工作機械の流体軸受について

工作機械の流体軸受について解説します。流体軸受は，潤滑流体膜を形成させるメカニズムの違いによって，動圧型，静圧型・複合型（ハイブリッド型）に分類されます。また，潤滑流体に，水，油などの非圧縮性流体を用いるものを流体潤滑軸受，空気，ヘリウム，炭酸ガスなどの圧縮性流体を用いるものを気体軸受と区分しています。

流体軸受が広く用いられていますが，性質などの理解が不十分です。各種流体軸受の原理や特長，応用例などをわかりやすくご解説下さい。
解説します。

流体軸受は，軸受すきまに潤滑流体膜を形成させるメカニズムの違いによって，動圧型，静圧型・複合型（ハイブリッド型）に分類されます。

また，潤滑流体に，水，油などの非圧縮性流体を用いるものと，空気，ヘリウム，炭酸ガスなどの圧縮性流体を用いるものとがあり，一般に前者を流体潤滑軸受，後者を気体軸受と区分しています。

1. 液体潤滑軸受

（1）動圧流体軸受

軸と軸受の相対すべり運動によって，潤滑流体膜に圧力（動圧）を発生させ，これによって負荷を支持する方式の軸受です。

この軸受の場合，動圧を発生させるためには，軸受のすきまの断面形状が，くさび形，ステップ形のように，非平行な形状になっている必要があります。

また，軸が静止している状態では，動圧が発生しないので，負荷を支持するような，潤滑流体膜は形成されません。そのため，動圧軸受は，定速度もしくは，一定範囲の速度で運動するものに用いられます。容易に高い剛性を得ることができますが，特性が相対すべり速度に依存するため，設計時に使用範囲を明確にしておく必要があります。

工作機械への応用としては，上記のような特性を生かし，研削盤の砥石軸などに使われています。

（2）静圧液体軸受

軸受外部より，あらかじめ加圧された高圧の潤滑流体をすべり面間に，強制的に供給することによって，潤滑流体膜を形成し，それによって負荷を支持する方式の軸受です。

このため，軸と軸受間に，十分な相対運動がなく，十分な動圧効果を望めない場合や，軸が静止しているような場合でも，潤滑流体膜が形成され負荷を支持することが可能です。

この性質を利用して，静圧軸受は，直線案内としても多用されています。

また，静圧軸受は，運動精度，回転精度に関して優れた特性を有します。これは，軸と軸受の間に形成される潤滑流体膜が比較的厚く，軸と軸受面の形状誤差の影響を緩和して，滑らかな運動を実現する働きがあるためで，この効果を「潤滑膜の平均化効果」と呼んでいます。さらに，軸受面における流体の絞り膜効果のため，優れた減衰性能をもっています。（この減衰性能は，動圧軸受も同様です。）

軸と軸受が，常に潤滑流体膜によって分離され非接触のため，軸受の摩耗は皆無で寿命は長い。しかし，油圧ユニットやコンプレッサなどの設備が必要となるため，コスト高になります。また，これら装置の，保守が必要となるため，動圧軸受に比べて多少手がかかる軸受であるといえます。

工作機械への応用として，超精密旋盤や研削盤の主軸，各種テーブルの精密案内面などに広く用いられています。