能動型自成絞りを用いた高剛性空気静圧軸受の研究

主动自成型孔板高刚性空气静压轴承研究

• 批准号: 06650175
• 负责人: 水本 洋
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tottori University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06650175/
• 关键词: 静圧軸受; 空気静圧軸受; 能動絞り; 自成絞り; 回転精度; 無限剛性; 圧電素子

本研究の目的は、ナノテクノロジ分野で利用される各種超精密機器の性能を左右する空気静圧軸受の軸受性能向上をめざして考案された能動型自成絞りの特性を解析することである。そのために、この能動型自成絞りを組み込んだ空気静圧スラスト・ラジアル軸受を設計・製作し、軸受剛性、回転精度を測定した。その結果、次のことが明らかとなった。(1)軸受内径29mm、長さ50mmのラジアル軸受に組み込まれた能動自成絞りにより軸受のラジアル方向剛性を無限大にできた。また回転精度は、制御前0.5μm程度であったものが能動制御により0.1μm程度に改善され、軸静止時に制御を行ったときの安定性は30nm程度であった。(2)軸受内径30mm、外径65mmのラジアル軸受に組み込まれた能動自成絞りにより軸受のスラスト方向剛性を無限大にできた。また回転精度は、制御前0.3μm程度であったものが能動制御により50nm程度に改善され、軸静止時に制御を行ったときの安定性は5nm程度であった。つぎに能動自成絞りの汎用性を示すために、既成のエア-スピンドルの改造を行った。このスピンドルのラジアル軸受用絞りのうち3個を能動自成絞りに交換し、特性を測定したところ、組み込まれた能動自成絞りにより、ラジアル方向剛性を無限大にでき、また回転精度は、制御前0.2μm程度であったものが能動制御により30nm程度に改善され、軸静止時に制御を行ったときの安定性も30nm程度であった。以上の結果より、能動自成絞りの有効性が確認された。したがって、この絞りを組み込むことでより高性能で安定した空気静圧軸受システムが実用化され、今後のナノテクノロジ各分野で使用される回転機構を持つ機械・装置の性能を高め、次世代の科学を開拓するための基礎技術の発展に貢献できるものと期待できる。

The purpose of this study is to analyze the characteristics of various ultra-precision machines, such as air static pressure shaft load and shaft load. The design, manufacture, rigidity and return accuracy of the shaft are measured. The result is that the second time, the second time, the third time. (1)The inner diameter of the shaft is 29mm, the length is 50mm, and the shaft is assembled so that the shaft can be automatically twisted, and the rigidity of the shaft in the direction of rotation is infinite. The accuracy of the rotation is improved to 0.5μm before the rotation, and the stability of the rotation is improved to 0.1μm when the shaft is stationary. (2)The inner diameter of the shaft is 30mm, the outer diameter is 65mm, and the shaft is assembled so that the shaft can be automatically twisted, and the axial rigidity of the shaft is infinite. The accuracy of the rotation is 0.3μm before the control, and the stability of the rotation is 50nm when the shaft is stationary. It is the first time that the company has been able to change the structure of the company. The three active self-winding axes are used for the measurement of the characteristics of the active self-winding axes. The directional rigidity of the active self-winding axes is infinite. The return accuracy is 0.2μm before control. The active self-winding axes are improved by 30nm. The stability of the active self-winding axes is improved by 30 nm when the axes are stationary. The above results are confirmed by the existence of active self-rotation. In the future, we will continue to improve the performance of machinery and equipment, and contribute to the development of basic technology in the next generation of scientific development.

项目成果

水本 洋、上 芳啓、有井士郎: "能動自成絞り付き高剛性空気静圧軸受の開発" 精密工学会誌. 60. 1325-1329 (1994)

Hiroshi Mizumoto、Yoshihiro Kami、Shiro Arii：“具有主动自生孔的高刚性空气静压轴承的开发”日本精密工程学会杂志 60. 1325-1329 (1994)。