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  • 空气轴承主轴单元

    4.1 注释

    对于半导体和IT信息系统的制造设备来说,能够维持晶片平坦度的高精度研磨工艺是非常重要的,而该工艺中使用的主轴必须具有较高的跳动精度。 特别是在回转精度方面,要求NRRO(Non-Repeataberunout:非同步跳动)。本公司为了满足这个要求,开发了一种使用多孔石墨的新型空气轴承,并实现了高精度的NRRO。

    4.2 特点
    • (1)由于是多孔挤压的空气轴承,与孔口挤压和自生挤压等其他类型相比具有较高的刚性。
    • (2)由于石墨的自润滑性,与转轴接触时不会产生粘结,因此如果是在轻微接触的情况下,则可以重复使用。
    • (3)高精度的回转精度:NRRO(异步抖动)0.05μm以下
    • (4)将空气消费量控制在40NL/min以下,发挥节能效果。
    4.3 空气轴承的原理

    空气轴承如图4.1所示由作为旋转体的主轴和用旋转支撑的多孔石墨制作的环形材料或平板构成,其性能取决于两者之间的间隙量和流向其中的空气压力。

    图4.1 空气轴承的原理
    ■Fig. 4.1 Principle of Air Bearing< ■Fig. 4.1 Principle of Air Bearing< ■Fig. 4.1 Principle of Air Bearing<
    4.4 径向轴承的特性

    (1)基本负荷容量
    基本负荷容量由安装在主轴上的径向轴承的尺寸和供气压力计算得出,以下公式表示。
    基本负荷容量=(轴承孔径)×(轴承宽度)×(平均压力)。
    平均压力=供气压力/2

    (2)径向刚度
    径向刚度是指基本负荷容量除以轴承的间隙量而得到的值,以下公式表示。
    径向刚度=基本负荷容量/径向间隙(半径)。

    (3)计算例
    轴承内径70mm、轴承宽度70mm、轴承间隙0.009mm、供气压力0.5MPa时
    基本负荷容量=1,225N
    径向刚度=136N/μm

    4.5 轴向轴承的特性

    (1)基本负荷容量
    基本负荷容量由安装在主轴上的轴向轴承的尺寸和供气压力计算得出,以下公式表示。
    基本负荷容量=((轴承外径)2-(轴承内径)2)/4×π×(平均压力)

    (2)轴向刚度
    轴向刚度是指基本负荷容量除以轴承的间隙量而得到的值,以下公式表示。
    轴向刚度=基本承载力/轴向间隙(一侧)。

    (3)计算例
    轴承外径145mm、轴承内径75mm、轴承间隙0.009mm、供气压力0.5MPa时
    基本负荷容量= 3,023N
    轴向刚度=330N/μm

    4.6 构造
    ■構造
    4.7 主要尺寸和精度
    型号 主要尺寸(mm) 刚性(N/μm) 跳动值(μm)
    d1 d2
    ASP90 190 90 80 521 150 450 ≦2 ≦2
    ASP70-1 170 70 42 466 90 350 ≦2 ≦2
    ASP70-2 170 70 42 514 90 350 ≦2 ≦2
    型号 电机 驱动器 电机输出特性
    ASP90 Three-phase 三相交流 商用变频器 特性图(1)
    ASP70-2 Three-phase 三相交流 商用变频器 特性图(2)
    ASP70-2 伺服 专用(附属) 特性图(3)
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