| 研究概要 |
数値解析
表記アクティブエアスピンドルの設計および予備実験を行う前に,スピンドルのローターを支持する振動パッドの面積・振動振幅・周波数・負荷・ロータ浮上量の関係について数値解析を行った.これにより能動制御に最適な応答が得られる各種パラメータを決定し,本軸受けの重要な設計指針とする.
まず,2円盤間のスクイーズフィルム現象を考え,スクイーズ面の両面が剛体面である場合について解析した.圧力,変形ともに軸対称とし,無次元化したレイノルズの式および浮上物体の運動方程式より,圧力分布,膜厚分布,浮上物体の振動振幅,負荷の影響等を計算した.
実験
上記パッドを圧電アクチュエータで高周波駆動し,適当な質量を持つ浮上物体を浮上させる装置を試作した.パッドの面積・振動振幅・周波数・負荷・浮上量の関係について調査した.その結果,振動振幅を増加させるにつれて浮上量は増加するが,振動周波数には最適周波数が有ることなどがわかった.また浮上物体の振動振幅は小さい方が良いが,加振周波数を上げるにつれて,振幅は小さくなることなどが確認できた.さらに振動パッドの平均振動位置を制御することにより,浮上物体の変位を制御できることを確認した.これによりエアスピンドルのロータ位置・姿勢を能動的に制御出来ることが実証された.
今後の課題として,より高い振動周波数でパッドを振動させるため,圧電アクチュエータを駆動する増幅器の改良を行う必要がある.
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