無限大剛性を持つ静圧形気体軸受の開発

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静圧形気体軸受ではこれまで高い剛性を得るために軸受すきまをできる限り小さく設計する手法が有効とされてきた。しかしながら、軸受すきまの微小化にも加工精度上の制限があり、おのずと高剛性化にも限界が存在していた。本研究ではこのような静圧気体軸受の高剛性化の障害を取り除くために、浮動円板を用いた可変絞り形静圧気体軸受を提案し、その特性を理論的、実験的に明らかにする。そして提案した軸受が静圧気体軸受によってこれまで得られなかったようなきわめて高い剛性の実現の可能性を示すことを目的とした。結果として次のようなことが明かとなった。(1)提案した軸受は、浮動円板を用いた可変絞りの効果によって比較的広い荷重範囲にわたってきわめて高い剛性を達成することができる。実際実験において給気圧力を0.6Mpaとした場合、400N/μmの剛性を得ることができた。これは従来の軸受形式と比較した場合、約10倍の大きさの剛性となる。(2)提案した軸受は、実験した範囲内では常に安定した動作を示し、可変絞り軸受に生じやすいニュ-マチックハンマなどの不安定振動はまったく発生しなかった。(3)理論的に得られた計算結果は、実験結果と定量的には多少違いが存在するものの、定性的にはほぼよい一致を示すことから、本研究で行った計算手法によって提案した軸受の最適設計法の指針を得ることができると考える。