CN1252857A - 旋转式空气轴承及其制造方法 - Google Patents

Abstract

如图所示的一种旋转式空气轴承(A)具有轴(2)和粘接在套筒圆锥面上的低摩擦衬里(6),轴上有一对朝外的圆锥面,这对圆锥面彼此相对,衬里有圆锥面,该圆锥面与轴的圆锥面由小空气隙(g)分隔开。

Description

旋转式空气轴承及其制造方法

                    背景技术

本发明一般地涉及轴承，特别是涉及旋转式空气轴承及其制造方法。

在某些设备中，转子以非常高的速度旋转而仍然具有相当高的精度。例如，计算机磁盘驱动器上的磁盘高速旋转以便快速存贮和检索信息，但是磁盘也必须真正轴向和径向运转。的确，磁盘的运动必须基本上不存在非重复的振摆和运动误差(摆动)。这样保证磁盘上的磁道精确地保持在同一位置，并且防止读磁盘的磁头刮伤磁盘。光学扫描器的旋转镜面同样高速旋转并具有很高的精度。陀螺中的转子也是同样。

一般来说，滚珠轴承适应这类设备的要求。但是随着这类设备的运行速度和精度增高，滚珠轴承满足这些要求的能力下降。用于滚动的典型滚珠轴承包括内座圈、外座圈和位于内外座圈之间的球形滚动元件。当一个座圈相对于另一个座圈转动时，滚珠沿着两个座圈上的滚道滚动。滚动接触使磨擦保持最小。即便如此，滚珠和滚道的几何不精确性可表现为以转速的非整体部分发生的运动，从而不适合于补偿。这不利于这种设备的运转。而且，它们会引起振动，这当然是不利的。加之滚珠轴承需要润滑剂，润滑剂可能会进入一些区域中。在这些区域中，润滑剂将对设备的运转产生不利影响。

所谓的空气轴承或气体轴承适合于非常高的速度并具有相当高的精度，而且能克服滚珠轴承的主要缺点。在这个意义上，它十分适合高速设备，如磁盘驱动器和光学扫描器，但空气轴承不受这类设备制造商的欢迎，因为这类轴承的制造要求十分严格的配合公差，并且保持这些配合公差的费用较高。

典型的空气轴承包括一个轴和一个套筒，其中一个相对于另一个转动。有时一个小电机被结合到轴和套筒中以实现该转动。轴和套筒具有配合表面，它们在轴承运行期间被一薄层空气所分离。因此，该配合表面相互不接触，并且基本上不存在阻碍转动的磨擦。气膜的空气可以来自外部气源(流体静力学)或来自转动本身(流体动力学)。以后一种原理运转的轴承一般具有槽，以提高与推力有关的相对表面之间的空气间隙的压力。这种轴承被称为动压空气轴承。

在一种结构中，动压空气轴承具有与推力有关的相对的圆锥表面，从每端向轴承的中间区逐渐变细。实际上这两个锥面将套筒锁位在轴上，但是这将带来制造问题。在这方面，轴的圆锥形区域通常是分开制造然后装配在套筒里的。因为两个圆锥区不是同心加工而成的，当装配在套筒中时它们的轴可能不是像所必须的那样精确地重合。在运行中这将产生误差。还存在保持圆度及轴和套筒的配合圆锥面之间的一致性的常见问题，更不用说保持50-100微英寸量级上的均匀空气隙。

这些要求需要精密的加工和磨削，甚至还需要反映在这种轴承价格上的精研，这使得空气轴承比普通的滚珠轴承昂贵得多。所以大多数高速设备采用常规的滚珠轴承。

本发明属于具有相对(opposed)圆锥表面的空气轴承，其中一个锥形表面位于沿另一个表面模制的一个部件上，然后与该另一个表面稍稍分开。本发明也属于轴承的制造方法，这种方法包括提供内部构件和外部构件，其中之一有圆锥表面，用这些圆锥表面构造并为位于两个构件之间、并粘结到另一构件上的衬里提供相适应的圆锥表面。实际上衬里是由一种被注入内部构件和外部构件之间的流动衬里材料得来的。但是在这种衬里材料被注入之前，从圆锥表面被轴向移动的意义上说，一个构件上的圆锥表面被变形。这种变形可以通过在其弹性限度内压缩一个构件来实现，或者通过在该圆锥表面上施加一个涂层来实现。一旦衬里材料固化，变形就消失，在一个构件的锥形表面和衬里上的相似锥形表面之间留下一个微小的空气隙。具有圆锥表面的构件或沿着它们的圆锥表面的衬里表面具有用于抽吸空气的槽，从而保持空气隙的普遍均匀。本发明的要素也在于此后描述的和权利要求中要求保护的零件和配置以及零件的组合。

         附图的简要描述

在构成说明书一部分的附图中同样的数字和字母表示同样的零件。

图1是按照本发明构造的并体现本发明的空气轴承剖去一部分后的透视图；

图2是轴承的轴的正视图；

图3是轴承的套筒的剖视图；

图4是轴的破裂区域的局部放大正视图；

图5是树脂被注入套筒和轴之间构成衬里后的套筒和轴的剖视图；

图6是一种改进的空气轴承部分剖去后的透视图；

图7是这种改进的轴承的套筒和衬里的纵向剖面图；

图8是其锥形表面被涂覆的改进轴承的轴的正视图；

图9是这种改进轴承的轴的正视图，该改进轴承的圆锥表面有用感光性树脂和掩膜覆盖的涂层；

图10是这种改进轴承的轴的正视图，该改进轴承的感光性树脂已经被显现(developed)，以暴露基础涂层的某些区域，并且对基础涂层的暴露区域施加另一涂层；

图11是在树脂被注入套筒和轴之间构成衬里之后，这种改进轴承的套筒和轴的剖视图。

相应的附图标记将用于整个附图的若干个图中。

       实现本发明的最佳方式

参考附图，一种动压空气轴承A(图1)包括一个固定轴2和一个旋转套筒4，旋转套筒4绕轴2安装，它在轴2上绕X轴旋转，X轴是轴2和套筒4的共有轴。轴2构成轴承A的内部构件，而套筒4是外部构件。套筒4具有与之结合的低摩擦衬里6，衬里6向内朝向轴2，这样在衬里6和轴2之间存在一个小空气隙g。轴承A还可包含一个电机8，给电机8通电时，它将力矩传递给套筒4，使套筒4绕X轴高速转动。转动期间，空气隙g中的空气被压缩并使固定轴2与旋转套筒4和衬里6分开，因此轴承A中基本上不存在摩擦。形成气膜所必需的空气来自旋转本身，换句话说，轴承A作为迫使空气进入空气隙g的泵。空气有很低的粘滞性—毫无疑问小于最薄的油膜—所以套筒4的旋转十分自由。轴承A以相当高的精度运转，相对X轴只有极小的径向和轴向偏移。当然，它的精度超过滚珠轴承所能达到的精度。轴承A携带一个载荷，如磁盘或多面镜。

轴2用可淬火钢如440C制成，并且分成两个轴段10和12，它们用螺栓或机制螺钉14牢固地固定在一起(图2)。基本上相同的轴段10和轴段12沿切断线或断裂线16邻接。轴段10和轴段12各有一个朝断裂线逐渐变小的圆锥形表面18，由两个表面18构成的圆锥形包络面沿X轴最好有一个共同的顶点。轴段10和轴段12的圆锥形表面18被一个圆柱形中间表面20分开，圆柱形中间表面20之外在临近轴段10的圆锥形表面18开有一个开槽22。断裂线16位于开槽22内。在轴段10和轴段12的相对端或大端有圆柱形心轴24，它们沿轴向位于圆锥形表面18的端部之外。

轴2也有一个通孔26(图2)，它轴向地伸展于两个心轴24之间并且的确开在轴2的两端之外的心轴上。孔26的轴同样与X轴重合，孔26装有用来将两轴段10和12牢固地固定在一起的螺钉14。在断裂线16的圆周上等距离间隔的4个径向孔28伸展于孔26和开槽22之间。孔28有利于断裂线16的形成和两轴段10、12沿断裂线的角向(angularly)对齐。此外，两个心轴24包含有定向装置，如径向穿过心轴端面的切口30。切口30也用于使两轴段10和12相互正确地角向定位。最后，轴2具有开于其圆锥形表面18的螺旋槽32，它相当浅，其深度约为100-300微英寸。螺旋槽32一直伸展到圆锥形表面18大端端部，但是其终点不到小端，所以在螺旋槽32末端与圆柱形中间表面20之间的锥形表面18上有连续的或光滑的截头圆锥面34。当套筒4和衬里6绕轴2旋转时，槽36用作压缩空气隙g中的空气，特别是绕截头圆锥面34区域中的空气。

套筒4以两个轴向对准部分36及38(图3)的形式用重量轻的坚固材料如铝制成，两个轴向对准部分36和38用适当的夹紧装置固定到一起。套筒4具有向内朝向X轴的圆锥表面40，圆锥表面40向位于它们之间的空隙腔42逐渐变小，当这两部分36和38分开时，空隙腔42是可进入的。空隙腔42装有电机8。在圆锥表面40相对的两端开有浅的端孔44，端孔44又开在套筒4的端面上。套筒4的圆锥表面40，就其锥度而论，与轴2的圆锥表面18一致，但稍稍大一点。的确，套筒4的圆锥表面36在轴2的圆锥表面18之外0.025到0.050英寸，最好约为0.030英寸。这个空间远超过空气隙g的大小。圆锥表面40被加工在套筒4的里面，但这种加工只要求中等精度，当然没有常规空气轴承配合表面所要求的精度。

低摩擦的衬里6(图1)粘接在套筒4的圆锥表面40上并占据了该表面和轴2的圆锥表面18之间的大多数空间。它也有与轴2的圆锥表面18的锥度一致的圆锥表面46，仍稍稍离开圆锥表面18，所以在衬里6的圆锥表面44和轴2的圆锥表面18之间有很小的间隙。这些间隙构成空气隙g，其径向尺寸应当在30-100微英寸之间，最好是50微英寸。

衬里6来自应能以塑性状态或流动状态施加的复制剂(replicant)。通常，复制剂是环氧树脂。它应当能牢固地粘在套筒4的材料上。而且，它应当真实地复制或重现任何它被注入或被浇注在其上的表面。它固化时收缩很小。一旦固化，当它与光滑的钢表面接触时，特别是与轴2的圆锥表面18接触时应当有很低的摩擦系数。德国Moenchengladbach的Diamant Metallplastic GmbH公司销售的MOGLICE牌树脂具有所需要的特性，适合于制造衬里6。

电机8，可以是无刷直流电机，安装在轴2的中间表面20上，并位于套筒4的空隙腔40里。电机8的电能输送线从轴2的孔26中通过。当加上电能时，电机8对套筒4产生力矩，使套筒4绕轴2旋转。

开始，给电机8加电能后，树脂衬里6的圆锥表面46贴着轴2的圆锥表面18移动，但是，树脂的低摩擦系数适应这种滑动接触。当套筒4加速时，它压缩空气隙g中的空气，特别是衬里6的圆锥表面46和轴2的圆锥表面18上的截头圆锥表面34之间区域中的空气。在空气隙g的整个圆周的空气隙g中形成一层空气层，实际上，套筒4及其衬里6浮在空气隙g中的气垫上。由于相对的圆锥表面46和18被一层空气层所分开，套筒4和轴2之间基本上不存在摩擦，粘滞性特别低的空气几乎不阻碍旋转运动。套筒4自由地旋转。

为了制造轴2，棒料被大体上车成轴2的最终形状，全部在一次加工安装中完成，这包括制造圆锥表面18、中间表面20、开槽22和心轴24，全部做为单一结构或整体结构(图2)。此外，在轴2上车出一个小切口或划痕48(图4)，最好是在开槽22两端之间的中间基底上车出锐角的V形切口或划痕。划痕48在轴2的最小横截面上产生一个应力集中。接下来，钻中心通孔26和径向孔28。随后，对加工过的轴2进行热处理，使其变硬和变得非常脆。

套筒4也同样加工或用其他方法用合适的材料如铝合金制成，基本上制成它的最终形状(图3)。然后磨削其端面和外表面。套筒4的圆锥表面40应进行粗加工。以产生与衬里6的强力粘接。

在机加工和热处理之后，轴2以整体形式存在，这显然不适合装入套筒4中。所以，轴2的最终形式是用螺钉14连接在一起的两轴段10和12。当使两轴段10和12分开时，它们被装入套筒4的两端中并在套筒4中相邻接，因此呈分开前的形状。

轴2的分离用工具来实现，它对轴2施加一个拉力，该力轴向加在轴2上。为达此目的，一个简单的拉力试验器就足够了。拉力使轴2在其最薄弱的横截面，即在开槽22的划痕48处断裂。断裂在开槽22处的轴2的整个圆周上产生断裂线16。实际上断裂线16表示一个界面，在此界面处两轴段10和12完美地拼合。一股气流吹过表示断裂线16的表面以去掉由于断裂产生的任何微粒。由于热处理带给钢的脆性，断裂使在断裂线16的区域中产生的轴2的塑性变形很小。这样，当两轴段10和12在断裂线处被连接到一起时，轴2基本上具有它整体状态时所具有的形状。

在机加工和热处理之后的轴2被断裂成两轴段10和12之后，轴段10和12被轴向和角向对准并连接在一起。为此，在心轴24端部的开口30用做参考标记，以利于角向对准，沿断裂线16的径向孔28也是如此。螺钉14通过孔26插入并紧固，将两轴段10和12整齐地固定在一起，而不产生明显的弹性变形。这种条件下，磨削两轴段10和12上的锥表面18以保证这些表面18是理想的圆。的确，磨削带给表面18的非圆度不应大于约10微英寸。磨削还保证两个圆锥面18同轴。同时，一种脱型剂施加在两轴段10和12的圆锥面18上。这种物质应防止构成衬里的树脂粘接到轴2的圆锥面18上。

现在，两轴段10和12再一次分开并插入套筒4的相对两端中。在套筒4中，两轴段10和12被轴向对准，并借助于心轴24里的径向开口30，它们进一步被角向对准。为了将轴段10和轴段12固定在一起，螺钉14再次装入孔26中，并且这次固紧以给两个心轴24的端部施加一个夹紧力，以便使两轴段10和12在套筒4内被强行合成一体。另一方面，夹紧力可以由外部装置施加。夹紧力相当大并在轴2的弹性范围内压缩轴2，这样使轴2变形到使轴段10的圆锥面18趋向轴段12的圆锥面18并可能使圆锥面18径向稍稍膨胀。用固定轴2的工具使轴2相对于套筒4进一步对中，以便轴2的圆锥面18与套筒4的圆锥面36同轴。在相对的圆锥面18和36之间存在一个相当大的径向间隙。

然后，当轴2保持在相当大的压缩状态下时，用以构成衬里6的流动树脂被注入由相对的圆锥面18和36所限定的环形空间中(图5)。流动树脂充满该空间并能固化，随后它变硬并粘接到套筒4的圆锥面40上以便衬里6相对于套筒4呈现在一个固定的位置。

一旦树脂固化，夹紧力被释放，于是轴2轴向膨胀，由于这个膨胀，轴2的圆锥表面18从衬里6后退，给衬里6留下一个实际上就是其圆锥面46的配合面。的确，圆锥面46忠实地复制了圆锥面18。由于脱型剂的缘故，衬里6不会粘接到轴2的圆锥表面18上。收缩仅仅足以在轴2的圆锥表面18和衬里6的圆锥面44之间产生空气隙g。

在这时候，夹紧螺钉14完全从轴2中抽出，两轴段10和12再一次被分开，每个轴段被从套筒4的端部取出。随后，在两轴段10和12的圆锥面18上用常规铣床、激光铣床或蚀刻加工出螺旋槽32。其后，电机8的转动部分被装入套筒4，轴2的轴段12被安装在套筒4和电机8的静止部分里。然后两轴段10和12在套筒4内被重新连接到一起(图1)。再一次采用开口30来保证正确的角度对准。螺钉14通过孔26装入并拧紧，以提供刚好足以将两轴段10和12牢固地固定在一起、但是还不足以明显地压缩两轴段10和12的夹紧力。结果，轴2的圆锥表面18与衬里6的圆锥面46稍稍分离开，这个空间形成对轴承A运转至关重要的空气隙g。

产生空气隙g的变形不必是来自轴的轴向压缩，而可以从对流动树脂注入其间以形成衬里6的两个圆锥表面之一施加的临时涂层获得。同样用于压缩空气隙g中的空气的螺旋槽32也不必位于轴上，而可以位于粘接在套筒上的衬里中。以上的改变体现在改进的动压空气轴承B中(图6)及其制造方法上。

空气轴承B(图6和7)包括一个轴72和一个套筒74，以及一个粘接于套筒74上的衬里76。它还包括一个转动套筒74的电机78。所有这些都十分类似于轴承A中的对应物。然而，螺旋槽32位于衬里76内而不是轴2的两轴段10和12上，截头圆锥面34也是如此，它们沿衬里76的表面46伸展。的确，螺旋槽32一直伸展到衬里76的大端，而截头圆锥面34位于靠近衬里76的缩小部分。另一方面，轴72的两轴段10和12的整个圆锥面18是光滑的。空气隙g位于轴72的光滑圆锥面18和衬里76的开槽的圆锥面46之间。

给电机78通电后，它对套筒74产生力矩，使套筒74转动。起初，由于衬里76的圆锥表面46靠在轴72的圆锥表面18上，套筒74静止在轴72上。旋转几圈之后，衬里76上所开的螺旋槽32在圆锥面18和46之间吸入足够的空气，使这些表面完全分开，这使空气隙具有普遍均匀的厚度。实际上套筒74在空气垫上转动，基本上没有摩擦，而且风阻也很小。

轴72是用棒料车削而成，其材料应能经受其后的处理而不变形。大多数情况下采用不锈钢。轴72在一次加工安装中被车削成所需形状并且是一个整体件。这样，它的两轴段10和12连接于环形开口22处。然而，这时它的圆锥面18并没有磨削或车削到它们的最终尺寸。而轴72在这时在环形开口22处被断裂，产生一个将两轴段10和12分开的断裂线16。其生产过程与关于轴2讨论过的生产过程基本相同。在轴2断裂之后，它的两轴段10和12被对准并用机制螺钉14固定在一起，机制螺钉14经轴72的孔26伸出。当适当地拧转螺母或螺钉14以将两轴段10和12牢固地固定在一起时，不必拧紧到足以对轴72产生明显的压缩。这种条件下，沿其圆锥面18磨削或车削轴72，使圆锥面18具有要求的尺寸和锥度，并使圆锥面18确实环绕它们的沿着X轴方向的中心。

一旦轴72的圆锥面18经过精加工，它们被覆盖一层暂时粘于其上的涂层80(图8)。这时涂层80的厚度均匀并等于成品轴承B的理想空气隙的厚度。径向测量应当在30-100微英寸的范围内。

实际上，涂层80使圆锥面18变形，使它们轴向靠拢，与促使其圆锥面18汇聚的轴2的轴向压缩非常类似。涂层80是可以浸渍操作中涂覆(dipping operation)的化学镀镍层(EN)。对应于电镀，它被称作化学镀。化学镀镍层及其涂覆工艺已存在多年。

下一步，用一层均匀的感光性树脂薄层82涂覆在轴72的每个圆锥面18上的薄涂层80(图9)。然后烘烤感光性树脂使之变硬。变硬的感光性树脂薄层82又被不透光的掩膜84所覆盖(图9)。实际上覆盖每个圆锥面18的掩膜84并不覆盖该圆锥面上的全部感光性树脂层82。它不覆盖圆锥面18的大端上的某些区域86，这些区域86在大小和范围上相应于衬里76在其大端最终将包含的螺旋槽。感光性树脂薄层82和掩膜84都在无光的情况下被涂覆，或者至少是没有波长和密度能够导致感光性树脂薄层82发生化学反应的光。

随后，使轴72暴露在感光性树脂薄层82对其波长和密度敏感的光下。未覆盖的暴露区86发生化学变化，该化学变化使它们可溶于研制者公知的某些化学物质。经光照后掩膜84被除去，而感光性树脂薄层82被暴露。这样除去了暴露在光下的区域86中的感光性树脂薄层82部分，但是间隔地留下剩余的感光性树脂薄层82部分。这样，感光性树脂薄层82包含条状的裸露区86，它在大小和位置上相应于最终出现在衬里76上的螺旋槽。

现在把另一层涂层88(图10)施加于轴72的圆锥面上的涂层80之上，这个涂层88可与涂层80相同。在化学镀镍(EN)的情况下，再次把轴72浸渍在能够在轴72上沉积涂层88的溶液中。然而，涂层88只在不被感光性树脂层82覆盖的区域86中附着在基底涂层80上，它并不附着到感光性树脂层82本身上。浸渍继续到第二涂层88的厚度相应于衬里76上的螺旋槽32的要求深度，即应为75-300微英寸时为止。

当达到第二涂层88的所需厚度时，通过使剩余的感光性树脂层82暴露在光下，并显现它们，完全消除剩余的感光性树脂层82，这样显露出基础涂层80。第二层涂层88采取从基础涂层80上突起的肋条90的形式(图11)，并表示衬里76最终包含的螺旋槽32的真实反向。在覆盖圆锥面18的涂层80和88的上面对轴72施加脱型剂。

然后从轴72中取出机制螺钉14，轴72的两轴段10和12在断裂线处16处分开。随后轴72被重新装入套筒74中，它的两轴段10和12被插入套筒74的相对两端中。在那里两轴段10和12被对准并被重新通过孔26而插入轴72中的机制螺钉14夹紧到一起。再一次拧紧螺钉14上的螺母，以便牢固地将两轴段10和12固定在一起，施加在螺母上的力矩大体上等于断裂之后，精加工之前施加在它上面的力矩。

现在装配好的轴72在滚筒74内被对中，并且套筒74和轴72彼此之间相对牢固的固定在一起，以致轴72的圆锥面上的涂层80与滚筒74的圆锥面46之间的环形空间在绕整个轴72的宽度上是普遍均匀的。接着，适于产生一个制模剂的流动树脂被注入环形空间中(图11)。树脂在环形空间中固化，并且固化时粘接到套筒74的圆锥面46上。轴72上的涂层80和88上面的脱型剂防止树脂粘接到涂层80和88上。当然，树脂形成固体以构成衬里76。

一旦树脂固化，从轴72中取出机制螺钉14，从套筒74和现在已牢固地粘在套筒74上的衬里76中取出两轴段10和12。由于衬里76贴着覆盖套筒72的圆锥面18的涂层80和88上，因此它具有与圆锥面18一致的圆锥面46。的确，贴着涂层80形成的区域中的表面46具有截头圆锥面36，在第二涂层88上面形成的区域中的表面46包含有螺旋槽32。

从套筒74中的衬里76中取出轴72之后，轴72被浸泡在易于腐蚀涂层80和88的腐蚀剂中，但是该腐蚀剂不腐蚀制造轴72的不锈钢。涂层80和82是化学镀镍层时，硝酸将是合适的腐蚀剂。

涂层80和88在腐蚀剂中消除后，轴72的机加圆锥面18重新显露出来。这样，轴72又回到其圆锥面18刚刚被最后加工后的状态。

涂层80和88被除去后，小心地把轴段10和12插入套筒4的相对两端中，以保证轴段10和12位于形成衬里76的相应区域中。轴段10和12被对准并把机制螺钉14插入孔26中拧入螺母，并拧紧以固定轴段10和12。施加在螺母上的力矩等于当树脂被注入轴72和套筒74之间的环形空间时，及当圆锥面18被精加工时固定螺母的力矩。然而，轴72不再精确地与衬里一致。涂层80消除后产生一个微小的间隙，实际上这个微小的间隙就构成空气隙g，而第二涂层88的消失使轴72完全脱离衬里74，并释放了套筒74和衬里76，使其作为一体绕轴72转动。

这两个实施例及方法是可以改变的。例如，套筒可保持静止状态而轴可以转动。树脂制模剂可以粘接到轴的圆锥面18上，而不是套筒的圆锥面46，在这种情况下，用机加工及其它方法形成具有相当高精度的圆锥面46，而圆锥面18则可以具有较低的精度。可以在圆锥面18或46的小直径端构成螺旋槽32，而在大端形成截头圆锥光滑面34。在这种情况下，由于空气是经径向孔28供给，螺旋槽32应当做成使空气轴向地抽离中间表面20，而不是吸向中间表面20。如果制模剂固化时能够收缩，那么，不必压缩轴，以使轴段10和12相互靠拢，或者不必施加涂层80以获得空气隙g。如果树脂制模剂收缩，螺旋槽32可以设置于树脂粘于其上的圆锥面上，并且当树脂收缩时螺旋槽32将在衬里76上复制它自己。轴承A或B也可以不需要电机，或电机可作为一个分离元件而位于轴和套筒之外。这种情况下，套筒不必做成分段形式，可省去腔42。

由于上述结构可做出各种改变而不超出本发明的范围，因此上述说明中所含的和附图中所示的所有事物应被理解为对本发明的例证说明，而不是对本发明的限制。

Claims (21)

1.一种利于绕轴线转动的空气轴承，所说的轴承包括：绕轴线的第一构件；同样绕该轴线并具有圆锥面的第二构件，该圆锥面朝向第一构件，第二构件有两个在分离线邻接的轴段，以便当分离时能够插入第一构件的相对两端和从第一构件的相对两端中取出；一个附着在第一构件上并具有圆锥面的衬里，其圆锥面与第二构件的圆锥面普遍一致，但与第二构件的圆锥面稍稍间隔开，以便在第二构件的的圆锥面与衬里的圆锥面之间存在一个小空气隙，衬里在流动条件下安置在第一构件上，之后固化。

2.按照权利要求1的一种空气轴承，其中第一构件这样构造：既使不存在衬里，第二构件与第一构件的圆锥面相接触，并且相对于第一构件在轴向和径向被锁位。

3.按照权利要求2的一种空气轴承，其中第一构件上有圆锥面，该圆锥面对着第一构件的圆锥面，其中，衬里沿第一构件的圆锥面附着于第一构件上。

4.按照权利要求3的一种空气轴承，其中第二构件位于第一构件内并被第一构件所环绕。

5.按照权利要求3的一种空气轴承，其中第二构件的每个圆锥面含有螺旋槽和螺旋槽之外的截头圆锥面，并且螺旋槽被构造成将空气吸向截头圆锥面。

6.按照权利要求3的一种空气轴承，其中衬里的每个圆锥面含有螺旋槽和位于螺旋槽之外的截头圆锥面，并且螺旋槽被构造成将空气吸向截头圆锥面。

7.按照权利要求3的一种空气轴承，还包括将第二构件的两轴段在分离线处固定在一起的装置。

8.一种制造利于绕轴线转动的空气轴承的方法，所说的方法包括：制造一个有旋转轴线和绕该旋转轴线的基本上轴向指向表面的第一构件，制造一个有旋转轴线和绕该旋转轴线的圆锥面的第二构件；将第二构件分成两个轴段，每个轴段在其上有一个圆锥面；从第一构件的相对两端把第二构件的两个轴段安装在一起，以便两轴段邻接，并相对于第一构件设置第二构件，使两个构件的旋转轴线基本重合，并且第二构件的圆锥面对着第一构件上的轴向指向表面，但是径向形成一个间隔，从而在第二构件的两个圆锥面和第一构件上的轴向指向表面之间存在一个环形空穴；使第二构件变形，以便其圆锥面实际上相互从正常位置轴向移动到一个移动位置；当第二构件的圆锥面处于其移动位置时，向环形空穴注入流动的衬里材料并使其贴着第二构件的圆锥面固化，并粘接在第一构件的轴向指向表面上，从而，衬里材料得到圆锥面，当第二构件的圆锥面处于其移动位置时，衬里圆锥面与第二构件的圆锥面一致；将第二构件的两个圆锥面恢复到它们的正常位置，从而在第二构件的圆锥面和衬里圆锥面之间产生一个小空气隙。

9.按照权利要求8的方法，其中第二构件的变形步骤包括给第二构件施加一个在其弹性限度内的轴向压缩力，以使第二构件上的圆锥面朝着彼此相对移动。

10.按照权利要求9的方法，还包括在注入流动衬里材料并使其固化后，将第二构件分成两个轴段并将这些轴段从第一构件中取出；随后在其圆锥面上加工出螺旋槽；之后，从第一构件的相对端把第二构件的两个轴段安装在一起，以便两轴段在分离线处邻接，并且其上的圆锥面沿着锥面位于固化的衬里材料上。

11.按照权利要求10的方法，其中第二构件位于第一构件内。

12.按照权利要求8的方法，其中第二构件的变形步骤包括沿其圆锥面给第二构件施加第一涂层，并且使第二构件的圆锥面恢复到它们的正常位置的步骤包括消除第一涂层。

13.按照权利要求12的方法，还包括在流动的衬里材料被注入环形空穴之前，在第一涂层上面以肋条形式施加第二涂层，从而肋条在固化的衬里材料中形成螺旋槽，螺旋槽开口于衬里材料获得的圆锥面上。

14.按照权利要求13的方法，其中施加第二涂层的步骤包括在第二构件的圆锥面上的第一涂层上涂覆感光性树脂，掩蔽感光树脂以覆盖将来不被肋条占据的区域，将遮蔽的感光性树脂曝光，溶解没有被遮蔽区域中的感光性树脂以消除这些区域中的感光性树脂，从而第二涂层将粘接于感光性树脂已被除去的区域中的第一涂层上。

15.按照权利要求12的方法，其中消除第一涂层的步骤包括对第一涂层进行腐蚀处理。

16.按照权利要求12的方法，其中第一涂层是化学镀镍层。

17.按照权利要求12的方法，其中第二构件被制成一个整体件，把第二构件分成两个轴段的步骤包括在其圆锥面之间将其断裂。

18.一种制造旋转式空气轴承的方法，所说的方法包括：制造有一对表面的外部构件，这对表面向内朝着该构件的轴线；制造有一对圆锥面的内部构件，该对圆锥面向外离开该构件的轴线；将内部构件装入外部构件，这样，由于它们的圆锥面，这两个构件相对于彼此被轴向锁位，此外使它们的圆锥面间隔开，以便在它们的圆锥面之间产生一个环形空穴；将流动衬里材料加入该环形空穴中，允许流动材料变硬并粘接到两个构件中的一个上，因此产生一个有圆锥面的衬里，该圆锥面对着另一个构件的圆锥面。

19.按照权利要求18的方法，其中将内部构件装入外部构件的方法是将其中一个构件从其圆锥面之间断裂开，以得到两个可分离段，并将这两个分离段在其断裂区连接到一起，这样，两个构件被相互锁位在一起。

20.按照权利要求19的方法，还包括当流动衬里材料变硬时轴向压缩断裂件，从而当压缩力取消后，断裂件膨胀，以便沿着衬里的圆锥面产生空气隙。

21.按照权利要求19的方法，包括在将流动的衬里材料注入环形空穴之前，用涂层覆盖内部构件的圆锥面，在衬里材料固化之后消除该涂层以便在内部构件的圆锥面和衬里之间产生一个空气隙。

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