레스 가공수단(45)의 드라이브 수단으로서 리니어 모터(1)를 사용하기 때문에, 회전형의 모터를 사용하는 것에 비하여 회전을 램(49)의 직선운동으로 변환하는 기구가 불필요하고, 프레스 가공수단(45)의 부품수가 적고 구성이 간소하게 된다. 또한 프레스 가공의 드라이브 수단으로서 유압 실린더를 사용하는 것과 비교하여, 유압 유닛이 불필요하여 구성이 간단해진다. 또한 리니어 모터(1)는 위치 정밀도가 뛰어나고, 가공 품질, 정밀도가 좋은 가공이 가능하게 된다.
또한 이 실시형태의 프레스 기계에서 사용하는 리니어 모터(1)는, 상기한 바와 같이, 자석부재(2)의 자극(N, S)의 피치(p)의 일부의 사용 범위(L)에서 왕복 이동하도록 제어부(30)에 의해 제어되고, 흡인력 변동이 크게 일어나지 않는 범위에서 자석부재(2)를 왕복시키게 된다. 이 때문에, 흡인력 변동에 의한 추력의 불균형이 경감되고, 따라서 흡인력 변동에 의한 프레스 가공의 품질의 저하가 경감된다.
또한, 본 발명의 리니어 모터 장치는 코일부재(3)가 자석부재(2)를 둘러싸는 링형상의 것에 한하지 않고, 예를 들면 자석부재(2)와 코일부재를 평행하게 배치한 것이라도 좋다. 또한 본 발명의 리니어 모터를 탑재한 공작기계는 프레스 기계에 한하지 않고, 공작물에 가공을 실시하는 가공수단, 및 이 가공수단을 왕복 동작시키는 드라이브 수단을 구비한 공작기계 일반에 있어서, 상기 드라이브 수단에 본 발명의 리니어 모터 장치를 사용한 것이면 된다. 또한, 본 발명의 리니어 모터 장치는 공작기계에 한하지 않고, 여러 가지 기기의 구동원으로서 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 리니어 모터 장치의 개념 구성을 나타내는 블럭이다.
도 2는 그 리니어 모터의 구체예의 종단면도이다.
도 3은 동 리니어 모터에 있어서의 코일부재의 분해 사시도이다.
도 4는 동 리니어 모터의 자성체가 있을 경우의 추력 변동의 설명도이다.
도 5는 본 발명의 일실시형태에 따른 리니어 모터 장치를 탑재한 공작기계인 프레스 기계의 측면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 리니어 모터 2 : 자석부재
3 : 코일부재 6 : 코일
7 : 코일 케이스 30 : 제어부
31 : 제어신호 생성부 32 : 전력 제어부
45 : 프레스 가공수단 49 : 램(가동부)
N, S : 자극 p : 피치
W : 공작물

Claims (3)

  1. 리니어 모터와, 이 리니어 모터를 제어하는 제어부를 구비하고; 상기 리니어 모터는 N극과 S극이 축방향으로 교대로 배열되는 영구자석으로 이루어지는 자석부재와, 이 자석부재에 대하여 상기 축방향에 직교하는 쪽에 배치되어 상기 자석부재가 상대적으로 축방향으로 이동 가능한 코일부재를 구비하고;
    상기 제어부는 상기 자석부재 및 코일부재 중 이동측의 부재가 자석부재의 사용 범위 내에서 왕복 이동하도록 코일부재로의 통전을 제어하고,
    상기 사용 범위는 상기 영구 자석 각각에 자극 사이 범위인 자극 피치의 중간 범위에 해당되고, 변동이 증가하는 상기 영구자석 각각의 자극 부근에서 흡인력 변동이 크게 일어나지 않는 범위인 것을 특징으로 하는 리니어 모터 장치.
  2. 공작물에 가공을 실시하는 가공수단과, 이 가공수단을 왕복 동작시키는 드라이브 수단을 구비한 공작기계로서: 상기 드라이브 수단은 리니어 모터와, 이 리니어 모터를 제어하는 제어부를 구비하고; 상기 리니어 모터는 N극과 S극이 축방향으로 교대로 배열되는 영구자석으로 이루어지는 자석부재와, 이 자석부재에 대하여 상기 축방향에 직교하는 쪽에 배치되어 상기 자석부재가 상대적으로 축방향으로 이동 가능한 코일부재를 갖고;
    상기 제어부는 상기 자석부재 및 코일부재 중, 상기 가공수단에 결합된 이동측의 부재가 자석부재의 사용 범위 내에서 왕복 이동하도록 상기 코일부재로의 통전을 제어하고,
    상기 사용 범위는 상기 영구 자석 각각에 자극 사이 범위인 자극 피치의 중간 범위에 해당되고, 변동이 증가하는 상기 영구자석 각각의 자극 부근에서 흡인력 변동이 크게 일어나지 않는 범위인 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 탑재한 공작기계.
  3. 판재에 구멍 가공, 성형 가공 등의 가공을 실시하는 프레스 가공수단과, 이 프레스 가공수단을 구동하는 드라이브 수단을 구비한 프레스 기계로서: 상기 드라이브 수단은 리니어 모터와, 이 리니어 모터를 제어하는 제어부를 구비하고; 상기 리니어 모터는 N극과 S극이 축방향으로 교대로 배열되는 영구자석으로 이루어지는 자석부재와, 이 자석부재에 대하여 상기 축방향에 직교하는 쪽에 배치되어 상기 자석부재가 상대적으로 축방향으로 이동 가능한 코일부재를 갖고;
    상기 제어부는 상기 자석부재 및 코일부재 중, 상기 프레스 가공수단에 결합된 이동측의 부재가 자석부재의 사용 범위 내에서 왕복 이동하도록 상기 코일부재로의 통전을 제어하고,
    상기 사용 범위는 상기 영구 자석 각각에 자극 사이 범위인 자극 피치의 중간 범위에 해당되고, 변동이 증가하는 상기 영구자석 각각의 자극 부근에서 흡인력 변동이 크게 일어나지 않는 범위인 것을 특징으로 하는 리니어 모터를 탑재한 프레스 기계.
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