2012 Fiscal Year Annual Research Report
能動動圧軸受を組込んだ高速・高精度エアースピンドルの開発
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22560111
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
水本 洋 鳥取大学, 工学研究科, 名誉教授 (80108795)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | エアースピンドル / 静圧軸受 / 動圧軸受 / 精密加工 / 微細加工 / 能動制御 / 工作機械 / 圧電素子 |
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| Research Abstract |
本年度の研究では、これまで開発された静圧軸受と能動動圧軸受で構成された「ハイブリッド・エアースピンドル」の回転性能の評価を行った。容量形変位計によりスピンドル先端、あるいは動圧軸受部で検出されたスピンドル振動をAD変換後、パソコンに入力し、制御電圧を演算、DA変換して圧電素子駆動アンプに出力し、動圧軸受に組み込まれた圧電素子を駆動することでスピンドル振動の抑制実験を行った。制御においては処理時間が重要なファクターとなることより、スピンドル振動信号を回転同期成分付近のバンドパスフィルタに通すことで制御信号の位相の進み、遅れを調節した。制御実験の結果、非制御時における回転数1000Hz(60,000 min-1)でのスピンドル振動の全振幅は１μm程度であること、回転数500Hz（30,000 min-1）以下おいては能動制御によりスピンドルの全振幅を0.05μmオーダにできること、そして回転数700Hz（42,000 min-1）において全振幅0.1μmオーダに、そして回転数833Hz（50,000 min-1）において0.2μm程度にできるなど、能動動圧軸受によるスピンドル振動の抑制効果が見られた。つぎにこのハイブリッド・エアースピンドルに直径0.1mmの小径ドリルを把持し、アルミニウム、無酸素銅、ステンレスなどに穴あけ加工実験を行った。スピンドル回転数は500Hz（30,000 min-1）～700Hz（42,000 min-1）としたが、各材質、各条件とも穴あけ加工は正常に行えた。回転数500Hz（30,000 min-1）においては能動制御中の穴あけ加工実験も行ったが、微小穴の形状評価が困難であり、能動制御の加工精度への効果を明らかにはできなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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