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WO2024161582A1 - リニアモータおよび工作機械 - Google Patents

リニアモータおよび工作機械 Download PDF

Info

Publication number
WO2024161582A1
WO2024161582A1 PCT/JP2023/003351 JP2023003351W WO2024161582A1 WO 2024161582 A1 WO2024161582 A1 WO 2024161582A1 JP 2023003351 W JP2023003351 W JP 2023003351W WO 2024161582 A1 WO2024161582 A1 WO 2024161582A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
slider
linear motor
hole
fixing member
core
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/003351
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
道生 河本
樫原　圭蔵
貴一 池上
亮太 森本
Original Assignee
Dmg森精機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dmg森精機株式会社 filed Critical Dmg森精機株式会社
Priority to JP2024507868A priority Critical patent/JP7646070B2/ja
Priority to PCT/JP2023/003351 priority patent/WO2024161582A1/ja
Publication of WO2024161582A1 publication Critical patent/WO2024161582A1/ja

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors

Definitions

  • This disclosure relates to linear motors and machine tools.
  • Patent Document 1 JP 2014-042423 A discloses an invention related to a linear motor.
  • This linear motor comprises a field magnet section that functions as a stator, and an armature that functions as a mover.
  • the armature has a core, teeth, and a coil.
  • the core is a member that forms the main body of the armature, and is made of electromagnetic steel sheet. A number of teeth protrude from the bottom of the core toward the permanent magnet.
  • the armature generates a driving force associated with electromagnetic induction by passing a current through the coil, and moves above the field magnet section.
  • a T-slot nut is embedded in the upper surface of the core.
  • a movable stage for mounting a driven object such as a processing device is fixed by screwing a bolt into the T-slot nut.
  • the core is made of electromagnetic steel sheet, it is difficult to form a screw hole in the core.
  • One method to solve this problem is to provide a fixing member inside the core and form a screw hole in the fixing member.
  • the magnetic flux generated by the coil passes not only through the electromagnetic steel sheet core but also through the fixing member. This results in iron loss and reduces the efficiency of the linear motor. Therefore, there is a need for technology to suppress iron loss when a fixing member is provided in a linear motor.
  • a linear motor for use in a machine tool includes a magnet plate on which a plurality of magnets are arranged in a first direction, and a slider configured to be slidable in the first direction relative to the magnet plate.
  • the slider includes a slider core, a plurality of coils arranged in the first direction and provided on the slider core, and a fixing member.
  • a hole is formed in the slider core. The hole extends in a second direction that is parallel to the surface of the magnet plate and perpendicular to the first direction. The fixing member is inserted into the hole.
  • a screw hole is formed in the fixing member in a third direction perpendicular to both the first direction and the second direction, and a through hole is formed in the slider core that communicates with the screw hole in the third direction.
  • the fixing member is inserted into the hole in a state in which it is divided into at least two pieces.
  • the number of divisions of the fixing member is the same as the number of screw holes.
  • the hole is a through hole that penetrates the slider core in the second direction.
  • the slider includes a plurality of teeth arranged in the first direction.
  • the plurality of teeth are arranged on the slider so as to face the plurality of magnets.
  • the plurality of coils are wound around the plurality of teeth, respectively.
  • the hole is formed in at least one of the plurality of teeth.
  • the slider includes a cooling pipe that is arranged on the surface opposite to the surface facing the magnet plate.
  • the screw hole does not overlap with the cooling pipe when viewed from the third direction.
  • the fixing member is divided into at least three parts.
  • the division points of the fixing member are located symmetrically with respect to the center of the slider core in the second direction.
  • the slider is provided with a plurality of through holes penetrating the slider in the second direction.
  • the plurality of through holes are positioned symmetrically with respect to the center of the slider core in the first direction.
  • the slider core is made of a laminated steel plate.
  • the fixing member is made of a material different from the laminated steel plate.
  • a machine tool in another example of the present disclosure, includes the linear motor and a spindle for rotatably holding a workpiece or a tool.
  • the linear motor is used to move the position of the spindle.
  • a machine tool in another example of the present disclosure, includes the linear motor and a table on which a workpiece is placed.
  • the linear motor is used to drive the table.
  • a machine tool in another example of the present disclosure, includes a linear motor and a loader for transporting a member.
  • the linear motor is used to drive the loader.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a linear motor according to an embodiment, viewed from an oblique direction;
  • FIG. 2 is a diagram showing the slider from the Z-axis direction.
  • 3 is a cross-sectional view of the slider taken along line III-III shown in FIG. 2.
  • FIG. 2 is a diagram showing the slider from the Z-axis direction.
  • 5 is a cross-sectional view of the slider taken along line VV shown in FIG. 4.
  • 6 is a cross-sectional view of the slider taken along line VI-VI shown in FIG. 4.
  • FIG. 11 is a diagram showing the transition of iron loss when a divided fixing member is used in a linear motor, and the transition of iron loss when a non-divided fixing member is used in a linear motor.
  • FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a device configuration of a machine tool.
  • FIG. 13 is a diagram showing another example of the device configuration of a machine tool.
  • FIG. 13 is a diagram showing another example of the device configuration of a machine tool.
  • Fig. 1 is a perspective view showing linear motor 100 according to an embodiment from an oblique direction.
  • the linear motor 100 includes a magnet plate 10 and a slider 50.
  • the magnet plate 10 functions as a stator.
  • a plurality of magnets 12 are arranged on the magnet plate 10.
  • the direction in which the magnets 12 are arranged is also referred to as the X-axis direction (first direction).
  • the direction parallel to the surface of the magnet plate 10 and perpendicular to the X-axis direction is also referred to as the Y-axis direction (second direction).
  • the direction perpendicular to both the X-axis direction and the Y-axis direction is also referred to as the Z-axis direction (third direction).
  • Each of the multiple magnets 12 is arranged on the magnet plate 10 at a predetermined interval in the X-axis direction.
  • Each of the magnets 12 is a permanent magnet.
  • Each of the magnets 12 is arranged on the magnet plate 10 so that it has the opposite polarity to the adjacent magnets 12.
  • the front surface of one magnet 12 is a north pole and the back surface of the one magnet 12 is a south pole.
  • the magnet 12 arranged next to the one magnet 12 in question has a south pole on the front surface and a north pole on the back surface.
  • the slider 50 functions as a mover.
  • the slider 50 has a number of coils 52.
  • the coils 52 are arranged on the slider 50 in the X-axis direction.
  • Each of the coils 52 is wound in an oval shape around a tooth 53 (see FIG. 5) formed on the slider 50, which will be described later.
  • the multiple coils 52 are provided on the slider 50 so as to face the multiple magnets 12. In other words, the multiple coils 52 are provided on the slider 50 so as to overlap the multiple magnets 12 when viewed from the Z-axis direction.
  • the slider 50 receives a thrust by applying an alternating current to the coils 52, which generates a magnetic field that acts on the magnets 12, and slides in the X-axis direction on the magnet plate 10.
  • the alternating current is supplied, for example, from a power source (not shown) that is electrically connected to the coils 52.
  • FIG. 2 is a diagram showing the slider 50 from the Z-axis direction.
  • Figure 3 is a cross-sectional view of the slider 50 taken along line III-III shown in Figure 2.
  • the slider 50 described above includes a slider core 51 and fixing members 58A to 58D.
  • fixing members 58A to 58D any one of the fixing members 58A to 58D will also be referred to as the fixing member 58.
  • the slider core 51 is a member that forms the main body of the slider 50.
  • the slider core 51 is made of electromagnetic steel plate so that magnetic flux can easily pass through it.
  • the slider core 51 is a laminated steel plate made by stacking thin electromagnetic steel plates. By making the slider core 51 out of laminated steel plate, eddy currents that cause iron loss can be reduced.
  • the slider core 51 has holes H formed therein that extend in the Y-axis direction.
  • the number of holes H formed in the slider core 51 is arbitrary. In the example of FIG. 3, four holes HA to HD are formed in the slider core 51.
  • any one of the holes HA to HD will also be referred to as hole H.
  • the shape of the hole H is arbitrary.
  • the hole H may be a rectangular parallelepiped hole, a cylindrical hole, or any other shape.
  • the hole H may be a through hole that passes through the slider core 51 in the Y-axis direction, or may be a hole that is divided by being cut. In the example of Figures 2 and 3, the hole H is shown as a through hole.
  • Fixing members 58 are inserted into holes H.
  • the number of fixing members 58 is set to match the number of holes H formed in the slider core 51.
  • fixing member 58A is inserted into hole HA.
  • Fixing member 58B is inserted into hole HB.
  • Fixing member 58C is inserted into hole HC.
  • Fixing member 58D is inserted into hole HD.
  • the fixing member 58 has a screw hole formed in the Z-axis direction, and the slider core 51 has a through hole formed in the Z-axis direction that communicates with the screw hole.
  • a screw hole 59A is formed in the fixing member 58A, and a through hole 51A is formed in the slider core 51.
  • the screw hole 59A is in communication with the through hole 51A. In other words, the screw hole 59A overlaps with the through hole 51A when viewed from the Z-axis direction.
  • a screw hole 59B is formed in the fixing member 58B, and a through hole 51B is formed in the slider core 51.
  • the screw hole 59B communicates with the through hole 51B.
  • the screw hole 59B overlaps with the through hole 51B when viewed from the Z-axis direction.
  • a screw hole 59C is formed in the fixing member 58C, and a through hole 51C is formed in the slider core 51.
  • the screw hole 59C communicates with the through hole 51C.
  • the screw hole 59C overlaps with the through hole 51C when viewed from the Z-axis direction.
  • a screw hole 59D is formed in the fixing member 58D, and a through hole 51D is formed in the slider core 51.
  • the screw hole 59D communicates with the through hole 51D.
  • the screw hole 59D overlaps with the through hole 51D when viewed from the Z-axis direction.
  • any type of screw can be fitted into the screw holes 59A to 59D.
  • a bolt can be fitted into the screw holes 59A to 59D.
  • the bolt is passed through the part to be driven and fitted into the screw holes 59A to 59D, thereby fixing the part to be driven to the slider 50.
  • the screw holes 59A to 59D are used to fix the part to be driven to the linear motor 100. Examples of parts to be driven will be described later.
  • the fixing member 58 is inserted into the hole H in a state where it is divided into at least two pieces. This reduces eddy currents generated in the fixing member 58, suppressing iron loss. As a result, motor efficiency is improved.
  • the number of divisions of the fixing member 58 is arbitrary. In the example of FIG. 2, each of the fixing members 58A to 58D is divided into three.
  • the number of divisions of the fixing member 58 is the same as the number of screw holes formed in the fixing member 58. This makes it possible to suppress iron loss while maintaining the fixing strength of the fixing member 58.
  • fixing member 58A is divided into three pieces, and the same number of three screw holes 59A are formed in fixing member 58A.
  • fixing member 58B is divided into three pieces, and the same number of three screw holes 59B are formed in fixing member 58B.
  • fixing member 58C is divided into three pieces, and the same number of three screw holes 59C are formed in fixing member 58C.
  • fixing member 58D is divided into three pieces, and the same number of three screw holes 59D are formed in fixing member 58D.
  • the fixing member 58 is made of a different type of material than the slider core 51. Typically, the iron loss when the magnetic flux generated by the coil 52 passes through the fixing member 58 is greater than the iron loss when the magnetic flux passes through the slider core 51.
  • the fixing member 58 is made of a metal other than the laminated steel plate.
  • the fixing member 58 may be made of iron, for example, or of another type of metal.
  • the shape of the fixing member 58 is arbitrary.
  • the shape of the fixing member 58 may be a rectangular parallelepiped timber, a cylindrical shape, or any other shape.
  • the shape of the fixing member 58 is the same as the shape of the hole H.
  • Figure 4 is a view of the slider 50 from the Z-axis direction.
  • Figure 5 is a cross-sectional view of the slider 50 taken along line V-V shown in Figure 4.
  • Figure 6 is a cross-sectional view of the slider 50 taken along line VI-VI shown in Figure 4.
  • the slider 50 has a housing 60 that defines its exterior.
  • the housing 60 is made of, for example, resin. Inside the housing 60, a slider core 51, multiple coils 52, cooling pipes 56, and fixing members 58 are housed.
  • the slider core 51 is formed with a number of teeth 53.
  • Each of the teeth 53 protrudes in the Z-axis direction from the lower surface of the slider core 51 (i.e., the surface closer to the magnet plate 10) and faces the above-mentioned number of magnets 12.
  • the number of teeth 53 are formed on the slider core 51 so as to overlap with the number of magnets 12 when viewed from the Z-axis direction.
  • Each of the teeth 53 also extends in the Y-axis direction.
  • a coil 52 is wound around each of the teeth 53.
  • a hole H for inserting the fixing member 58 described above is formed in at least one of the teeth 53.
  • hole HA is formed in tooth 53A.
  • Hole HB is formed in tooth 53B.
  • Hole HC is formed in tooth 53C.
  • Hole HD is formed in tooth 53D.
  • the cooling pipes 56 are provided on the upper surface of the slider core 51 (i.e., the surface facing away from the magnet plate 10). More specifically, a plurality of grooves are formed on the upper surface of the slider core 51. The grooves are formed at equal intervals and extend in the Y-axis direction. The cooling pipes 56 are arranged in a serpentine manner along the grooves formed on the upper surface of the slider core 51.
  • the cooling pipe 56 has a refrigerant inlet and a refrigerant outlet.
  • the inlet and outlet are connected to a cooler (not shown).
  • the refrigerant flows from the inlet of the cooling pipe 56 to the outlet of the cooling pipe 56, cooling the slider 50.
  • the refrigerant that reaches the outlet is sent to the cooler and cooled.
  • the cooled refrigerant is then sent back to the inlet of the cooling pipe 56. In this way, the refrigerant dissipates heat from the slider 50 by circulating on the top surface of the slider core 51.
  • the refrigerant is a liquid that contains, for example, water.
  • the cooling pipes 56 are made of, for example, metal pipes with good thermal conductivity.
  • the cooling pipes 56 may be made of copper pipes, aluminum pipes, or stainless steel pipes.
  • the cross-sectional shape of the cooling pipe 56 is arbitrary.
  • the cross-sectional shape of the cooling pipe 56 may be circular, rectangular, or another shape.
  • the slider core 51 also has holes HA-HD extending in the Y-axis direction.
  • a fixing member 58A is inserted into hole HA.
  • a screw hole 59A extending in the Z-axis direction is formed in the fixing member 58A, and a through hole 51A communicating with the screw hole 59A is formed in the slider core 51.
  • the through hole 51A and the screw hole 59A are formed so as not to overlap with the cooling pipe 56 when viewed from the Z-axis direction. As a result, when a bolt is inserted into the screw hole 59A, the bolt does not come into contact with the cooling pipe 56.
  • fixing member 58B is inserted into hole HB.
  • fixing member 58B has threaded hole 59B extending in the Z-axis direction
  • slider core 51 has through hole 51B communicating with threaded hole 59B.
  • Through hole 51B and threaded hole 59B are formed so as not to overlap cooling pipe 56 when viewed from the Z-axis direction. As a result, when a bolt is inserted into threaded hole 59B, the bolt does not come into contact with cooling pipe 56.
  • fixing member 58C is inserted into hole HC.
  • fixing member 58C has threaded hole 59C extending in the Z-axis direction
  • slider core 51 has through hole 51C communicating with threaded hole 59C.
  • Through hole 51C and threaded hole 59C are formed so as not to overlap cooling pipe 56 when viewed from the Z-axis direction. As a result, when a bolt is inserted into threaded hole 59C, the bolt does not come into contact with cooling pipe 56.
  • a fixing member 58D is inserted into hole HD.
  • a screw hole 59D extending in the Z-axis direction is formed in fixing member 58D, and a through hole 51D communicating with screw hole 59D is formed in slider core 51.
  • Through hole 51D and screw hole 59D are formed so as not to overlap with cooling pipe 56 when viewed from the Z-axis direction. As a result, when a bolt is inserted into screw hole 59D, the bolt does not come into contact with cooling pipe 56.
  • Fig. 7 is a view showing the slider 50 from the Z-axis direction. Fig. 7 differs from Fig. 2 in that center lines CX and CY are added. Other points in Fig. 7 are the same as Fig. 2.
  • the center line CX represents the center of the slider core 51 in the X-axis direction. More specifically, the center line CX represents the center between one end of the slider core 51 in the X-axis direction and the other end of the slider core 51 in the X-axis direction.
  • the center line CY represents the center of the slider core 51 in the Y-axis direction. More specifically, the center line CY represents the center between one end of the slider core 51 in the Y-axis direction and the other end of the slider core 51 in the Y-axis direction.
  • the fixing member 58 is divided into at least two pieces before being inserted into the hole H of the slider core 51. If the fixing member 58 is divided into three or more pieces, the division points of the fixing member 58 are located symmetrically with respect to the center line CY.
  • the fixing member 58 is divided into N pieces, where N is a natural number equal to or greater than 3. Furthermore, when focusing on the nth division point in the Y-axis direction (n is a natural number), the division point that is symmetrical to the nth division point is the N-nth division point. In this case, the distance from the nth division point to the center line CY is equal to the distance from the N-nth division point to the center line CY.
  • the fixing member 58 is divided into three small members (hereinafter also referred to as the "first to third small members"), the division point between the first and second small members is referred to as the first division point, and the division point between the second and third small members is referred to as the second division point.
  • the distance from the first division point to the center line CY is equal to the distance from the second division point to the center line CY.
  • the screw holes 59A to 59D are formed in symmetrical positions with respect to the center line CY. Also, the screw holes 59A to 59D are formed in symmetrical positions with respect to the center line CX.
  • the through holes 51A to 51D are formed at positions symmetrical with respect to the center line CY.
  • the through holes 51A to 51D are also formed at positions symmetrical with respect to the center line CX.
  • Figure 8 is a cross-sectional view of the slider 50 taken along line VIII-VIII shown in Figure 7.
  • Figure 8 differs from the above-mentioned Figure 3 in that a center line CX has been added. All other points in Figure 8 are the same as those in the above-mentioned Figure 3.
  • the center line CX represents the center of the slider core 51 in the X-axis direction. More specifically, the center line CX represents the center between one end of the slider core 51 in the X-axis direction and the other end of the slider core 51 in the X-axis direction.
  • the slider core 51 has a hole H penetrating in the Y-axis direction.
  • the holes H are positioned symmetrically with respect to the center line CX.
  • N is a natural number equal to or greater than 2.
  • the hole H that is symmetrical to the nth hole H is the N-n+1th hole.
  • the distance from the nth hole H to the center line CX is equal to the distance from the N-n+1th hole H to the center line CX.
  • the distance from the first hole HA to the center line CX is equal to the distance from the fourth hole HD to the center line CX.
  • the distance from the second hole HB to the center line CX is equal to the distance from the third hole HC to the center line CX.
  • the positional relationship of the holes H formed in the slider core 51 has been explained, but the positional relationship of the fixing members 58 is the same as the positional relationship of the holes H. More specifically, the fixing members 58A to 58D are located symmetrically with respect to the center line CX.
  • Fig. 9 is a diagram showing the transition of iron loss when a divided fixing member 58 is used and the transition of iron loss when a non-divided fixing member 58 is used.
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 9 represents time.
  • the unit of time is, for example, seconds (S).
  • the vertical axis of the graph shown in FIG. 9 represents the degree of iron loss in the fixing member 58.
  • the unit of iron loss is, for example, watts (W).
  • Figure 9 shows analysis results R1 and R2.
  • Analysis result R1 shows the progression of iron loss when the fixing member 58 is not divided.
  • Analysis result R2 shows the progression of iron loss when the fixing member 58 is divided into three. For each analysis, the linear motor 100 was driven under the same conditions.
  • the iron loss when the fixing member 58 was divided was less than the iron loss when the fixing member 58 was not divided. In this way, it was confirmed that the iron loss was suppressed by dividing the fixing member 58.
  • Linear Motor 100 10 to 12
  • the linear motor 100 can be used, for example, to drive various parts in a machine tool.
  • the term "machine tool” here refers to a concept that includes various devices that have the function of machining a workpiece.
  • the machine tool 200 may be a horizontal machining center or a vertical machining center.
  • the machine tool 200 may be a lathe, an additional processing machine, or any other cutting or grinding machine.
  • the magnet plate 10 which functions as a stator
  • the slider 50 which functions as a mover
  • a bolt is passed through the part to be driven, and the bolt is fitted into the above-mentioned screw holes 59A to 59D formed in the slider 50. This fixes the part to be driven to the slider 50.
  • Fig. 10 is a diagram showing an example of the device configuration of a machine tool 200.
  • the linear motor 100 is used, for example, to move the position of a spindle 250 for rotatably holding a workpiece or a tool.
  • the spindle 250 may be a work spindle for rotating a workpiece, or a tool spindle for rotating a tool.
  • the coordinate system based on the main axis 250 will be represented by the X', Y', and Z' axes.
  • the X', Y', and Z' axes are mutually orthogonal.
  • the machine tool 200 includes a control unit 200A, a drive unit 240A, and a spindle 250.
  • the control unit 200A is, for example, a CNC (Computer Numerical Control) device.
  • the CNC device is composed of at least one integrated circuit.
  • the integrated circuit is composed of, for example, at least one CPU (Central Processing Unit), at least one MPU (Micro Processing Unit), at least one ASIC (Application Specific Integrated Circuit), at least one FPGA (Field Programmable Gate Array), or a combination thereof.
  • the control unit 200A controls the operation of the drive unit 240A by executing various programs such as machining programs.
  • the drive unit 240A is a mechanism for driving the spindle 250.
  • the device configuration of the drive unit 240A is arbitrary.
  • the drive unit 240A may be configured as a single drive unit, or may be configured as multiple drive units.
  • the drive unit 240A is configured from motor drivers 241A-241C, linear motors 242A-242C, and encoders 243A-243C.
  • Each of the linear motors 242A-242C corresponds to the linear motor 100 described above.
  • the motor driver 241A controls the driving of the spindle 250 in the X'-axis direction.
  • the motor driver 241A receives a control signal from the control unit 200A and outputs a current corresponding to the control signal to the linear motor 242A.
  • control unit 200A sequentially outputs a control signal including a target position to the motor driver 241A.
  • the motor driver 241A calculates the actual position of the spindle 250 from the feedback signal of the encoder 243A, and outputs a current to the linear motor 242A so as to reduce the difference between the actual position and the target position. In this way, the motor driver 241A moves the spindle 250 to an arbitrary position in the X'-axis direction.
  • Motor driver 241B controls the driving of spindle 250 in the Y'-axis direction.
  • Motor driver 241B receives a control signal from control unit 200A and outputs a current corresponding to the control signal to linear motor 242B.
  • control unit 200A sequentially outputs a control signal including a target position to the motor driver 241B.
  • the motor driver 241B calculates the actual position of the spindle 250 from the feedback signal of the encoder 243B, and outputs a current to the linear motor 242B so as to reduce the difference between the actual position and the target position. In this way, the motor driver 241B moves the spindle 250 to an arbitrary position in the Y'-axis direction.
  • the motor driver 241C controls the driving of the spindle 250 in the Z'-axis direction.
  • the motor driver 241C receives a control signal from the control unit 200A and outputs a current corresponding to the control signal to the linear motor 242C.
  • control unit 200A sequentially outputs a control signal including a target position to the motor driver 241C.
  • the motor driver 241C calculates the actual position of the spindle 250 from the feedback signal of the encoder 243C, and outputs a current to the linear motor 242C so as to reduce the difference between the actual position and the target position. In this way, the motor driver 241C moves the spindle 250 to an arbitrary position in the Z'-axis direction.
  • Fig. 11 is a diagram showing another example of the device configuration of a machine tool 200.
  • the linear motor 100 is used, for example, to drive a table 260 provided in a machine tool.
  • the table 260 is a platform on which a workpiece to be machined is placed.
  • the machine tool 200 includes a control unit 200A, a drive unit 240B, and a table 260.
  • the driving unit 240B is a mechanism for driving the table 260.
  • the device configuration of the driving unit 240B is arbitrary.
  • the driving unit 240B may be configured as a single driving unit, or may be configured as multiple driving units.
  • the driving unit 240B is configured from motor drivers 241D, 241E, linear motors 242D, 242E, and encoders 243D, 243E.
  • Each of the linear motors 242D, 242E corresponds to the linear motor 100 described above.
  • the motor driver 241D controls the driving of the table 260 in the X'-axis direction.
  • the motor driver 241D receives a control signal from the control unit 200A and outputs a current corresponding to the control signal to the linear motor 242D.
  • control unit 200A sequentially outputs a control signal including a target position to the motor driver 241D.
  • the motor driver 241D calculates the actual position of the table 260 from the feedback signal of the encoder 243D, and outputs a current to the linear motor 242D so as to reduce the difference between the actual position and the target position. In this way, the motor driver 241D moves the table 260 to an arbitrary position in the X'-axis direction.
  • the motor driver 241E controls the driving of the table 260 in the Y'-axis direction.
  • the motor driver 241E receives a control signal from the control unit 200A and outputs a current corresponding to the control signal to the linear motor 242E.
  • control unit 200A sequentially outputs a control signal including a target position to the motor driver 241E.
  • the motor driver 241E calculates the actual position of the table 260 from the feedback signal of the encoder 243E, and outputs a current to the linear motor 242E so as to reduce the difference between the actual position and the target position. In this way, the motor driver 241E moves the table 260 to an arbitrary position in the Y'-axis direction.
  • Fig. 12 is a diagram showing another example of the device configuration of a machine tool 200.
  • the linear motor 100 is used, for example, to drive a loader 270 for transporting a member.
  • the member may be a workpiece before or after machining, or a tool.
  • the machine tool 200 includes a control unit 200A, a drive unit 240C, and a loader 270.
  • the driving unit 240C is a mechanism for driving the loader 270.
  • the device configuration of the driving unit 240C is arbitrary.
  • the driving unit 240C may be configured as a single driving unit, or may be configured as multiple driving units.
  • the driving unit 240C is configured from motor drivers 241F, 241G, 241H, linear motors 242F, 242G, 242H, and encoders 243F, 243G, 243H.
  • Each of the linear motors 242F, 242G, 242H corresponds to the linear motor 100 described above.
  • the motor driver 241F controls the driving of the loader 270 in the X'-axis direction.
  • the motor driver 241F receives a control signal from the control unit 200A and outputs a current corresponding to the control signal to the linear motor 242F.
  • control unit 200A sequentially outputs a control signal including the target position to the motor driver 241F.
  • the motor driver 241F calculates the actual position of the loader 270 from the feedback signal of the encoder 243F, and outputs a current to the linear motor 242F so as to reduce the difference between the actual position and the target position. In this way, the motor driver 241F moves the loader 270 to an arbitrary position in the X'-axis direction.
  • the motor driver 241G controls the driving of the loader 270 in the Y'-axis direction.
  • the motor driver 241G receives a control signal from the control unit 200A and outputs a current corresponding to the control signal to the linear motor 242G.
  • control unit 200A sequentially outputs a control signal including the target position to the motor driver 241G.
  • the motor driver 241G calculates the actual position of the loader 270 from the feedback signal of the encoder 243G, and outputs a current to the linear motor 242G so as to reduce the difference between the actual position and the target position. In this way, the motor driver 241G moves the loader 270 to an arbitrary position in the Y'-axis direction.
  • the motor driver 241H controls the driving of the loader 270 in the Z'-axis direction.
  • the motor driver 241H receives a control signal from the control unit 200A and outputs a current corresponding to the control signal to the linear motor 242H.
  • control unit 200A sequentially outputs a control signal including the target position to the motor driver 241H.
  • the motor driver 241H calculates the actual position of the loader 270 from the feedback signal of the encoder 243H, and outputs a current to the linear motor 242H so as to reduce the difference between the actual position and the target position. In this way, the motor driver 241H moves the loader 270 to an arbitrary position in the Z'-axis direction.

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Abstract

工作機械に用いられるリニアモータ（１００）は、複数の磁石（１２）が第１方向に並べて設けられている磁石板（１０）と、磁石板（１０）に対して第１方向にスライド可能に構成されたスライダ（５０）とを備える。スライダ（５０）は、スライダコア（５１）と、第１方向に並べてスライダコア（５１）に設けられている複数のコイル（５２）と、固定用部材（５８）とを含む。スライダコア（５１）には、孔が形成されている。孔は、磁石板（１０）の表面と平行でかつ第１方向と直交する第２方向に延在している。孔には、固定用部材（５８）が挿入されている。固定用部材（５８）には、第１方向および第２方向の両方に直交する第３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、第３方向にねじ穴と連通する貫通孔が形成されている。固定用部材（５８）は、少なくとも２つに分割された状態で孔に挿入されている。

Description

リニアモータおよび工作機械
　本開示は、リニアモータおよび工作機械に関する。
　特開２０１４－０４２４２３号公報（特許文献１）は、リニアモータに関する発明を開示している。当該リニアモータは、固定子として機能する界磁部と、可動子として機能する電機子とを備える。電機子は、コアと、ティースと、コイルとを有する。コアは、電機子の本体を成す部材であり、電磁鋼板で構成されている。コアの下部には、永久磁石に向けて複数のティースが突設されている。電機子は、当該コイルに電流を流すことで電磁誘導作用に伴う駆動力を発生させ、界磁部上を移動する。
　コアの上面には、Ｔ溝ナットが埋め込まれている。加工装置などの駆動対象物を配設するための可動ステージは、当該Ｔ溝ナットにボルトを螺合することにより固定される。
特開２０１４－０４２４２３号公報
　上記コアは電磁鋼板で構成されているため、当該コアにねじ穴を形成することは難しい。このことを解決するための方法として、固定用部材をコア内に設け、当該固定用部材にねじ穴を形成する方法がある。この場合、コイルにより発生する磁束は、電磁鋼板のコアだけでなく固定用部材も通る。その結果、鉄損が生じ、リニアモータの効率が低下してしまう。したがって、リニアモータに固定用部材を設けた場合において鉄損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、工作機械に用いられるリニアモータが提供される。当該リニアモータは、複数の磁石が第１方向に並べて設けられている磁石板と、上記磁石板に対して上記第１方向にスライド可能に構成されたスライダとを備える。上記スライダは、スライダコアと、上記第１方向に並べて上記スライダコアに設けられている複数のコイルと、固定用部材とを含む。上記スライダコアには、孔が形成されている。上記孔は、上記磁石板の表面と平行でかつ上記第１方向と直交する第２方向に延在している。上記孔には、上記固定用部材が挿入されている。上記固定用部材には、上記第１方向および上記第２方向の両方に直交する第３方向においてねじ穴が形成されているとともに、上記スライダコアには、上記第３方向に上記ねじ穴と連通する貫通孔が形成されている。上記固定用部材は、少なくとも２つに分割された状態で上記孔に挿入されている。
　本開示の一例では、上記固定用部材の分割数は、上記ねじ穴の数と同じである。
　本開示の一例では、上記孔は、上記第２方向において上記スライダコアを貫通している貫通孔である。
　本開示の一例では、上記スライダは、上記第１方向に並べて設けられている複数のティースを含む。上記複数のティースは、上記複数の磁石と対向するように上記スライダに設けられている。上記複数のティースには、上記複数のコイルがそれぞれ巻かれている。上記孔は、上記複数のティースの内の少なくとも１つに形成されている。
　本開示の一例では、上記スライダは、上記磁石板に対向する面とは反対側の面に配管されている冷却配管を含む。上記ねじ穴は、上記第３方向から見たときに上記冷却配管と重ならない。
　本開示の一例では、上記固定用部材は、少なくとも３つに分割されている。上記固定用部材の分割箇所は、上記第２方向における上記スライダコアの中心を基準として対称に位置している。
　本開示の一例では、上記第２方向において上記スライダを貫通している上記貫通孔は、上記スライダに複数形成されている。複数の上記貫通孔は、上記第１方向における上記スライダコアの中心を基準として対称に位置している。
　本開示の一例では、上記スライダコアは、積層鋼鈑で構成されている。上記固定用部材は、上記積層鋼鈑とは異なる部材で構成されている。
　本開示の他の例では、工作機械が提供される。上記工作機械は、上記リニアモータと、ワークまたは工具を回転可能に保持するための主軸とを備える。上記リニアモータは、上記主軸の位置を移動するために用いられている。
　本開示の他の例では、工作機械が提供される。上記工作機械は、上記リニアモータと、ワークを載置するためのテーブルとを備える。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。
　本開示の他の例では、工作機械が提供される。上記工作機械は、リニアモータと、部材を搬送するためのローダとを備える。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。
　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。
実施の形態に従うリニアモータを斜め方向から表わす斜視図である。 Ｚ軸方向からスライダを表わした図である。 図２に示されるＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿ったスライダの断面図である。 スライダをＺ軸方向から表わした図である。 図４に示されるＶ－Ｖ線に沿ったスライダの断面図である。 図４に示されるＶＩ－ＶＩ線に沿ったスライダの断面図である。 Ｚ軸方向からスライダを表わした図である。 図７に示されるＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿ったスライダの断面図である。 分割した固定用部材をリニアモータに用いた場合における鉄損の推移と、分割していない固定用部材をリニアモータに用いた場合における鉄損の推移とを示す図である。 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．リニアモータ１００＞
　まず、図１を参照して、リニアモータ１００の概要について説明する。図１は、実施の形態に従うリニアモータ１００を斜め方向から表わす斜視図である。
　図１に示されるように、リニアモータ１００は、磁石板１０と、スライダ５０とを含む。
　磁石板１０は、固定子として機能する。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（第１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（第２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（第３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。一例として、一の磁石１２の表面がＮ極で、当該一の磁石１２の裏面がＳ極であったとする。この場合、当該一の磁石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、可動子として機能する。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。コイル５２の各々は、スライダ５０に形成されている後述のティース５３（図５参照）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。
　＜Ｂ．固定用部材５８＞
　次に、図２および図３を参照して、スライダ５０の内部に設けられている固定用部材５８について説明する。図２は、Ｚ軸方向からスライダ５０を表わした図である。図３は、図２に示されるＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿ったスライダ５０の断面図である。
　上述のスライダ５０は、スライダコア５１と、固定用部材５８Ａ～５８Ｄとを含む。説明の便宜のために、以下では、固定用部材５８Ａ～５８Ｄを特に区別しない場合には、固定用部材５８Ａ～５８Ｄのいずれか１つを固定用部材５８とも称する。
　スライダコア５１は、スライダ５０の本体を成す部材である。スライダコア５１は、磁束を通しやすいように電磁鋼板で構成されている。典型的には、スライダコア５１は、薄い電磁鋼板を積み重ねた積層鋼板である。スライダコア５１が積層鋼板で構成されることで、鉄損の原因となる渦電流を低減することができる。
　スライダコア５１には、Ｙ軸方向に延在している孔Ｈが形成されている。スライダコア５１に形成される孔Ｈの数は、任意である。図３の例では、スライダコア５１において、４つの孔ＨＡ～ＨＤが形成されている。説明の便宜のために、以下では、孔ＨＡ～ＨＤを特に区別しない場合には、孔ＨＡ～ＨＤのいずれか１つを孔Ｈとも称する。
　孔Ｈの形状は、任意である。孔Ｈは、直方体形状の孔であってもよいし、円柱形状の孔であってもよいし、その他の形状であってもよい。
　また、孔Ｈは、Ｙ軸方向にスライダコア５１を貫通している貫通孔であってもよいし、間切りされることで分割されている孔であってもよい。図２および図３の例では、貫通孔としての孔Ｈが示されている。
　孔Ｈには、固定用部材５８が挿入されている。固定用部材５８は、スライダコア５１に形成さえる孔Ｈの数に合わせて設けられる。図２および図３の例では、孔ＨＡには、固定用部材５８Ａが挿入されている。孔ＨＢには、固定用部材５８Ｂが挿入されている。孔ＨＣには、固定用部材５８Ｃが挿入されている。孔ＨＤには、固定用部材５８Ｄが挿入されている。
　固定用部材５８には、Ｚ軸方向においてねじ穴が形成されるとともに、スライダコア５１には、Ｚ軸方向に当該ねじ穴と連通する貫通孔が形成されている。
　図２および図３の例では、固定用部材５８Ａには、ねじ穴５９Ａが形成されるとともに、スライダコア５１には、貫通孔５１Ａが形成されている。ねじ穴５９Ａは、貫通孔５１Ａと連通している。異なる言い方をすれば、ねじ穴５９Ａは、Ｚ軸方向から見て貫通孔５１Ａと重なる。
　また、固定用部材５８Ｂには、ねじ穴５９Ｂが形成されるとともに、スライダコア５１には、貫通孔５１Ｂが形成されている。ねじ穴５９Ｂは、貫通孔５１Ｂと連通している。異なる言い方をすれば、ねじ穴５９Ｂは、Ｚ軸方向から見て貫通孔５１Ｂと重なる。
　固定用部材５８Ｃには、ねじ穴５９Ｃが形成されるとともに、スライダコア５１には貫通孔５１Ｃが形成されている。ねじ穴５９Ｃは、貫通孔５１Ｃと連通している。異なる言い方をすれば、ねじ穴５９Ｃは、Ｚ軸方向から見て貫通孔５１Ｃと重なる。
　固定用部材５８Ｄには、ねじ穴５９Ｄが形成されるとともに、スライダコア５１には貫通孔５１Ｄが形成されている。ねじ穴５９Ｄは、貫通孔５１Ｄと連通している。異なる言い方をすれば、ねじ穴５９Ｄは、Ｚ軸方向から見て貫通孔５１Ｄと重なる。
　ねじ穴５９Ａ～５９Ｄに嵌められるねじの種類は任意である。一例として、ねじ穴５９Ａ～５９Ｄには、ボルトが嵌められる。駆動対象の部品に当該ボルトを通すとともに、当該ボルトをねじ穴５９Ａ～５９Ｄに嵌めることで、当該駆動対象の部品がスライダ５０に固定される。すなわち、ねじ穴５９Ａ～５９Ｄは、駆動対象の部品をリニアモータ１００に固定するために用いられる。駆動対象の部品の例については後述する。
　固定用部材５８は、少なくとも２つに分割された状態で孔Ｈに挿入されている。これにより、固定用部材５８に発生する渦電流が少なくなり、鉄損が抑制される。結果的に、モーター効率が向上する。
　なお、固定用部材５８の分割数は任意である。図２の例では、固定用部材５８Ａ～５８Ｄの各々は、３つに分割されている。
　好ましくは、固定用部材５８の分割数は、固定用部材５８に形成されるねじ穴の数と同じである。これにより、固定用部材５８による固定強度を維持しつつ、鉄損を抑制することができる。
　図２および図３の例では、固定用部材５８Ａが３つに分割されているのに対して、固定用部材５８Ａには同数の３つのねじ穴５９Ａが形成されている。また、固定用部材５８Ｂが３つに分割されているのに対して、固定用部材５８Ｂには同数の３つのねじ穴５９Ｂが形成されている。さらに、固定用部材５８Ｃが３つに分割されているのに対して、固定用部材５８Ｃには同数の３つのねじ穴５９Ｃが形成されている。さらに、固定用部材５８Ｄが３つに分割されているのに対して、固定用部材５８Ｄには同数の３つのねじ穴５９Ｄが形成されている。
　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。典型的には、コイル５２により発生した磁束が固定用部材５８を通る場合における鉄損は、当該磁束がスライダコア５１を通る場合における鉄損よりも大きい。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。固定用部材５８は、たとえば、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。
　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。典型的には、固定用部材５８の形状は、孔Ｈの形状と同じである。
　＜Ｃ．スライダ５０＞
　次に、図４～図６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４は、スライダ５０をＺ軸方向から表わした図である。図５は、図４に示されるＶ－Ｖ線に沿ったスライダ５０の断面図である。図６は、図４に示されるＶＩ－ＶＩ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に近い側の面）からＺ軸方向に突き出ており、上述の複数の磁石１２と対向している。異なる言い方をすれば、複数のティース５３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には、コイル５２がそれぞれ巻かれている。上述の固定用部材５８を挿入するための孔Ｈは、複数のティース５３の内の少なくとも１つに形成されている。図５および図６の例では、孔ＨＡは、ティース５３Ａに形成されている。孔ＨＢは、ティース５３Ｂに形成されている。孔ＨＣは、ティース５３Ｃに形成されている。孔ＨＤは、ティース５３Ｄに形成されている。
　冷却配管５６は、スライダコア５１の上面（すなわち、磁石板１０から離れている側の面）に設けられる。より具体的には、スライダコア５１の上面には、複数の溝が形成されている。各溝は、等間隔に形成され、Ｙ軸方向に延在している。冷却配管５６は、スライダコア５１の上面に形成されている各溝に沿って蛇行するように配管される。
　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。
　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、円形であってもよいし、矩形であってもよいし、その他の形状であってもよい。
　また、スライダコア５１には、Ｙ軸方向に延在している孔ＨＡ～ＨＤが形成されている。孔ＨＡには固定用部材５８Ａが挿入されている。上述のように、固定用部材５８Ａには、Ｚ軸方向に延在しているねじ穴５９Ａが形成されるとともに、スライダコア５１には、ねじ穴５９Ａと連通している貫通孔５１Ａが形成されている。貫通孔５１Ａおよびねじ穴５９Ａは、Ｚ軸方向から見たときに冷却配管５６と重ならないように形成される。これにより、ボルトがねじ穴５９Ａに挿入された際に、当該ボルトが冷却配管５６に接触しない。
　同様に、孔ＨＢには固定用部材５８Ｂが挿入されている。上述のように、固定用部材５８Ｂには、Ｚ軸方向に延在しているねじ穴５９Ｂが形成されるとともに、スライダコア５１には、ねじ穴５９Ｂと連通している貫通孔５１Ｂが形成されている。貫通孔５１Ｂおよびねじ穴５９Ｂは、Ｚ軸方向から見たときに冷却配管５６と重ならないように形成される。これにより、ボルトがねじ穴５９Ｂに挿入された際に、当該ボルトは、冷却配管５６に接触しない。
　同様に、孔ＨＣには固定用部材５８Ｃが挿入されている。上述のように、固定用部材５８Ｃには、Ｚ軸方向に延在しているねじ穴５９Ｃが形成されるとともに、スライダコア５１には、ねじ穴５９Ｃと連通している貫通孔５１Ｃが形成されている。貫通孔５１Ｃおよびねじ穴５９Ｃは、Ｚ軸方向から見たときに冷却配管５６と重ならないように形成される。これにより、ボルトがねじ穴５９Ｃに挿入された際に、当該ボルトは、冷却配管５６に接触しない。
　同様に、孔ＨＤには固定用部材５８Ｄが挿入されている。上述のように、固定用部材５８Ｄには、Ｚ軸方向に延在しているねじ穴５９Ｄが形成されるとともに、スライダコア５１には、ねじ穴５９Ｄと連通している貫通孔５１Ｄが形成されている。貫通孔５１Ｄおよびねじ穴５９Ｄは、Ｚ軸方向から見たときに冷却配管５６と重ならないように形成される。これにより、ボルトがねじ穴５９Ｄに挿入された際に、当該ボルトは、冷却配管５６に接触しない。
　＜Ｄ．固定用部材５８の分割箇所＞
　次に、図７を参照して、上述の固定用部材５８における分割箇所について説明する。図７は、Ｚ軸方向からスライダ５０を表わした図である。図７は、中心線ＣＸ，ＣＹが付加されている点で上述の図２と異なる。図７のその他の点については、上述の図２と同じである。
　中心線ＣＸは、Ｘ軸方向におけるスライダコア５１の中心を表わす。より具体的には、中心線ＣＸは、Ｘ軸方向におけるスライダコア５１の一端と、Ｘ軸方向におけるスライダコア５１の他端との中心を表わす。
　中心線ＣＹは、Ｙ軸方向におけるスライダコア５１の中心を表わす。より具体的には、中心線ＣＹは、Ｙ軸方向におけるスライダコア５１の一端と、Ｙ軸方向におけるスライダコア５１の他端との中心を表わす。
　上述の通り、固定用部材５８は、少なくとも２つに分割された状態でスライダコア５１の孔Ｈに挿入されている。固定用部材５８が３つ以上に分割される場合、固定用部材５８の分割箇所は、中心線ＣＹを基準として対称に位置している。
　より具体的な例として、固定用部材５８がＮ個に分割されるとする。Ｎは、３以上の自然数とする。また、Ｙ軸方向におけるｎ番目の分割箇所に着目した場合（ｎは自然数）、当該ｎ番目の分割箇所と対称な位置にある分割箇所は、Ｎ－ｎ番目となる。この場合、ｎ番目の分割箇所から中心線ＣＹまでの距離は、Ｎ－ｎ番目の分割箇所から中心線ＣＹまでの距離と等しい。
　一例として、固定用部材５８が３つの小部材（以下、「第１～第３小部材」ともいう。）に分割されており、第１小部材と第２小部材との間の分割箇所を第１分割箇所と称し、第２小部材と第３小部材との間の分割箇所を第２分割箇所と称する。この場合、第１分割箇所から中心線ＣＹまでの距離は、第２分割箇所から中心線ＣＹまでの距離と等しい。
　このように、固定用部材５８の分割箇所が中心線ＣＹを基準に対称に位置する場合、磁束の変化が中心線ＣＹを基準に略対称になる。その結果、リニアモータ１００の駆動が安定する。
　なお、上述では、固定用部材５８の分割箇所の対称性について説明を行ったが、固定用部材５８に形成されるねじ穴５９Ａ～５９Ｄの位置についても同様のことが言える。より具体的には、ねじ穴５９Ａ～５９Ｄは、中心線ＣＹを基準として対称な位置に形成される。また、ねじ穴５９Ａ～５９Ｄは、中心線ＣＸを基準として対称な位置に形成される。
　また、スライダコア５１に形成される貫通孔５１Ａ～５１Ｄについても同様のことが言える。より具体的には、貫通孔５１Ａ～５１Ｄは、中心線ＣＹを基準として対称な位置に形成される。また、貫通孔５１Ａ～５１Ｄは、中心線ＣＸを基準として対称な位置に形成される。
　＜Ｅ．孔Ｈの位置＞
　次に、図８を参照して、上述の固定用部材５８に形成される孔Ｈの位置について説明する。図８は、図７に示されるＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿ったスライダ５０の断面図である。図８は、中心線ＣＸが付加されている点で上述の図３と異なる。図８のその他の点については、上述の図３と同じである。
　中心線ＣＸは、Ｘ軸方向におけるスライダコア５１の中心を表わす。より具体的には、中心線ＣＸは、Ｘ軸方向におけるスライダコア５１の一端と、Ｘ軸方向におけるスライダコア５１の他端との中心を表わす。
　上述の通り、スライダコア５１には、Ｙ軸方向に貫通している孔Ｈが形成されている。当該孔Ｈがスライダコア５１に複数形成される場合、孔Ｈは、中心線ＣＸを基準として対称に位置している。
　より具体的な例として、Ｎ個の孔Ｈがスライダコア５１に形成されているとする。Ｎは２以上の自然数とする。また、Ｘ軸方向におけるｎ番目の孔Ｈに着目した場合（ｎは自然数）、ｎ番目の孔Ｈと対称な位置にある孔Ｈは、Ｎ－ｎ＋１番目となる。この場合、ｎ番目の孔Ｈから中心線ＣＸまでの距離は、Ｎ－ｎ＋１番目の孔Ｈから中心線ＣＸまでの距離と等しい。
　一例として、４つの孔ＨＡ～ＨＤがスライダコア５１に形成されているとする。この場合、１番目の孔ＨＡから中心線ＣＸまでの距離は、４番目の孔ＨＤから中心線ＣＸまでの距離と等しい。同様に、２番目の孔ＨＢから中心線ＣＸまでの距離は、３番目の孔ＨＣから中心線ＣＸまでの距離と等しい。
　このように、複数の孔Ｈが中心線ＣＸを基準に対称に位置するように形成される場合、磁束の変化が中心線ＣＸを基準に略対称になる。その結果、リニアモータ１００の駆動が安定する。
　なお、上述では、スライダコア５１に形成される孔Ｈの位置関係について説明を行ったが、固定用部材５８の位置関係も孔Ｈの位置関係と同様である。より具体的には、固定用部材５８Ａ～５８Ｄは、中心線ＣＸを基準として対称な場所に位置している。
　＜Ｆ．解析結果＞
　次に、図９を参照して、上述の固定用部材５８を分割したことの有効性を裏付ける解析結果について説明する。図９は、分割した固定用部材５８を用いた場合における鉄損の推移と、分割していない固定用部材５８を用いた場合における鉄損の推移とを示す図である。
　図９に示されるグラフの横軸は、時間を表わす。時間の単位は、たとえば、秒（Ｓ）で表わされる。
　図９に示されるグラフの縦軸は、固定用部材５８における鉄損の度合いを表わす。鉄損の単位は、たとえば、ワット（Ｗ）で表わされる。
　図９には、解析結果Ｒ１，Ｒ２が示されている。解析結果Ｒ１は、固定用部材５８を分割しない場合における鉄損の推移を示す。解析結果Ｒ２は、固定用部材５８を３つに分割した場合における鉄損の推移を示す。各解析の際には、リニアモータ１００が同条件で駆動された。
　解析結果Ｒ１，Ｒ２が示すように、固定用部材５８を分割した場合における鉄損は、固定用部材５８を分割しない場合における鉄損よりも少なかった。このように、固定用部材５８を分割することで鉄損が抑制されることが確認された。
　＜Ｇ．リニアモータ１００の応用例＞
　次に、図１０～図１２を参照して、上述のリニアモータ１００の応用例について説明する。リニアモータ１００は、たとえば、工作機械内の様々な部品を駆動するために用いられ得る。
　ここでいう「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２００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２００は、旋盤であってもよいし、付加加工機であってもよいし、その他の切削機械や研削機械であってもよい。
　リニアモータ１００が工作機械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ねじ穴５９Ａ～５９Ｄ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。
　（Ｇ１．主軸）
　まず、図１０を参照して、リニアモータ１００を主軸の駆動に応用する例について説明する。図１０は、工作機械２００の装置構成の一例を示す図である。
　リニアモータ１００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１０に示されるように、工作機械２００は、制御部２００Ａと、駆動部２４０Ａと、主軸２５０とを含む。
　制御部２００Ａは、たとえば、ＣＮＣ（Computer　Numerical　Control）装置である。ＣＮＣ装置は、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（Central　Processing　Unit）、少なくとも１つのＭＰＵ（Micro 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る。制御部２００Ａは、加工プログラムなど各種プログラムを実行することで駆動部２４０Ａの動作を制御する。
　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１０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、エンコーダ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１００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、制御部２００Ａから制御信号の入力を受け、当該制御信号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、制御部２００Ａは、目標位置を含む制御信号をモータドライバ２４１Ａに逐次的に出力する。モータドライバ２４１Ａは、エンコーダ２４３Ａのフィードバック信号から主軸２５０の実位置を算出し、当該実位置と当該目標位置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、制御部２００Ａから制御信号の入力を受け、当該制御信号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、制御部２００Ａは、目標位置を含む制御信号をモータドライバ２４１Ｂに逐次的に出力する。モータドライバ２４１Ｂは、エンコーダ２４３Ｂのフィードバック信号から主軸２５０の実位置を算出し、当該実位置と当該目標位置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、制御部２００Ａから制御信号の入力を受け、当該制御信号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、制御部２００Ａは、目標位置を含む制御信号をモータドライバ２４１Ｃに逐次的に出力する。モータドライバ２４１Ｃは、エンコーダ２４３Ｃのフィードバック信号から主軸２５０の実位置を算出し、当該実位置と当該目標位置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。
　（Ｇ２．テーブル）
　次に、図１１を参照して、リニアモータ１００をテーブルの駆動に応用する例について説明する。図１１は、工作機械２００の装置構成の他の例を示す図である。
　リニアモータ１００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１１に示されるように、工作機械２００は、制御部２００Ａ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１１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、エンコーダ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１００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、制御部２００Ａから制御信号の入力を受け、当該制御信号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、制御部２００Ａは、目標位置を含む制御信号をモータドライバ２４１Ｄに逐次的に出力する。モータドライバ２４１Ｄは、エンコーダ２４３Ｄのフィードバック信号からテーブル２６０の実位置を算出し、当該実位置と当該目標位置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、制御部２００Ａから制御信号の入力を受け、当該制御信号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、制御部２００Ａは、目標位置を含む制御信号をモータドライバ２４１Ｅに逐次的に出力する。モータドライバ２４１Ｅは、エンコーダ２４３Ｅのフィードバック信号からテーブル２６０の実位置を算出し、当該実位置と当該目標位置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。
　（Ｇ３．ローダ）
　次に、図１２を参照して、リニアモータ１００をローダの駆動に応用する例について説明する。図１２は、工作機械２００の装置構成の他の例を示す図である。
　リニアモータ１００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１２に示されるように、工作機械２００は、制御部２００Ａ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１２の例では、駆動部２４０Ｃは、モータドライバ２４１Ｆ，２４１Ｇ，２４１Ｈと、リニアモータ２４２Ｆ，２４２Ｇ，２４２Ｈと、エンコーダ２４３Ｆ，２４３Ｇ，２４３Ｈとで構成されている。リニアモータ２４２Ｆ，２４２Ｇ，２４２Ｈの各々は、上述のリニアモータ１００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、制御部２００Ａから制御信号の入力を受け、当該制御信号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、制御部２００Ａは、目標位置を含む制御信号をモータドライバ２４１Ｆに逐次的に出力する。モータドライバ２４１Ｆは、エンコーダ２４３Ｆのフィードバック信号からローダ２７０の実位置を算出し、当該実位置と当該目標位置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、制御部２００Ａから制御信号の入力を受け、当該制御信号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、制御部２００Ａは、目標位置を含む制御信号をモータドライバ２４１Ｇに逐次的に出力する。モータドライバ２４１Ｇは、エンコーダ２４３Ｇのフィードバック信号からローダ２７０の実位置を算出し、当該実位置と当該目標位置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、制御部２００Ａから制御信号の入力を受け、当該制御信号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、制御部２００Ａは、目標位置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、エンコーダ２４３Ｈのフィードバック信号からローダ２７０の実位置を算出し、当該実位置と当該目標位置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請求の範囲によって示され、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。
　１０　磁石板、１２　磁石、５０　スライダ、５１　スライダコア、５１Ａ　貫通孔、５１Ｂ　貫通孔、５１Ｃ　貫通孔、５１Ｄ　貫通孔、５２　コイル、５３　ティース、５３Ａ　ティース、５３Ｂ　ティース、５３Ｃ　ティース、５３Ｄ　ティース、５６　冷却配管、５８　固定用部材、５８Ａ　固定用部材、５８Ｂ　固定用部材、５８Ｃ　固定用部材、５８Ｄ　固定用部材、５９Ａ　ねじ穴、５９Ｂ　ねじ穴、５９Ｃ　ねじ穴、５９Ｄ　ねじ穴、６０　筐体、１００　リニアモータ、２００　工作機械、２００Ａ　制御部、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　エンコーダ、２４３Ｂ　エンコーダ、２４３Ｃ　エンコーダ、２４３Ｄ　エンコーダ、２４３Ｅ　エンコーダ、２４３Ｆ　エンコーダ、２４３Ｇ　エンコーダ、２４３Ｈ　エンコーダ、２５０　主軸、２６０　テーブル、２７０　ローダ。

Claims (11)

  1. 　工作機械に用いられるリニアモータであって、
    　複数の磁石が第１方向に並べて設けられている磁石板と、
    　前記磁石板に対して前記第１方向にスライド可能に構成されたスライダとを備え、
    　前記スライダは、
    　　スライダコアと、
    　　前記第１方向に並べて前記スライダコアに設けられている複数のコイルと、
    　　固定用部材とを含み、
    　前記スライダコアには、孔が形成されており、前記孔は、前記磁石板の表面と平行でかつ前記第１方向と直交する第２方向に延在しており、前記孔には、前記固定用部材が挿入されており、
    　前記固定用部材には、前記第１方向および前記第２方向の両方に直交する第３方向においてねじ穴が形成されているとともに、前記スライダコアには、前記第３方向に前記ねじ穴と連通する貫通孔が形成されており、
    　前記固定用部材は、少なくとも２つに分割された状態で前記孔に挿入されている、リニアモータ。
  2. 　前記固定用部材の分割数は、前記ねじ穴の数と同じである、請求項１に記載のリニアモータ。
  3. 　前記孔は、前記第２方向において前記スライダコアを貫通している貫通孔である、請求項１または２に記載のリニアモータ。
  4. 　前記スライダは、前記第１方向に並べて設けられている複数のティースを含み、
    　前記複数のティースは、前記複数の磁石と対向するように前記スライダに設けられており、
    　前記複数のティースには、前記複数のコイルがそれぞれ巻かれており、
    　前記孔は、前記複数のティースの内の少なくとも１つに形成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のリニアモータ。
  5. 　前記スライダは、前記磁石板に対向する面とは反対側の面に配管されている冷却配管を含み、
    　前記ねじ穴は、前記第３方向から見たときに前記冷却配管と重ならない、請求項１～４のいずれか１項に記載のリニアモータ。
  6. 　前記固定用部材は、少なくとも３つに分割されており、
    　前記固定用部材の分割箇所は、前記第２方向における前記スライダコアの中心を基準として対称に位置している、請求項１～５のいずれか１項に記載のリニアモータ。
  7. 　前記第２方向において前記スライダを貫通している前記貫通孔は、前記スライダに複数形成されており、
    　複数の前記貫通孔は、前記第１方向における前記スライダコアの中心を基準として対称に位置している、請求項３に記載のリニアモータ。
  8. 　前記スライダコアは、積層鋼鈑で構成されており、
    　前記固定用部材は、前記積層鋼鈑とは異なる部材で構成されている、請求項１～７のいずれか１項に記載のリニアモータ。
  9. 　請求項１～８のいずれか１項に記載のリニアモータと、
    　ワークまたは工具を回転可能に保持するための主軸とを備え、
    　前記リニアモータは、前記主軸の位置を移動するために用いられている、工作機械。
  10. 　請求項１～８のいずれか１項に記載のリニアモータと、
    　ワークを載置するためのテーブルとを備え、
    　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、工作機械。
  11. 　請求項１～８のいずれか１項に記載のリニアモータと、
    　部材を搬送するためのローダとを備え、
    　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、工作機械。
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