[發明專利]具備直線電動機的直線驅動裝置以及機床

有效

• 申請號: 201410674112.5
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN104716810B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 洪榮杓;蛯原建三
• 申請（專利權）人: 發那科株式會社
• 主分類號: H02K41/03
• 分類號: H02K41/03
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

提供一種具備直線電動機的直線驅動裝置以及機床。該直線驅動裝置能夠在考慮到直線電動機的推力與齒槽效應的平衡的同時應用于各種用途，該機床具備該直線驅動裝置。直線驅動裝置具有磁隙變更機構，該磁隙變更機構構成為通過使線圈和磁體中的至少一方以使線圈和磁體相互接近和遠離的方式移位，來變更線圈與磁體之間的磁隙的大小。

技術領域

本發明涉及一種具備直線電動機的直線驅動裝置以及具備該直線驅動裝置的機床，該直線電動機具有線圈和磁體。

背景技術

圖5是示意性地表示一般的直線電動機的結構例的圖。直線電動機100具有：定子106，是在磁體鐵芯104上配置磁體102而成的；以及動子(線圈)112，其是在線圈鐵芯108上卷繞三相(U相、V相、W相)的繞組110而成的，其中，通過向繞組110流通電流而在與磁體102之間產生箭頭114所示的方向的推力。通常，線圈側構成為可動部，磁體側構成為固定部，遍及將線圈的推力方向長度與該線圈的可動范圍(行程(stroke)長度)相加而得到的長度，磁體以N極與S極交替的方式在推力方向上并排地配置。

圖6是將裝載有如圖5所示的一般的直線電動機的以往的直線驅動裝置120的概要結構在直線電動機的推力方向上觀察而得到的圖。線圈112被固定于滑動件122(可動部)，定子106被固定于基座124(固定部)。滑動件122為通過軸承126被支承在基座124上且只能在推力方向上移動的構造。因而，在直線驅動裝置120中，線圈112與定子106(磁體102)的距離(磁隙g)被預先確定為固定值。

磁隙是對直線電動機的性能影響大的因素，當磁隙的大小發生變化時，直線電動機的性能(推力)也大幅變動。作為與此相關的技術，例如在日本特開2003-250258號公報中公開了一種如下的直線電動機：該直線電動機構成為動子12能夠相對于可動部(臺部2)在上下方向上滑動。

在如圖5所示的一般的直線電動機中，已知以下情況：當改變線圈112與磁體102之間的距離(磁隙g)時，即使向線圈112流通相同大小的電流，推力也大幅改變。另外，在如圖5那樣具有線圈鐵芯108的直線電動機中，磁體102的磁通密度根據位置的不同而存在差異，由此，在驅動時作用于線圈鐵芯108與磁體102之間的磁性引力產生變動(齒槽效應(cogging))。當磁隙g變小時，推力增大，而另一方面，齒槽效應變大，當磁隙g變大時，推力減小，而另一方面，齒槽效應變小。

在超精密加工機等中使用的要求高進給精度的直線電動機的情況下，為了避免進給軸的直線度由于齒槽效應而降低，以在某種程度上增大磁隙來降低推力的方式使用的情況多。或者，有時也采取以下對策：使用不具有鐵芯的(無芯的)線圈，來從原理上避免產生齒槽效應。

但是，在增大磁隙或者使用無芯的線圈的情況下，雖然能夠抑制齒槽效應，但直線電動機的推力降低，因此為了獲得大的推力而需要向線圈流通大的電流。于是，存在以下問題：由于線圈的發熱而導致直線電動機、包括該直線電動機的機床等的機械精度變差。一般來說機床的熱容量大，因此一旦發生溫度的變化(升高)，則恢復為原來的溫度要花費時間。另外，作為對此的對策，還可考慮在機床中內置冷卻機構，但由于不能使熱的發生源與冷卻機構的位置完全相同，因此不能避免產生某種程度的溫度分布。

在日本特開2003-250258號公報所記載的發明中，構成為能夠使動子12相對于臺部2進行滑動，但該目的被解釋為：在調整定子11與動子12之間的距離(氣隙，air gap)時，使得能夠忽略定子11的厚度D和動子12的厚度R，排除質量較高的臺部2的影響，并且即使在使用時動子12發生振動，也不會改變臺部2與機座1的上下方向的相對位置關系。也就是說，在日本特開2003-250258號公報中絲毫沒有啟示以下內容：氣隙的大小由第二導軌部7和第二滑動件部9的尺寸決定，有目的地變更氣隙的大小。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種能夠在考慮到直線電動機的推力與齒槽效應的平衡的同時應用于各種用途的直線驅動裝置以及具備該直線驅動裝置的機床。