高減衰静圧エアスピンドルの開発

高阻尼静压气主轴的研制

• 批准号: 05750137
• 负责人: 山本 浩
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750137/
• 关键词: 静圧エアスピンドル; 気体軸受; 減衰; 格子形溝軸受面

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.

Resonance point nearly alongside に お い て い high damping を have す る static 圧 エ ア ス ピ ン ド ル の purpose be presently を と し て, peripheral to 気 ditch と conduction す る plural this の rill に よ り shaft by surface を breaking し た の and trellis groove shape axis by surface structure を proposal し, そ の dynamic characteristic を the numerical analytical に よ り Ming ら か に す る と と も に, static 圧 エ ア ス ピ ン ド ル を design, attempt · Comment on 価 価, the following <s:1> conclusion を is た.1. Ditch を set け る こ と に よ り, high frequency count の い field に お い て damping は greatly と な り, groove depth さ を deep く す る に つ れ て そ の high numerical は く な る. ま た こ の numerical を with great え る cycle for は, groove more than book が い ほ ど high く な る. Low side, the cycle for の い field に お け る damping は groove depth さ が く deep groove more than book が い ほ ど low く な り, the し い occasions は negative に な っ て し ま う. ま た, axis ditch book お よ び groove depth さ が variations change し て も static rigidity は さ ほ ど variations change し な い. 2. Attempt し た エ ア ス ピ ン ド ル は, with always お よ び long さ を have す る column has drifted back towards &yen; 2 weeks ditch FuJing 圧 エ ア ス ピ ン ド ル と compare し て, give 気 pressure under the condition of 0.49 MPa の で ス ラ ス ト direction static rigidity は 1.3 times quite の 627 n/mum (0.59) no dimensional rigid, ラ ジ ア ル direction static rigidity は 0.9 times 99 n/quite の Mum (0.45) no dimensional rigid を have し な が ら, membrane properties に 気 body big き く dependent す る vibration モ ー ド の damping ratio は 2.7 お よ び 4.3 times quite の ス ラ ス ト 0.06 お よ び ラ ジ ア ル 0.15 を し, trellis ditch shaft by surface を applicable す る こ と に よ り 従 to と ほ ぼ equal の shaft with static rigidity を have し な が ら, 従 に Higher than べ い damping than を す る エ ア ス ピ ン ド ル を be presently し た. 3. エ ア ス ピ ン ド ル features の は the numerical analytic results, shaft by the number of sex rigidity and inherent vibration び に masato し て は be 験 results agree good と く し た. ま た モ ー ド damping ratio に masato し て は, ラ ジ ア ル and び ア ン ギ ュ ラ vibration モ ー ド の damping ratio は be 験 results と か な く り good agreement The <s:1> たが,スラスト vibration モ, ド ド the <s:1> attenuation ratio スラスト calculation result に is lower than the べ experimental result やや やや くなった.

项目成果

山本 浩、小野京右、植本浩紀: "格子形溝軸受面を有する高減衰静圧エアスピンドルの開発" 日本機械学会 第71期通常総会 講演論文集. ('94,3.29 発売予定). (1994)

Hiroshi Yamamoto、Kyosuke Ono、Hironori Uemoto：“具有格子槽轴承表面的高阻尼静压空气主轴的开发”日本机械工程师学会第 71 届普通大会论文集（预定于 1994 年 3 月 29 日发布）。 1994）

山本 浩、小野京右: "格子形溝軸受面を有する高減衰静圧エアスピンドルの動特性" 日本機械学会 情報・知能・精密機器部門講演論文集. 930-61. 73-76 (1993)

Hiroshi Yamamoto、Kyosuke Ono：“具有格子槽轴承表面的高阻尼静压空气主轴的动态特性”日本机械工程师协会信息、智能和精密仪器分会讲座论文集 930-61（1993）。