極低摩擦型精密水潤滑スピンドルに関する研究

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近年、加工機などに使用される超精密スピンドルには、一層の高剛性化および高速化が要求されるようになってきており、高剛性で、かつ摩擦抵抗がきわめて小さく、発熱の少ない超精密軸受の開発が是非とも必要になってきた。そこで本研究では、このような軸受を実現するために、水を潤滑流体とした静圧軸受を取り扱う。提案する軸受では、軸受剛性を高く維持するために、軸受すきまを10mum程度の狭いすきまとし、さらに回転時の摩擦抵抗がきわめて微小とし発熱を防ぐために、1〜2mm程度のごく狭いランド部を持つ構造とした。そしてこの種の軸受の基本特性を理論的、実験的に明らかにし、水を潤滑剤とした超精密スピンドルの設計法を確立するとともに、その有用性を確認することを目的とした。結果として、次のようなことが明かとなった。(1).水潤滑静圧軸受においては、毛細管絞り入口におけるオリフィス的な絞り効果がきわめて大きいので、特性を求める際には必ずこの影響を考慮する必要がある。(2).ランド部を狭く設計することにより、軸受の駆動トルクを低減することが可能である。(3).スラスト軸受においては、軸の回転が速くなるにつれ、遠心力の影響により負荷容量が急激に低下する。とくにランド部が狭い場合にこの影響が大きい。このため1万回転程度の高速回転域では、広いランド部を持つ軸受に比べ、同一の荷重に対する軸受すきまが小さくなり、ランド部を狭くすることによるトルクの低減効果は小さくなる。