KR0159675B1 - 공작 기계용 리니어 모터장치 - Google Patents

공작 기계용 리니어 모터장치 Download PDF

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이토 마사요리
쿠마모토 사토시
가꾸하리 카츠지
타시히로 사나에
엔도 카츠히토
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오카노 사다오
도시바 가까이 가부시끼가이샤
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Abstract

리니어 모터장치는 1차 리니어 모터부재와 일정한 간격으로 배열되는 다수의 돌출부들을 가지는 빗모양의 치 형상으로 이루어진 2차 리니어 모터부재를 포함한다. 상기 돌출부들 사이에 정의되는 리세스들은 상기 1차 리니어 모터부재와 마주하는 2차 리니어 모터부재의 표면을 평탄화 하기 위하여 충전부재로 채워져 있다. 따라서, 상기 표면으로부터 작은 조각들을 쉽게 제거하는 것이 가능해진다. 상기 충전부재가 낮은 자기 투과성 재질로 만들어져 있기 때문에, 이웃하는 돌출부들 사이의 자기 차단이 유지될 수 있다. 공작 기계용 리니어 모터장치는 이 공작 기계의 고정부재에 의해서 지지되는 각각의 단을 가지는 바 타입의 2차 리니어 모터부재와 그리고 공작 기계의 이동부재에 부착된 원통형 1차 리니어 모터부재를 포함한다. 상기 2차 리니어 모터부재는 간격을 두고 상기 1차 리니어 모터부재내로 삽입되어, 상기 1차 리니어 모터부재가 상기 2차 리니어 모터부재의 축방향으로 이동할 수 있도록 한다. 상기 1차 리니어 모터부재는 상기 2차 리니어 모터부재의 전체 외주를 둘러싸는 원통형 1차 전기 권선들을 가진다. 상기 1차 및 2차 리니어 모터부재 사이의 인력은 상기 2차 리니어 모터부재의 전체 외주에 걸쳐서 일정하게 작용한다. 따라서, 상기 2차 리니어 모터부재들 상에 발생한 방사력들이 상쇄된다.

Description

공작 기계용 리니어 모터장치
제1도는 본 발명의 제1실시예에 다른 리니어 모터장치를 보여주는 사시도이며;
제2도는 제1도의 리니어 모터장치의 단면도이며;
제3도는 본 발명의 제2실시예에 따른 공작 기계용 리니어 모터장치를 보여주는 측면도이며;
제4도는 제3도의 IV-IV선을 따라 얻어진 리니어 모터장치의 단면도이며;
제5도는 본 발명의 제3실시예에 따른 공작 기계용 리니어 모터장치를 보여주는 측면도이며; 그리고
제6도는 제5도의 리니어 모터장치의 일부를 보여주는 확대 측면도이다.
[발명의 분야]
본 발명은 공작 기계용 리니어 모터장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 1차 리니어 모터부재와 리니어 펄스 모터 등과 같은 2차 리니어 모터부재를 가지는 리니어 모터장치에 관한 것이다.
[종래 기술의 설명]
일반적으로, 리니어 펄스 모터의 2차 리니어 모터부재는 카본 스틸과 같은 자성 물질로 만들어지며 다수의 돌출부들으로 이루어진 빗모양의 치형상을 가진다. 돌출부들은 일정한 간격으로 2차 리니어 모터부재의 일 표면상에 1차 리니어 모터부재에 대향하여 배열되어 있다. 작동에 있어서, 상기 각각의 돌출부들을 선택적으로 1차 리니어 모터부재에 제공된 1차 권선 또는 영구자석으로부터 발산되는 자력선을 받게 된다. 그 결과, 2차 도체로서 작동할 때, 상기 2차 리니어 모터부재는 1차 리니어 모터부재에 추력을 가할 수 있게 된다.
이러한 구조를 갖는 리니어 모터장치를 공작 기계용 리니어 급송장치로서 채택할 경우, 상기 1차 리니어 모터부재가 공작 기계의 테이블, 즉 이동부재의 하면상에 부착되는 반면에, 상기 2차 리니어 모터부재는 공작 기계의 베드, 즉 고정부재상에 고정된다. 2차 리니어 모터부재에서 각각의 돌출부들이 돌출하는 극 표면은 이 2차 리니어 모터부재의 상면으로서, 1차 리니어 모터부재와 마주할 수 있도록 배열된다.
그러나, 이와 같은 2차 리니어 모터부재를 가지는 공작 기계의 경우, 가공되는 공작물을 절삭하는 동안에 생성되는 작은 조각 또는 이물질 등이 각각의 돌출극들 사이의 리세스들내로 떨어진다는 근본적인 문제점을 갖는다.
이렇게 리세스내로 작은 조각 또는 이물질 등이 모여지면, 이웃하는 돌출부들이 자기적으로 쇼트될 수도 있다. 이 경우, 2차 리니어 모터내에 열발생 값이 증가하여, 에너지 손실의 원인이 되므로, 리니어 펄스 모터로서의 작업 성능이 떨어진다.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서는, 이물질 또는 작은 조각들이 리세스내에 모여지기 전에, 이들을 2차 리니어 모터부재의 리세스들로부터 제거해야만 한다. 그러나, 현재의 리니어 모터장치에는 몇 밀리미터로 폭이 매우 좁은 매우 많은 수의 리세스들이 제공되어 있기 때문에, 작은 조각을 리세스들로부터 제거하기 위한 청소 작업이 큰 부담이 되어, 시간적 낭비를 초래하고 있다. 이상은 본 발명에 의해서 해결될 첫 번째 문제점이다.
다음으로, 평삭반 타입의 수평 보링머신, 밀링머신, 머시닝 센터 등과 같은 공작 기계의 경우, 이들의 이동부재(예를 들면, 위에서 언급한 테이블, 스핀들헤드, 새들)가 고정부재(예를 들면, 위에서 언급한 베드, 컬럼, 크로스빔)에 대하여 일직선으로 이동할 수 있도록 배열된다. 상기 이동부재는 급송장치에 의해서 구동된다.
지금까지는, 상기 급송장치는 일반적으로 볼-스크류, 볼-너트, 그리고 상기 볼-스크류 또는 볼-너트를 회전시키는 모터를 포함하는, 소위 공급 스크류 타입의 유닛으로 구성되었다.
이러한 공급 스크류 타입의 유닛의 경우, 백래시(backlashes)에 의해서 발생하는 공급 에러 또는 모터의 리덕션 기어들(또는 볼-스크류)과 볼-너트 사이의 피치 에러를 방지하는 것이 불가능하다. 따라서, 상기 피드 스크류 타입의 유닛은 공급 에러를 유발하는 다수의 부품들을 갖고 있어, 피드백 제어를 수행할 때 그것에 의해 얻어지는 물품을 최적화하는데 어려움을 갖고 있다.
게다가, 모터의 회전력이 볼-스크류와 볼-너트에 의해서 진선운동으로 변환되는 피드 스크류 타입 유닛의 메카니즘으로 인하여, 이 피드 스크류 타입 유닛은 복잡한 구조를 가지게 되어 그것의 마찰 손실이 크게 된다.
이상에서 설명한 이유로 인하여, 직선 이동하는 테이블과 같은 이동부재를 리니어 모터장치에 의해서 직접 구동하는 것이 고려되어 왔다. 예를 들면, 베드상에서 직선운동으로 이동하기 위하여 리니어 가이드들에 의해 가이드되는 테이블을 이동장치에 의해서 공급하는 경우, 1차 권선들을 가지는 평면 1차 리니어 모터부재와 1차 도체로서 평면 2차 리니어 모터부재가 테이블의 하면과 베드의 상면에 각각 배열된다. 상기 1차 리니어 모터부재는 테이블의 하면상에 제공된 처짐부(drooping portion)의 수직면에 배열되며, 2차 리니어 모터부재는 1차 리니어 모터부재에 대향하기 위하여 베드의 수직면에 배열된다.
상기 리니어 모터장치는 직선 방향으로 추력을 생성할 뿐만 아니라, 상기 1차 및 2차 리니어 모터부재의 대향하는 면에 직각을 이루는 수직자력(magnetic vertical force)을 생성한다. 자성 물질에 의해서 2차 리니어 모터부재를 형성하는 경우, 수직자력은 1차 리니어 모터부재와 2차 리니어 모터부재 사이에서 인력으로서 작용한다. 이 인력은 너무커서 정격 추력(reted thrust force)보다 10배 가량된다. 따라서, 인력은 각각 1차 및 2차 리니어 모터부재가 부착되어 있는 베드와 테이블에 큰 부담을 가한다.
결과적으로, 1차 및 2차 리니어 부재가 서로 수평으로 마주하도록 배열된, 위에서 설명한 장치의 경우, 테이블이 내측으로 들어가도록 변형되어, 상면의 평면화가 영향을 받게 된다. 또한, 이 경우, 리니어 가이드는 모든 인력을 받게 되어, 이 리니어 가이드 상에 가해지는 테이블지지 하중이 증가된다.
한편, 1차 및 2차 리니어 모터부재가 서로에 대하여 수직으로 대향하도록 배열된, 위에서 설명한 장치의 경우, 베드의 측벽이 내측으로 변형되어, 이 측벽의 상면에 배열된 리니어 가이드의 직진성이 저하되기 때문에, 테이블을 공급하는 정확도가 저하된다. 게다가, 크기가 큰 공작 기계에서 더큰 추력이 요구될수록, 위의 문제점이 더욱 두드러지게 나타나게 되어 장치의 작업 정확도가 저하된다. 이것이 본 발명에 의해서 해결될 두번째 문제이다.
[본 발명의 요약]
따라서, 본 발명의 목적은 작은 조각들 또는 이물질 등이 2차 리니어 모터부재의 표면에 떨어졌을 때 이들을 제거할 수 있으며, 장치 내에서 직선운동이 실행될 때마다 자동적으로 그리고 안정적으로 표면을 청소할 수 있는 리니어 모터장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 베드 및 테이블 등과 같은 그 구조가 리니어 모터장치의 수직자력으로 인한 큰 인력이 1차 리니어 모터부재와 차 리니어 모터부재 사이에 적용되더라도, 결코 변형되지 않는 그리고 크게 설계변경을 하지 않고도 종래의 공급-스크류 타입을 갖춘 공작 기계에 적용될 수 있을 뿐만 아니라 이동부재의 리니어 가이드의 구조를 단순화 할 수 있는 그러한 리니어 모터장치를 제공함에 있다.
위에서 설명한 본 발명의 첫 번째 목적은, 자계를 형성하기 위한 1차 리니어 모터부재와; 그리고 상기 1차 리니어 모터부재와 대향하도록 배열된 2차 리니어 모터부재를 포함하며, 상기 2차 리니어 모터부재는 빗모양의 치 형상으로 되어 있으며, 일정 간격으로 상기 2차 리니어 모터부재의 표면상에 배열된 다수의 돌출부들을 가지며, 상기 표면은 상기 1차 리니어 모터부재와 마주하는, 리니어 모터장치에 있어서, 상기 돌출부들 사이에 정의되는 리세스들은 낮은 투과성 재질로 만들어진 충전부재로 채워져, 상기 돌출부들이 배열되는 상기 표면이 전체적으로 평탄하게 되는, 그러한 리니어 모터장치에 의해서 실현될 수 있다.
위에서 언급한 장치에서, 각각의 돌출부들 사이의 리세스들이 충전부재로 채워져 있기 때문에, 상기 1차 리니어 모터부재와 마주하는 2차 리니어 모터부재의 전체적인 표면이 평탄화 될 수 있어, 작은 조각들이 상기 리세스들로 들어가는 것을 방지할 수 있게 된다. 게다가, 2차 리니어 모터부재의 평탄화된 표면으로 인하여, 브레이드 타입의 와이퍼, 스크레퍼 등을 이용하는 경우, 한 번의 스트로크에서 높은 작업성을 가지고 쉽고 정확히 극 표면으로부터 작은 조각들을 제거할 수 있게 된다. 충전부재가 낮은 투과성 재질로 만들어져 있으므로, 이웃하는 돌출부들 사이의 자기 차단이 이들 사이에 끼워진 충전부재에 의해서 안정되게 유지될 수 있게 된다.
본 발명에 있어서, 바람직하게, 상기 충전부재는 리세스들 내로 부어진 합성 수지재에 의해서 구성된다. 이렇게 붓는 작업을 이용하여 충전부재를 리세스 내에 채울 경우, 상기 2차 리니어 모터부재들의 제조가 단순화 될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 1차 리니어 모터부재에는 탄성 재질로 만들어진 크리닝 와이퍼가 제공되는데, 이 크리닝 와이퍼는 상기 2차 리니어 모터부재의 극 표면에 마찰 접촉할 수 있도록 배열된다. 이 경우, 리니어 모터장치가 작동될 때마다, 2차 리니어 모터부재의 극 표면상의 청소가 자동적으로 쓸어 내는 방법으로 수행된다.
본 발명에 따르면, 위 두번째 목적을 해결하기 위하여, 고정부재와 마주하는 이동부재를 직선으로 이동시키기 위한 공작 기계용 리니어 모터장치로서, 상기 리니어 모터장치는:상기 이동부재의 직선운동 방향으로 연장되도록 상기 고정부재에 의해 지지되는 양단을 가지는 바타입의 2차 리니어 모터부재와; 그리고 원통형 1차 리니어 부재, 즉, 축방향으로 상기 2차 리니어 모터부재에 대하여 마주한체 변위할 수 있도록 작동 범위(간격)에 걸쳐서 상기 2차 리니어 모터부재의 외주상에 고정된 그리고 상기 이동부재에 부착된 그러한 원통형 1차 리니어 모터부재를 포함하고 있으며, 상기 1차 리니어 모터부재는 상기 2차 리니어 모터부재의 전체 외주를 둘러싸는 원통형 1차 전기 권선들을 가지는, 그러한 리니어 모터장치를 제공한다.
위에서 언급한 장치에 있어서, 상기 1차 리니어 모터부재와 상기 2차 리니어 모터부재 사이에 영향을 미치는 리니어 모터의 수직자력에 의해서 원인이 되는 인력이 상기 2차 리니어 모터부재의 코어축 둘레의 전체 외주에 일정하게 또는 방사력로서 코어축의 양측에 일정하게 자용한다.
또한, 고정부재에 마주하여 이동부재를 직선으로 이동하기 위한 공작 기계용 리니어 모터장치로서, 상기 리니어 모터장치는:2차 리니어 모터부재, 즉 이것의 축선방향으로 배열된 단일 대를 연속적으로 통하여 그리고 역시 이것의 축선방향으로 배열된 다수의 대들을 간헐적으로 통하여 일정 간격을 두고 고정부재에 의해 지지되며 이동부재의 직선운동의 방향으로 연장하는 그러한 2차 리니어 모터부재와; 그리고 상기 2차 리니어 모터부재의 축방향으로 변위하기 위하여 플레이(play)를 통하여 상기 2차 리니어 모터부재의 외주 상에 고정되어 있으며 상기 이동부재에 부착된 원통형 1차 리니어 모터부재를 포함하며, 상기 1차 리니어 모터부재는 상기 대와 연동하는 부분을 가지고 있는데, 이 부분은 상기 대들이 통과하는 구멍이 제공된 C-형상의 단면을 가지고 있으며, 그리고 상기 1차 리니어 부재는 상기 2차 리니어 모터부재의 코어축의 양측상에 대칭으로 배열된 1차 전기 권선들을 더욱 포함하는, 그러한 리니어 모터장치를 제공한다. 이 경우, 상기 2차 리니어 모터부재가 상기 대(들)을 통하여 일정 간격으로 고정부재에 의해서 지지되고 있기 때문에, 상기 2차 리니어 모터부재의 전체에 걸쳐서 축방향으로 강도가 증가한다.
위의 발명에서, 바람직하게, 1차 리니어 모터부재에는 상기 2차 리니어 모터부재와 결합되는 리니어 볼-베어링들이 제공된다. 이 경우, 상기 2차 리니어 모터부재는 상기 이동부재의 직선운동을 가이드 하는 수단으로서 역할을 하여, 이것이 상기 2차 리니어 모터부재에 의해서 가이드 되면서 직선 운동할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 이러한 목적 및 다른 목적 그리고 특징들은 첨부한 도면 및 청구 범위 그리고 다음의 상세한 설명으로부터 보다 뚜렷해 질 것이다.
[본 발명의 바람직한 실시예]
이하 본 발명의 다양한 실시예를 첨부한 도면과 함께 설명한다.
제1도 및 제2도는 본 발명에 따른 리니어 모터장치의 일실시예를 보여주고 있다. 리니어 모터장치는 테이블(1)에 묻혀진 1차 리니어 모터부재들(3)과 베드(5)상에 고정적으로 마운트된 2차 리니어 모터부재들(7)을 포함하고 있다.
1차 리니어 모터부재들(3)은 테이블(1)의 바닥면과 수직면상에 배열되어 일정 간격을 가지고 각각 상기 2차 리니어 모터부재들(7)과 대향하도록 되어 있다.
카본 스틸과 같은 자성 재질로 만들어진 각각의 2차 모터부재들(7)은 각각의 1차 리니어 모터부재(3)와 마주하는 그것의 표면상에 리니어 모터의 운동방향으로 일정한 간격을 가지고 배열된 다수의 돌출부들(9)이 제공되어 있다. 상기 돌출 극들은 빗모양의 치형상으로 이루어져 있다.
상기 2차 리니어 모터부재(7)의 각각의 돌출부들(9) 사이에는 낮은 자기 투과성의 충전부재(13)로 채워진 다수의 리세스들(11)이 형성되어, 2차 리니어 모터부재(7)에 전체적으로 평탄면을 제공한다. 충전부재(13)를 이루는 낮은 투과성의 재질로서, 비닐 클로라이드(vinyl chloride), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리 스티렌, AS 수지, 폴리 아미드, 폴리 카보네이트, 폴리 설폰, 폴리 아크릴레이트, 폴리 아미드, 플루오르 수지 등과 같은 열가소성 수지와 페놀 수지 그리고 세라믹 등과 같은 열경화성 수지가 적용될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 충전부재(13)를 이루는 재질은 그 투과성이 공기와 차단되고 기계적 강도 및 적은 마찰계수의 마모 저항을 갖는 재질로부터 선택될 수 있다. 예를 들면, 플루오르 수지가 이와 같은 조건을 만족시키는 재질로서 적용될 수 있다.
위에서 언급한 재질 이외에도 충전부재(13)를 형성하는 경우에, 플로드 수지 등과 같은 다른 기능을 가지는 재질로 코팅할 수 있다.
상기 충전부재들(13)은 리세스(11)의 형상에 맞도록 미리 몰드된 끼움부품에 의해서 리세스(11)내로 제공될 수 있다. 그러나, 열가소성 재질과 같은 합성 수지에 의해서 상기 부재들(13)을 형성하는 경우에는, 이 재질을 유체 상태에서 소위 삽입몰딩의 형태로 상기 리세스들(11)내로 투입함으로서 제공될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서는, 위에서 설명한 삽입의 의미는 유체를 리세스들(11)내로 투입하는 것과 미리 몰드한 충전부재(13)를 상기 리세스들(11)내로 끼우는 것 모두를 의미한다.
본 실시예의 가장 두드러진 특징들은, 충전부재들(13)이 상기 돌출부들(9)과 동일 높이에 배열된다는 것이다. 만약, 충전부재(13)와 돌출부들(9)을 보다 정확히 평면상에 배열하는 것이 필요하다면, 충전부재들(13)로 상기 리세스들(11)을 채운 후에 상기 2차 리니어 모터부재(7)의 표면을 연마하는 공정을 행할 수 있을 것이다. 상기 충전부재들(13)과 돌출부들(11)이 차례로 배열되는 2차 리니어 모터부재들(7)의 결과적인 평탄면들을 이하 극 표면으로 부르기로 한다.
테이블(1)상에, 탄성 크리닝 와이퍼(15)가 부착되어 상기 돌출 표면과 마찰 접촉하고 있다. 상기 크리닝 와이퍼(15)는 아이소 프로필렌 러버, 부타디엔 러버, 부틸렌 러버, 니트릴 부타디엔 러버, 다중 설퍼 러버, 실리콘 러버, 열가소성 일라스토머 등과 같은 러버-탄성 재질로 만들어진다. 더욱 바람직하게, 실리콘 러버, 열가소성 일라스토머등과 같은, 높은 마모 저항성 및 윤활 오일에 의해서 손상되지 않는 높은 오일 저항성을 가지는 러버-탄성 재질로 만들어지는 것이 좋다.
이상에서 설명한 바와 같이, 각각의 돌출부들(9) 사이의 리세스들(11)이 충전부재들(13)로 채워져 있기 때문에, 1차 리니어 모터부재(3)와 마주하는 각각의 2차 리니어 모터부재(7)의 전체 극 표면이 평탄화되어, 작은 조각들이 상기 리세스들(11)로 들어가는 것을 방지할 수 있게 된다.
게다가, 2차 리니어 모터부재들(7)의 평탄화된 극 표면으로 인해, 브레이드 타입의 와이퍼 또는 스크레퍼 등을 이용하여 높은 작업성을 가지고 쉽고 정확히 그 표면으로부터 작은 조각들은 제거하는 것이 가능해진다.
충전부재(13)가 합성수지와 같은 낮은 자기 투과성의 재질로 만들어져 있기 때문에, 이웃하는 돌출부들 사이의 자기 절연이 이 충전부재들(13)에 의해서 안정적으로 유지될 수 있어, 충전부재(13)의 제공이 상기 리니어 모터장치의 성능을 저하시키지 않는다.
본 실시예에 따르면, 리니어 모터장치가 그 직선운동을 수행할 때마다, 즉, 테이블(1)이 이동할 때마다, 상기 크리닝 와이퍼(15)가 상기 2차 리니어 모터부재(7)의 평탄 극 표면상을 자동적으로 슬라이드 하여, 쓸어 내는 방법으로 이들을 청소하게 된다. 따라서, 작은 조각들이 극 표면상에 떨어진다 하더라도, 와이퍼(15)의 쓸어냄 작용으로 인하여, 이 작은 조각들이 1차 리니어 모터부재들(3)내로 들어가는 것이 방지됨으로서, 상기 장치의 작동상의 안정성 및 신뢰성이 개선될 수 있다.
이하 제3도 및 제4도와 함께 본 발명의 또 다른 실시예를 설명하면 다음과 같다. 이 도면들에서 참조부호 21은 고정부재인 베드를, 23은 이동부재인 테이블을 나타내고 있는 것이다. 베드(21)상에 마운트된 좌,우 직선 안내부재들(25)에 의해서 가이드 되는 상기 테이블(23)은 제3도의 좌,우로 직선운동을 하도록 되어 있다.
상기 베드(21)상에는 브라켓(27)을 통하여 원통형 2차(리니어 모터)부재(31)가 고정되어 있다. 이 2차 부재는 리니어 모터장치의 2차 도체를 형성한다. 상세하게 설명하면, 이 실시예의 2차 리니어 모터부재(31)는 브라켓(27)(29)에 의해서 각각 지지되는 양단을 가지는 중공 샤프트 몸체로 이루어져 테이블(23)의 직선운동 방향으로 연장한다.
상기 테이블(23)의 그 하면에는 원통형 1차(리니어 모터)부재(35)가 부착되는 처짐부(drooping portion)가 제공되어 있다. 이 1차 리니어 모터부재(31)는 일정한 간격을 가지고 상기 2차 리니어 모터부재(31)와 동축으로 배열되어 이 부재(31)의 축방향으로 자유롭게 변위한다. 또한, 상기 1차 직선 모터부재(35)는 상기 2차 리니어 모터부재(31)의 전체 외주를 동축으로 둘러싸고 있는 원통형 1차 전기 권선들(37)을 가지고 있다.
이상에서 설명한 배열로서, 상기 1차 전기 권선들(37)에 전기를 공급함으로서, 축방향으로의 추력이 상기 1차 리니어 모터부재(35)와 2차 리니어 모터부재(31) 사이에 생성되어, 상기 테이블(23)은 제3도의 좌,우 방향 직선으로 상기 베드(21)위를 이동한다.
이러한 추력의 발생으로, 수직자력이 상기 1차 리니어 모터부재(35)와 상기 2차 리니어 모터부재(31) 사이에 생성되어, 인력이 그들 사이에 작용한다. 상기 1차 권선들(37)이 원통형으로 배열되어 상기 2차 리니어 모터부재(31)의 전체 외주를 통축으로 둘러싸고 있기 때문에, 인력이 원통형 2차 부재(31)에 방사력으로서 일정하게 작용하여, 이것들이 서로 상쇄된다.
결과적으로, 대단히 큰 인력이 상기 1차 리니어 모터부재(35)와 상기 2차 리니어 모터부재(31) 사이에 리니어 모터장치의 수직자력에 의해서 가해진다 하더라도, 테이블(23)의 큰 하중이 상기 리니어 안내부재(25)상에 작용할 가능성이 없거나, 또는 편하중이 상기 2차 리니어 모터부재(31)상에 작용할 가능성이 없다. 그리고 베드(21), 테이블(23) 등과 같은 공작 기계의 그러한 구조상에 하중을 가할 가능성이 배재될 수 있게 되어, 상기 구조들이 변형되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이 실시예에 따르면, 상기 1차 리니어 모터부재(35)가 그 장치의 공급 너트 대신에 테이블(23)내에 파묻혀 있는 반면에 상기 2차 리니어 모터부재(31)는 단순히 공급 스크류 장치 내의 공급 스크류 샤프트 대신에 베드(21)상에 제공되기 때문에, 본 발명의 리니어 모터장치는 실질적으로 설계 변형 없이도 공급 스크류 장치를 구비하고 있는 공작 기계에 쉽게 적용될 수 있다.
또한, 상기 2차 리니어 모터부재(31)가 원통형 중공 샤프트로 이루어져 있기 때문에, 무게가 줄어들어 부재들 자체의 무게로 인한 휘어짐이 감소한다. 상기 2차 리니어 모터부재(31)의 중공 통로(39)는 냉각 유체를 공급하기 위한 도시되지 않은 기구와 연결되어 리니어 모터장치가 상기 통로(39)를 통해 흐르는 냉각 유체에 의해서 냉각될 수 있도록 되어 있다.
제5도 및 제6도는 위에서 설명한 실시예의 변형으로서 제3실시예에 따른 또 다른 리니어 모터장치를 보여주고 있다. 도면에서, 제3도 및 제4도의 실시예의 그것들과 유사한 요소에는 동일한 참조 부호를 지시하였고, 그 요소들의 설명은 생략하였다.
본 실시예에 따르면, 2개의 2차 리니어 모터부재(31)가, 앞 실시예의 리니어 가이드 부재(25)가 배열된 것과 같은 각각의 위치에서, 베드(21)의 좌,우측에 배열된다.
각각의 2차 리니어 모터부재(31)는 도면의 평면에 수직방향으로 연장하는 중공 샤프트 몸체(31a)와 이 몸체(31a)와 일체로 형성된 대(31b)로 이루어져 있으며, 상기 몸체(31a)의 축방향을 따라 키-홀 형상의 단면을 제공한다. 상기 대(31b)는 볼트 등(도시생략)에 의해서 상기 베드(21)상에 상기 중공 샤프트 몸체(31a)의 축방향을 따라 일정 간격을 가지고 고정된다. 따라서, 상기 2차 리니어 모터부재(31)는 일정한 간격으로 상기 대(31b)를 매체로 하여 베드(21)에 의해 지지됨으로서, 상기 리니어 모터부재(31)에 전체 축방향에 걸쳐서 일정하게 강도가 증가하게 된다.
각각의 중공 샤프트 몸체(31a)의 외주 표면상에는 축방향 일직선으로 연장하는 4개의 반원형 홈이 제공되어 있다. 상기 홈들(41)은 90도 간격으로 원주방향으로 중공 샤프트 몸체(31)상에 형성되어 있다.
상기 중공 샤프트 몸체(31a)는 이 몸체(31a)와 대(31b)의 결합부를 제외하고, 상기 반원형 홈들 사이에 형성된 다수의 2차 도전부(43)를 가진다. 이 실시예에서, 상기 2차 리니어 모터부재(31)에는 3개의 2차 도전부(43)가 제공되는데, 하나는 중공 샤프트 몸체(31a)의 상면부의 중앙에, 그리고 다른 두개는 상기 몸체(31a)의 양측상에 대칭으로 배치된다.
상기 테이블(23)은 그것의 각각의 측 하면상에 부착되는 좌,우 1차 리니어 모터부재(35)를 가지고 있다. 각각의 1차 모터부재(35)는 대가 관통하는 구멍이 제공된 C-형상의 단면을 가지도록 배치된다. 상기 1차 리니어 모터부재(35)는 일정한 간격을 통하여 상기 2차 리니어 모터부재(31)를 가로질러 놓이도록 배열되어, 상기 부재(35)가 상기 1차 리니어 모터부재(31)의 축방향으로 동축으로 이동할 수 있도록 한다. 상기 1차 리니어 모터부재(35)의 1차 전기 권선들(37)은 각각 상기 2차 도전부(23)에 대응하도록 배열된다. 따라서, 상기 1차 전기 권선들(37)은 상기 2차 리니어 모터부재(31)의 코어축의 양측에 서로 대칭되도록 배열된다.
상기 1차 리니어 모터부재(35)에는 각각 홈들(41)과 결합되는 순환 타입의 볼-베어링들(45)이 제공된다. 그 결과, 볼-베어링들(45)을 통하여, 상기 테이블(23)은 상기 2차 리니어 모터부재들(31)의 리니어 가이드로서 상기 중공 샤프트 몸체들(31a)에 의해서 지지되어, 베드(21)에 대하여 직선운동하게 된다.
또한 이 실시예에서, 각각의 1차 리니어 모터부재(35)의 1차 전기 권선들(37)에 전기를 공급함으로서, 축방향으로의 추력이 상기 1차 리니어 모터부재(35)와 상기 2차 리니어 모터부재(31)의 2차 도전부(23) 사이에서 생성되어, 테이블이 상기 중공 축 몸체들(31a)에 의해서 가이드 되면서 제3도의 좌,우 방향 직선으로 상기 베드(21)위를 이동한다.
이러한 추력의 발생으로, 수직자력이 상기 1차 리니어 모터부재(35)와 2차 리니어 모터부재(31) 사이에 생성되어, 인력이 그들 사이에 작용한다. 1차 와인딩들(37)이 각각의 2차 리니어 모터부재(31)의 코어축의 양측에 대칭으로 배열되어 있기 때문에, 상기 인력은 방사력으로서 일정하게 상기 중공 샤프트 몸체(31a)의 중앙선의 양측상에 작용하여 이들이 상호 상쇄된다.
그 결과, 대단히 큰 인력이 상기 1차 리니어 모터부재(35)와 상기 2차 리니어 모터부재(31) 사이에 상기 리니어 모터장치의 수직자력에 의해서 가해지더라도, 상기 2차 리니어 모터부재(31)상에 편하중이 가해질 가능성이 없다. 또한, 베드(21), 테이블(23) 등과 같은 공작 기계의 그러한 구조상에 하중을 가할 가능성이 배재되므로, 상기 구조들이 변형되는 것이 방지된다.
또한, 강도가 축방향으로 상기 2차 리니어 모터부재(31)를 통하여 일정하게 증가하게 되므로 테이블(23) 공급의 정확성이 개선된다.
제2 및 제3실시예의 변형에 있어서, 상기 2차 리니어 모터부재(31)은 고체의 바 부재로서 이루어질 수 있다. 또한, 제3실시예의 대(31b)는 일정한 간격으로 상기 중공 샤프트 몸체(31a)의 축방향으로 배열된 몇몇 요소들로 이루어질 수 있고, 유사하게, 상기 대(31b)도 상기 중공 샤프트 몸체(31a)와 일체로 형성되지 않은 부품으로 구성될 수 있다.

Claims (6)

  1. 자계를 형성하기 위한 1차 리니어 모터부재와; 그리고 상기 1차 리니어 모터부재와 대향하도록 배열된 2차 리니어 모터부재를 포함하는 리니어 모터장치로서, 상기 2차 리니어 모터부재는 빗모양의 치 형상으로 되어 있으며, 일정 간격으로 상기 2차 리니어 모터부재의 표면상에 배열된 다수의 돌출부들을 가지며, 상기 표면은 상기 1차 리니어 모터부재와 마주하고 있으며, 상기 돌출부들 사이에 정의되는 리세스들은 낮은 자기 투과성 재질로 만들어진 충전부재로 채워져, 상기 돌출부들이 배열되는 상기 표면이 전체적으로 평탄하게 되는, 그러한 리니어 모터장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 충전부재는 리세스들 내로 부어진 합성 수지재에 의해서 구성되는, 리니어 모터장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 1차 리니어 모터부재에는 탄성 재질로 만들어진 크리닝 와이퍼가 제공되는데, 이 크리닝 와이퍼는 상기 2차 리니어 모터부재의 상기 표면에 마찰 접촉할 수 있도록 배열되는, 리니어 모터장치.
  4. 고정부재와 마주하여 직선으로 이동부재를 이동시키기 위한 공작 기계용 리니어 모터장치로서, 상기 리니어 모터장치는:상기 이동부재의 직선운동 방향으로 연장되도록 상기 고정부재에 의해 지지되는 양단들을 가지는 원통형 또는 바타입의 2차 리니어 모터부재와; 그리고 축방향으로 상기 2차 리니어 모터부재와 마주하여 변위할 수 있도록 작동 범위(간격)에 걸쳐서 상기 2차 리니어 모터부재의 외주상에 고정된 그리고 상기 이동부재에 부착된 원통형 1차 리니어 모터부재를 포함하고 있으며, 상기 1차 리니어 모터부재는 상기 2차 리니어 모터부재의 전체 외주를 둘러싸는 원통형 1차 전기 권선들을 포함하는, 그러한 리니어 모터장치.
  5. 고정부재에 마주하여 이동부재를 직선으로 이동하기 위한 공작 기계용 리니어 모터장치로서, 상기 리니어 모터장치는:원통형 또는 바타입의 2차 리니어 모터부재, 즉 이것의 축선방향으로 배열된 단일 대를 통하여 연속적으로 또는 역시 이것의 축선방향으로 배열된 다수의 대들을 통하여 간헐적으로 일정 간격을 두고 그 중간부가 고정부재에 의해 지지되며, 이동부재의 직선운동 방향으로 연장하는 그러한 2차 리니어 모터부재와; 그리고 상기 2차 리니어 모터부재의 축방향으로 변위하기 위하여 간격을 두고 상기 2차 리니어 모터부재의 외주상에 고정되어 있으며 상기 이동부재에 부착된 원통형 1차 리니어 모터부재를 포함하며, 상기 1차 리니어 모터부재는 상기 대와 연동하는 부분을 가지고 있는데, 이 부분은 상기 대들이 통과하는 구멍이 제공된 C-형상의 단면을 가지고 있으며, 상기 1차 리니어 부재는 상기 2차 리니어 모터부재의 코어축의 양측상에 대칭으로 배열된 1차 전기 권선들을 가지는, 그러한 리니어 모터장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 1차 리니어 모터부재에는 상기 2차 리니어 모터부재와 결합되는 리니어 볼-베어링들이 제공되어, 상기 2차 리니어 모터부재가 상기 이동부재의 직선운동을 가이드하는 수단으로서 역할을 하는, 리니어 모터장치.
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