JPS61210293A - 翼羽を有する円板およびその製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半径方向に延長する翼羽を有する円板と、そ
の円板を製造する方法に関する。該円板はポンプ、特に
ターボ分子ポンプに使用される。

（従来技術とその問題点） ターボ分子ポンプは、交互に１個が他の背後にあるよう
に配列され、かつ翼羽あるいは羽の環から成る回転子と
固定子円板とから構成されている。該ポンプの作動は、
ポンプ方向の衝撃（推進力）が回転子の円板の翼羽によ
りポンプされるガスの分子に伝達されることを基礎とし
ている。このポンプの２つの重要な特性、つまりポンプ
速度および圧力比は、主に円板の回転子の回転速度に依
存している。ポンプ速度は回転速度と共に直線的に増加
し、圧力率は指数関数的に増加する。そのため、最適な
ポンプ作動を得るために、回転子は最高可能速度で回転
させる必要がある。その結果、回転子円板の翼羽に対し
その配量１機械的強度および安定性に関して過酷な要求
がある。

ターボ分子ポンプの翼羽および／あるいは該翼羽あるい
は円板の製造方法は、なかんずく、以下の公開文献に説
明されている。

ドイツ特許第１０１５５７３号、同第１５０３７０４号
、同第２０３５０８３号、同第２０５０５５５号、ドイ
ツ特許公告２２２８７２４号、同第２８５４０５５号、
同第２７１７３８８号、ドイツ特許公開第２９２３８３
２号、フランス特許第１２９７１８２号、同第１３０８
０１３号。

ベツカー、ネッセルドレーア：ターボ分子ポンプの新高
出力円板−真空技術２３　（１９７３）、１頁１２−１
５゜ これらの公開文献に提案されている翼羽は矩形、ひし形
あるいは三角形の断面あるいは輪郭を有している。

最適なポンプ特性の必要条件は、翼羽の厚さが最小であ
ることである。これは、高速回転が要求されるため、翼
羽、翼羽の中心、および回転子円板の内部直径に作用す
る遠心力がその強度の関係上最小に制限される必要があ
る。という事実に基づいている。更に、高速ポンプの必
要条件の１つとして、翼羽間の吸引スペースをできるだ
け大きくするため回転子および固定子円板の翼羽の厚さ
を制限する必要がある。

しかし翼羽の厚さを制約することは翼羽の安定性を°害
するという不利益がある０例えば１回転子の速度を上げ
たり下げたりする間に生じる共振の結果、振動を生じて
翼羽と固定子円板との間で接触を生じ、それは一般にポ
ンプの破壊を招く、翼羽の変形および振動は又、軸方向
に大きな力を生じる排気現象の場合にも生じる。

（問題点を解決するための手段） 本発明の目的は、従来の公知の翼羽に比較して最小の翼
羽厚と最適のポンプの特性を備えた上で高度の安定性を
有する質層を提供することである０本発明は同時にその
ような質層の製造方法の提供を目的とする。加えて、製
造方法は該質層を合理的に製造するものでなければなら
ない、これは、できるだけ多数の円板が１回の操作で同
時に生産可能であるべきことを意味する。

第１の面によれば、本発明は半径方向に延長する質層を
備えた円板を製造する方法を提供する。

その場合、円板は湾曲断面の質層を形成されるべくカッ
プ鋸でスロットを切削され、前記カップ鋸は円を描き、
質層の湾曲半径が前記円に対応する。

第２の面によれば１本発明は、断面が円形である環状の
質層を有する円板を提供する。

第３の面によれば１本発明は半径方向に延長する質層を
備えた円板を製造する装置を提供する。

前記装置は、少なくとも１個の円板とカップ鋸とを取付
ける手段を備え、前記カップ鋸は、取付けられた場合に
、前記円板が湾曲した断面を有する質層を製造するよう
に前記円板を切削する。

（実施例） 以下好ましい実施例の図面を参照して、詳細な説明をす
る。

基本的には、本発明は半径方向に延長する質層を有する
円板を作る方法を提供する。この場合、スロットはカッ
プ鋸により円板内に切削され、それにより質層は湾曲し
た断面を有するように製造される。その曲率半径はカッ
プ鋸が描く半径に対地する０本発明は又、五層のリング
を有する円板をも提供する。この質層は円形の断面を有
する。

カップ鋸で円板を加工することにより、湾曲した断面を
有する質層、つまりリングの一部を表す断面を有する質
層が形成される０円板を切削する場合に平行な溝が形成
されるため、質層の壁厚は均等ではない、壁厚は（半径
方向）外側から内側へ減少する０円板の強度特性は、強
い機械的負荷が質層の根元へ生じるため、結果として非
常に不利益な影響を与える。これを排除するため、均等
の壁厚を有する質層を製造するが、これは、カップ鋸あ
るいは円板を受は入れる装置が追加の動きを実行するか
、あるいは２個の同心の円筒から成るカップ鋸を使用す
るかどちらかによる。

円板の強度特性は、壁厚が（半径方向）内側から外側へ
減少する五層を製造することにより更に都合よく決定さ
れる。これを達成するために、カップ鋸の軸線が円を描
くようになされる。かくて振動運動が生じる。この円運
動の半径を変更すると、様々な壁厚を有する質層の製造
が可能である。特別の質層においては、内側から外側へ
減少する壁厚は、質層の外側縁から根元へ切削する間に
円運動の半径が減少する場合に形成される。

このようにして、回転運動と、重なり合った偏心運動と
が生じる０問題なのは、工具（この例においてはカップ
鋸）と加工品（この例においては円板が取付けられる装
置）との相対運動であるので、工具あるいは加工品の１
つのどちらが動くか、あるいは両方が動くか、というこ
とは問題ではない、同様に、軸方向の移動は工具および
加工品のいずれかを動かすことにより同じように実行さ
れる。

カップ鋸の軸線あるいは円板が取付けられた装置の軸線
が円形運動をする代りに様々なピッチで円錐表面上を回
転する場合は、同様の結果、つまり半径内側から外側へ
厚さの減少する断面の質層が得られる。

本発明の応用事例においては、カップ鋸は工具として使
用される。カップ鋸の代りに同様の運動をするフライス
削り、あるいは研磨工具が使用可能である。

本発明に従った好ましい方法においては、複数の円゛板
が同時に加工可能である。

図面を参照すると、第１図は１円板１が装着されている
装置８を示している。カップ型あるいは円筒形の鋸２に
より円板に平行なスロットが切削される。同時に加工さ
れる円板の数は、カップ鋸の直径に対する円板の寸法に
より、および円板の配量により変化する。相対的な配量
は１円板の平面に対して形成されるスロットの角度によ
り決定される。この方法により１円板は第４図にある翼
羽３を生じる。翼羽の輪郭は湾曲している。平行なスロ
ットがこの製造方法により切削されるため、内側から外
側へ（壁厚が）増加する断面の翼羽を生じる。

第２図にある構成は、カップ鋸４が同心の２つの円筒か
らなる点で第１図のそれとは異なる。この方法により１
円板は第５図に図示されているような翼羽５を得る。翼
羽の輪郭は湾曲している。

五層の壁厚とその断面は翼羽の全長にわたり均等である
。

第３図に図示されているように、第１図あるいは第２図
のカップ鋸の軸線６が可変半径ｒで円弧を描き、その切
削の間に半径ｒが減少すると、翼羽７が得られる（第６
図）、その壁厚は外側から内側へ増加している。これら
の五層の輪郭は同様に湾曲している。第５図に図示され
ている、均等な壁厚を有する円板は、もし第１図の装置
龜おいてカップ鋸の軸線が円弧を描き、その半径が切削
中に減少されるならば該装置においても製造される。

これらの事例におし゛ては、カップ鋸の振動運動ととも
に回転運動をも生じる。カップ鋸２．４による代りに円
板が取付けられている装置８により上記運動の１つある
いは両方の運動を行うことにより、同様の結果が得られ
る。ここでは、カップ鋸２，４の軸線６の代りに装置の
軸線９が回転し、また可変の半径ｒにより円弧を描くカ
ップ鋸２．４の軸線６の代りに、この運動が装置８の軸
線！〕にとって代られる。

（発明の効果） 本発明に従った上述の構成の利点の結果として、湾曲し
た断面の翼羽を有する円板が製造される。その結果、最
小の翼羽の厚さにより可能となるような最適ポンプ特性
を放棄することなく、１羽の安定性は飛躍的に増大する
。内側から外側へ壁厚が減少可能である結果として強度
特性が相当に改善された。複数の円板が同時に加工可能
である結果、より合理的な製造が可能となる。

なお１本発明の詳細な説明は、様々な修正、変更および
改作が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の第１実施例に従った方法に使用する
円板を受領する装置とカップ鋸を示す図、 ８８２図は、本発明の第２実施例に従った方法に使用す
る円板を受領する装置と２個の同心の円筒から成るカッ
プ鋸を示す図、 第３図は、偏心作動を生じる装置を示す図、第４図は、
湾曲した断面を有し、内側から外側へ増加する壁厚を有
する翼羽を示す図。 第５図は、湾曲した断面を有し、均等の壁厚を有する翼
羽を示す図、 第６図は、湾曲した断面を有し、内側から外側へ減少す
る壁厚を有する翼羽を示す図である。 ｌ・・・円板、２・・・カップ、２・・・円筒鋼、３・
・・翼羽、４・・・カップ、５・・・翼羽、６・・・軸
線、７・・・翼羽、８・・・装置、９・・・軸線。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）翼羽が円形の断面を有することを特徴とする環状
   の翼羽を有する円板。
2. （２）前記翼羽のそれぞれが、その根元から外側縁まで
   均等な壁厚を有することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の円板。
3. （３）前記翼羽のそれぞれの壁厚が翼羽の根元からその
   外側の縁まで減少していることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の円板。
4. （４）カップ鋸により湾曲断面をもつ翼羽を形成するよ
   うに円板にスロットを切削し、前記カップ鋸が半径を描
   き、翼羽の湾曲の半径が前記カップ鋸の半径に対応する
   ことを特徴とする半径方向に延長する翼羽を有する円板
   を製造する方法。
5. （５）前記カップ鋸が円板の外側縁から半径方向に内側
   に切削し、前記カップ鋸の軸線が可変半径で円運動を行
   い、それにより前記カップ鋸の振動運動を生じ、翼羽の
   根元から外側半径まで均等な壁厚を有する翼羽が形成さ
   れるように、前記半径方向内側へ切削する間に前記可変
   半径が減少することを特徴とする特許請求の範囲第４項
   に記載の方法。
6. （６）前記カップ鋸の軸線に平行な軸線を有する装置に
   円板が取付けられ、前記カップ鋸が円板の外側縁から半
   径方向内側へ切削するとき、前記装置の前記軸線が可変
   半径で円運動を行い、それにより前記装置の振動運動を
   生じ、前記半径が前記半径方向内側へ切削する間に減少
   するように変化して、それにより翼羽の根元から外側半
   径まで均等な壁厚を有する翼羽を形成することを特徴と
   する特許請求の範囲第４項に記載の方法。
7. （７）前記カップ鋸が２個の同心の円筒から成ることを
   特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の方法。
8. （８）前記カップ鋸の軸線が可変半径で円運動を行うか
   、あるいは円板が、前記カップ鋸の軸線に平行な軸線を
   有する装置に取付けられて前記装置の前記軸線が可変半
   径で円運動を行い、それにより前記カップ鋸の振動運動
   を生じ、翼羽が可変壁厚を有するように形成されること
   を特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の方法。
9. （９）前記円運動の前記半径が、前記カップ鋸が円板の
   外側縁から半径方向内側に切削するにつれて減少するよ
   うに変化し、それにより翼羽が半径外側から内側へ増大
   する断面を有するように形成されることを特徴とする特
   許請求の範囲第８項に記載の方法。
10. （１０）複数の円板が同時に加工されることを特徴とす
    る特許請求の範囲第４項に記載の方法。
11. （１１）円板が装置に取付けられ、前記装置が前記カッ
    プ鋸の代りに回転することを特徴とする特許請求の範囲
    第４項に記載の方法。
12. （１２）フライス切削あるいは研磨工具が前記カップ鋸
    の代りに使用されることを特徴とする特許請求の範囲第
    ４項に記載の方法。
13. （１３）半径方向に延長する翼羽を備えた円板を製造す
    る装置において、少なくとも１個の円板とカップ鋸とを
    取付ける手段を備えて成り、前記カップ鋸が取付けられ
    た場合に湾曲した断面を有する翼羽を製造するように前
    記円板を切削するため、該カップ鋸が円板に対し相対的
    に配量されることを特徴とする装置。