用于快速旋转轴的轴装置的制作方法

专利名称：用于快速旋转轴的轴装置的制作方法技术领域：本发明涉及一种用于快速旋转轴的轴装置，该轴装置特别用于待在例如涡轮分子 泵的真空泵中使用的轴。背景技术：轴，特别是例如涡轮分子泵的机械支承轴，通常被支承在两个轴承座上。在这样的 装置中的轴承可以是滚动轴承。滚动轴承通常包括内圈和外圈，在两个所述圈之间，可选地 在保持架内设置有滚动体。将需要安装的部件安装在位于两个轴承之间的轴上后，滚动体 的支承部将被移动到它们在轴上的位置，并且所述内圈将被固定到轴上。如果所述轴是涡 轮分子泵的轴，那么已经在两个轴承之间安装了例如泵的转子、驱动电机的电枢等。在例如 设计成用于涡轮分子泵的快速旋转轴中，确实存在关于滚动轴承的临界转速，所述临界转 速取决于滚动轴承的平均直径。简单地说，滚动轴承的直径越大，转速的这个临界范围就越 小。由此产生了 D ·η系数，其中D是指滚动轴承的平均直径，而η是指转速。在快速旋转轴 的设计中，所述D ·η系数尽可能的小是很重要的。另一方面，当设计和实现快速旋转轴时， 必须考虑固有弯曲频率，所述固有弯曲频率应该尽可能的大。固有弯曲频率主要取决于轴 的刚度、轴的质量、以及连接到轴上的零部件的质量。由于固有弯曲频率应该尽可能的大， 因此需要轴的刚度也尽可能的大。尤其是可以通过增大直径获得轴的刚性。因此，在设计 和实现快速旋转轴中要考虑的两个目的——即固有弯曲频率尽可能的大和D · η系数尽可 能的小——是相互矛盾的两个目的。为了减小平均轴承直径D，使用无内圈轴承是基本可能的。在这样的轴承中，滚动 体的运行表面由轴自身的表面直接形成。由于所述运行表面必须是具有非常微小的粗糙度 深度的极度光滑的表面，因此所述轴表面必须进行精加工工序，以紧接在装配轴承之前形 成运行表面。然而，在加工期间产生的非常细小的研磨颗粒，会偶然地沉积在或侵入已经安 装在轴上的部件上。特别是在例如涡轮分子泵的转子这样的高精度部件中，这种情况的发 生可能导致泵在操作过程中损坏。例如，如果在轴上安装了驱动单元的电机电枢，电机电枢 的磁体就会吸附细小的金属屑，然而，清除电机电枢脱落的金属屑是不可能的，或者只有在 相当的努力下才有可能。因此，在快速旋转泵中，不能够使用无内圈的滚动轴承，尤其是在 轴上安装有高精度、高灵敏度的部件，如在涡轮分子泵的情况中是这样。发明内容本发明的目的是提供一种用于快速旋转轴，特别是用于涡轮分子泵的转子轴的轴 装置，所述轴装置适用于改进固有弯曲频率和/或D · η系数。特别地，需要在保持固有弯 曲频率尽可能高的同时获得尽可能小的D · η系数。根据本发明，可通过权利要求1中限定的特征达到上述目的。在根据本发明的轴装置中，轴被分别分成至少两个部分和轴颈。每个轴颈上设置 有一个滚动轴承。因此，能够设置无内圈的轴承。通过所述将轴划分成至少两个轴颈，使得在轴颈上使用无内圈轴承成为可能的原因在于组装之前，可以在轴颈的表面上形成滚动 体的运行表面。因此，在组装之前，将执行对运行表面的敏感表面区域的处理。对于每个轴 颈，现在可以从一侧安装滚动轴承，从另一侧安装可选地要设置在轴颈上的部件。因此， 不再需要将要安装在轴上的组合部件经由轴承表面移动到轴上，这将引起对轴承表面的损 坏。通过将快速旋转轴创新性地分成至少两个轴颈，使得能够设置无内圈滚动轴承，这是因 为在装配之后将不再需要对运行表面进行处理。由于对于相同的轴直径，无内圈轴承具有 较小的平均直径，因此根据本发明，此特征可以减小D · η系数。而且，能够在保持D · η系 数不变的同时增大轴颈的直径，使得固有弯曲频率得到提高。将轴创新性分成至少两个轴颈对于快速旋转轴特别有利。特别是在安装有高精度 部件的快速旋转轴的情况下，使得在部件装配之后，将不能够对轴表面进行处理。在要将例 如电机电枢这样的磁性部件安装在轴上的情况中，所述轴的分隔也是有利的，因为此部件 会吸附加工切屑。本发明特别优选地应用于涡轮分子泵的转子轴的轴装置中。根据特别优选的实施例，两个轴颈不是直接，而是通过连接元件被相互连接。特别 有利的是，部件可以独立于滚动轴承的安装而单独地被安装在所述连接元件上。完成了将 轴承安装在两个轴颈上的步骤和将部件安装在连接元件上的步骤之后，连接元件可以被紧 紧地连接到两个轴颈上。这可以通过粘接、焊接、摩擦焊接或压配来实现。连接元件的设置 还具有这样的优势在装配状态下，部件可以已经被安装在滚动轴承的两侧。因此，例如， 可以将涡轮分子泵的转子安装在轴颈的位于滚动轴承外部的部分上，并且可以将连接到连 接元件上的电机电枢安装在滚动轴承内。为了这个目的，将转子从外侧安装在相应的轴颈 上，并且将滚动轴承从内侧安装在相应的轴颈上，因此，避免需要在滚动体的运行表面上移 动转子。在完成轴承的安装之后，可以将连接元件连接到轴颈上，特别地，可以将连接元件 移动到轴颈上，这也是从内侧进行操作的。根据本发明其他特别优选的实施例，连接元件是中空的。特别地，连接元件优选地 是被移动到两个轴颈上的中空圆筒。因此，能够将实心轴颈与中空连接元件结合。因此，尽 管有利地设定所述实心轴颈，但(中空)还是可以明显减少整个轴的重量。质量的减轻也 将导致固有弯曲频率的增加。而且，设定中空连接元件也使得能够将例如电机电枢的部件 安装在连接元件里。在本文中，所使用的滚动轴承可以是例如带槽球轴承或肩轴承。由于保持精确地 轴向引导和因此轴向上的轴承间隔往往很重要，因此，在轴颈和/或连接元件上设置止挡 件以保证部件的准确装配是有利的。在涡轮分子泵的转子轴中，精确地轴向导向也特别地 重要，这是因为连接到轴的转子相对于定子的位置必须非常精确，以防止转子在定子中的 开始移动。例如当使用带槽球轴承时，轴承的运行表面具有轻微的粗糙度，特别地，运行表面 的粗糙度小于Ra = 0. 06 μ m。在下文中，将参照附图通过优选实施例对本发明进行更详细的描述。图中示出了快速转动轴——该轴特别地是涡轮分子泵的转子轴——的优选实施 例的剖面示意图，具体实施例方式在示出的轴装置的优选实施例中，设置了两个轴颈10。两个轴颈10分别被滚动轴 承12环绕。所述两个滚动轴承12分别包括外圈14和由保持架16支承的滚动体18，在示 出的实施例中，所述滚动体被设计成球体。轴颈10的表面20包括在滚动轴承的区域中的 被处理过的精加工部(finish)，并形成了用于滚动体18的22，在示出的实施例中，所述运 行表面形成为槽。在本文中示出的实施例中，两个轴颈没有直接，而是通过连接元件M相互连接。 在示出的实施例中的连接元件M形成为中空圆筒，因此允许将例如电机电枢之类的部件 设置在中空连接元件M的内腔沈中。中空连接元件的内径与轴颈10的外径相对应，因此 为了连接到连接元件对，轴颈可以插入连接元件M中。为了保持两个轴承12之间的限定 轴向距离，可以设置止挡件。这些止挡件可以安装在中空连接元件的内侧，或者安装在轴颈 的表面20上。为了安装滚动轴承12，首先要将后者安装在轴颈10上。可选择地，也可将其它部 件从外侧安装到相对于轴承12的轴颈10的外端上。另外，可以预安装要连接到连接元件 对的部件。然后，两个轴颈10将通过插入及固定零件被连接到连接元件M上。这可以通 过使用摩擦焊接或提供压配连接将它们从内侧粘结于合适的位置而实现。权利要求1.一种轴装置，用于快速旋转轴，特别是用于涡轮分子泵的转子轴，包括 轴(10二4)，该轴(10，24)包括两个相互连接的单独的轴颈(10)；和 用于每个所述轴颈(10)的滚动轴承(12)；用于所述滚动轴承(1 的滚动体(18)的内运行表面0 由所述轴颈(10)的表面 (20)形成。2.根据权利要求1所述的轴装置，其特征在于，所述轴颈(10)通过连接元件04)相互连接。3.根据权利要求2所述的轴装置，其特征在于，所述连接元件04)是中空的，并且特别 地地形成为中空圆柱形。4.根据权利要求2或3所述的轴装置，其特征在于，所述连接元件04)连接到驱动元 件，特别是电机电枢上，所述驱动元件优选地设置在所述中空连接元件04)内。5.根据权利要求2到4的任何一项所述的轴装置，其特征在于，所述连接元件04)特 别是在安装步骤完成之后被紧紧地连接到所述两个轴颈(10)上。6.根据权利要求2到5的任何一项所述的轴装置，其特征在于，所述两个轴颈(10)和 /或所述连接元件04)包括用于固定所述轴承的轴向间距的止挡件。7.根据权利要求1到6的任何一项所述的轴装置，其特征在于，所述滚动轴承(12)是 带槽球轴承。8.根据权利要求1到7的任何一项所述的轴装置，其特征在于，所述运行表面02)具 有特别是小于Ra = 0. 06 μ m的轻微粗糙度。9.根据权利要求1到8的任何一项所述的轴装置，其特征在于，所述轴颈(10)的至少 一个和/或所述连接元件04)已经连接到真空泵的转子元件，特别是涡轮分子泵的转子元 件上。全文摘要一种用于快速旋转轴的轴装置，包括彼此相连的两个单独的轴颈(10)，该轴例如特别是用作涡轮分子泵的转子轴。在所述两个轴颈(10)上分别设置了滚动轴承(12)。通过将轴分成至少两部分，或两个轴颈，能够将滚动轴承(12)的滚动体(18)的运行表面(22)直接设置在轴颈的表面(20)上。文档编号F04D29/054GK102066762SQ200980122314 公开日2011年5月18日 申请日期2009年6月15日 优先权日2008年6月27日发明者赖纳·赫尔策 申请人:厄利孔莱博尔德真空技术有限责任公司