DE69835383T2

DE69835383T2 - Hydrodynamisches Gaslager und Verfahren zu dessen Herstellung

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Publication number: DE69835383T2
Application number: DE69835383T
Authority: DE
Inventors: c/o Itami Works of Sumitomo Hisao Takeuchi; c/o Itami Works of Sumitomo Kaoru Murabe; c/o Itami Works of Sumitomo Osamu Komura; c/o Itami Works of Sumitomo Tomoyuki Awazu
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1998-02-23
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2018-02-24
Also published as: DE69838522D1; WO1998038434A1; DE69838522T2; JP4258026B2; EP0918169B1; EP0918169A1; US6082900A; DE69830639T2; EP1489316B1; EP0918170B1; DE69835383D1; DE69833422D1; EP0918170A1; EP0918169A4; DE69833422T2; US6123460A; EP1489316A1; EP0918170A4; WO1998038433A1; EP1489315B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydrodynamische Gaslagervorrichtung im allgemeinen, und speziell betrifft sie eine hydrodynamischen Gaslagervorrichtung, die einen sich mit einer großen Geschwindigkeit drehenden Rotator trägt, sowie ein Verfahren zur deren Herstellung.
Hintergrund-Technik
In den letzten Jahren wird von einem Rotationsantriebselement gemeinsam mit einer hohen Rotationsgeschwindigkeit eine hohe Rotationsgenauigkeit gefordert, wie etwa bei einem optischen Ablenk-Scanner beispielsweise von einer Magnetaufzeichnungsvorrichtung oder eines Laserstrahldruckers. Um einen Präzisionsmotor, für den eine solche hohe Rotationsgeschwindigkeit und Rotationsgenauigkeit gefordert werden, mit einer höheren Geschwindigkeit zu drehen, wird der Einsatz eines Gaslagers (hydrodynamisches Gaslager) für das Rotationsantriebselement vorgeschlagen. In dem Rotationsantriebselement, welches dieses Gaslager einsetzt, wird Luft mit Druck in wenigstens einen Freiraum zwischen einem Radialgaslagerkörper und einem Rotator eingeführt, wenn der Rotator sich dreht. Auf diese Weise wird der Luftdruck im Freiraum erhöht, und der Rotator dreht sich durch das Gaslager mit einer großen Geschwindigkeit. Daher wird, indem das Gaslager eingesetzt wird, die Aufrechterhaltung der Rotationsgenauigkeit auch während der Hochgeschwindigkeitsdrehung erwartet.
Im zuvor erwähnten Radialgaslager wird ein Spaltabstand durch Exzentrizität eines Wellenkörpers im Lagerkörper ausgebildet, wie z.B. in „Gas Bearing" von Shinichi Tohgo, Kyoritsu Shuppan (1984) gezeigt. Druck wird erzeugt, wenn Luft durch diesen Spaltabstand hindurch tritt, da die Luft zusammengedrückt wird. So wird es möglich, den Wellenkörper und den Lagerkörper in einer berührungsfreien Weise zu tragen.
Gemäß „About Whirl of Gas Bearing" von Atsunobu Mori, Seiten 481 bis 488, „Lubrication" Vol. 20, Nr. 7 (1975) wird jedoch in einem zylinderförmigen Achslager ein instabiles Phänomen, das „Whirl (Wirbelung)" (H/W) genannt wird, beobachtet, wenn es in einem unbelasteten Zustand eingesetzt wird, wie etwa im Fall des Tragens einer vertikalen Welle oder dergleichen. Dieses Phänomen ist derart, dass die Welle durch die Zentrifugalkraft gegen die Lageroberfläche gepresst wird und innerhalb des Lagers wirbelt. Im zylinderförmigen Achslager weichen das Lagerzentrum und das Rotationszentrum durch eine statische Belastung voneinander ab, wodurch Druck in einem Teil erzeugt wird und eine stabile Drehung bewirkt wird. Im Fall des Einsatzes des zylinderförmigen Achslagers für eine vertikale Struktur, d.h. eine Struktur, die eine vertikale Welle oder dergleichen trägt, wird jedoch das Lager in einem unbelasteten Zustand eingesetzt, und folglich ändert sich ein druckerzeugender Punkt durch Störungen und die Drehung wird instabil. Im Fall der Anwendung des zuvor erwähnten hydrodynamischen Gases, das an einem Rotation antreibenden Teil einer Magnetaufzeichnungsvorrichtung, wie einem Festplattenantrieb oder einem Laserdrucker, muss der zuvor erwähnte instabile Faktor beseitigt werden, da die Positionsgenauigkeit des Rotators als wichtig angesehen wird.
Dementsprechend wird in der japanischen Patent-Publikation Nr. 4-21844 (entspricht der japanischen Patent-Offenlegung Nr. 58-224324) und äquivalent dazu in der US-A-4512626 vorgeschlagen, das der erzeugte Druck zunimmt, indem flache Nuten hauptsächlich auf einer Seite eines als Rotator dienenden Wellenkörpers ausgebildet werden, in welchem Gas durch Rotation in der Umfangsrichtung gleichverteilt strömt, wodurch die Wirbelstabilität bei der Hochgeschwindigkeitsdrehung verbessert wird, d.h. um ein Wirbelphänomen zu verhindern. Es werden in Umfangsrichtung asymmetrische Nuten offenbart, welche die Rotationsrichtung beschränken.
Weiterhin wird in der japanischen Patent-Offenlegung Nr. 8-312639 ein Mittel zur Formung von mindestens drei Nuten, die sich in der axialen Richtung auf einem Wellenkörper und in der Umfangsrichtung gleichmäßige verteilt erstrecken, zur Steuerung der Nutform vorgeschlagen, wodurch die Wirbelstabilität bei der Hochgeschwindigkeitsrotation verbessert und ein Wirbelphänomen verhindert wird.
In Experimenten ist durch die Erfinder jedoch nachgewiesen worden, dass es die folgenden Probleme gibt, wenn die Nuten auf einem Wellenkörper nach den zuvor erwähnten Vorschlägen geformt werden, obwohl ein Wirbelphänomen bei der Hochgeschwindigkeitsrotation unterdrückt werden kann:
11 ist eine Querschnittsansicht eines Wellenkörpers. Wie in 11 gezeigt, werden drei Abschnitte von Nuten 13 auf der äußeren Randoberfläche des Wellenkörpers 1 ausgebildet. In diesem Fall hat die Form der Nuten 13 in der Umfangsrichtung des Wellenkörpers 1 eine seitlich symmetrische Form. Die äußere Randoberfläche des Wellenkörpers 1 hat Abschnitte, die mit einem Kreis umschrieben werden, der einen Durchmesser D_a hat und mit einem Kreis eingeschrieben werden, der einen Durchmesser D_i hat. Der durchschnittliche Durchmesser des Wellenkörpers 1 wird als D_m angegeben.
Wenn eine hydrodynamische Gaslagervorrichtung mit dem Wellenkörper 1 ausgebildet wird, der einen solchen Querschnitt hat, ist es möglich, ein Wirbelphänomen bei der Hochgeschwindigkeitsrotation zu unterdrücken. Jedoch ergibt sich eine Dispersion in der Rotationsfrequenz zu der Zeit des Rotierens/Startens des Wellenkörpers 1, um sich von solch einem Zustand, bei dem der Wellenkörper und ein Lagerkörper in einem berührungsfreien Zustand miteinander sind, hin zu einem Kontaktzustand zu verschieben, oder in der Rotationsfrequenz, wenn der Wellenkörper und der Lagerkörper von einem berührungsfreien Zustand hin zu einem Kontaktzustand hin verschoben werden, wenn sich die Rotationsgeschwindigkeit von einem Zustand der stationären Drehung mit einer großen Geschwindigkeit verringert, um die Drehung zu stoppen, d.h. eine „gleitende Rotationszahl". Insbesondere hat sich ein solches Problem ergeben, dass sich diese Gleit-Rotationsfrequenz extrem erhöhen kann. So hat es ein derartiges Problem gegeben, dass es unmöglich ist, den Wellenkörper und den Lagerkörper bei einer niedrigen Rotationsfrequenz vom Kontaktzustand zu dem berührungsfreien Zustand hin zu verschieben, sondern der Wellenkörper und der Lagerkörper sind bei einer verhältnismäßig hohen Rotationsfrequenz beim Starten oder Stoppen der Drehung ununterbrochen miteinander in Kontakt, wodurch Abriebsstaub erzeugt wird. Zusätzlich hat es auch ein solches Problem gegeben, dass ein Abrieb zwischen dem Wellenkörper und dem Lagerkörper durch den Abriebsstaub verursacht wird.
Es ist nachgewiesen worden, dass die zuvor erwähnte Dispersion der Gleit-Rotationsfrequenz mit der Tatsache korreliert ist, dass die äußere Randform des Wellenkörpers von einer vollständigen Rundheit abweicht, wie in 11 gezeigt. Es ist nämlich nachgewiesen worden, dass die zuvor erwähnte Dispersion der Gleit-Rotationsfrequenz groß ist, wenn die Unrundheit (= (Radius des umschreibenden Kreises: D_a/2) – (eingeschriebener Kreisradius: D_i/2)) des äußeren Randbereichs des Wellenkörpers 1 außerhalb der Nut groß ist. In der Herstellung des Wellenkörpers hat es ein derartiges Problem gegeben, dass eine Wahrscheinlichkeit zunimmt, einen Wellenkörper herzustellen, dessen Gleit-Rotationsfrequenz hoch ist, und die Herstellungsausbeute infolgedessen absinkt.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine hydrodynamische Gaslagervorrichtung zur Verfügung zu stellen, die zum Verringern einer solchen Häufigkeit, dass sich eine Gleit-Rotationsfrequenz bei Beginn oder beim Beenden der Rotation erhöht, geeignet ist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, eine hydrodynamische Gaslagervorrichtung zur Verfügung zu stellen, die zum Verschieben einer Gleit-Rotationsfrequenz bei Beginn oder beim Beenden der Rotation zu einer niedrigen Rotationsfrequenz hin geeignet ist.
Weiterhin ist es noch ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine hydrodynamische Gaslagervorrichtung zur Verfügung zu stellen, die dazu geeignet ist, weiterhin ein Verschleißphänomen bei Beginn oder beim Beenden der Rotation effektiv zu verhindern, indem eine solche Häufigkeit, dass die Gleit-Rotationsfrequenz bei Beginn oder beim Beenden der Rotation zunimmt, verringert wird, und die Gleit-Rotationsfrequenz zu einer niedrigen Rotationsfrequenz hin verschoben wird.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist geeignet, ein Verschleißphänomen bei Beginn oder beim Beenden der Rotation effektiv zu verhindern, selbst wenn die Unrundheit eines Wellenkörpers groß (schlecht) ist, und die Herstellungsausbeute des Wellenkörpers in einer hydrodynamischen Gaslagervorrichtung weiter zu verbessern.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung stellt eine hydrodynamische Gaslagervorrichtung zur Verfügung, wie in Anspruch 1 dargelegt. Die Nut gibt an, dass es eine deutliche Abweichung der äußeren Randoberfläche des Wellenkörpers von einer vollständig runden Form in zentraler Richtung gibt. Es ist bei dieser Nut vorzuziehend, dass mindestens ein Ende davon mit dem Äußeren (Atmosphäre) in Verbindung steht.
Hinsichtlich der konkaven Teile, wie etwa Schleif-Markierungen von feiner Breite in einem konkaven Bereich auf einem nutbildenden Abschnitt der vorliegenden Erfindung, wird angenommen, dass keine davon als die Nut enthalten ist. Solch ein konkaver Bereich mit einer feinen Breite wird in einer auslassenden Weise auch in den Zeichnungen gezeigt, die im folgenden beschrieben werden. Es schließt nämlich ein konkaver Bereich, der in der vorliegenden Erfindung als die Nut angesehen wird, keinen konkaven Bereich von einer feinen Breite ein, der durch ein Oberflächenrauheitsmessinstrument ermittelt wird, schließt aber die Welligkeit ein, die mit einem Unrundheitsmesser nachweisbar ist, und der grobe Wert der Breite des konkaven Bereichs, der in der vorliegenden Erfindung als die Nut angesehen wird, übersteigt das Maß von 30 μm.
Die Nut hat eine in Umfangsrichtung asymmetrische Form, so dass der Umfangsabstand a zwischen dem Schnittpunkt von einer Linie, die den tiefsten Punkt der Nut und die Mitte des Wellenkörpers verbindet, mit der äußeren Randlinie des Wellenkörpers, und zwar bevor die Nut gebildet wird und wobei ein Rand der Nut stromabwärts eines Luftstroms positioniert wird, der erzeugt wird, wenn entweder der Wellenkörper oder der Lagerkörper sich in Bezug auf den Schnittpunkt dreht, größer wird als der Umfangsabstand b zwischen dem Schnittpunkt und dem anderen Rand der Nut, der in Bezug auf den Schnitt punkt stromaufwärts des Luftstroms in einem Querschnitt senkrecht zur Achse positioniert ist.
Die Nut, die wie oben beschrieben definiert ist, wird konkret wie folgt mit Bezug auf 1 beschrieben. Wie in 1 gezeigt, ist ein Schnittpunkt 15 der Schnittpunkt von einer Linie C, die den tiefsten Punkt 14 der Nut und die Mitte O eines Wellenkörpers verbindet, mit der äußeren Randlinie Q in einem Querschnitt senkrecht zu der Achse. Es wird angenommen, dass ein Luftstrom in der Richtung erzeugt wird, die durch den Pfeil P angegeben ist, wenn sich entweder der Wellenkörper oder ein Lagerkörper dreht. Ein Abstand a (In der vorliegenden Erfindung wird ein Umfangsabstand durch die Größe eines zentralen Winkels ausgedrückt, der dem Abstand entspricht, wie in 1 gezeigt. Nämlich ein Winkel γa in 1) ist der Umfangsabstand zwischen dem Schnittpunkt 15 und einem Rand 16 der Nut, der in Bezug auf den Schnittpunkt 15 stromabwärts des Luftstroms P positioniert ist. Ein Abstand b (entsprechend ein Winkel γb, der in 1 gezeigt ist), ist der Umfangsabstand zwischen dem Schnittpunkt 15 und dem anderen Rand 17 der Nut, der in Bezug auf den Schnittpunkt 15 stromaufwärts des Luftstroms P positioniert ist. Die Nut 11 hat im Umfangsabstand eine asymmetrische Form, so dass der Abstand a im Querschnitt senkrecht zur Achse, d.h. dem Querschnitt, der in 1 gezeigt ist, größer wird als der Abstand b.
Hier zeigen die Positionen der beiden Ränder 16 und 17 der Nut 11 Punkte, in denen die Profillinie S der Nut 11 im Querschnitt, der in 1 gezeigt wird, sich mit der äußeren Randlinie Q schneidet. Weiterhin definiert die vorliegende Erfindung die Form einer tatsächlichen Nut in einer Umrisszeichnung, die den Ort einer Tiefe von der äußeren Randoberfläche des Wellenkörpers angibt, von einem Querschnittsprofil der Nut aus abgelesen, dem mit einem Unrundheitsmesser in der Umfangsrichtung gefolgt wird. In einem solchen Profil der Nut ist im Falle des Bearbeitens der Nut, um seine Grundlinie zu bilden, eine feine Umfangswellenform enthalten. In einem konkaven Teil der Nut, die in der vorliegenden Erfindung definiert wird, ist ein konkaver Teil entlang solch einer feiner Umfangswellenform nicht enthalten. Z.B. ist ein konkaver Teil einer feinen Breite, wie oben beschrieben, nicht in der Nut der vorliegenden Erfindung enthalten.
Weiterhin besteht die Nut aus mindestens zwei konkaven Teilen, deren Tiefen sich wesentlichen voneinander unterscheiden, und die nacheinander in der Umfangsrichtung des Wellenkörpers ausgebildet sind.
Das Verhältnis (W₁/W) der Breite W₁ eines relativ tiefen Teils der Nut entlang der Umfangsrichtung zu der Breite W der gesamten Nut entlang der Umfangsrichtung ist nicht größer als 0,5.
In der zuvor erwähnten hydrodynamischen Gaslagervorrichtung besteht die Nut aus mindestens zwei konkaven Teilen, deren Tiefen sich wesentlichen voneinander unterscheiden, und die nacheinander in der Umfangsrichtung des Wellenkörpers ausgebildet sind. Die Nut, in der mindestens zwei konkave Teile, deren Tiefen sich folglich voneinander unterscheiden, d.h. ein flacher konkaver Teil und ein tiefer konkaver Teil, werden folglich nacheinander mindestens zu zweit ausgebildet, wird in der vorliegenden Erfindung der Bequemlichkeit wegen als eine Stufen-Nut bezeichnet. Konkret wird ein exemplarisches Profil der Stufen-Nut 11 in 2A gezeigt.
In der hydrodynamischen Gaslagervorrichtung wird die Grenze zwischen dem verhältnismäßig tiefen Teil und dem verhältnismäßig flachen Teil in der Stufen-Nut wie folgt definiert:
Wenn nämlich vom tiefsten Punkt (dieser wird als ein Anfangspunkt bezeichnet) des flacheren konkaven Teils eine virtuelle Linie in Richtung auf den tieferen konkaven Teil in der Umfangsrichtung gezeichnet wird, welche die gleiche Tiefe hat wie der tiefste Punkt, und zwar im dem Fall, wenn es konkave Teile in zwei Abschnitten im Querschnittsprofil der Nut gibt, und der Punkt, in dem diese virtuelle Linie sich zuerst mit dem Profil der Nut schneidet, wird als die Grenze zwischen dem verhältnismäßig flachen Teil und dem verhältnismäßig tiefen Teil der Nut angenommen.
Um dies mit 2B zu beschreiben, ist der zuvor genannte Anfangspunkt als 18 gezeigt. Wenn eine virtuelle Linie 19 parallel zu dem äußeren Rand von diesem Anfangspunkt 18 in eine Richtung gezeichnet wird, die durch den Pfeil gezeigt ist, ist der erste Schnittpunkt mit dem Profil der Nut als 20 gezeigt. Deshalb zeigt die Lage des Schnittpunkts 20 die Grenze zwischen dem verhältnismäßig tiefen Teil und dem relativ flachen Teil der Nut.
Wenn es konkave Teile in mindestens drei Abschnitten im Querschnittsprofil der Nut gibt, wird die Grenze zwischen dem verhältnismäßig tiefen Teil und dem flachen Teil der Nut wie folgt definiert: Zuerst wird angenommen, dass konkave Teile bis zu einer Tiefe von 1,5 mal dem flachsten konkaven Teil der Nut im flachen konkaven Teil der Nut enthalten sind. Wenn die Tiefe des tiefsten konkaven Teils der Nut innerhalb vom 1,5-fachen dessen ist, wird es in diesem Fall angenommen, dass dieser tiefste konkave Teil vom flachen konkaven Teil der Nut ausgenommen wird. Wenn vom tiefsten Punkt (dieser wird als ein Anfangspunkt bezeichnet) des flachen konkaven Teils ausgegangen wird, wird folglich eine virtuelle Linie definiert, welche die gleiche Tiefe wie der tiefste Punkt in der Umfangsrichtung in Richtung zum tiefen konkaven Teil der Nut hat, und der Punkt, in dem sich diese virtuelle Linie zuerst mit dem Profil der Nut schneidet, wird als die Grenze zwischen dem verhältnismäßig tiefen Teil und dem flachen Teil der Nut angesehen.
Um dies mit 2C zu beschreiben, wird der Anfangspunkt als 21 gezeigt. Wenn eine virtuelle Linie 22 von diesem Anfangspunkt 21 in einer Richtung gezeichnet wird, die durch den Pfeil gezeigt ist, wird der Punkt, der zuerst das Profil der Nut schneidet, durch 23 gezeigt. Folglich zeigt die Position dieses Schnittpunktes 23 die Grenze zwischen dem verhältnismäßig tiefen Teil und dem flachen Teil der Nut.
In jedem Fall wird jedoch angenommen, dass ein konkaver Teil, der innerhalb einer Region bis zu einer Position besteht, die um 10% der Breite W der gesamten Nut entlang der Umfangsrichtung getrennt ist, nicht ein Gegenstand des vorher erwähnten Anfangspunktes ist. 2B und 2C zeigen diese Regionen, indem sie diese gewöhnlich mit unterbrochenen Linien trennen.
In der hydrodynamischen Gaslagervorrichtung, die oben beschrieben wird, können die folgenden grundlegenden Effekte erzielt werden:

(i) Verhinderung eines Verschleißphänomens, bei Beginn oder beim Beenden der Rotation.
(ii) Unterdrückung der Dispersion einer Gleit-Rotationsfrequenz bei Beginn oder beim Beenden der Rotation.
(iii) Verbesserung der Herstellungsausbeute des Wellenkörpers in der hydrodynamischen Gaslagervorrichtung.

Die folgenden Effekte können zusätzlich zu den grundlegenden Effekten (i) bis (iii) erzielt werden:

(iv) Eine solche Häufigkeit, dass die Gleit-Rotationsfrequenz bei Beginn oder beim Beenden der Rotation mindestens 1000 U/min ist, kann verringert werden.
(v) Die Gleit-Rotationsfrequenz bei Beginn oder beim Beenden der Rotation kann zu einer niedrigeren Rotationsfrequenz hin verschoben werden.
(vi) Das Phänomen von Verschleiß bei Beginn oder beim Beenden der Rotation kann weiterhin durch die zuvor erwähnten Effekte (iv) und (v) wirksam verhindert werden.
(vii) Die zuvor erwähnten Effekte (iv) und (v) können erzielt werden, selbst wenn die Unrundheit des Wellenkörpers groß (schlecht) ist.
(viii) Die Herstellungsausbeute des Wellenkörpers in der hydrodynamischen Gaslagervorrichtung kann durch den zuvor erwähnten Effekt (vii) weiterhin verbessert werden.

Das Verhältnis (d1/L) der mittleren Tiefe d₁ des verhältnismäßig tiefen Teils der Nut zur effektiven Länge L des Lagerkörpers ist vorzugsweise mindestens 0,00005 und nicht mehr als 0,002. Vorzugsweise ist dieses Verhältnis mindestens 0,00015 und nicht mehr als 0,0005.
Hier bedeutet die Effektivlänge (bezeichnet als eine Effektivlänge des Lagers) L des Lagerkörpers die axiale Länge eines Lagerkörperteils, der dem Wellenkörper, welcher die Nut aufweist, gegenüber ist.
In der beschriebenen hydrodynamischen Gaslagervorrichtung ist das Verhältnis des Mittelwertes der Dicke des Freiraums zwischen dem Wellenkörper und dem Lagerkörper zum Radius des Wellenkörpers vorzugsweise mindestens 0,0025 und nicht mehr als 0,002.
Weiterhin wird entweder der Wellenkörper oder der Lagerkörper, der die hydrodynamische Gaslagervorrichtung der vorliegenden Erfindung bildet, vorzugsweise aus Keramik gefertigt, vorzugsweise aus Siliziumnitrid (der Hauptbestandteil ist Si₃N₄).
In einem Verfahren zur Herstellung der hydrodynamischen Gaslagervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, enthält ein Schritt der Formung der Nut einen Vorgang der Durchführung von axialem Schleifen auf dem Wellenkörper mit einer Schleifscheibe, danach das Drehen des Wellenkörpers um einen vorgeschriebenen Winkel und das wiederholte Durchführen des Schleifens, wodurch die Nut, die eine vorgeschriebene Form hat, ausgebildet wird.
Das Verfahren zur Herstellung der hydrodynamischen Gaslagervorrichtung kann weiterhin den Schritt der Ausbildung der Nut enthalten, welcher einen einzelnen Einheitsschritt des Durchführens von Schleifen mit einer Schleifscheibe in eine Richtung umfasst, die parallel oder senkrecht zur Achse ist, wobei ein Schleiftisch in der axialen Richtung geführt wird und enthält einen Vorgang der Ausbildung der Nut, die eine vorgeschriebene Form hat, indem der Wellenkörper gedreht und der einzelne Einheitsschritt wiederholt wird.
In einem weitern Verfahren zur Herstellung der hydrodynamischen Gaslagervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Nut ausgebildet werden, indem ein Teil des Wellenkörpers mit einem Laserstrahl entfernt wird.
Nachdem jeder der zuvor erwähnten Schritte zur Ausbildung der Nut durchgeführt wurde kann der Nutteil des Wellenkörpers und des Grenzbereichs zwischen der Nut und der äußeren Randoberfläche des Wellenkörpers mit einem Schleifstein, vorzugsweise ein Schleifstein mit abschleifenden Körnern, poliert werden, welche Korngrößen haben, die feiner als Nr. 600 sind (vorzugsweise Korngrößen von Nr. 1000 bis 1500). In diesem Fall kann ein Verfahren wie das Polieren mit Schmirgelpapier, Polieren mit losen Schleifkörnern oder dergleichen eingesetzt werden.
Weiterhin kann in dem Verfahren zur Herstellung der hydrodynamischen Gaslagervorrichtung nur eine Seite stromabwärts des Luftstroms im Grenzbereich zwischen der Nut der Welle und der äußeren Randoberfläche mit Schmirgelpapier oder dergleichen poliert werden, indem ein Schleifstein eingesetzt wird, vorzugsweise indem ein Schleifstein mit Schleifkörner einsetzt wird, welche Korngrößen haben, die feiner als Nr. 600 sind (vorzugsweise Korngrößen von Nr. 1000 bis 1500).
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Teil-Querschnittsansicht, welche die Schnittform der Nut in einer hydrodynamischen Gaslagervorrichtung zeigt, die eine Ausführungsform der vorliegende Erfindung darstellt.
2A ist ein Profil einer Stufen-Nut, die eine Nut in einer hydrodynamischen Gaslagervorrichtung zeigt, welche eine Ausführungsform der vorliegende Erfindung darstellt, und
2B und 2C sind die Diagramme, die zum Definieren der Grenze zwischen dem verhältnismäßig tiefen Teil und dem flachen Teil der Nut eingesetzt werden.
3 ist ein Diagramm, das einen schematischen Querschnitt von einer hydrodynamischen Gaslagervorrichtung zeigt, das Nuten mit seitlich symmetrischen Schnittformen hat, um die Ursache der Dispersion einer Gleit-Rotationsfrequenz zu veranschaulichen.
4 ist ein Diagramm, welches die Relation zwischen einer Nut in einer hydrodynamischen Gaslagervorrichtung zeigt, welche eine Ausführungsform der vorliegende Erfindung darstellt, und den durch die Nut verursachten Druck zeigt.
5 ist eine Querschnittsansicht, welche die hydrodynamische Gaslagervorrichtung zeigt, welches eine Ausführungsform der vorliegende Erfindung darstellt.
6 ist eine Teil-Schnittansicht, welche die Details der Form eines Nutbereichs in einer hydrodynamischen Gaslagervorrichtung zeigt, welche eine Ausführungsform der vorliegende Erfindung darstellt.
7 ist eine Teil-Schnittansicht, welche die Details der Form eines anderen Nutbereichs in einer hydrodynamischen Gaslagervorrichtung zeigt, die eine Ausführungsform der vorliegende Erfindung darstellt.
8 ist eine Teil-Schnittansicht, welche die Details der Form eines Nutbereichs in einer hydrodynamischen Gaslagervorrichtung zeigt, welche kein Beispiel der beanspruchten Erfindung ist.
9A und 9B sind schematische Teil-Längsschnittansichten, die zum Definieren einer effektiven Länge des Lagers in der hydrodynamischen Gaslagervorrichtung eingesetzt werden, welche eine Ausführungsform der vorliegende Erfindung darstellt.
10 ist eine Teil-Schnittansicht, welche die Form einer Nut zeigt, die in einer Probe 1-A von Beispiel 1 ausgebildet ist.
11 ist eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Wellenkörpers.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Wenn die Struktur einer hydrodynamische Gaslagervorrichtung angeordnet wird, wobei eine Nut ausgebildet wird, die sich seitlich in der axialen Richtung erstreckt, und die eine in der Umfangsrichtung auf der äußeren Randoberfläche eines Wellenkörpers seitlich symmetrische Form hat, ist ein Wirbelphänomen bei der Hochgeschwindigkeitsrotation verschwunden, weil die Interaktion zwischen dem Strom der Luft und der Nut bei der langsamen Rotation so erzeugt werden kann, dass der Wellenkörper und ein Lagerkörper in Kontakt miteinander kommen, um ein Verschleißphänomen bei der Rotation mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit zu verursachen, selbst wenn feine Unregelmäßigkeiten eines Teils ohne die Nut auf der äußeren Randoberfläche des Wellenkörpers bestehen, d.h., selbst wenn die Unrundheit des Wellenkörpers verhältnismäßig klein ist. Ein solches Phänomen, dass Wirbel, die bei der Hochgeschwindigkeitsrotation leicht verursacht werden, eher bei der langsamen Rotation verursacht werden, wird nämlich bei einer gewöhnlichen Welle bemerkt, die ohne Nut ausgestattet ist, was abhängig von der Relation zwischen der Form des Wellenkörpers und der Nutposition ist. Dieses kann ein Problem verursachen, das zu Verschleiß führt.
In der hydrodynamischen Gaslagervorrichtung, die hier beschrieben wird, wird andererseits eine Nut gebildet, die eine in Umfangsrichtung asymmetrische Schnittform hat. Diese Nut hat nämlich eine solche asymmetrische Form, dass das Verhältnis von a/b in 1 die Zahl 1 übersteigt, wie in 1 gezeigt und wie bereits beschrieben. Weiterhin hat diese Nut mindestens zwei konkave Teile, die im allgemeinen nacheinander in der Umfangsrichtung des Wellenkörpers gebildet werden, deren Tiefen sich wesentlichen voneinander unterscheiden. In diesem Fall wird eine hydrodynamische Gaslagervorrichtung, welche Gas hydrodynamisch erzeugt, ausgebildet, indem der tiefe konkave Teil auf einer Seite angeordnet wird, in die Gas durch Rotation strömt, d.h. auf einer Seite stromaufwärts eines Luftstroms, der durch Rotation erzeugt wird. Deshalb kann das Auftreten von Wirbelung unterdrückt werden und die Gleit-Rotationsfrequenz kann gesenkt werden, auch im Fall, wenn die Anordnung in seiner Rotationsrichtung mit einer verhältnismäßig langsamen Geschwindigkeit gedreht wird. Folglich wird es möglich, die Dispersion der Gleit-Rotationsfrequenz zu unterdrücken, und eine Verbesserung der Herstellungsausbeute für den Wellenkörper kann auch dann erreicht werden, wenn die Unrundheit des Wellenkörpermaterials verhältnismäßig groß ist. Wenn die Rotationsrichtung umgekehrt wird, erhöht sich die Gleit-Rotationsfrequenz.
Die Ursache für die Tatsache, dass das Wirbelphänomen bei der Hochgeschwindigkeitsrotation verschwindet, findet bei der langsamen Rotation statt, und es wird infolgedessen bei Beginn oder beim Beenden der Rotation eine Dispersion der Gleit-Rotationsfrequenz verursacht, was wie folgt entsprechend numerischer Berechnung durch die Erfinder betrachtet wird:
3 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine hydrodynamische Gaslagervorrichtung zeigt, die Nuten mit einer seitlich symmetrischen Schnittform hat. In Bezug auf 3 wird angenommen, dass ein Wellenkörper 1 nicht-zentriert innerhalb eines Wellenkörpers 2 angeordnet ist und sich schnell dreht. Die Nuten 13, die eine seitlich symmetrische Form in der Umfangsrichtung haben, werden auf der äußeren Randoberfläche des Wellenkörpers 1 ausgebildet. Der Lagerkörper 2 dreht sich in eine Richtung, die durch den Pfeil R angegeben ist. In diesem Moment wird die Mitte (Markierung O) des Lagerkörpers 2 aus der Mitte (Markierung X) des Wellenkörpers 1 in einer Richtung, die durch den Pfeil D angegeben ist, versetzt. Zu dieser Zeit ist eine Richtung, die durch auf Grund von durch Rotation erzeugter Hydrodynamik verursacht wird, durch Pfeil F angegeben. Der Winkel θ zwischen der Versetzungsrichtung D und der Richtung F, die durch die Hydrodynamik verursacht wird, wird als ein Exzenterwinkel definiert. Das Auftreten von Wirbeln, das die Ursache der Zunahme der Gleit-Rotationsfrequenz bei Beginn der Rotation oder beim Beenden der Rotation ist, hängt hauptsächlich von der Größe des Exzenterwinkels in der stabilen Rotation ab. Während es in der japanischen Patent-Publikation Nr. 4-21844 beschrieben wird, dass die Wirbelungs-Stabilität (hauptsächlich bei der Hochgeschwindigkeitsrotation) sich verbessert, wenn die erzeugte Hydrodynamik hoch ist, gehen die Erfinder eher davon aus, dass die Wirbelungs-Stabilität mehr durch den Exzenterwinkel beeinflusst wird, und dass Wirbelung leicht auftritt, wenn eine Kraft vor der Versetzungsrichtung erzeugt wird.
Dieser Exzenterwinkel übt einen großen Einfluss auf die Wirbelungs-Stabilität aus, selbst wenn derselbe sich etwas ändert. Ein Unterschied von z.B. 1° des Exzenterwinkels θ hat eine Bedeutung für das Vorhandensein/Nicht-Vorhandensein des Auftretens von Wirbelung. Nämlich selbst wenn eine Änderung des Exzenterwinkels θ im Falle der Ausbildung von Nuten, die eine in Umfangsrichtung asymmetrische Schnittform haben, geringfügig ist, hat es als Ergebnis einen Effekt des Unterdrückens von Wirbelung.
Wenn eine Nut gebildet wird, die eine in Umfangsrichtung asymmetrische Schnittform hat, ist die folgende Tatsache aus numerischen Berechnungen der Erfinder bekannt:
4 ist ein Diagramm, das Druckänderung im Fall der Ausbildung einer Nut zeigt, die eine in Umfangsrichtung asymmetrische Schnittform hat. Wie im oberen Teil von 4 gezeigt, wird eine Nut 11 auf der äußeren Randoberfläche eines Wellenkörpers 1 ausgebildet. Ein Lagerkörper 2 dreht sich in eine Richtung, die durch Pfeile R angegeben ist. Die Druckänderungen sind dabei im unteren Teil von 4 gezeigt. In einem tiefen Teil der Nut 11, versucht der Druck des Nutbereichs sich dem äußeren Luftdruck durch einen Luftstrom in einer Richtung anzunähern, die zur Mittellinie des Wellenkörpers parallel ist. Der Druckgradient erhöht sich in einem flachen Teil der Nut 11 im Vergleich zu dem tiefen Teil. Sie erachten, dass das Wirbelphänomen nicht nur bei der Hochgeschwindigkeitsrotation sondern auch bei der langsamen Rotation durch diesen Effekt unterdrückt werden kann.
Die Dispersion der Gleit-Rotationsfrequenz, die aus einer Abweichung von einer vollständigen Rundheit eines anderen Teils als der Nut resultiert, wird auch durch die Zunahme oder die Dispersion des zuvor erwähnten Exzenterwinkels θ verursacht. Indem eine Nut gebildet wird, die eine in Umfangsrichtung asymmetrische Form hat, kann folglich die Dispersion der Gleit-Rotationsfrequenz, die aus der Abweichung von einer vollständigen Rundheit resultiert, infolgedessen auch unterdrückt werden.
Andererseits gibt es ein derartiges Problem, dass die Starrheit des Wellenkörpers wegen des Luftstroms entlang der Nut absinkt. Die Nut, die eine in Umfangsrichtung asymmetrische Schnittform hat, ist in der Wirkung der Unterdrückung eines Wirbelphänomens besser als eine Nut, die eine in Umfangsrichtung symmetrische Schnittform hat, wenn diese die gleiche Schnittfläche hat wie die Nut, welche die in Umfangsrichtung symmetrische Schnittform hat. Folglich kann ein erwünschter Effekt erzielt werden, indem eine verhältnismäßig flache Nut ausgebildet wird. Infolgedessen kann die Starrheit des Wellenkörpers verbessert werden.
5 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine hydrodynamische Gaslagervorrichtung zeigt. Nuten 11 sind auf der äußeren Randoberfläche eines Wellenkörpers 1 ausgebildet. Ein hohler zylindrischer Lagerkörper 2 wird dem Wellenkörper 1 gegenüber angeordnet, wobei ein Freiraum in der Radialrichtung eingehalten wird. Der Lagerkörper 2 wird so angeordnet, dass er sich in eine Richtung dreht, die durch den Pfeil R gezeigt ist.
6 und 7 sind Teil-Schnittansichten, welche die Details von Nutbereichen darstellt, die auf Wellenkörpern in der hydrodynamischen Gaslagervorrichtung ausgebildet sind, d.h. die Details der Stufen-Nuten. Wie in 6 und in 7 gezeigt ist, wird die Nut 11 in einen verhältnismäßig tiefen Teil und in einen verhältnismäßig flachen Teil der Nut aufgeteilt, in Übereinstimmung mit der zuvor erwähnten Definition der Grenze. Die Nutbreite (die Gesamtbreite der Nut) W wird nämlich durch die Grenze in die Nutbreite W₁ des verhältnismäßig tiefen Teils der Nut und in die Nutbreite W₂ des verhältnismäßig flachen Teils der Nut aufgeteilt. Die mittlere Tiefe d₁ des verhältnismäßig tiefen Teils der Nut gibt die mittlere Tiefe des Profils der Nut im Bereich der Nutbreite W₁ an. Die mittlere Tiefe d₂ des verhältnismäßig flachen Teils der Nut gibt die mittlere Tiefe des Profils der Nut im Bereich der Nutbreite W₂ an. Die maximale Tiefe d_max der Nut gibt die maximale Tiefe im Bereich der Nutbreite W₁ an. Die Stufen-Nut 11 hat eine Form, die mit zwei Abschnitten von Stufen versehen ist, wie in 6 gezeigt ist. Während die Stufen der Nut nicht auf zwei Abschnitte, die in 6 gezeigt sind, eingeschränkt sind, werden dieselben in den verhältnismäßig tiefen Teil und in den verhältnismäßig flachen Teil der Nut gemäß der Definition der Grenze wie in 7 gezeigt geteilt, wenn dieselbe mindestens drei Stufen hat.
Die Nut 11 besteht aus mindestens zwei konkaven Teilen, deren Tiefen sich wesentlichen voneinander unterscheiden, und die nacheinander in der Umfangsrichtung des Wellenkörpers gebildet werden, wie in 6 oder in 7 gezeigt, und wobei das Verhältnis (d₂/d₁) der mittleren Tiefe d₂ des verhältnismäßig flachen Teils der Nut zur mittleren Tiefe d₁ des verhältnismäßig tiefen Teils der Nut kleiner als 0,3 ist.
Weiterhin ist das Verhältnis (W₁/W) der Breite W₁ des verhältnismäßig tiefen Teils der Nut entlang der Umfangsrichtung zur Breite W der gesamten Nut entlang der Umfangsrichtung nicht größer als 0,5.
Das Verhältnis (d₂/d₁) der mittleren Tiefe d₂ des verhältnismäßig flachen Teils der Nut zur mittleren Tiefe d₁ des verhältnismäßig tiefen Teils der Nut ist kleiner als 0,3, wodurch nicht nur die zuvor erwähnten Effekte (i) bis (viii) erzielt werden können, sondern die Rotationsanisotropie erhöht werden kann, während die Verringerung der Starrheit des Wellenkörpers klein gehalten werden kann.
Nicht nur die zuvor erwähnten Effekte (i) bis (viii) können erzielt werden, sondern die Rotationsanisotropie kann erhöht werden, während die Verringerung der Starrheit des Wellenkörpers wenig unterdrückt sein kann, indem das Verhältnis (W₁/W) der Breite W₁ des verhältnismäßig tiefen Teils der Nut entlang der Umfangsrichtung zur Breite W der gesamten Nut 11 entlang der Umfangsrichtung nicht mehr als 0,5 beträgt.
Es wird bevorzugt, dass das Verhältnis (d₁/L) der mittlere Tiefe d₁ des verhältnismäßig tiefen Teils der Nut 11 zur Effektivlänge L des Lagers mindestens 0,00005 und nicht mehr als 0,002 ist, und zwar im Hinblick auf das Steuerns des Luftstroms entlang der Nut. Wenn dieses Verhältnis kleiner als 0,00005 ist, nimmt der Effekt des Unterdrückens des Auftretens von Wirbelung bei der Hochgeschwindigkeitsrotation ab. Wenn dieses Verhältnis 0,002 übersteigt, ist die Verringerung der Starrheit des Wellenkörpers beachtlich, und die Gleit-Rotationsfrequenz nimmt zu, während Vibrationen bei der Hochgeschwindigkeitsrotation dazu tendieren, sich zu erhöhen. Hier ist die Effektivlänge des Lagers die Länge des Lagerkörperteils, der dem Wellenkörper gegenüber ist, wie in 9A und in 9B gezeigt, und bedeutet die Länge L des Lagerkörperteils, bei dem die Erzeugung von Hydrodynamik erwartet werden kann.
Es ist zu bevorzugen, dass das Verhältnis (d₁/L) der mittleren Tiefe d₁ des verhältnismäßig tiefen Teils der Nut 11 zur Effektivlänge L des Lagers mindestens 0,00015 und nicht mehr als 00005 beträgt.
8 ist eine Teil-Schnittansicht, die ein Nutteil in einer hydrodynamischen Gaslagervorrichtung zeigt. Wie bereits beschrieben, wird ein konkaver Teil einer kleinen Breitenamplitude in diesem Schnittprofil ausgeschlossen. Eine Nut 12 wird auf einem Wellenkörper 1 ausgebildet. Geneigte Oberflächen deren Neigungswinkel α und β sich wesentlichen voneinander unterscheiden, werden auf beiden Endbereichen der Nut 12, in Umfangsrichtung gesehen, ausgebildet. Ein Lagerkörper 2 ist ein hohler, zylindrischer Lagerkörper, der dem Wellenkörper 1 gegenüber angeordnet ist, wobei ein Freiraum in der Radialrichtung eingehalten wird. Dieser Lagerkörper 2 dreht sich in Bezug auf den Wellenkörper 1 in eine Richtung, die durch den Pfeil R gegeben ist. Indem die Breite W₃ der geneigten Oberfläche (die Breite des Teils dessen Neigungswinkel β klein ist) über die Breite W₁ der geneigten Oberfläche (die Breite des Teils dessen Neigungswinkel α groß ist) vergrößert wird, können nicht nur die zuvor erwähnten Effekte (i) bis (viii) erzielt werden, sondern die Gleit-Rotationsfrequenz in der Rotationsrichtung, die durch den Pfeil R angezeigt wird, kann auf ein niedriges Maß unterdrückt werden, d.h. die Rotationsanisotropie kann kontrolliert werden.
Das Verhältnis (d_max/L) der maximalen Tiefe d_max der Nut zur Effektivlänge L des Lagers beträgt im Hinblick auf das Steuern des Luftstroms entlang der Nut vorzugsweise mindestens 0,00005 und nicht mehr als 0,001. Der Effekt der Unterdrückung des Auftretens von Wirbelung in der Hochgeschwindigkeitsrotation vermindert sich, wenn dieses Verhältnis kleiner als 0,00005 ist, während die Starrheit sinkt und sich die Gleit-Rotationsfrequenz erhöht, während Vibrationen bei der Hochgeschwindigkeitsrotation dazu tendieren, sich zu erhöhen, wenn dasselbe 0,001 übersteigt.
Es ist noch mehr zu bevorzugen, dass das Verhältnis (d_max/L) der maximalen Tiefe d_max zur Effektivlänge des Lagers L mindestens 0,00015 und nicht mehr als 0,0005 ist.
Es ist zu bevorzugen, dass das Verhältnis (W₃/W) des Breite W₃ der geneigten Oberfläche, deren Neigungswinkel β entlang der Umfangsrichtung verhältnismäßig klein ist, zur Breite W der gesamten Nut 12 entlang der Umfangsrichtung mindestens 0,5 ist. Indem dieses Verhältnis mindestens bei 0,5 gehalten wird, kann nicht nur die Rotationsanisotropie erhöht werden, sondern auch die Abnahme der Starrheit des Wellenkörpers kann auf ein niedriges Maß unterdrückt werden, da sich die Schnittfläche der Nut verringert.
Es ist allgemeinen bekannt, dass die Starrheit hoch ist und Wirbelung kaum auftritt, wenn der Mittelwert der Dicke des Freiraums bei einer vollständig runden Lagerstruktur klein ist. Ähnlich ist dieses auch bei einer Lagerstruktur, die eine Nut wie die der vorliegenden Erfindung hat. Wenn das Verhältnis des Mittelwerts der Stärke des Freiraums zwischen dem Wellenkörper und dem Lagerkörper zum Radius des Wellenkörpers 0,002 übersteigt, findet eine Wirbelung bei der Hochgeschwindigkeitsrotation leicht statt. Wenn dieses Verhältnis kleiner als 0,00025 ist, kommen der Wellenkörper und der Lagerkörper leicht in Kontakt miteinander, und der Einfluss durch die thermische Expansion kann auch nicht vernachlässigt werden. In diesem Fall gibt es weiterhin auch ein derartiges Problem, dass die Herstellungskosten steigen, weil eine extrem hohe Bearbeitungsgenauigkeit für die Herstellung des Wellenkörpers notwendig ist. Hier bedeutet der Mittelwert der Dicke des Freiraums den Mittelwert der Dicke des Freiraums zwischen dem Wellenkörper und dem Lagerkörper (der Wert in der Radialrichtung), unter der Annahme, dass der Querschnitt des äußeren Randbereichs des Wellenkörpers ohne die Nut der Umkreis ist, der den mittleren Radius hat.
Der Wellenkörper oder der Lagerkörper, welche die hydrodynamische Gaslagervorrichtung bilden, wird vorzugsweise aus Keramik gefertigt. Die Verschleißfestigkeit von Keramik ist verglichen mit Metallen höher, und die Angreifbarkeit in Bezug auf ein Gegenglied mit dem es in Kontakt ist, ist niedrig. Folglich tritt ein Verschleiß zwischen dem Lagerkörper und dem Wellenkörper oder eine Anfälligkeit dazu kaum auf, auch wenn die Gleit-Rotationsfrequenz verhältnismäßig hoch ist. Siliziumnitrid, Tonerde oder dergleichen können als Beispiel für solche Keramik verzeichnet werden. Da Keramik im Allgemeinen ein kleines spezifisches Gewicht hat, gibt es weiterhin auch einen derartigen Vorteil, dass die Wirbelung (H/W) kaum erzeugt wird, wenn sie für den Lagerkörper verwendet wird, da das Gewicht verringert werden kann.
Der Schritt der Ausbildung der Nut auf dem Wellenkörper der hydrodynamischen Gaslagervorrichtung wird vorzugsweise mit einer Schleifscheibe durchgeführt. Gemäß des Verfahrens zur Ausbildung der Nut mit der Schleifscheibe ist es möglich, eine Nut mit hoher Genauigkeit bei niedrigen Kosten auszubilden. Die Schleifrichtung kann eine Richtung parallel zur Achse oder eine Richtung senkrecht dazu sein.
Stattdessen kann die Nut auf dem Wellenkörper in der hydrodynamischen Gaslagervorrichtung der vorliegenden Erfindung ausgebildet werden, indem ein Teil des Wellenkörpers mit einem YAG-Laser, einem Excimer-Laser oder dergleichen entfernt wird. In diesem Fall wird es möglich, die Nutform genau zu steuern.
Im Falle des Bearbeitens der Nut auf dem Wellenkörper mit dem Schleifstein, ist es möglich, einen lokalen unbearbeiteten Teil zu entfernen, indem das Nachbearbeiten mit Schmirgelpapier durchführt wird, um während des Kontaktes mit dem Lagerkörper kein fallengelassenes Teil zu verursachen. Im Falle der Formung der Nut durch einen bearbeitenden Laserstrahl, können Ablagerungen bei der Laserstrahlfertigung durch das Schmirgelpapier entfernt werden können.
Im Grenzbereich zwischen der Nut und der äußeren Randoberfläche, kann nur eine Auslassseite des Gases mit Schleifkörnern poliert werden, die feiner als Nr. 600 sind, z.B. mit Schmirgelpapier. Weil folglich nur einen Teil nahe an dem Auslass für das Gas poliert wird, kann die Nut, die eine in Umfangsrichtung asymmetrische Form hat, leicht bearbeitet werden. Es ist auch möglich, das Polieren mit losen Schleifkörnern anstatt des Schmirgelpapiers einzusetzen. Wenn es den zuvor erwähnten unbearbeiteten Teil oder die Ablagerungen durch den bearbeitenden Laserstrahl gibt, ist es wirkungsvoll, das Minimum der Bearbeitung auch bei einem Einlassbereich durchzuführen, um den Auslassteil selektiv zu polieren.
Im folgenden stellen die sogenannten Beispiel 8 und 11, die sich auf Tabelle 8 beziehen, nicht die beanspruchte Erfindung dar.
Beispiel 1
Ein Wellenkörper, der aus einem aus Siliziumnitrid (der Hauptbestandteil ist Si₃N₄) gesinterten Körper besteht, dessen Durchmesser 10 mm ist, wurde bereitgestellt. Ein Lagerkörper wurde so bereitgestellt, dass der Mittelwert der Dicke eines Freiraums zwischen dem Wellenkörper und dem Lagerkörper 3,5 μm war. Das Gesamtgewicht eines Rotators einschließlich des Lagerkörpers, der aus dem gesinterten Körper aus Siliziumnitrid bestand, war 70 g. Die Effektivlänge L des Lagers (siehe 9A und 9B) einer so wie in 5 gezeigt ausgebildeten hydrodynamischen Gaslagervorrichtung war 20 mm. Drei Nuten wurden auf dem Wellenkörper in der Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen ausgebildet, um das Rotationsverhalten zu untersuchen. Hinsichtlich der Bearbeitungs genauigkeit (Unrundheit) der Teile, welche die Lagerstruktur bilden, war die des Wellenkörpers ungefähr 0,08 μm, und die des Lagerkörpers war ungefähr 0,4 μm. Der Lagerkörper wurde in Bezug auf den Wellenkörper gedreht. Der Lagerkörper wurde mit einem Dauermagneten hinsichtlich der Schubrichtung flotiert.
Im Konkreten wurden Proben 1-A, 1-B und 1-C bereitgestellt, wie in Tabelle 1 gezeigt.
In der Probe 1-A, wurde eine Nut, wie die in 6 gezeigte, auf einem Wellenkörper mit 10 mm Durchmesser ausgebildet, indem die folgende Bearbeitung durchführt wurde:
Zuerst wurde die Nut auf dem Wellenkörper ausgebildet, indem einmal Schleifen in einer Richtung durchgeführt wurde, die zur Achse parallel ist und in einer Schnitttiefe von 6 μm, und zwar mit einem Schleifstein, der eine flache Schleifoberfläche hat, danach der Wellenkörper um 4° in der Umfangsrichtung gedreht wurde und einmal Schleifen mit einer Schnitttiefe von 3 μm durchführt wurde, und ein weiteres Drehen des Wellenkörpers um 4° in der Umfangsrichtung und erneutes Schleifen mit einer Schnitttiefe von 3 μm durchgeführt wurde. Als die Form der Nut nach dem Schleifen gemessen wurde, ist eine Nut erzielt worden, die eine in Umfangsrichtung asymmetrische Schnittform hat, wie in 10 gezeigt. Weil die Bearbeitung in der Umfangsrichtung in Einheiten von 4° durchgeführt wurde, war ein Teil zwischen den jeweiligen bearbeiteten Nuten etwas flach. Die maximale Tiefe d_max des Teils, der mit der Schnitttiefe von 6 μm geschliffen wurde, war 6,5 μm, und die maximale Tiefe des Teils, der mit der Schnitttiefe von 3 μm geschliffen wurde, war 3,5 μm. Die Breite W₁ des Teils, der mit der Schnitttiefe von 6 μm geschliffen wurde, war ungefähr 6°, und die Breite W₂ des Teils, der mit der Schnitttiefe von 3 μm geschliffen wurde, war ungefähr 11°. Die mittlere Tiefe d₁ des Teils, der mit der Schnitttiefe von 6 μm geschliffen wurde, war 5,0 μm, und die mittlere Tiefe d₂ des Teils, der mit der Schnitttiefe von 3 μm geschliffen wurde, war 2,9 μm. Hier bedeutet die mittlere Tiefe eine Abweichung von einer vollständigen Rundheit. Auf diese Weise war es möglich, einen Wellenkörper zu erzielen, der mit Nuten einer Form versehen wurde, wie die, die in 6 in drei Teilen mit der gleichmäßiger Verteilung in Umfangsrichtung gezeigt wurde.
Als Vergleichsbeispiel wurden Nuten auf dem Wellenkörper der Probe 1-B ausgebildet, indem dreimal mit einer Schnitttiefe von 6 μm ähnlich zur Probe 1-A Schleifen durchgeführt wurde. Als die Form der Nuten auf ähnliche Weise gemessen wurde, war die Breite der Nuten 18°, die maximale Tiefe 6,5 μm, die mittlere Tiefe 5,1 μm und die Schnittform der Nuten war seitlich in Umfangsrichtung symmetrisch. Deshalb war es möglich, einen Wellenkörper zu erzielen, bei dem die Nuten in Umfangsrichtung in drei Bereichen mit gleichmäßiger Verteilung ausgebildet wurden.
Die Probe 1-C, die ohne Nuten ausgebildet wurde, wurde auch als ein weiteres Vergleichsbeispiel bereitgestellt.
In den Spalten „d₂/d₁ < 0,3" und „W₁/W ≤ 0.5" in Tabelle 1, zeigen die Markierungen „O" zufriedenstellende Bedingungen an, und die Markierungen „X" zeigen unzufriedenstellende Bedingungen an.
Als das Rotationsverhalten wurde das Vorhandensein/Nicht-Vorhandensein von Wirbelung (H/W) bei der Hochgeschwindigkeitsrotation (20000 U/min) und die Rotationsfrequenz (Gleit-Rotationsfrequenz), wenn der Lagerkörper und der Wellenkörper in Kontakt miteinander kommen, und die Rotationsfrequenz sich stufenweise von der Hochgeschwindigkeitsrotation verringert, hinsichtlich sowohl der Drehung im Uhrzeigersinn als auch der Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn gemessen. 12 Elemente wurden als die Probenanzahl für jede der Proben 1-A, 1-B und 1-C für die Berechnung des Maximalwerts und des Mittelwertes der Gleit-Rotationsfrequenz bereitgestellt. Tabelle 2 zeigt deren Messergebnisse.
Bei der Probe 1-B, die mit Nuten gebildet wurde, die eine in Umfangsrichtung symmetrische Schnittform haben, war es möglich, das Auftreten von Wirbelung in der Hochgeschwindigkeitsrotation zu unterdrücken, wenn die Rotationsfrequenz absinkt, wobei die Probe keine Rotationsanisotropie aufweist, beide, der Maximalwert und der Mittelwert, waren in einer vorgegebenen Rotationsrichtung groß, in diesem Fall bei einer Drehung im Uhrzeigersinn, und deren Dispersion war ebenfalls groß. Bei der Probe 1-A, die mit den Nuten ausgebildet wurde, die eine in Umfangsrichtung asymmetrische Schnittform haben und W₁/W ≤ 0,5 erfüllen, war es andererseits nicht nur möglich, das Auftreten von Wirbelung in der Hochgeschwindigkeitsrotation zu unterdrücken, sondern es waren auch beide, der Mittelwert und der Maximalwert der Gleit-Rotationsfrequenz in einer vorgegebenen Rotationsrichtung (Drehung im Uhrzeigersinn) auf kleinen Niveaus von nicht mehr als 1000 U/min, und deren Dispersion war ebenfalls klein und auf einem Niveau, das keinen Verschleiß bei Beginn oder beim Beenden der Rotation verursacht.
Beispiel 2
Nute, wie die in 6 gezeigte, wurden auf den äußeren Randoberflächen der Wellenkörper ähnlich zu Beispiel 1 ausgebildet, indem aus Siliziumnitrid gesinterte Körper mit ungefähr 0,2 μm Unrundheit als Materialien für die Wellenkörper einsetzt wurde. Die Details der Formen der Nuten werden in den Proben 2-A und 2-B (die Probe 2-B ist von einer symmetrischen Form) in Tabelle 1 gezeigt. Hydrodynamische Gaslagervorrichtungen wurden ähnlich zum Beispiel 1 ausgebildet, indem die Wellenkörper einsetzt wurden, die auf diese Weise mit den Nuten ausgebildet wurden, um deren Rotationsverhalten zu messen. Die Messresultate werden in Tabelle 2 gezeigt.
Wenn also die Unrundheit des Wellenkörpers verglichen mit Beispiel 1 verhältnismäßig groß war, erhöhten sich der Mittelwert sowie der Maximalwert der Gleit-Rotationsfrequenz, und auch deren Dispersion war beachtlich, als Nuten mit einer in Umfangsrichtung symmetrischen Schnittform auf dem Wellenkörper (Probe 2-B) ausgebildet wurden. Als Nute, die eine in Umfangsrichtung asymmetrische Schnittform haben, auf dem Wellenkörper (Probe 2-A) ausgebildet wurden, zeigte er andererseits Rotationsanisotropie, sowohl der Maximalwert als auch der Mittelwert der Gleit-Rotationsfrequenz in einer vorgegebenen Rotationsrichtung (Drehung im Uhrzeigersinn) waren auf Niveaus von nicht mehr als 1000 U/min unterdrückt, und es war möglich, auch deren Dispersion niedrig zu halten, selbst wenn die Unrundheit des Wellenkörpers verhältnismäßig groß war. Dies heißt, dass es zu einer Verbesserung der Herstellungsausbeute des Wellenkörpers führt.
Beispiel 3
Nuten mit einer Form, wie die in 6 gezeigte, wurden ausgebildet, indem Materialien für die Wellenkörper einsetzt wurden, die der Probe 1-A von Beispiel 1 ähnlich sind. Die Schnitttiefe wurde auf 1 μm oder 0,5 μm eingestellt, als der verhältnismäßig flache Teil der Nuten ausgebildet wurde. Als die verhältnismäßig tiefen Teile der Nuten ausgebildet wurden, wurde die Schnitttiefe jeweils auf 50 μm (Probe 3-A in Tabelle 3), 15 μm (Probe 3-B), 9 μm (Probe 3-C), 4 μm (Probe 3-D), 3 μm (Probe 3-E), 2 μm (Probe 3-F), 1,2 μm (Probe 3-G) und 0,9 μm (Probe 3-H) eingestellt, um das Schleifen auf den Wellenkörpermaterialien durchzuführen und die Nuten zu formen. Hydrodynamische Gaslagervorrichtungen wurden ähnlich zu Beispiel 1 ausgebildet, indem die so erzielten Wellenkörper für das Durchführen der Messungen des Rotationsverhaltens eingesetzt wurden.
Als die Schnitttiefen wie oben beschrieben flach waren, wurden Rotationswinkel beim Schneiden verringert. Konkret wurden die Nuten ausgebildet, indem viermal Schleifen in Einheiten von 2° in Umfangsrichtung durchführt wurde, wenn die Schnitttiefe nicht mehr als 2 μm war, und 12 mal Schleifen in Einheiten von 0,7° durchgeführt wurde, wenn die Schnitttiefe nicht mehr als 1,2 μm war.
Die Details der Nutformen und der Messresultate des Rotationsverhaltens werden in Tabelle 3 bzw. in Tabelle 4 gezeigt.
In den Spalten „d₂/d₁ < 0,3" und „W₁/W ≤ 0,5" in Tabelle 3 zeigen die Markierungen „O" zufriedenstellende Zustände und die Markierungen „X" zeigen unzufriedenstellende Zustände an. In der Spalte der Anmerkungen von Tabelle 4 wird das Nutausbilden durch numerische Werte der Tiefen von aufeinander folgend geschnittenen konkaven Teilen gezeigt.
Es wird verstanden, dass die Mittelwerte und die Maximalwerte der Gleit-Rotationsfrequenzen bei vorgegebener Rotation (in diesem Fall im Uhrzeigersinn) klein sind und deren Dispersion in den Proben ebenfalls klein ist, welche die Bedingung d₂/d₁ < 0.3 und/oder W₁/W ≤ 0.5 erfüllen. In der Probe 3-A deren Verhältnis d₁/Effektivlänge jedoch 0,002 überstieg, tendierte die Gleit-Rotationsfrequenz dazu, sich wegen der Verringerung der Starrheit zu erhöhen. Weiterhin wurde nachgewiesen, dass der Effekt des Unterdrückens des Auftretens von Wirbelung sich bei der Hochgeschwindigkeitsrotation in der Probe 3-H verringert, deren Verhältnis d1/Effektivlänge kleiner als 0,00005 ist, obgleich es möglich ist, den Mittelwert und den Maximalwert der Gleit-Rotationsfrequenz zu verringern, und es auch möglich ist, die deren Dispersion zu verringern. Den zuvor erwähnten Resultaten kann entnommen werden, dass die Gleit-Rotationsfrequenz in einer vorgegebenen Rotationsrichtung (in diesem Fall im Uhrzeigersinn) zu einer niedrigen Rotationsfrequenzseite hin verschoben werden kann, dass der Mittelwert der Gleit-Rotationsfrequenz auf nicht mehr als 1000 U/min unterdrückt werden kann, und dass es vorzugsweise möglich ist, deren Maximalwert bei nicht mehr als 1000 U/min zu halten, indem Nuten ausgebildet werden, die eine in Umfangsrichtung asymmetrische Schnittform haben, und weiterhin, indem die Nuten so ausgebildet werden, dass sie die Bedingungen d₂/d₁ < 0,3 und/oder W₁/W ≤ 0,5 erfüllen.
Beispiel 4
Die Wellenkörpermaterialien, die aus gesinterten Körpern aus Siliziumnitrid von 20 mm im Durchmesser bestehen, wurden bereitgestellt. Lagerkörper wurden ausgebildet, so dass sie 35 mm als die Effektivlänge L (siehe 9A und 9B) des Lagers in Bezug auf diese Wellenkörper haben. Der Mittelwert der Dicke der Freiräume zwischen den Wellenkörpern und den Lagerkörpern wurde auf 6 μm eingestellt, Das Gesamtgewicht der Rotatoren einschließlich der Lagerkörper, die aus den gesinterten Körpern aus Siliziumnitrid bestehen, war 150 g.
Nuten einer Form wie jene, die in 6 gezeigt sind, wurden auf den äußeren Randoberflächen der Wellenkörper in drei Bereichen in Umfangsrichtung gleichverteilt ausgebildet. Das Verfahren zur Ausbildung der Nuten wurde durchgeführt, indem teilweise die äußeren Randoberflächen der Wellenkörpermaterialien mit einem Excimer-Laser entfernt und danach die Nutteile mit Schmirgelpapier poliert wurden. So wurden die Nute, welche die in den Proben 4-A und 4-B von Tabelle 3 gezeigten Formen haben, auf den Wellenkörpern ausgebildet.
Hydrodynamische Gaslagervorrichtungen wurden wie in 5 gezeigt ausgebildet, wobei die Wellenkörper wie oben beschrieben bereitgestellt wurden, und das Rotationsverhalten wurde ähnlich zu Beispiel 1 untersucht. Jedoch wurde die Rotationsfrequenz bei der Hochgeschwindigkeitsrotation auf 16000 U/min eingestellt. Die Arbeitsgenauigkeit (Unrundheit) der Wellenkörpers war ungefähr 0,2 μm, und die Arbeitsgenauigkeit der Lagerkörper war ungefähr 0,6 μm. Die Probenzahl betrug 10, hinsichtlich jeder der Proben 4-A und 4-B. Die Lagerkörper wurden hinsichtlich der Schubrichtung mit Dauermagneten flotiert. Messresultate des Rotationsverhaltens sind in Tabelle 4 gezeigt.
Beispiel 5
Die Nuten mit Formen wie die in 6 gezeigten, wurden auf den äußeren Randoberflächen der Wellenkörper ausgebildet, indem verhältnismäßig tiefe Teile der Nuten ausgebildet wurden, indem Schleifen mit einer Schnitttiefe von 6 μm ähnlich zu Probe 1-A in Beispiel 1 durchgeführt wurde, wobei das Schleifen durchgeführt wurde, indem die Tiefe des Schnitts beim Bearbeiten der verhältnismäßig flachen Teile einstellt wurde auf: 5,5 μm (Probe 5-A in Tabelle 5), 5 μm (Probe 5-B), 4 μm (Probe 5-C), 2 μm (Probe 5-D) und 1 μm (Probe 5-E). Hydrodynamische Gaslagervorrichtungen wurden ähnlich zu Beispiel 1 ausgebildet, indem die derart bereitgestellten Wellenkörper eingesetzt wurden, und das Rotationsverhalten wurde gemessen. Als die Schnitttiefe 1 μm betrug, wurden die Nuten gebildet, indem viermal Schleifen in Einheiten von 2° in Umfangsrichtung durchgeführt wurde. Tabelle 5 zeigt die Details der Nutformen und Tabelle 6 zeigt die Messresultate des Rotationsverhaltens. Tabelle 5 und Tabelle 6 zeigen auch die Details der Nutformen der Proben 1-A und 1-B beziehungsweise die Messresultate des Rotationsverhaltens.
Wie aus Tabelle 5 und Tabelle 6 offensichtlich ist, war die Anisotropie der Rotationsrichtung beachtlich als das Verhältnis (d₂/d₁) der mittlere Tiefe d₂ der verhältnismäßig flachen Teile der Nuten zur mittleren Tiefe d₁ der verhältnismäßig tiefen Teile der Nuten klein war, nicht nur der Mittelwert und der Maximalwert der Gleit-Rotationsfrequenz bei der Drehung im Uhrzeigersinn waren niedrig, sondern es war auch möglich, diese Werte bei nicht mehr als 1000 U/min zu halten, und deren Dispersion war ebenfalls klein.
In den Spalten „d₂/d₁ < 0.3" und „W₁/W ≤ 0.5" in Tabelle 5, zeigen die Markierungen „O" zufriedenstellende Zustände an, und die Markierungen „X" zeigen unzufriedenstellende Zustände an. In der Spalte der Anmerkungen von Tabelle 6 wird das Nutausbilden durch die numerischen Werte der Tiefen von nacheinander geschliffenen konkaven Teilen angezeigt.
Beispiel 6
Nuten, die eine Form ähnlich zu der in 6 gezeigten, wurden auf einem Wellenkörper ähnlich zu Beispiel 1 ausgebildet. Die Nuten von der Form, die bei einer Probe 6-A in Tabelle 7 gezeigt wurde, wurden ausgebildet, indem viermal das Schleifen durchgeführt wurde, wobei die Einstellung der Schnitttiefe bei 6 μm, 6 μm, 6 μm und 3 μm war und die Positionen um 4° in der Umfangsrichtung versetzt waren.
Eine hydrodynamische Gaslagervorrichtung wurde mit dem Wellenkörper ausgebildet, der die Nuten hat, die ähnlich zu Beispiel 1 in dieser Weise bereitgestellt wurden, und das Rotationsverhalten davon wurde gemessen. Die Tabelle 7 stellt die Details der Nutform dar, und die Tabelle 8 zeigt das Messresultat des Rotationsverhaltens. Tabelle 7 und Tabelle 8 zeigen auch die Details der Nutform und des Messresultats des Rotationsverhaltens der Probe 1-A.
Wie aus Tabelle 7 und aus Tabelle 8 offensichtlich wird, ist zu verstehen, dass die Dispersion der Gleit-Rotationsfrequenz klein ist, wenn das Verhältnis (W₁/W) der Umfangsbreite W₁ der verhältnismäßig tiefen Teile der Nuten zur Umfangsbreite W der gesamten Nuten klein ist. In den Spalten „d₂/d₁ < 0,3" und „W₁/W ≤ 0.5" in Tabelle 7 zeigen die Markierungen „O" zufriedenstellende Zustände an, und die Markierungen „X" zeigen unzufriedenstellende Zustände an. In der Spalte der Anmerkungen in Tabelle 8 wird das Nutausbilden durch numerische Werte der Tiefen der nacheinander geschnittenen konkaven Teile angezeigt.
Beispiel 7
Die Nuten, welche die in 7 gezeigte Form haben, wurden auf Wellenkörpern in drei Teilen jeweils gleichverteilt in Umfangsrichtung ausgebildet, indem die Wellenkörpermaterialien, die aus gesinterten Körpern aus Siliziumnitrid von 5 mm Durchmesser mit einer Unrundheit von 0,11 μm bestehen, fünfmal mit der Reihenfolge der Schnitttiefen von 3 μm, 1 μm, 1 μm, 1 μm und 1 μm in Einheiten von 2° und fünfmal mit der Reihenfolge von 3 μm, 3 μm, 3 μm, 3 μm und 1 μm geschliffen wurden. Folglich wurden Nuten, welche die in den Proben 7-A und 7-B in Tabelle 7 gezeigten Formen haben, auf den Wellenkörpern ausgebildet. Hydrodynamische Gaslagervorrichtungen wurden so ausgebildet, wie in 5 gezeigt, wobei die Wellenkörper in der zuvor erwähnten Weise bereitgestellt wurden, und ein Rotationstest wurde mit dem Mittelwert von 2,2 μm der Dicke des Freiraums und mit einer Effektivlänge L des Lagers (siehe 9A und 9B) von 12 Millimeter durchgeführt. Das Gesamtgewicht der Rotatoren einschließlich der Lagerkörper, die aus gesinterten Körpern aus Siliziumnitrid bestehen, war 20 g. Jedoch, wurde die Rotationsfrequenz bei der Hochgeschwindigkeitsrotation auf 30000 U/min eingestellt. Die Details der Nutformen werden in Tabelle 7 gezeigt, und die Messresultate des Rotationsverhaltens werden in Tabelle 8 gezeigt. Wie aus den Resultaten nach Tabelle 7 und Tabelle 8 offensichtlich ist, wird es verständlich, dass die Dispersion der Gleit-Rotationsfrequenz klein ist, wenn das Verhältnis (W₁/W) der Umfangsbreite W₁ der verhältnismäßig tiefen Teile der Nuten zur Umfangsbreite W der gesamten Nuten klein ist.
Beispiel 8
Nuten mit einer Form, wie die in 8 gezeigte, wurden auf den Wellenkörpermaterialien ausgebildet, die aus gesinterten Körpern aus Siliziumnitrid mit 12 Millimeter im Durchmesser und 0,1 μm in der Unrundheit bestehen. Die Nuten wurden auf den äußeren Randoberflächen der Wellenkörpermaterialien in vier Anteilen mit in Umfangsrichtung gleicher Verteilung gebildet, wobei die Formen der geneigten Teile (die Teile, die dem Neigungswinkel α entsprechen) auf Luftstrom-Einlassseiten und der geneigten Teile (die Teile, die dem Neigungswinkel β entsprechen) auf Auslassseiten gesteuert werden. So wurden die Wellenkörper, die neun Nutformen haben, bereitgestellt. Die Details der Nutformen werden in den Proben 8-A bis 8-I in Tabelle 9 gezeigt.
Ein Lagerkörper wurde mit jedem Wellenkörper kombiniert, die in dieser Weise bereitgestellt wurden, so dass der Mittelwert der Dicke eines Freiraums 4 μm war, um Messungen des Rotationsverhaltens (die Effektivlänge L des Lagers (siehe 9A und 9B) war 22 mm, die Rotationsfrequenz war 18000 U/min) ähnlich zu Beispiel 1 durchzuführen.
Weiterhin wurden Nuten mit einer Form wie der in 8 gezeigten ausgebildet, indem Teile der äußeren Randoberfläche eines Wellenkörpermaterials mit einem YAG Laser entfernt wurden. Diesmal wurden die gesamten Nutteile mit Schmirgelpapier (# 600) poliert. Die so bereitgestellte Probe wird in Tabelle 9 als Probe 8-J gezeigt. Diese Probe wurde eingesetzt, um einen Messtest des Rotationsverhaltens ähnlich zum oben genannten durchzuführen.
Tabelle 9 zeigt die Details der Formen der Nutteile und Tabelle 10 zeigt die Messresultate des Rotationsverhaltens.
Wie aus Tabelle 9 und Tabelle 10 offensichtlich ist, ist es so zu verstehen, dass der Mittelwert sowie der Maximalwert der Gleit-Rotationsfrequenz klein sind und auch deren Dispersion klein ist, indem Nuten auf beiden Endbereichen in Umfangsrichtung ausbildet werden, die geneigte Oberflächen haben, deren Neigungswinkel sich wesentlichen voneinander unterscheiden, und indem dieselben so angeordnet werden, dass die geneigten Oberflächen, die den größeren Neigungswinkel haben, auf den Luftstrom-Einlassseiten sind, d.h. in Tabelle 10 bei einer Drehung im Uhrzeigersinn. Bei der Probe 8-A, bei der das Verhältnis von d_max/Effektivlänge jedoch 0,001 überstieg, tendierte die Gleit-Rotationsfrequenz dazu, sich aufgrund der Starrheitsabnahme zu erhöhen. In der Probe 8-H, bei der das Verhältnis d_max/Effektivlänge kleiner als 0,00005 war, tendierte weiterhin der Effekt des Unterdrückens des Auftretens von Wirbelung bei der Hochgeschwindigkeitsrotation dazu, sich zu verringern, obgleich der Mittelwert sowie den Maximalwert der Gleit-Rotationsfrequenz abnahmen.
In den Spalten von „W₃ > W₁" in Tabelle 9, zeigen die Markierungen „O" zufriedenstellende Bedingungen an, und die Markierungen „X" zeigen unzufriedenstellende Bedingungen an.
Beispiel 9
Die gleichen Proben, wie die Probe 1-A in Beispiel 1, wurden als Wellenkörper eingesetzt und ein Messtest des Rotationsverhaltens, das zu Beispiel 1 ähnlich ist, wurden mit Lagerkörpern durchgeführt, deren innere Durchmesser sich voneinander unterschieden. In den Tests waren die Mittelwerte (= {(innerer Durchmesser des Lagerkörpers) – (äußerer Durchmesser des Wellenkörpers}/2) 0,8 μm (Probe 9-A in Tabelle 11), 1,5 μm (Probe 9-B), 3,0 μm (Probe 1-A), 4,0 μm (Probe 9-C), 6,0 μm (Probe 9-D) bzw. 12.0 μm (Probe 9-E). Tabelle 11 zeigt die Details der Nutformen, und Tabelle 12 zeigt die Messergebnisse des Rotationsverhaltens. Als der Mittelwert des Abstandes 0,8 μm war, kamen der Wellenkörper und der Lagerkörper miteinander in Kontakt, und Rotation war schwierig. Wie aus Tabelle 11 und Tabelle 12 ersichtlich ist, war es möglich, das Auftreten von Wirbelung zu unterdrücken, indem der Mittelwert der Dicken der Freiräume zwischen den Wellenkörpern und den Lagerkörpern gesteuert wurden.
In den Spalten „d₂/d₁ < 0,3" und „W₁/W ≤ 0,5" in Tabelle 11 zeigen die Markierungen „O" zufriedenstellende Zustände an, und die Markierungen „X" zeigen unzufriedenstellende Zustände an. In der Spalte der Anmerkungen von Tabelle 12 wird das Nutausbilden durch die numerischen Werte der Tiefen von nacheinander geschnittenen konkaven Teilen angegeben.
Beispiel 10
Hydrodynamische Gaslagervorrichtungen wurden so wie in 5 gezeigt ausgebildet, indem Wellenkörper von 12 mm Durchmesser einsetzt wurden und Lagerkörper so angeordnet wurden, dass die Mittelwerte der Freiräume in Bezug auf die Wellenkörper 4 μm waren. Die Nuten, welche Formen wie die in 6 und in 8 gezeigten haben, wurden auf den äußeren Randoberflächen der Wellenkörper in Umfangsrichtung gleichverteilt ausgebildet. Die Details der Formen der Nuten wurden so eingestellt, dass die Einschränkung d₂/d₁ < 0,3 oder W₃ > W₁ erfüllt waren. Drei Arten eines aus Siliziumnitrid gesinterten Körpers, eines aus Tonerde gesinterten Körpers und ein Stahlerzeugnis wurden als Materialien für die Wellenkörper und die Lagerkörper eingesetzt. Die dynamischen Gaslagervorrichtungen wurden ausgebildet, indem die Wellenkörper und die Lagerkörper einsetzt wurden, die aus diesen drei Arten von Materialien bereitgestellt wurden, und ein Messtest des Rotationsverhaltens wurde durchgeführt. Proben, deren Gleit-Rotationsfrequenzen ungefähr 1000 U/min waren, wurden aussortiert, und ein Rotations- und Stoptest wurden wiederholt durchgeführt. Während es unmöglich war, ein Verschleißphänomen in der hydrodynamischen Gaslagervorrichtung zu erkennen, die ausgebildet waren, indem die Wellenkörper und die Lagerkörper, die aus gesinterten Körpern aus Siliziumnitrid und aus mit Tonerde gesinterten Körpern bestehen, eingesetzt wurden, selbst wenn ein Rotationsstoptest 10000 mal durchgeführt wurde, wurde ein Verschleißphänomen beim Einsatz des Wellenkörpers und des Lagerkörpers erkannt, das aus Stahlerzeugnissen bereitgestellt wurde, nachdem ein Rotationsstoptest 2000 bis 5000mal durchgeführt wurde, und einige hatten Schwierigkeit bei der Rotation.
Beispiel 11
Die Nuten mit einer Form wie der in 8 gezeigten, wurden auf der äußeren Randoberfläche eines Wellenkörpermaterials, bestehend aus einem Siliziumnitridkörper von 9 Millimeter Durchmesser und mit einer Unrundheit von 0,1 μm ausgebildet. Die Nuten wurden in vier Anteilen in Umfangsrichtung gleichverteilt ausgebildet, indem das Schleifen in einer Richtung senkrecht zur Achse durchführt wurde, wobei die Formen der geneigten Teile (die Teile, die geneigten Oberflächen mit Neigungswinkel α entsprechen) auf den Luftstrom-Einlassseiten und der geneigten Teile (die Teile, die geneigten Oberflächen mit Neigungswinkel β entsprechen) auf den Luftstrom-Auslassseiten. Die Details der Nutform dieser Probe werden in der Probe 11-A in Tabelle 9 gezeigt.
Ein Lagerkörper wurde so kombiniert, dass der Mittelwert eines Freiraums in Bezug auf den so bereitgestellten Wellenkörper 3,2 μm war, und ein Messtest des Rotationsverhaltens wurde ähnlich zu Beispiel 1 durchgeführt. Weiter wurde das Bearbeiten ähnlich zum oben genannten durchgeführt, indem ein YAG Laser eingesetzt wurde, und die vollständigen Nutteile wurden zur Formung der Nuten auf dem Wellenkörper mit Schmirgelpapier poliert. Die Details der Nutform dieser Probe werden in einer Probe 11-B in Tabelle 9 gezeigt. Messungen des Rotationsverhaltens wurde ähnlich zu den oben genannten durchgeführt. Messresultate von deren Rotationsverhalten sind in den Proben 11-A und 11-B in Tabelle 10 angegeben.
Beispiel 12
Eine Probe 12-A mit einer Nutform wie in Tabelle 13 angegeben wurde bereitgestellt, indem das Schleifen auf dem gleichen Wellenkörpermaterial wie das der Probe von Beispiel 1 zweimal in Einheiten von 4° und mit einer Schnitttiefe von 6 μm durchführt wurde. Weiterhin wurde eine Probe 12-B bereitgestellt, indem Luftstrom-Ausgangsseiten mit Schmirgelpapier (# 1200) in den Nuten dieser Probe bearbeitet wurden. Ein Bearbeiten ähnlich zu dem oben genannten wurde auch hinsichtlich der Probe 1-A durchgeführt, um eine Probe 12-C bereitzustellen. Als die Nutformen gemessen wurden, waren die Bearbeitungstiefen der Teile, die mit dem Schmirgelpapier bearbeitet wurden, im Durchschnitt ungefähr 0,2 μm, und die Winkel waren ungefähr 12°.
Hydrodynamisches Gaslagervorrichtungen wurden ähnlich zu Beispiel 1 ausgebildet, indem Wellenkörper eingesetzt wurden, die in der zuvor erwähnten Weise bereitgestellt wurden, und ein Messtest des Rotationsverhaltens wurde durchgeführt. Tabelle 14 zeigt Messresultate des Rotationsverhaltens.
Die Rotationsanisotropie war in den Proben 12-B und 12-C beachtlich, und es ist nachgewiesen worden, dass die Ausbildung von flachen konkaven Teilen mit dem Schmirgelpapier auf den Luftstrom-Auslassseiten für das Verringern des Mittelwertes und des Maximalwerts der Gleit-Rotationsfrequenz bei der Drehung im Uhrzeigersinn und für das Verringern deren Dispersion extrem wirkungsvoll ist.
In den Spalten „d₂/d₁ < 0,3" und „W₁/W ≤ 0,5" von Tabelle 13, zeigen die Markierungen „O" zufriedenstellende Zustände an, und die Markierungen „X" zeigen unzufriedenstellende Zustände an. In der Spalte der Anmerkungen von Tabelle 14 wird das Nutausbilden durch numerische Werte der Tiefen von nacheinander geschnittenen konkaven Teilen angegeben, und „+ Schmirgelpapier" wurde im Fall des Durchführens des Polierens mit Schmirgelpapier hinzugefügt.
Beispiel 13
Bei hydrodynamischen Gaslagervorrichtungen von 8 mm Durchmesser und mit einem Mittelwert der Dicken der Freiräume von 2,8 μm mit einer Effektivlänge L des Lagers (siehe 9A und 9B) von 20 mm, deren äußere Lagerkörper (gebildet aus gesinterten Körper aus Siliziumnitrid, Gesamtgewicht: 50 g) sich drehten, wurden vertikale Nuten, die später beschrieben werden, in Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen auf den inneren Wellenkörpern aus gesinterten Körpern aus Siliziumnitrid ausgebildet, um das Rotationsverhalten zu untersuchen. Die Unrundheitswerte der äußeren Durchmesser der Wellenkörper und der inneren Durchmesser der Lagerkörper, die als Materialien eingesetzt wurden, waren 0,18 μm beziehungsweise 0,8 μm. Die Lagerkörper wurden mit Dauermagneten bezüglich der Schubrichtung flotiert. Hinsichtlich der Probenanzahl wurden 50 Ausbildungen für jede Nutform bereitgestellt.
In einer Probe 13-A wurden die Nuten mit einem Schleifstein ausgebildet, der eine flache Schleifoberfläche hat, indem Schleifen in einer Schnitttiefe von 6 μm in einer Richtung einmal durchführt wurde, die zur Achse parallel ist, danach die Struktur um 4° gedreht wurde und Schleifen mit einer Schnitttiefe von 3 μm durchführt wurde, und schließlich nochmaliges Drehen um 4° und nochmaliges Durchführen des Schleifens mit der Schnitttiefe von 3 μm (eine solche Bearbeitungsmethode wird im folgenden als Nutausbilden von 6-3(4°)-3(4°) μm) beschrieben.
Als die Nutform vermessen wurde, waren Bereiche zwischen den jeweiligen bearbeiteten Nuten durch das Bearbeiten in Einheiten von 4° etwas flach. Die maximale Tiefe eines Teils einer durchschnittliche Probe, der mit 6 μm geschnittenen wurde, war 6,3 μm, und die maximale Tiefe eines Teils, der mit 3 μm geschnittenen wurde, war 3,2 μm. Der tiefste Bereich des Teils dessen Schnitttiefe 6 μm war, war der tiefste Teil der gesamten Nut, und die Umfangsabstände a und b von diesem Punkt zu den Rändern der Nut (in 1 als zentrale Winkel γa und γb gezeigt) waren 11° bzw. 5°. Hier bedeutet die Tiefe eine Abweichung von einem vollständigen Bogen.
Dann wurde in einer Probe 13-B das Nutausbilden mit 6-1(3°)-1(2°)-1(2°)-1(2°) μm anstatt des Durchführens des Nutausbildens mit 6-3(4°)-3(4°) μm ähnlich zu Probe 13-A durchgeführt. In den Bereichen mit 1 μm Schnitttiefe wurde das Bearbeiten viermal durchgeführt, wobei die Rotationswinkel auf 2° und 3° eingestellt waren, da die Tiefe von Verbindungsbereichen von bearbeiteten Nuten extrem flach werden, wenn die Rotationswinkel identisch zu Probe 13-A auf 4° einstellt werden. Als die Schnittform der Nuten vermessen wurden, war die maximale Tiefe einer durchschnittlichen Probe 6,2 μm, und die Umfangsabstände a und b vom tiefsten Teil zu den Rändern der Nuten waren 11° bzw. 5°.
Als Vergleichsbeispiel wurde eine Probe 13-C, die ähnlichem Nutausbilden mit 6-6(2°)-3(4°)-3(2°) μm unterzogen wurde, bereitgestellt. Tabelle 15 zeigt Formmessresultate dieser Proben. Als Rotationsverhalten wurden das Vorhandensein/Nicht-Vorhandensein des Auftretens von Wirbelung (H/W) bei der Hochgeschwindigkeitsrotation (Rotationsfrequenz: 25000 U/min) und die Rotationsfrequenzen (Gleit-Rotationsfrequenzen) gemessen, bei denen die Lagerkörper und die Wellenkörper in Kontakt mit einander kamen, wenn sich die Rotationsfrequenzen von der Hochgeschwindigkeitsrotation (natürlich) stufenweise verringern, jeweils in Bezug auf die Drehung im Uhrzeigersinn (der Fall, in dem die Luftstrom-Einströmseiten den tiefen Teilen entsprechen) und auf die Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn.
Tabelle 16 zeigt einen Umriss der Messresultate, und Tabelle 17 zeigt die Verteilungssituationen der Gleit-Rotationsfrequenzen.
Ein Auftreten von Wirbelung in der Hochgeschwindigkeitsrotation wurde in keiner der Proben beobachtet, und es gab kein Problem beim Schnellrotationsverhalten.
Hinsichtlich der Gleit-Rotationsfrequenzen war die Dispersion der Gleit-Rotationsfrequenzen in einer vorgegebenen Rotationsrichtung (Drehung im Uhrzeigersinn) klein, und die Anteile der Proben, bei denen die Möglichkeit des Verursachens von Verschleiß bei Beginn oder beim Beenden der Rotation bestand, waren bei den Proben 13-A und 13-B, die erfindungsgemäß in Umfangsrichtung asymmetrische Nuten haben, klein verglichen mit der Probe 13-C, die ein Vergleichsbeispiel ist. Hinsichtlich der Rotation entgegen dem Uhrzeigersinn war im Gegensatz dazu die Dispersion der Gleit-Rotationsfrequenzen groß, und die Mittelwerte erhöhten sich daraufhin auch. Besonders bei der Drehung im Uhrzeigersinn waren die Verhältnisse von mindestens 1000 U/min in den Proben 13-A und 13-B kleiner als 0,10. Hier ist die Rotationsfrequenz von 1000 U/min eine Rotationsfrequenz, hinsichtlich der es nachgewiesen wurde, dass kein Verschleiß (bei Beginn/Beenden) unterhalb dieser Rotationsfrequenz auftritt, selbst wenn die Rotation mit Kontakt erfolgt.
Im Fall des Vergleichs der Proben 13-A und 13-B miteinander, war die Dispersion der Gleit-Rotationsfrequenz bei der Drehung im Uhrzeigersinn in der Probe 13-B kleiner, deren Nuttiefenverhältnis (d₂/d₁) klein war.
Auf diese Weise wurde geklärt, dass eine Wirksamkeit des Steuerns von Anisotropie der Rotationsrichtung hoch ist, wenn das Breitenverhältnis (W₁/W) der verhältnismäßig tiefen Teile in den stufenweise asymmetrischen Nuten klein ist und das Tiefenverhältnis (d₂/d₁) klein ist, sich die Möglichkeit des Verursachens von Verschleiß verringert, weil die Dis persion der Gleit-Rotationsfrequenz klein ist, und das Herstellungsergebnis des Wellenkörpers sich infolgedessen verbessert.
Beispiel 14
Die Entfernungsbearbeitung der äußeren Randoberfläche eines Wellenkörpers wurde so durchgeführt, dass für die verhältnismäßig tiefen Teile der Nuten die Tiefe 6 μm und die Breite 3 μm war und anschließend für die verhältnismäßig flachen Teile der Nuten die Tiefe 1 μm und die Breite 11 μm war, indem ein Excimer-Laser anstatt eines Schleifsteins in Beispiel 1 eingesetzt wurde. Dann wurden die Nutteile mit einem Tuch abgewischt und danach mit einem Ultraschallreinigungsvorrichtung eine Stunde lang gesäubert, um Ablagerungen zu entfernen, wodurch eine Probe 14-A bereitgestellt wurde. Diese Probe wurde eingesetzt, um die Form der Nuten ähnlich wie in Beispiel 13 zu messen, um das Rotationsverhalten zu untersuchen. Tabelle 15, Tabelle 16 und Tabelle 17 zeigen die Ergebnisse davon.
Die Probe 14-A zeigt eine Rotationsanisotropie, die gleichwertig mit oder etwas stärker als die der Probe 13-B ist.
Beispiel 15
Das Nutausbilden wurde ähnlich zu Beispiel 13 durchgeführt, außer dass die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert wurde, damit die Unrundheit des äußeren Durchmessers eines Wellenkörpers in Beispiel 13 0,10 μm war, um Formmessungen der Nuten und Messungen des Rotationsverhaltens durchzuführen. Die jeweiligen Nutausbildungsverfahren für die Proben 13-A, 13-B und 13-C entsprechen denen der Proben 15-A, 15-B und 15-C. Tabelle 18 zeigt Messresultate der Nutformen, Tabelle 19 zeigt Messresultate des Rotationsverhaltens und Tabelle 20 zeigt Messresultate der Gleit-Rotationsfrequenzen.
Wirkungen/Effekte durch die Nuten, die eine in Umfangsrichtung asymmetrische Schnittformen haben, wurden wegen der Verbesserung der Arbeitsgenauigkeit der Wellenkörper deutlicher als die im Beispiel 13, und ein solches Verhältnis, dass die Gleit-Rotationsfrequenz über 1000 U/min ist, die in einer vorbestimmten Rotationsrichtung (Drehung im Uhrzeigersinn) Abriebspulver erzeugt, verringerte sich in jeder Probe stark. Besonders in den Proben 15-A und 15-B gemäß der vorliegenden Erfindung, wurde kein solches Phänomen beobachtet, dass die Gleit-Rotationsfrequenz 1000 U/min überstieg.
Beispiel 16
Das Nutausbilden wurde ähnlich zu Beispiel 13 durchgeführt, außer dass die Unrundheit des äußeren Durchmessers eines Wellenkörpers in Beispiel 13 auf 0,30 μm verringert wurde, um Formmessungen der Nuten und das Messen des Rotationsverhaltens durchzuführen. Die jeweiligen Nutausbildungsverfahren für die Proben 13-A, 13-B und 13-C entsprechen denen der Proben 16-A, 16-B und 16-C. Tabelle 18 stellt Messresultate der Nutformen dar, und Tabelle 19 stellt Messresultate des Rotationsverhaltens dar, und Tabelle 20 zeigt Messresultate der Verteilung der Gleit-Rotationsfrequenzen.
Die Anisotropie der Rotationsrichtung wurde im Vergleich mit dem Beispiel 13 wegen der Verringerung der Bearbeitungsgenauigkeit des Wellenkörper unklar, d.h. die Tatsache, dass sich die Unrundheit erhöhte (schlechter wurde) und solch ein Verhältnis, dass die Gleit-Rotationsfrequenz über 1000 U/min ist und Abriebspulver erzeugt wird, erhöhte sich in einer vorgegebenen Rotationsrichtung (Drehung im Uhrzeigersinn) bei jeder Probe. Jedoch ist zu verstehen, dass die Verhältnisse der Proben deren Gleit-Rotationsfrequenzen über 1000 U/min sind, in den Proben 16-A und 16-B, die der vorliegenden Erfindung entsprechen, bei verhältnismäßig niedrigen Werten bleiben.
Industrielle Anwendbarkeit
Mit der hydrodynamischen Gaslagervorrichtung, die oben beschrieben ist, kann eine solche Häufigkeit, dass die Gleit-Rotationsfrequenz bei Beginn oder beim Beenden der Rotation mindestens 1000 U/min ist, verringert werden, die Gleit-Rotationsfrequenz kann zu einer niedrigen Rotationsfrequenzseite hin verschoben werden, ein Verschleißphänomen bei Beginn oder beim Beenden der Rotation kann infolgedessen weiterhin effektiv verhindert werden, und die zuvor erwähnten Effekte können erhalten werden, selbst wenn die Unrundheit groß (minderwertig) ist. Folglich kann das Herstellungsergebnis des Wellenkörpers bei der Herstellung der hydrodynamischen Gaslagervorrichtung weiter verbessert werden. So ist die hydrodynamische Gaslagervorrichtung zum Einsatz für ein Rotationsantriebsteil einer magnetischen Aufzeichnungsvorrichtung oder eines Laserstrahldruckers geeignet.

Claims

Hydrodynamische Gaslagervorrichtung, die einen säulenartigen Wellenkörper (1) und einen hohlen zylinderförmigen Lagerkörper (2) umfasst, der gegenüber dem Wellenkörper (1) angeordnet ist, wobei in der Radialrichtung ein solcher Abstand eingehalten wird, dass ein im wesentlichen zylindrischer Freiraum durch die äußere Randoberfläche des Wellenkörpers (1) und die innere Randoberfläche des Lagerkörpers (2) gebildet wird, wenn der Wellenkörper (1) und der Lagerkörper (2) so angeordnet sind, dass die jeweiligen zentralen Achsen miteinander übereinstimmen und der Wellenkörper (1) eine Nut (11) hat, die sich auf der äußeren Randoberfläche in der axialen Richtung erstreckt, worin die Nut (11) in einem Querschnitt senkrecht zu der Achse eine in Umfangsrichtung asymmetrische Form hat, so dass der Umfangsabstand a zwischen einem Schnittpunkt (15) von einer Linie (C), die den tiefsten Punkt (14) der Nut (11) und die Mitte (O) des Wellenkörpers verbindet, mit der äußeren Randlinie (Q) des Wellenkörpers (1) bevor die Nut (11) gebildet wird, und ein Rand (16) der Nut (11) größer ist als der Umfangsabstand b zwischen dem Schnittpunkt (15) und dem anderen Rand (17) der Nut (11), dadurch gekennzeichnet, dass der eine Rand (16) der Nut in Bezug auf den Schnittpunkt (15) stromabwärts der Richtung eines Luftstroms (P) angeordnet ist, welcher erzeugt wird, wenn entweder der Wellenkörper (1) oder der Lagerkörper (2) rotieren, und der andere Rand (17) in Bezug auf den Schnittpunkt (15) stromaufwärts der Richtung des Luftstroms (P) angeordnet ist, die Nut (11) aus mindestens zwei konkaven Teilen besteht, deren Tiefen sich wesentlichen voneinander unterscheiden und die in der Umfangsrichtung des Wellenkörpers (1) nacheinander gebildet werden, und das Verhältnis (W₁/W) der Breite W₁ des stromaufwärts angeordneten Teils der Nut, welcher der tiefste Teil der Nut (11) ist, entlang der Umfangsrichtung zu der gesamten Breite W der Nut entlang der Umfangsrichtung nicht größer als 0,5 ist.
Hydrodynamische Gaslagervorrichtung nach Anspruch 1, worin das Verhältnis (d₁/L) der mittleren Tiefe d₁ des verhältnismäßig tiefen Teils der Nut (11) zur Effektivlänge L des Lagerkörpers (2) mindestens 0,00005 und nicht größer als 0,002 ist.
Hydrodynamische Gaslagervorrichtung nach Anspruch 1, worin das Verhältnis (d₁/L) der mittleren Tiefe d₁ des verhältnismäßig tiefen Teils der Nut (11) zur Effektivlänge L des Lagerkörpers (2) mindestens 0,00015 und nicht größer als 0,0005 ist.
Hydrodynamische Gaslagervorrichtung nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, worin das Verhältnis des Mittelwerts der Dicke des Freiraums zum Radius des Wellenkörpers (1) mindestens 0,00025 und nicht größer als 0,002 ist.
Hydrodynamische Gaslagervorrichtung nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, worin entweder der Wellenkörper (1) oder der Lagerkörper (2) aus Keramik gefertigt ist.
Hydrodynamische Gaslagervorrichtung nach einem der Ansprüchen 1 bis 4, worin entweder der Wellenkörper (1) oder der Lagerkörper (2) aus Siliziumnitridkeramik gefertigt ist.
Verfahren zur Herstellung der hydrodynamischen Gaslagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin ein Schritt der Ausbildung der Nut (11) einen Vorgang des Durchführens von Schleifen mit einer Schleifscheibe auf dem Wellenkörper (1) in der axialen Richtung, danach das Drehen des Wellenkörpers (1) um einen vorgeschriebenen Winkel und das nochmalige Durchführen des Schleifens umfasst, um die Nut (11) auszubilden, die eine vorgeschriebene Form hat.
Verfahren zur Herstellung der hydrodynamischen Gaslagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin ein Schritt der Ausbildung der Nut (11) einen einzelnen Einheitsschritt des Durchführens von Schleifen mit einer Schleifscheibe auf dem Wellenkörper (1) in einer Richtung umfasst, die parallel oder senkrecht zur Achse ist, wobei eine Schleiftisch in der axialen Richtung vorgeschoben wird, und einen Vorgang des Drehens des Wellenkörpers (1) und das Wiederholen des einzelnen Einheitsschritts zur Formung der Nut umfasst (11), die eine vorgeschriebene Form hat.
Verfahren zur Herstellung der hydrodynamischen Gaslagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Ausbildung der Nut (11) durch das Entfernen eines Teils des Wellenkörpers (1) mit einem Laserstrahl.
Verfahren zur Herstellung einer hydrodynamischen Gaslagervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, worin, nachdem der Schritt der Ausbildung der Nut (11) durchgeführt wurde, das Verfahren weiterhin einen Vorgang des Polierens eines Teils der Nut (11) des Wellenkörpers (1) und des Grenzbereichs zwischen der Nut (11) und der äußeren Randoberfläche des Wellenkörpers (1) mit einem Schleifstein umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer hydrodynamischen Gaslagervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, welches das Schleifen einer Seite mit einem Schleifstein enthält, welche stromabwärts der Richtung des Luftstroms (P) in dem Grenzbereich zwischen der Nut (11) und der äußeren Randoberfläche des Wellenkörpers (1) gelegen ist.