高減衰静圧エアスピンドルの開発

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共振点近傍において高い減衰を有する静圧エアスピンドルの実現を目的として,外周給気溝と導通する複数本の細溝により軸受面を分断した形状の、格子形溝軸受面構造を提案し,その動特性を数値解析により明らかにするとともに,静圧エアスピンドルを設計・試作・評価し,以下の結論を得た.1.溝を設けることにより,周波数の高い領域において減衰は極大となり,溝深さを深くするにつれてその値は高くなる.またこの極大値を与える周波数は,溝本数が多いほど高くなる.一方,周波数の低い領域における減衰は溝深さが深く溝本数が多いほど低くなり,著しい場合は負になってしまう.また,軸方向溝本数および溝深さが変化しても静剛性はさほど変化しない.2.試作したエアスピンドルは,同一径および長さを有する2列円周溝付静圧エアスピンドルと比較して,給気圧力0.49MPaの条件下でスラスト方向静剛性は1.3倍相当の627N/mum(無次元剛性0.59),ラジアル方向静剛性は0.9倍相当の99N/mum(無次元剛性0.45)を有しながら,気体膜特性に大きく依存する振動モードの減衰比は2.7および4.3倍相当のスラスト0.06およびラジアル0.15を有し,格子形溝軸受面を適用することにより従来とほぼ同等の軸受静剛性を有しながら,従来に比べ高い減衰比を有するエアスピンドルを実現した.3.エアスピンドル特性の数値解析結果は,軸受性剛性及び固有振動数に関しては実験結果と良く一致した.またモード減衰比に関しては,ラジアル及びアンギュラ振動モードの減衰比は実験結果とかなり良く一致したが,スラスト振動モードの減衰比は計算結果に比べ実験結果はやや低くなった.