試作機の振れ測定

以上のような検討結果にもとづき，軸受cを選定し てスピンドルを試作し，繰返し振れおよび非繰返し振 れを測定して，軸受a0を用いた原形機と比較した．

試作機の構造は図2に示したものと同一である．ただ し，従来機よりもジャーナル軸受の軸受幅を15mm 延長したため，全長が30mm長くなっている．ジャ ーナル軸受が支持する部分の長さが伸びることは，軸 受部の角度剛性を増加させる効果もある．なお，試作 機と原形機とは，ジャーナル軸受以外の部分は同一で ある．

図13は，3点法による，試作機の繰返し振れ測定 結果である．原形機（図4）では，5，9，17次のピ ークがあったが，試作機では特に目立つピークは存在 しない．給気孔の千鳥配置によって，形状誤差と給気 孔配置に起因する5次の振れが低減されるとともに，

3列配置によって減衰係数が増加したため，9，17次 の振れが小さくなったと考えられる．

7.  まとめ

3列給気，給気孔千鳥配置を採用した新しい静圧気 体ジャーナル軸受の振れ精度改善の効果を，計算と実 験によって確認した．

エアスピンドルの振れ回り精度には，ここで取上げ た軸受性能の他にも様々な要因が関連しており，今後 は，それらを総合的に見直していくことが必要である．

また，回転速度の精度についても，さらなる向上の要 求がある．これらの課題を解決し，今後も市場ニーズ に対応できる先進的な精度を実現していきたい．

［参考文献］

1）特許公開公報 特開2002-334498，川口，山崎，

草茅

2）青木，大園，精密機械，32，12（1966）831 3）矢部，機械学会論文集（C），58,548,（1992）

1177 原形機と試作機の非繰返し振れ測定結果を，それぞ

れ図14，図15に示す．非繰返し振れの測定は，次の ような方法で行った．

図3に示した三点測定法と同様の測定系で，静電容 量型変位計を１個使用する．

¡ロータリエンコーダの原点信号（1回／回転）をト リガーとして静電容量型変位計の出力を2000回転 分サンプリングしてメモリに蓄積する．

¡得られた2000個のデータについて，それぞれの1 回転前のデータとの差をとり，得られた1999個の データを非繰返し振れとする．

この測定法で測定したエアスピンドル単体での非繰 返し振れは，通常±数nm程度であるが，図14に示し た原形機の非繰返し振れは，±33nmである．これは 今回のエアスピンドルは軸受部から大きく突き出した ダミークランプを取付け，さらにその先端部に鋼球を 固定して振れを測定しているためである．

原形機に比べて試作機の非繰返し振れ（図15）は，

約1/2の±17nmに改善されている．ジャーナル軸受 の減衰特性が3列給気によって改善されたためと考え られる．

図14 非繰返し振れ測定結果（原形機）

Measured non-repetitive runout of the conventional spindle

図15 非繰返し振れ測定結果（試作機）

Measured non-repetitive runout of the improved spindle 測定ポイント

非繰返し振れ nm

0 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

測定ポイント

非繰返し振れ nm

0 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

執筆者近影

藤川 芳夫 精機商品事業部 プロダクトエンジニアリング部

原口 隆 精機商品事業部 プロダクトエンジニアリング部

青野 和幸 精機商品事業部 プロダクトエンジニアリング部

堀内 照悦 精機商品事業部 プロダクトエンジニアリング部

[ 解 説 ]

ナノメートル位置決め技術