DE10003461A1

DE10003461A1 - Lagervorrichtung, Festplattenantrieb und Polygonspiegelantrieb mit einer solchen Lagervorrichtung, sowie Verfahren zur Herstellung von mit einer Fischgrätenrillung versehenen Teilen von dynamischen Drucklagern

Info

Publication number: DE10003461A1
Application number: DE10003461A
Authority: DE
Inventors: Narito Shimizu; Makio Kato; Tatsuo Hisada; Jun Yatazawa
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2000-08-03
Also published as: US6338574B1

Abstract

Bei einer Lagervorrichtung wird die Notwendigkeit der Verwendung von Schmieröl beseitigt, die Möglichkeit der Erzeugung von genügend großem radialen dynamischen Druck auch bei niedrigen Drehzahlbereichen geschaffen und gleichzeitig ergibt sich eine leichte Oberflächenbearbeitung zur Erzeugung der Bereiche zum Aufbau des radialen dynamischen Druckes bei niedrigen Herstellungskosten. In mindestens einer der Umfangsflächen, nämlich einer äußeren Umfangsfläche 2a eines ersten Bauteils 2 und einer inneren Umfangsfläche 3a eines zweiten Bauteils 3 (nachfolgend als aufgerauhte Oberflächen bezeichnet), wobei sich die beiden Umfangsflächen über einen Lagerspalt G gegenüberstehen, werden punktartige feine Vertiefungen und Erhöhungen in Verteilung ausgebildet, durch welche die betreffende Oberfläche so aufgerauht wird, daß ihre mittlere Mittellinien-Rauhigkeit auf einen Bereich von 0,1 mum - 1,0 mum eingestellt ist. Da mit dieser Anordnung bei verhältnismäßig niedrigen Drehzahlen genügend radialer dynamischer Druck erzeugt werden kann, ist die Zeitdauer eines ungenügenden dynamischen Druckes nach dem Hochlauf oder beim Anhalten des rotierenden Mechanismus verkürzt, so daß die Bauteile der Lagervorrichtung weniger dem Verschleiß ausgesetzt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung, einen Festplattenantrieb und einen Polygonspiegelantrieb mit einer solchen Lagervorrichtung, sowie ein Verfahren zur Bildung von mit Fischgrätenrillung versehenen Teilen von dynamischen Drucklagern. Im einzelnen betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bildung von mit Fischgrätenrillung versehenen Bereichen an der Lagerachse bzw. Lagerwelle oder an der Lagerschale eines dynamischen Drucklagers.

Üblicherweise, beispielsweise in Antrieben von Festplatten von Speichergeräten, in Polygonspiegelantrieben von Kopiermaschinen oder Laserdruckern, und dergleichen, werden oft dynamische Drucklager verwendet, um eine Drehung zu erreichen, die in geringerem Maße von Schwingungen oder einem Rattern begleitet ist. Als ein solches dynamisches Drucklager ist eines bekannt geworden, welches beispielsweise in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift HEIS-215128 beschrieben ist, und bei welchem eine umlaufende Welle in ein zylindrisch geformtes Lagerteil eingesetzt ist, wobei etwa fischgrätenförmige dynamisch druckerzeugende Rillen rundum in die äußere Umfangsfläche der umlaufenden Welle eingeformt sind. Bei dieser Konstruktion wird, wenn die umlaufende Welle mit hoher Drehzahl innerhalb des Lagerteiles oder Lagers rotiert, ein radialer dynamischer Druck in dem Spalt zwischen der umlaufenden Welle und dem Lageteil oder der Lagerschale durch einen Pumpeffekt an einem Strömungsmittel an den dynamisch druckerzeugenden Rillen hervorgebracht. Wenn beispielsweise eine Radialkraft auf die Drehachse aufgrund von Schwingungen oder anderen Störungen wirkt, dann wirkt der dynamische Druck als Rückführungskraft, so daß eine stabile Drehung, begleitet von weniger Drehschwingungen, erreicht wird.

Gemäß einem anderen Aspekt wurden bisher üblicherweise Kugellager als Lager für Motoren oder dergleichen verwendet, die zum Antrieb der Scheibe in Polygonspiegeln von Laserdrucken oder zum Antrieb von Festplatten oder dergleichen dienten. Da jedoch aperiodische Schwingungen aufgrund von Fehlern der Kugelform der Kugeln oder dergleichen auftreten konnten, hat man in jüngerer Zeit dynamische Drucklager anstelle der Kugellager verwendet. In einem solchen dynamischen Drucklager, welches so aufgebaut ist, daß es einen dynamischen Druck durch einen Pumpeffekt in dem Strömungsmittel erzeugt, das in einem Spalt des Lagers vorhanden ist, werden spiralige, dynamische druckerzeugende Rillen, beispielsweise Fischgrätenrillen, entweder in der Lagerachse bzw. Lagerwelle oder in der Lagerschale gebildet, um so den dynamischen Druck zu erzeugen.

Fig. 11 ist eine Schnittansicht, welche schematisch einen Aufbau erkennen läßt, bei welchem ein herkömmliches, allgemein bekanntes pneumatisches, dynamisch druckerzeugendes Lager 110 mit einem Vakuumpumpeneffekt in einem für einen Polygonspiegel vorgesehenen Abtastmotor eines Laserdruckers angewendet ist. In einem Scannermotor oder Abtastmotor für einen Polygondrehspiegel, wie er hier gezeigt ist, ist eine Lagerachse 114 des dynamischen Drucklagers 110 auf einer Basis 113 befestigt, so daß die Achse fest und abgeschlossen mittig in einem Gehäuse 112 aufragt. Eine Lagerhülse 115 umgibt die Lagerachse 114 mit sehr geringem Spiel, und ein Drehspiegel 118 ist an dieser die Lagerschale bildenden Hülse 115 befestigt. Weiter ist an der äußeren Umfangsfläche der Lagerhülse 115 ein Magnet 120 vorgesehen, der zur Ausbildung von Nord- und Südpolen magnetisiert ist, und eine Antriebsspule 116 zur Verwirklichung eines Motors ist an der inneren Wandfläche des Gehäuses 112 so vorgesehen, daß sie dem Magneten 120 gegenübersteht. Bei dieser Anordnung sind in die äußere Umfangsfläche der Lagerachse 114 etwa einige wenige Mikrometer tiefe V- förmige Rillen 122, 122 . . . (Fischgrätenrillen) in regelmäßigen Abständen in Richtung der Drehung eingegraben, wobei von diesen V-förmigen Rillen 122, 122 . . . diejenigen, welche in die oberen und die unteren Bereiche der Lagerachse 114 eingegraben sind, die Rolle einer Vakuumpumpe spielen, und diejenigen, welche in dem mittleren Bereich der Lagerachse 114 eingegraben sind, den Zweck haben, die Lagerachse 114 selbst abzustützen.

Fig. 12A zeigt eine Ansicht der Lagerachse 114 des dynamischen Drucklagers 110 von Fig. 11, und Fig. 12B zeigt eine Schnittansicht des dynamischen Drucklagers 110 einschließlich der Lagerhülse oder Lagerschale. Wie in den Fig. 12A und 12B gezeigt, ist die Lagerachse 114 innen hohl, wobei ein Ende der Achse offen ist. Gaseinlaßöffnungen 124, 124 . . . zum Einführen von Gas (beispielsweise Luft) sind an den oberen und unteren Bereichen der Lagerachse 114 vorgesehen, und Gaseinlaßöffnungen 125, 125 . . . für die Einführung von Gas (im vorliegenden Beispiel atmosphärische Luft) in den Raum rundum die Lagerachse 114 sind zwischen der Basis 113 der Lagerachse 114 und der Lagerhülse oder Lagerschale 115 angeordnet.

In dem dynamischen Drucklager 110 der oben gezeigten Bauart wird bei der Drehung des Drehspiegels 118 Luft in dem Gefäß durch die Gaseinlaßöffnungen 125 in die Lagerschale oder Lagerhülse 115 eingeführt und strömt dann weiter, so daß sie in den Hohlraum der Lagerachse 114 über die Gaseinlaßöffnungen 124, 124 . . . dieser Lagerachse 114 eingeführt wird, und wird über die Öffnung an einem Ende der Achse, wie durch Pfeile in der Zeichnung angegeben, ausgelassen. Diese Gasströmung verursacht dann, daß der Innendruck im Gefäß vermindert wird, so daß eine weiche oder glatte Drehung erreicht wird, ohne daß aperiodische Schwingungen oder dergleichen auftreten. Wenn die Drehung des Drehspiegels 118 angehalten wird, wird der Innendruck in dem Gefäß gleich dem Außendruck.

Herkömmlicherweise hat man die Einarbeitung der Rillen durch Ätzverfahren als Maßnahme zur Bildung der dynamisch druckerzeugenden Rillen in der Lagerachse oder dem Drehspiegelteil (der Lagerhülse) vorgesehen. Dieses Ätzverfahren umfaßt die Maskierung in besonderer Konfiguration zur Herstellung der Rillen in dem unmaskierten Bereichen. Für diese Zwecke stehen zwei Verfahren zur Verfügung, wobei eines das Naßätzen ist, das die Flüssigphasen-/Festphasenreaktion mit dem Ätzmittel ausnützt, und das andere eine Trockenätzung ist, welche die Gasphasen- /Festphasenreaktion mit einem Reaktionsgas in Plasma ausnützt. Von diesen beiden Verfahren wird oft die Trockenätzmethode zur Bildung der Rillen eingesetzt, weil sie bezüglich der Bearbeitungsgenauigkeit vergleichsweise überlegen ist. Diese Ätztechniken werden zur Herstellung der Rillen in erster Linie in harten Materialien eingesetzt.

Als anders Verfahren zur Bildung der Rillen wurde ein Rollverfahren verwendet, um beispielsweise Rillen von spiraliger Gestalt oder anderer Gestalt zu erzeugen. Dieses Rollverfahren sieht vor, daß Material zwischen Formen oder dergleichen eingelegt wird und, während es durch die Formen oder dergleichen gerollt wird, plastisch deformiert wird, wodurch sich eine bestimmte Konfiguration ergibt. Dieses Rollverfahren dient zur Bildung von Rillen in erster Linie von weichen Materialien. Die Herstellung von Fischgräten-Rillenbereichen durch das zuvor erwähnte Ätzverfahren wird in starkem Maße bezüglich der Bearbeitungspräzision durch die Konzentration des Ätzmittels oder dergleichen beeinflußt. Auch erodiert das Ätzmittel sogar die inneren Umfangsflächen der Fischgräten-Rillenbereiche, was in einer ungenügenden Bearbeitungspräzision resultiert. Da die Präzision der Gestaltung an den Fischgräten-Rillenbereichen für die Funktion als dynamisch druckerzeugende Rillen notwendig ist, ist das Ätzverfahren, das eine niedrige Bearbeitungspräzision aufweist, für die Bildung von Fischgräten- Rillenbereichen ungeeignet. Weitere ist dieses Ätzverfahren, das eine insgesamt große Anzahl von Verfahrensschritten nötigt macht und darüber hinaus längere Bearbeitungszeiten erfordert, in der Produktivität geringwertig und für die Massenproduktion ungeeignet, so daß sich eine geringe praktische Verwertbarkeit ergibt.

Das Rollverfahren, welches zwar zur Verarbeitung weicher Materialien geeignet ist, ist für die Bildung von Fischgräten-Rillenbereichen nicht geeignet, da dynamisch druckerzeugende Lager aus harten Materialien gefertigt werden, damit sie den hohen Drehgeschwindigkeiten standhalten. Ein hartes Material, wenn es im Rollverfahren bearbeitet wird, neigt dazu, eine beträchtliche Verschlechterung der Gestalt einer Form oder Defekte ihrer Oberflächen herbeizuführen. Verschlechterungen der Form dieser Art würden eine Verringerung der Präzision der Rillenbearbeitung beim Bearbeiten des Werkstücks verursachen und Defekte der Oberflächenform würden sich auf die Oberfläche des bearbeiteten Objektes übertragen, was zu dem Nachteil führt, daß beispielsweise die Oberfläche des bearbeiteten Objekts unnötigerweise ausgearbeitet würde. Dies würde in einer ungenügenden Bearbeitungspräzision der dynamisch druckerzeugenden Rillen oder dergleichen bei der Bearbeitung der dynamisch druckerzeugenden Rillen in den Lagerwelle oder der Lagerschale des dynamisch druckerzeugenden Lagers führen, so daß man keine hohe Qualität des dynamischen Drucklagers erhielte.

Andererseits konnte man in einem Lagermechanismus mit fischgrätenartigen, dynamisch druckerzeugenden Rillen im wesentlichen genug radialen dynamischen Druck nicht erzeugen, wenn nicht die Rotationsgeschwindigkeit bis zu 10-20 Tausend Umdrehungen je Minute im Leerlauf betrug, was solche Probleme wie Ölabscheidung aufgrund der hohen Drehzahl wahrscheinlicher machte. Weiter bewirkt im Zustand niedriger Drehzahl nach dem Start oder Stillstand des rotierenden Mechanismus das ungenügende Wirksamwerden des dynamischen Druckes unvermeidlich, daß das Lager und die rotierende Welle oder Achse miteinander in Berührung kommen, so daß ein Verschleiß dieser Teile zu erwarten ist. Fernerhin erfordert, obwohl ein dynamisches Drucklager, bei welchem radialer pneumatischer Druck ohne Verwendung von Schmieröl konstruktionsgemäß erzeugt wird, der Einsatz des pneumatischen Druckes weit höhere Drehzahlen von 40-50 Tausend Umdrehungen, um einen ausreichenden radialen dynamischen Druck zu erzeugen, wie die Erfinder herausgefunden haben. In diesem Falle treten die vorerwähnte Probleme noch stärker hervor. Neben einer gewünschten Verbesserung der fischgrätenartigen, dynamisch druckerzeugenden Rillen besteht daher der Bedarf an einem Mechanismus, der den radialen dynamischen Druck mit besserer Wirksamkeit erzeugt.

Demgemäß ist es ein Zweck der vorliegenden Erfindung, einen Lagermechanismus zu schaffen, der genügend dynamischen Druck auch bei niedrigen Drehzahlbereichen erzeugt und welcher gleichwohl einer leichten Oberflächenbearbeitung zur Erzeugung des radialen dynamischen Druckes zugänglich ist und mit niedrigen Kosten gefertigt werden kann. Es soll auch ein Antriebsmechanismus für Festplatten und ein Antriebsmechanismus für Polygonspiegel geschaffen werden, bei denen dieser Lagermechanismus eingesetzt wird. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Bildung von Fischgräten- Rillenbereichen eines dynamischen Drucklagers, wobei das Verfahren einen einfachen Herstellungsprozeß und niedrige Herstellungskosten ermöglicht.

Zur Lösung der obigen Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Lagervorrichtung vorgeschlagen, welche folgendes enthält:
ein erstes Bauteil in Gestalt einer Welle oder Achse; und
ein zweites Bauteil, das eine Einsetzöffnung hat, in die das erste Bauteil eingesetzt werden kann, so daß es durch die Öffnung hindurchreicht, so daß zwischen der Innenfläche der Aufnahmeöffnung und der äußeren Umfangsfläche des ersten Bauteils ein Lagerspalt bestimmter Abmessung entsteht, der mit einem Fluid erfüllt ist und der eine Drehung des ersten Bauteils um eine Achse relativ zu dem zweiten Bauteil gestattet;
wobei mindestens eine der Umfangsflächen, nämlich der äußeren Umfangsfläche des ersten Bauteils und der inneren Umfangsfläche des zweiten Bauteils, welche der äußeren Umfangsfläche gegenübersteht, punktartige feine Senken und Erhebungen in Verteilung aufweist, so daß die Oberfläche aufgerauht ist, derart, daß eine mittlere Rauhigkeit der Oberfläche von einer Mittellinie aus innerhalb eines Bereiches von 0,1 µm-1,0 µm eingestellt ist, und wobei das erste Bauteil und das zweite Bauteil relativ zueinander so rotieren, daß ein radialer dynamischer Druck um das erste Bauteil herum in dem Lagerspalt erzeugt wird.

Zusätzlich bezieht sich der Ausdruck "Rauhigkeit von der Mittellinie aus" auf eine Messung, die entsprechend einem Verfahren gewonnen wird, das durch JIS B0601 definiert ist.

Auch wird durch die vorliegende Erfindung eine Lagervorrichtung für einen Festplattenantrieb geschaffen, der folgendes enthält:
die Lagervorrichtungen, wie sie oben definiert wurde;
einen Antriebsabschnitt zum Antrieb der drehbaren Seite zur Rotation (nachfolgend als Drehteil bezeichnet), wobei angenommen ist, daß entweder das erste Bauteil oder das zweite Bauteil der Lagervorrichtung das feststehende Teil und das jeweils andere Bauteil das Drehteil ist; und
eine Festplatte oder Festplattenanordnung zu Aufzeichnungszwecken, welche mit dem Drehteil verbunden ist und einstückig mit diesem umläuft.

Ferner wird gemäß der Erfindung eine Antriebsvorrichtung für einen Polygonspiegel vorgeschlagen, die folgendes enthält:
die Lagervorrichtung, wie sie oben definiert wurde;
einen Antriebsabschnitt zum Antrieb des rotierenden Teiles (nachfolgend als Drehteil bezeichnet) zur Rotation, wobei angenommen wird, daß entweder das erste Bauteil oder das zweite Bauteil der Lagervorrichtung das feststehende Teil und das jeweils andere das Drehteil ist; und
einen Polygonspiegel, der einstückig oder fest mit dem Drehteil verbunden ist, und welcher eine Anzahl reflektierender Oberflächen aufweist, die eine Vieleckanordnung bilden, welche eine Drehachse des Drehteils umgibt.

Weiter wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Fischgräten-Rillenanordnungen eines dynamischen Drucklagers geschaffen, welches folgende Schritte umfaßt:
Bilden von Fischgräten-Rillenbereichen in einer äußeren Umfangsfläche einer Lagerachse oder Lagerwelle des dynamischen Drucklagers und einer inneren Umfangsfläche einer Lagerschale, in welche die Lagerachse oder Lagerwelle eingesetzt ist, Maskieren der äußeren Umfangsfläche der Lagerachse oder Lagerwelle des dynamischen Drucklagers und/oder der inneren Umfangsfläche der Lagerschale mit einer Maskierungsschicht, welche Durchgangsöffnungen einer gewünschten Fischgräten-Konfiguration hat; und Beschießen der maskierten Oberfläche mit Partikeln kleinen Durchmessers durch Präzisionsaufsprühung.

In einer Lagervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung werden mindestens in einer der einander gegenüber stehenden Flächen (nachfolgend als aufgerauhte Fläche bezeichnet) der äußeren Umfangsfläche des ersten Bauteils oder der inneren Umfangsfläche des zweiten Bauteils, welche einander über den Lagerspalt gegenüber stehen, punktartige, feine Vertiefungen und Erhöhungen verteilt ausgebildet, durch welche die Oberfläche aufgerauht wird, so daß die von dem Mittelniveau gemessene Rauhigkeit Ra gesteuert im Bereich von 0,1 µm-1,0 µm liegt, so daß die Lagervorrichtung genug radialen dynamischen Druck erzeugen kann, selbst wenn sie im unteren Drehzahlbereich arbeitet. Da genug dynamischer Druck bei geringeren Drehzahlen im Vergleich zu herkömmlichen Lagervorrichtungen, welche herkömmliche dynamisch Druck erzeugende Rillen verwenden, erzeugt werden kann, wird die Zeitdauer einer ungenügenden dynamischen Druckerzeugung beim Hochlauf oder bei der Stillsetzung der Lagervorrichtung verkürzt, so daß die Teile der Lagerkonstruktion geringeren Verschleißerscheinungen ausgesetzt sind.

Das Strömungsmittel in bestimmter Menge, daß in den Spaltraum zwischen der äußeren Umfangsfläche des ersten Bauteils und der inneren Umfangsfläche des zweiten Bauteils, welches der ersten Umfangsfläche gegenüber steht, eingefüllt werden soll, kann entweder ein Gas oder eine Flüssigkeit sein, wobei dann, wenn das Strömungsmittel, welches eingefüllt wird, ein Gas ist, die Notwendigkeit von Schmieröl beseitigt wird. Da also kein Schmieröl verwendet wird, kann die Lagervorrichtung wartungsfrei zumindest bezüglich der Schmiermittelzufuhr ausgeführt werden. Daneben kann die Konstruktion wegen des Wegfalls der Notwendigkeit einer Abdichtung gegenüber Ölaustritt vereinfacht werden.

In Fällen, in denen beispielsweise ein gewisses Ungleichgewicht an der rotierenden Achse oder Welle vorhanden ist, die in den zylindrischen Lagerkörper eingesetzt ist, oder wenn gewisse Störungen, etwa äußere Kräfte oder Schwingungen, in radialer Richtung aufgetreten sind, kann die rotierende Achse oder Welle periodische oder aperiodische Schwingdrehungen ausführen. Unter allen Arten von Schwingdrehungen ist die Position der rotierenden Achse oder Welle bei der periodischen Schwingdrehung erfaßbar, da sich die rotierende Achse oder Welle aufgrund der Schwingdrehung nach einem definierten Muster verschiebt, so daß die Korrektur der rotierenden Welle oder Achse möglich ist. Für Schwingdrehungen jedoch, welche aperiodisch auftreten, ist wegen der zufälligen Zeit und Position des Auftretens eine Korrektur nicht möglich. Gleichwohl kann für eine Lagervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben wurde, das Exzentrizitätsverhältnis der aperiodischen Schwingung des ersten Bauteils um die Rotationsachse in der Lagerbohrung oder Einsetzöffnung auf den Bereich von 20% und darunter gebracht werden. Diese und weitere Wirkungen können in ähnlicher Weise erreicht werden, gleichgültig ob das den Lagerspalt erfüllende Strömungsmittel Gas oder eine Flüssigkeit ist.

Um einen gleichförmigen radialen dynamischen Druck zu erzeugen, ist es wünschenswert, daß punktartige feine Senken und Erhöhungen so ausgebildet werden, daß sie im allgemeinen gleichförmig zweidimensional auf der aufgerauhten Oberfläche verteilt sind, welche dem Lagerspalt zugewandt ist, beispielsweise wie prinzipiell in Fig. 2 gezeigt (die Bezugszahl 2a bezeichnet die aufgerauht Oberfläche in diesem Falle). Genauer gesagt, wenn beispielsweise die mittlere Rauhigkeit von einer Mittellinie aus in beliebigen Richtungen gemessen wird, beispielsweise auf der aufgerauhten Oberfläche in zwei beliebigen, zueinander senkrechten Richtungen, wobei man Meßwerte Ra1 und Ra2 erhält, so ist erwünscht, daß das Verhältnis des Absolutwertes |Ra₁-Ra₂| einer Differenz zwischen den beiden gemessenen Werten zu dem Mittelwert (Ra₁ + Ra₂)/2, also (2*|Ra₁-Ra₂|/(Ra₁ + Ra₂)), innerhalb 30% liegt.

Bei einer Lagervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist die relative Anzahl von Umdrehungen der äußeren Umfangsfläche des ersten Bauteils und der inneren Umfangsfläche des zweiten Bauteils für die Erzeugung eines ausreichenden dynamischen radialen Druckes zweckmäßig auf annähernd 2000 1/min oder mehr eingestellt. Drehzahlen von weniger als 2000 1/min bewirken, daß eine ungenügende Erzeugung dynamischen Druckes erfolgt, so daß die Bauteile mehr zu Verschleiß neigen, was auf der Erhöhung der Kontaktreibung beruht. Die Lagervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben wurde, hat die Eigenschaft, daß genug dynamischer Druck auch in niedrigen Drehzahlbereichen erzeugt werden kann (beispielsweise in einem Bereich von etwa 2000-20000 1/min. oder einem noch niedrigeren Bereich von etwa 2000-15000 1/min), wenn man dies mit herkömmlichen Lagervorrichtungen vergleicht. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Drehzahlbereiche beschränkt, sondern sehr wohl auch auf Lagerteile anwendbar, die mit Drehzahlen umlaufen, die über den oben angegebenen Bereichen liegen, wobei sich hervorstechende Eigenschaften erzielen lassen, beispielsweise verlängerte Lebensdauer der Bauteile, was durch den Effekt der Reibungsverminderung aufgrund des dynamischen Druckes erreicht wird.

Bezüglich des Grundes, warum die Lagervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung in der Lage ist, dynamischen Druck bei niedrigeren Drehzahlen zu erzeugen, als dies bei herkömmlichen Lagervorrichtungen der Fall ist, bei denen dynamisch druckerzeugende Rillen eingesetzt werden, ist zu sagen, daß ein Faktor darin bestehen kann, daß dann, wenn das im Lagerspalt befindliche Strömungsmittel ein Gas ist, das im Lagerspalt vorhandene Gas während der Relativdrehung der Bauteile aufgrund der feinen Senken und Erhöhungen, welche in mindestens einer der einander gegenüberstehenden Umfangsflächen, nämlich der äußeren Umfangsfläche des ersten Bauteils oder der inneren Umfangsfläche des zweiten Bauteils gebildet sind, nur schwer herauslecken kann, oder mit anderen Worten, daß die Abdichtung zwischen der äußeren Umfangsfläche des ersten Bauteils und der inneren Umfangsfläche des zweiten Bauteils verbessert ist. Eine solche Wirkung der verbesserten Abdichtung ist noch beträchtlicher, wenn die von der Mittellinie aus gemessene mittlere Rauhigkeit auf einen Bereich von 0,15 µm-0,2 µm eingestellt wird. Dies hat das Ergebnis, daß beispielsweise ein Mangel an radialem dynamischen Druck seltener auftritt, selbst wenn eine weitere Drehzahlerhöhung gewünscht wird, so daß eine glatte, schwingungsarme Drehung erreicht werden kann.

Ist das Strömungsmittel, daß in den Lagerspalt eingefüllt ist, eine Flüssigkeit, so kann ein Faktor, der zu Lagerverbesserung beiträgt, eine Keilfilmbildung sein, welche auftritt, wenn die die Flüssigkeit, die im Lagerspalt zwischen der äußeren Umfangsfläche des einen Bauteils und der inneren Umfangsfläche des zweiten Bauteils vorhanden ist, in dem Spalt belassen wird, der durch die Erhöhungen eingeengt ist, was auf den kleinen Senken und Erhöhungen beruht, die verteilt mindestens entweder an der äußeren Umfangsfläche des ersten Bauteils oder der inneren Umfangsfläche des zweiten Bauteils, welches dieser gegenüber steht, angeordnet sind. Während der Keilfilmeffekt oder die Schmierkeilbildung auch sozusagen durch einen mikroskopischen Faktor hervorgebracht wird, dadurch, daß der Spalt örtlich durch eine relative Dezentrierung des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils verengt wird, kann trotzdem auch ein mikroskopischer Keilfilmeffekt durch die Anordnung von Senken und Erhöhungen im Sinne der Erzeugung eines Multiplikationseffektes in Betracht gezogen werden, so daß die Wirkung der dynamischen Druckerzeugung weiter erhöht wird. Da weiter die Vertiefungen und Erhöhungen im Vergleich zu herkömmlichen, dynamisch druckerzeugenden Rillenanordnungen in feinerer Verteilung erzeugt werden, ist eine Keilfilmwirkung von höherer Gleichförmigkeit und auf einem höheren Niveau zu erwarten.

Bezüglich der Verbesserung der Abdichtung ist andererseits festzustellen, daß wegen der Bildung der feinen Vertiefungen und Erhöhungen in der dem Lagerspalt zugekehrten Oberfläche ein bemerkenswerter Labyrintheffekt entsteht, wenn die Flüssigkeit oder das Strömungsmittel durch den Raum zwischen den Vertiefungen und Erhöhungen des Lagerspaltes durchströmt, so daß die Abdichtung zwischen der äußeren Umfangsfläche des ersten Bauteils und der inneren Umfangsfläche des zweiten Bauteils verbessert wird. Die Wirkung der Abdichtungsverbesserung in dieser Weise wird noch bedeutsamer, wenn die mittlere Mittellinien-Rauhigkeit Ra auf einen Bereich von 0,15 µm-0,2 µm eingestellt wird. Dies bewirkt beispielsweise, daß ein Ausfall des dynamischen radialen Druckes weniger häufig auftritt, selbst wenn man auf höhere Drehzahlen übergeht, so daß eine glatte, weniger von Schwingungen belastete Drehung verwirklicht werden kann.

Zusätzlich kann die konkrete Situation, welche es gestattet, radialen dynamischen Druck als Rückführungskraft für die Drehachse einzusetzen, beispielhaft an einer Ausführungsform dargestellt werden, bei welcher das erste Bauteil einen Drehabstützungs oder -Lagerungsabschnitt aufweist, der so ausgebildet ist, daß er sich mit einem abgestützten Teil in Kontakt befindet, das auf der Seite des zweiten Bauteils gebildet ist, wobei das erste Bauteil die Drehlagerung für das zweite Bauteil bildet, das sich in radialer Richtung innerhalb eines bestimmten Bereiches im Lagerspalt bewegen kann.

Ferner können die punktartigen feinen Senken und Erhöhungen, die in der aufgerauhten Oberfläche gebildet werden sollen, durch Beschießen mit Partikeln gebildet werden, die eine mittlere Partikelgröße aufweisen, welche auf einen Bereich von 5-100 µm eingestellt ist, wobei die Geschwindigkeit 50 m/s-300 m/s Auftreffgeschwindigkeit auf die Oberflächenbereiche beträgt, an denen die Senken und Erhöhungen gebildet werden sollen (Bereiche also, wo eine Oberflächenaufrauhung erzeugt werden soll). Mit diesem Verfahren kann der Oberflächenaufrauhungsprozeß zur Bildung der verteilten punktartigen feinen Vertiefungen und Erhöhungen leicht durchgeführt werden, was eine Verminderung der Kosten im Vergleich beispielsweise zur Rilleneinarbeitung mittels Photoätztechnik oder der dergleichen ermöglicht.

Wenn Partikel, welche härter als das Material sind, aus dem die mit Vertiefungen und Erhöhungen zu versehenden Oberflächenbereiche bestehen, als Beschießungspartikel verwendet werden, kann die Bildung der Vertiefungen und Erhöhungen effektiv durchgeführt werden. Ist etwa das Material der mit Vertiefungen und Erhöhungen zu versehenden Oberflächenbereiche ein Material auf Eisenbasis, dann kann das Material der harten Partikel Keramik sein, beispielsweise Siliziumkarbid, Aluminiumoxid, Zirconoxid oder Siliziumnitrid, Glaspartikel oder Metallpartikel, etwa Werkzeug-Schnellstahl oder rostfreier Stahl (beispielsweise rostfreier Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt). Zusätzlich gibt es auch Fälle, in denen die Bildung der Vertiefungen und Erhöhungen möglich ist, selbst wenn die Beschießungspartikel, welche verwendet werden, nicht härter als die mit Vertiefungen und Erhöhungen zu versehenden Oberflächenbereiche sind. Selbst wenn beispielsweise Beschießungspartikel verwendet werden, die nicht härter sind, als die Oberflächenbereiche, welche mit Vertiefungen und Erhöhungen zu versehen sind, dann kann man die Bildung von Vertiefungen und Erhöhungen in vielen Fällen erreichen, wenn die Beschießungspartikel eine Härte von 50% oder mehr der Härte der zu bearbeitenden Oberflächenbereiche haben.

Hinsichtlich der Gestalt der Beschießungspartikel ist es besonders wünschenswert, kugelige Partikel zu verwenden, um feine Vertiefungen und Erhöhungen zu bilden, wobei diese gleichförmig verteilt sind. In diesem Falle ist es weiter vorteilhaft, kugelige Partikel in einer Größe so gleichförmig wie möglich zu verwenden, da hierdurch die Einschlagkraft vergleichmäßigt werden kann. Genauer gesagt, nimmt man eine mittlere Partikelgröße von dm der verwendeten Beschießungspartikel an und geht man von einer Standardabweichung σd einer Partikelgröße d aus, dann ist es vorteilhaft, wenn der Wert von σd/dm weniger als 0,05 beträgt. Während es fernerhin wünschenswert ist, Veränderungen bezüglich Gestalt und Abmessungen der einzelnen Vertiefungen und Erhöhungen im Hinblick auf die Erzeugung eines gleichförmigen radialen dynamischen Druckes zu unterdrücken, erweist es sich als wirkungsvoll, die Vertiefungen und Erhöhungen beispielsweise in der Form zu bilden, daß wiederholt eine Beschießung mit Beschießungsteilchen auf den Oberflächenbereichen, welche mit Vertiefungen und Erhöhungen zu versehen sind, vorgenommen wird.

Um weiter bei der Lagervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung unter dem Gesichtspunkt einer ausreichenden Erhöhung des Effektes der radialen dynamischen Druckerzeugung Maßnahmen zu ergreifen, ist es bei einem angenommenen Radius r1 der säulenförmigen äußeren Umfangsfläche des ersten Bauteils und einem Radius r2 der säulenförmigen inneren Umfangsfläche des zweiten Bauteils wünschenswert, daß der Wert r2-r1 auf einen Bereich von 0,2-20 µm eingestellt wird. Der Wert r2-r1 als solcher ist ein Parameter, der die Größe des Lagespalts reflektiert, und wenn der Wert kleiner als 0,2 µm ist, ist es wahrscheinlicher, daß die äußere Umfangsfläche des ersten Bauteils und die innere Umfangsfläche des zweiten Bauteils miteinander in Berührung kommen, so daß die Bauteile in einigen Fällen mehr zu Verschleiß aufgrund Reibungserhöhung neigen. Wenn der Wert r2-r1 20 µm übersteigt, verschlechtert sich andererseits die Abdichtbarkeit des Lagerspaltes, wodurch in manchen Fällen die Erzeugung des dynamischen Druckes ungenügend wird. Erwünschter ist ein Wert von r2-r1 im Bereich von 4 µm-10 µm. Dazu beziehen sich r1 und r2 hier auf Werte, welche als D1max/2 und D2min/2 jeweils errechnet werden, wobei, wenn der Durchmesser D1 bzw. D2 der äußeren Umfangsfläche bzw. der inneren Umfangsfläche jeweils bei veränderten Meßpositionen gemessen werden, ein gemessener Maximalwert von D1 als D1 Maximum und ein gemessener Minimalwert von D2 als D2 min angenommen werden.

Geht man ferner von einem Radius r1 der äußeren Umfangsfläche des ersten Bauteils, einem Radius r2 der inneren Umfangsfläche des zweiten Bauteils und einer Zylindrizität C jeder Oberfläche aus, so ist es wünschenswert, daß der Ausdruck C ≦ (r2-r1)/2 erfüllt ist. Wenn C größer als (r2-r1)/2 ist, dann wird es wahrscheinlicher, daß die äußere Umfangsfläche des ersten Bauteils und die innere Umfangsfläche des zweiten Bauteils in Kontakt miteinander kommen, so daß die Teile in bestimmten Fällen zu einem höheren Verschleiß aufgrund einer erhöhten Reibung neigen. Es sei angemerkt, daß die hier verwendete Zylindrizität diejenige ist, welche in JIS (Japanese Industrial Standards), B0621,5.4. definiert ist.

Die aufgerauhte Oberfläche, welche die mittlere Zentrumslinienrauhigkeit hat, wie sie für die vorliegende Erfindung charakteristisch ist, kann ziemlich einfach hergestellt werden, da die Bearbeitung durch Beschießen mit harten Partikeln, wie dies oben beschrieben wurde, beispielsweise an der äußeren Umfangsfläche des achsenförmigen oder wellenförmigen ersten Bauteils vorgenommen werden kann. In diesem Falle ist für die innere Umfangsfläche des zweiten Bauteils mindestens eine mittlere Mittellinienrauhigkeit Ra wünschenswert, die auf 1,0 µm oder weniger eingestellt ist, was unter dem Gesichtspunkt der Vermeidung von Verschleiß der Bauteile aufgrund einer erhöhten Reibung zweckmäßig ist. Um weiter die Wirkung des Verhinderns von Schwingrotationen mit Bezug auf die Drehachse durch Erzeugung radialen dynamischen Druckes zu erhöhen, ist es ganz bedeutend erwünscht, daß die innere Umfangsfläche des zweiten Bauteils auch in der selben Oberflächenrauhigkeit angelegt wird.

Es ist auch möglich, daß Rillenbereiche, die zu der Erzeugung des radialen dynamischen Druckes beitragen, zusammen mit den punktartigen feinen Vertiefungen und Erhöhungen in der oben beschriebenen Weise in mindestens entweder der äußeren Umfangsfläche des ersten Bauteils oder der inneren Umfangsfläche des zweiten Bauteils, welche jener gegenübersteht, gebildet werden. Durch Hinzufügen solcher Rillenbereiche kann der Effekt eines Verhinderns von Drehschwingungen durch die Erzeugung radialen dynamischen Druckes weiter erhöht und verbessert werden.

Das Verfahren zur Bildung der fischgrätenartigen Rillenbereiche eines dynamischen Drucklagers nach der vorliegenden Erfindung ist ein solches, bei welchem das Bearbeiten durch Strahlen oder Beschießen, etwa das Kugelstrahlen oder Sandstrahlen, welches herkömmlicherweise für relativ grobe Bearbeitungsverfahren eingesetzt wurde, etwa das Entzundern oder das Mattieren von Oberflächen, nun zur Bildung der fischgrätenartigen Rillenbereiche eingesetzt wird, wobei die Bearbeitungspräzision, welche ein Problem bei Ätzverfahren und Rollverfahren ist, durch bestimmte Materialwahl, Partikelgröße und Beschießungsdruck der Partikel geringer Größe dramatisch verbessert wird und doch ein sehr einfaches Herstellungsverfahren erhalten wird.

Als Partikel geringer Größe werden im vorliegenden Falle Partikel aus Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Glasperlen, Kunststoffe oder dergleichen vorzugsweise verwendet. Die Partikelgröße der Teilchen geringer Größe ist vorzugsweise im Bereich von 5-100 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 40-80 µm gewählt. Wenn die Partikelgröße kleiner als 5 µm ist, ist es schwierig, Rillen mit der erwarteten Tiefe zu erzeugen. Auch dann, wenn die Partikelgröße größer als 100 µm ist, können feine Konfigurationen mit abmessungsmäßiger Präzision nicht ausgeformt werden.

Der Beschießungsdruck für das Präzisions-Kugelstrahlen wird in geeigneter Weise abhängig von den Materialien in geeigneter Weise abhängig von den Materialien der Beschießungspartikel und der gestrahlten Bauteile oder dergleichen gewählt, liegt aber vorzugsweise in dem Bereich von 1-10 kg/cm². Wenn der Beschießungsdruck kleiner als 1 kg/cm² ist, dann dauert es zu lange, um die Rillen in der erwünschten Tiefe zu erzeugen. Selbst wenn ein Beschießungsdruck größer als 10 kg/cm² verwendet wird, ändert sich die Tiefe der Rillen, welche je Flächeneinheit gebildet werden können, nicht merklich, mit dem Ergebnis, daß die Belastung, der die Einrichtungen ausgesetzt werden müssen, notwendigerweise zunimmt.

Die Anlage für die Präzision-Kugelstrahlung ist vorzugsweise ein solche, mit der das Beschießen mit Partikeln geringer Größer erfolgen kann, wobei Bedingungen einstellbar sind, wie der Beschießungsdruck, die Beschießungsmenge je Zeiteinheit, die Öffnung der Strahldüse und dergleichen, und mit der auch quantitativ die Zuführung des Beschießungsmaterials, also der Partikel geringer Größe erfolgen kann.

Die Menge und Zeit des Strahlens bzw. des Strahlens je Zeiteinheit kann in geeigneter Weise gewählt werden, was abhängig von der Tiefe der zu bildenden Rillenbereiche geschieht. Weiter wird die Düsenöffnung der Strahldüse abhängig von der Partikelgröße des Beschießungsmaterials und der Konfiguration der Rillenbereiche gewählt.

Ein "Maskieren" erfolgt unter Verwendung einer Metallresistmaske, einer Photoresistkmaske, einer Druckresistmaske oder dergleichen. Als Metallresistmaske kann eine dünne Platte oder Plattierung aus rostfreiem Stahl, eine Nickel- Elektroplattierung oder dergleichen in geeigneter Weise verwendet werden. Als Photoresitmasken sind solche vorzuziehen, welche gegenüber Schlagwiderstandsfähig sind. Auch unter Ultraviolettstrahlung aushärtende Urethanharze oder dergleichen können mit Vorteil verwendet werden. Als Druckresitsmaske kann ein Siebdruckauftrag vorteilhaft eingesetzt werden.

Beim Verfahren zur Bildung der fischgrätenartigen Rillenbereiche des dynamischen Drucklagers nach der vorliegenden Erfindung werden nach dem Maskieren der äußeren Umfangsfläche der Lagerachse oder Lagerwelle oder der Lagerhülse des dynamischen Drucklagers Partikel geringer Größe auf die äußere Umfangsfläche der Lagerachse oder Lagerwelle oder auf die innere Umfangsfläche der Lagerhülse durch Präzisions-Kugelstrahlen hingestrahlt, wodurch die fischgrätenartigen Rillenbereiche gebildet werden. Das Verfahren benötigt also nicht so komplexe Maßnahmen wie das Ätzen und gleichzeitig bilden sich die fischgrätenartigen Rillenbereiche in kürzerer Zeit, so daß eine sehr hohe Produktivität und die Möglichkeit der Massenproduktion gegeben sind.

Wegen der geringen Teilchengröße des Beschießungsmatierals und der Möglichkeit der Beschießung in einem extrem engen Bereich durch Änderung des Beschießungsdruckes und der Öffnung der Beschießungsdüse besteht erfindungsgemäß nicht die Notwendigkeit einer Präzisionsmaskierung und fischgrätenartige Rillenbereiche mit feinen Konfigurationen können in einfacher Weise hergestellt werden.

Das Verfahren zur Bildung fischgrätenartiger Rillenbereiche eines dynamischen Drucklagers gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein solches, welches die Bildung fischgrätenartiger Rillenbereiche in kurzer Zeit sehr bequem ermöglicht und welches in starkem Maße die für die Herstellung erforderlichen Kosten herabsetzt, während herkömmliche Verfahren lange Zeit und mehrere Verfahrensschritte benötigen, um die Herstellung zu verwirklichen. Das bedeutet, das Verfahren nach der Erfindung gestattet nicht nur die Herstellung fischgrätenartiger Rillenbereiche feiner Konfiguration in bequemer Weise und mit hoher Präzision, sondern ist auch industriell aufgrund der Geeignetheit für die Massenproduktion sehr wertvoll.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Längsschnitt, welcher ein Beispiel eines Festplattenantriebs zeigt, in dem eine Lagervorrichtung nach der Erfindung verwendet wird;

Fig. 2A bis 2D sind erläuternde Ansichten, welche schematisch den Zustand aufgerauhter Oberflächen des Festplattenantriebs zeigen;

Fig. 3 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel einer dreidimensionalen Wiedergabe einer aufgerauhten Oberfläche zeigt, die durch Beschießung mit harten Partikeln gebildet ist;

Fig. 4 ist eine Ansicht, welche eine dreidimensionale Darstellung einer aufgerauhten Oberfläche zeigt, die gemäß einem Vergleichsbeispiel durch Schleifen erzeugt ist;

Fig. 5A-5C sind Ansichten, welche schematisch verschiedene Beispiele von Oberlächen-Aufrauhungsverfahren durch Beschießung mit harten Partikeln verdeutlichen;

Fig. 6 ist eine Längsschnittdarstellung, welche ein Beispiel eines Polygonspiegelantriebs zeigt, in dem eine Lagervorrichtung nach der Erfindung Verwendung findet;

Fig. 7A und 7B sind erläuternde Ansichten, welche ein Beispiel der Bildung von Rillenbereichen mit feinen Vertiefungen und Erhöhungen auf der aufgerauhten Oberfläche zeigen;

Fig. 8 ist eine schematische Ansicht einer Einrichtung zur Ermittlung der Reibungskraft im Lagerspalt zur Verwendung in den Beispielen 4 und 5;

Fig. 9 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Prinzips der Ermittlung der Abdichtbarkeit des Lagerspalts, ebenfalls in den Beispielen 4 und 5 verwendet;

Fig. 10 ist eine Ansicht, welche die Dimensionen der Rillenbereiche zeigt, die an der Welle oder Achse in Beispiel 5 gebildet sind;

Fig. 11 ist eine Ansicht, die schematisch den Aufbau eines Scannermotors für einen Polygonspiegel eines Laserdruckers zeigt, in welchem ein allgemein bekanntes dynamisches Drucklager nach dem Stande der Technik verwendet wird;

Fig. 12a und 12b sind Ansichten, welche schematisch das Aussehen der Drucklageranordnung von Fig. 1 bzw. einen Schnitt durch dasselbe wiedergeben;

Fig. 13 ist eine Ansicht, welche schematisch den Aufbau einer Anlage zum Strahlen mit feinem Pulver zeigt, wie sie in den erfindungsgemäßen Beispielen verwendet wird;

Fig. 14 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Rillentiefe der fischgrätenartigen Rillenbereiche, welche in erfindungsgemäßen Beispielen gebildet werden, und dem Beschießungsdruck zeigt, der für die Bildung der fischgrätenartigen Rillenbereiche verwendet wird;

Fig. 15 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Rauhigkeit der fischgrätenartigen Rillenbereiche, welche in erfindungsgemäßen Beispielen gebildet werden, und der Partikelgröße des Beschießungsmaterials zeigt, das für die Bildung der fischgrätenartigen Rillenbereiche verwendet wird;

Fig. 16 ist eine Ansicht; die eine Lagerhülse oder Lagerschale eines dynamischen Drucklagers zeigt, auf welche die Erfindung angewendet wird;

Fig. 17 ist eine Ansicht, die in Vergrößerung die fischgrätenartigen Rillenbereiche der Lagerschale von Fig. 16 wiedergibt; und

Fig. 18A und 18B sind Ansichten, welche einen Schnitt längs der Linie BB' bzw. einen Schnitt längs der Linie CC' der fischgrätenartigen Rillenbereiche gemäß Fig. 17 zeigen.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele anhand der Zeichnungen beschrieben.

Beispiel 1

Fig. 1 zeigt eine Beispiel eines Festplattenantriebs, bei dem eine Lagervorrichtung nach der Erfindung verwendet wird. Dieser Festplattenantrieb 100 enthält eine feststehende Achse 2 als erstes Bauteil, welche an einer Basis 8 mittels einer Schraube 9 so befestigt ist, daß sie von der Oberfläche der Basis 8 aufragt, sowie ein umlaufendes Bauteil 3 als zweites Bauteil, das drehbar außerhalb der feststehenden Achse 2 gelegen ist, wobei die feststehende Achse 2 und das sich drehende Bauteil 3 den Hauptteil der Lagervorrichtung 1 bilden.

Die feststehende Achse 2 hat eine äußere Umfangsfläche 2a von zylindrischer Gestalt und einen basisnahen Abschnitt größeren Durchmessers, der durch eine rundumlaufende Absatzfläche 2c an einem axialen Zwischenpunkt gebildet ist. Ein Lager 7 ist außen auf die feststehende Achse 2 gesetzt und durch die Absatzfläche 2c abgestützt. Außerdem hat das umlaufende Bauteil 3 zylindrische Gestalt und weist eine sich axial erstreckend Einsetzöffnung 3a auf. Das obere Ende der feststehende Achse 2 ist in die Einsetzöffnung 3a eingeschoben. Die andere Stirnfläche des umlaufenden Teiles 3 ist drehbar durch das Lager 7 abgestützt. Somit ist ein Lagerspalt G zwischen der inneren Umfangsfläche der Einsetzöffnung 3a und der äußeren Umfangsfläche 2a der feststehenden Achse 2 gebildet. Dieser Lagerspalt G ist mit Strömungsmittel und zwar entweder mit Luft (d. h. einem Gas) oder mit Schmieröl oder Wasser (d. h., einer Flüssigkeit) erfüllt. Zusätzlich ist ein Schraubansatz 2b so vorgesehen, daß er von der oberen Abschlußfläche der feststehenden Achse aufragt und ein ringförmiges Anschlagteil 13 mit einer Gewindebohrung 13a ist auf diesen Schraubansatz 2b aufgeschraubt, wodurch das umlaufende Bauteil 3 gegen ein Abfallen gesichert ist.

Das von der Absatzfläche 2c der feststehenden Achse 2 oder des ersten Bauteils abgestützte Lager 7 hat Berührung mit einer Endfläche (Abstützungsabschnitt) des umlaufenden Bauteils 3 oder des zweiten Bauteiles, so daß das Lager 7 als ein Rotationsabstützungsteil wirkt, das drehend das umlaufende Teil 3 abstützt, während dieses sich innerhalb des Spielraums des Lagerspaltes G radial bewegen kann.

Ein ringförmiger, feststehender Steg 8a ist so ausgebildet, daß er von der Mitte der Plattenoberfläche der Basis 8 hochsteht, wobei der basisnahe Endabschnitt der feststehenden Achse 2 innerhalb des festen Steges 8a passend eingesetzt ist, während ein zylindrischer Spulenhalter 10 außerhalb des feststehenden Steges 8a auf diesen geschoben ist. Außerhalb des Spulenhalters 10 ist auf diesen fest eine Wicklungseinheit 11 aufgesetzt, die einen ringförmigen Kern 11a und eine Anzahl von Spulen 11b enthält, die in bestimmten Intervallen in Umfangsrichtung um den Kern 11a gewickelt sind.

Andererseits ist an einer Stirnfläche des umlaufenden Teiles 3 abgewandt von der Seite, an welcher das umlaufende Teil 3 dem Lager 7 zugewandt ist, ein becherförmiger Plattenhalter 4 befestigt. Ein Oberflächenteil 4a des Plattenhalters 4 ist flach und das obere Ende der feststehenden Achse 2 ragt in der Mitte durch den oberen Flächenteil 4a des Plattenhalters hindurch. Der Plattenhalter 4 ist an dem oberen Flächenteil des umlaufenden Teiles 3 mittels Schrauben 5 befestigt. Ein Seitenwandteil 4b des Plattenhalters 4 erstreckt sich axial mit Bezug auf die feststehende Achse 2 bis zu einer Stelle, wo er die Wicklungseinheit 11 überdeckt. Eine Anzahl von Festplatten 6 zur Verwendung bei der Datenaufzeichnung ist an der äußeren Umfangsfläche des Plattenhalters 4 über Abstandshalter 6a befestigt. An der inneren Umfangsfläche des Plattenhalters 4 ist eine Anzahl von Permanentmagneten 12 in Umfangsrichtung nebeneinander befestigt, und zwar in bestimmten Intervallen an Stellen gegenüberliegend der Wicklungseinheit 11. Diese Permanentmagneten 12 bilden einen Antriebsmotorabschnitt (Antriebsabschnitt) zusammen mit den Spulen 11b, welche die Wicklungseinheit 11 bilden. Sie treiben das umlaufende Bauteil 3 sowie den Plattenhalter 4 und die am umlaufenden Bauteil 3 befestigten Festplatten 6, so daß sich diese Teile zusammen um die feststehende Achse 2 drehen.

In mindestens einer der beiden Umfangsflächen, nämlich der inneren Umfangsfläche der Einsetzöffnung 3a des umlaufenden Bauteils 3, oder der äußeren Umfangsfläche 2a der feststehenden Achse 2 (beispielsweise einem Bereich der äußeren Umfangsfläche 2a gegenüberliegend der inneren Umfangsfläche der Einsetzöffnung 3a) sind punktartige feine Vertiefungen und Erhöhungen Q verteilt gebildet, wie schematisch in Fig. 2A gezeigt ist, wodurch die betreffende Oberfläche aufgerauht ist, so daß ihre mittlere Mittellinien-Rauhigkeit Ra 0,1 µm-1,0 µm, insbesondere 0,15- 0,2 µm beträgt.

Das Verfahren zum Aufrauhen beispielsweise der äußeren Umfangsfläche 2a der feststehenden Achse 2 in der oben beschriebenen Weise wird am Beispiel eines Verfahrens zum Aufstrahlen von Stoßpartikeln oder Beschießungspartikeln B aus einer Strahldüse N dargestellt, wie in Fig. 5A gezeigt. In diesem Beispiel wird, während die feststehende Achse 2 um eine geometrische Drehachse gedreht wird, die Injektionsdüse oder Strahldüse N längs der Achse vor und zurück bewegt, so daß die Stöße gleichförmig über die Gesamtheit der äußeren Umfangsfläche 2a verteilt werden.

Bezüglich der inneren Umfangsfläche der Einsetzöffnung 3a verfährt man beispielsweise, wie in Fig. 5B gezeigt, indem man zur Oberflächenaufrauhung die Injektionsdüse N in die Einsetzöffnung 3a einführt und längs der Achse vor und zurück bewegt, während Stoßpartikel B eingeführt werden, wodurch man die Schlagbehandlung der Oberfläche bewirkt. Alternativ kann man, wie in Fig. 5C angedeutet, verfahren, wobei die Injektionsdüse N mit der Düsenausmündung an einer Seite oder Öffnung der Einsetzöffnung 3a positioniert wird und man die Stoßpartikel B dort injiziert, während innerhalb der Einsetzöffnung 3a über deren andere Ausmündung eine Saugwirkung ausgeübt wird.

Bei den verwendeten Stoßpartikeln B wird die mittlere Partikelgröße innerhalb eines Bereiches von 5-100 µm gewählt und der Injektionsdruck an der Düse N wird so gesteuert, daß die Beschießungsgeschwindigkeit zur aufzurauhenden Oberfläche hin (zur Oberfläche, an der die Vertiefungen und Erhöhungen gebildet werden) 50 m/sec- 300 m/sec wird. Die Beschießungspartikel oder Stoßpartikel B sind, wie zuvor erwähnt, vorzugsweise kugelig und im Durchmesser vorzugsweise so gleichförmig wie möglich. Bezüglich des Materials etwa dann, wenn die feststehende Achse 2 oder das umlaufende Bauteil 3 aus legiertem Stahl für mechanische Bauteile besteht (beispielsweise Cr-Mo- Stahl, etwa 5CM440) ist zu sagen, daß keramische Partikel mit größerer Härte als derjenigen von legiertem Stahl, beispielsweise Siliziumkarbidpartikel, mit Vorzug als Stoßpartikel oder Beschießungspartikel B verwendet werden.

In diesem Falle können sowohl die innere Umfangsfläche der Einsetzöffnung 3a als auch die äußere Umfangsfläche 2a der feststehenden Achse 2 aufgerauht werden, so daß 0,1 µm ≦ RA ≦ 1,0 µm ist, oder eine der Umfangsflächen aufgerauht wird, wie in Fig. 2B oder 2C gezeigt ist. Die mittlere Mittellinienrauhigkeit Ra der jeweils andere Oberfläche ist zweckmäßiger Weise nicht größer als 0,1 µm.

Nimmt man einen Radius r2 der inneren Umfangsfläche der Einsetzöffnung 3a und einen Radius r1 der äußeren Umfangsfläche der feststehenden Achse 2 in demjenigen Abschnitt an, der in die Einsetzöffnung 3a eingesetzt ist, so wird die Differenz r2-r1 entsprechend der Größe des Lagerspaltes G so eingestellt, daß er 0,2- 20 µm (vorzugsweise 4-10 µm) beträgt. Ferner wird die jeweilige Zylindrizität C der inneren Umfangsfläche der Einsetzöffnung 3a und der äußern Umfangsfläche 2a der feststehenden Welle 2 so eingestellt, daß C ≦ (r2-r1)/2 ist. In diesem Beispiel ist der praktische Wert von r2 und r1 etwa 3 mm und der Wert von r2-r1 ist 8 µm. Die axiale Länge M der Einsetzöffnung 3a ist etwa 20 mm. Die innere Umfangsfläche der Einsetzöffnung 3a und die äußere Umfangsfläche 2a der feststehenden Achse 2 sind so ausgebildet, daß ihre mittlere Mittellinienrauhigkeit Ra etwa 0,19 µm beträgt.

In dem Festplattenantrieb 100, der in der oben beschriebenen Weise aufgebaut ist, wird bei Betätigung des Motorabschnittes das rotierende Bauteil 3 mit einer Drehzahl von Beispielsweise 4000-15000 1/min in Umdrehung versetzt. Da die feinen Erhöhungen und Vertiefungen, welche schematisch in Fig. 2 gezeigt sind, fein verteilt in den Oberflächen 2a und 3a gebildet sind, die einander über den Lagerspalt G dazwischen gegenüberstehen, wobei ihre mittlere Mittellinienrauhigkeit innerhalb des vorstehend angegebenen Bereiches eingestellt ist, wird radial zu der feststehenden Achse 2 ein dynamischer Druck in dem Lagerspalt G erzeugt. Selbst wenn eine radiale Schwingkraft aufgrund von Schwingungen oder dergleichen auf das rotierende Bauteil 3 wirkt, dient der radiale, dynamisch erzeugte Druck als Rückführungskraft, welche bewirkt, daß Drehschwingungen mit geringerer Wahrscheinlichkeit auftreten.

Bei dem Aufbau nach der vorliegenden Erfindung sind, da nur eine verhältnismäßig niedrige Drehzahl zur Erzeugung eines ausreichenden radialen dynamischen Druckes erforderlich ist, die feststehende Achse 2 und das rotierende Bauteil 3 weniger Verschleiß ausgesetzt. Wenn weiter das den Lagerspalt G erfüllende Strömungsmittel Luft (d. h., ein Gas) ist, wird kein Schmieröl verwendet, so daß die Lagervorrichtung wartungsfrei mindestens bezüglich der Ölzufuhr ausgebildet werden kann, und gleichzeitig fällt die Notwendigkeit einer Dichtungskonstruktion gegen den Ölaustritt weg. Im anderen Falle, in welchem das den Lagerspalt G erfüllende Strömungsmittel ein Schmieröl, Wasser oder dergleichen (d. h., eine Flüssigkeit) ist, ist zu berücksichtigen, daß selbst beim Wirksamwerden von Schwingkräften, wenn die im Lagerspalt G vorhanden Flüssigkeit in die Zwischenräume eingeführt wird, die durch die verteilt angeordneten Erhöhungen verengt sind, ein dynamischer Druck durch den Keilfilmeffekt erzeugt wird. Auch ist zur berücksichtigen, daß dann, wenn die Flüssigkeit durch den Zwischenraum zwischen den Vertiefungen und Erhöhungen des Lagerspaltes strömt, ein Labyrintheffekt auftritt, der die Abdichtbarkeit zwischen der äußeren Umfangsfläche der feststehenden Achse 2 und der inneren Umfangsfläche des rotierenden Bauteils 3 verbessert.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer dreidimensionalen Aufzeichnung der Oberflächenrauhigkeiten der äußeren Umfangsfläche der feststehenden Achse 2, welche aus SCM440-Stahl gefertigt ist, wobei die Oberflächenrauhigkeiten dadurch erhalten wurden, daß die Oberfläche zuerst auf einer Drehbank abgedreht wurde und dann die Umfangsfläche mit einer #1000-Diamantschleifscheibe abgeschliffen wurde, wonach der resultierende Oberflächenzustand mit einem die interatomaren Kräfte untersuchenden Mikroskop analysiert wurde. Man erkennt, daß die Oberfläche als Ergebnis des Schleifvorganges mit dem in einer Richtung umlaufenden Schleifgerät mit stark gerichteten, streifenartigen Erhöhungen und Vertiefungen versehen worden ist.

Eine solche Oberflächenkonfiguration führt zu einer ungenügenden Erzeugung von dynamischem Druck. Fig. 3 andererseits zeigt eine ähnliche dreidimensionale Aufzeichnung, welche den Oberflächenzustand wiedergibt, der daraus resultiert, daß der Oberflächenaufrauhungsprozeß durch Beschießen mit kugeligen Silikonkarbidpartikeln durchgeführt wurde, die eine mittlere Partikelgröße von 40 µm hatten, wobei eine Beschießungsgeschwindigkeit von 200 m/sec wirksam war. Man sieht, daß die gestreiften Erhöhungen und Vertiefungen mit einer bestimmten Ausrichtung verschwunden sind und anstelle davon zahlreiche Vertiefungen und Erhöhungen verteilt gebildet worden sind, und zwar mit einer zweidimensional gleichförmigen Verteilung. Zusätzlich war die mittlere Mittellinienrauhigkeit der Oberfläche nach der Bearbeitung 0,19 µm.

Beispiel 2

Fig. 6 zeigt ein Beispiel eines Polygonspiegelantriebs, in welchem eine Lagervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung Einsatz findet. Der Polygonspiegelantrieb 200 enthält eine feststehende Achse 50, die ein basisseitiges Ende aufweist, das in eine Basis 58 eingesetzt ist, so daß die Achse von der Oberfläche der Basis 58 aufragt, ferner ein Lagerteil 52, das drehfest außerhalb der feststehenden Achse 50 mit dieser integriert ist, sowie einen Polygonspiegel 53, der drehbar weiterhin außerhalb des Lagerteiles 52 bzw. von dessen Außenfläche angeordnet ist. Die feststehende Achse 50 und das Lagerteil 52 bilden ein erstes Bauteil und der Polygonspiegel 53 kann als einstückig vorgesehenes zweites Bauteil (rotierendes Bauteil) betrachtet werden. Das genannte erste Bauteil und das genannte zweite Bauteil bilden also den Hauptteil einer Lagervorrichtung 51.

Eine äußere Umfangsfläche 52a der feststehenden Achse bzw. des damit fest verbundenen Teiles 52 ist eine Zylinderfläche, und im Durchmesser größer als das Lagerbauteil 52 gehaltene Axiallagerstücke 56, 56 sind zu beiden Seiten des Lagerteiles 52 mit Bezug auf die axiale Richtung angeordnet. Der Polygonspiegel 53 weist eine sich axial erstreckende Einsetzöffnung 53a auf, und eine Anzahl von reflektierenden Flächen 53c sind in Polygonanordnung ausgebildet, so daß sie die Drehachse O umgeben. Das Lagerteil 52 und die feststehende Achse 50 sind in die Einsetzöffnung 53a eingeführt, wobei die beiderseitigen Stirnflächen der feststehenden Achse bzw. des Lagerteiles 52 drehbar an den Axiallagerstücken 56 abgestützt sind. Ein Lagerspalt G ist zwischen der inneren Umfangsfläche der Einsetzöffnung 53a und der äußeren Umfangsfläche 52a des Lagerteiles 52 gebildet. Dieser Lagerspalt G ist mit einem Strömungsmittel erfüllt, welches entweder Luft (d. h., ein Gas) oder Schmieröl oder Wasser (d. h., eine Flüssigkeit) ist. Außerdem ragt das obere Ende der feststehenden Achse 50 vor, so daß es durch den mittleren Bereich einer scheibenförmigen Magnetplatte 59 reicht, und ein Schraubenansatz 52b ist an dem hochragenden Abschnitt ausgebildet. Ein ringförmiger Anschlag 58 mit einer Gewindebohrung (nicht dargestellt) ist auf dem mit Außengewinde versehenen Abschnitt 52b aufgeschraubt. Die Axiallagerstücke 56, 56 dienen als Rotations-Abstützungsteile für den Polygonspiegel 53, ähnlich, wie im Zusammenhang mit Beispiel 1 beschrieben.

Eine Anzahl von Spulen 54 sind in eine Plattenfläche der Basisplatte 58 eingebettet, so daß sie rund um die feststehende Achse 50 angeordnet sind, während eine Anzahl von Permanentmagneten 55 an einer Stimfläche des Polygonspiegels 53 befestigt sind, welche den Spulen 54 zugewandt ist. Diese Permanentmagneten 55 bilden einen Antriebsmotorabschnitt (Antriebsabschnitt) zusammen mit den Spulen 54 an der Basis 58 und dienen zum Antrieb des Polygonspiegels 53, so daß er sich um das Lagerteil 52 (feststehend an der Achse 50 vorgesehen) dreht. Weiter ist eine Anzahl von Permanentmagneten an einer Plattenoberfläche der Magnetplatte 57 befestigt, welche der gegenüberliegenden Seite bzw. Stirnfläche des Polygonspiegels 53 gegenübersteht. Die Permanentmagneten 57 geben dem Polygonspiegel 53 durch ihre magnetische Anziehungskraft Auftrieb und verhindern so, daß die Axiallager 56, 56 das gesamte Totgewicht des Polygonspiegels 53 aufnehmen müssen.

An mindestens einer der beiden Umfangsflächen, nämlich der inneren Umfangsfläche der Einsetzöffnung 53a des Polygonspiegels 53 oder der äußeren Umfangsfläche 52a des Lagerteiles 52, sind punktartige feine Vertiefungen und Erhöhungen Q verteilt ausgebildet, wie schematisch in Fig. 2A gezeigt ist, und wie im Zusammenhang mit Beispiel 1 beschrieben, durch welche die Oberfläche aufgerauht ist, so daß ihre mittlere Mittellinienrauhigkeit Ra 0,1-1,0 µm, vorzugsweise 0,15-2,0 µm beträgt. Das Verfahren zur Bildung dieser oberflächenaufgerauhten Teile ist vollständig das selbe wie in Beispiel 1, weswegen eine detaillierte Beschreibung hier entfallen kann.

In dem Polygonspiegelantrieb 200, der in der oben beschriebenen Weise aufgebaut ist, wird der Polygonspiegel 53 durch Einschalten des Antriebsmotorabschnittes mit einer Drehzahl von beispielsweise 10000 bis 40000 1/min in Umdrehung versetzt. Da die feinen Vertiefungen und Erhöhungen, welche schematisch in Fig. 2 gezeigt sind, verteilt in den Flächen 52a und 53a gebildet sind, welche einander über den dazwischenliegenden Lagerspalt G gegenüberstehen, wobei die mittlere Mittellinienrauhigkeit der feinen Vertiefungen und Erhöhungen innerhalb des vorerwähnten Bereiches eingestellt ist, wird ein dynamischer Druck radial zur feststehenden Achse 60 im Lagerspalt G erzeugt. Dieser radiale dynamische Druck trägt dazu bei, Drehschwingungen des Polygonspiegels 53 zu verhindern.

Beispiel 3

In der Lagervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung können in mindestens einer der Umfangsflächen, nämlich der äußeren Umfangsfläche des ersten Bauteils oder der inneren Umfangsfläche des zweiten Bauteils, welche der ersteren gegenübersteht, Rillenbereiche, die zur Erzeugung eines radialen dynamischen Druckes beitragen, zusammen mit den feinen punktartigen Vertiefungen und Erhöhungen gebildet werden. Ein Beispiel dieser Ausbildung ist in den Fig. 7A und 7B gezeigt. Bei dieser Lagervorrichtung 71 ist ein Lagerspalt G zwischen einer äußeren Umfangsfläche 72a einer feststehenden Achse 72 und einer inneren Umfangsfläche einer Einsetzöffnung 73a eines umlaufenden Bauteils 73 gebildet, das außerhalb der äußeren Umfangsfläche 72a vorgesehen ist. In der äußeren Umfangsfläche der feststehenden Achse 72 sind Reihen von Rillenbereichen 72c für die dynamische Druckerzeugung an einer Mehrzahl (zwei in diesem Beispiel) von Stellen in Axialrichtung ausgebildet. In jeder Reihe der Rillenbereiche sind Rillen in bestimmten Intervallen über den gesamten Umfang erzeugt, so daß die Spitze eines Winkels (oder Bumerangs) jedes Rillenteils 72c auf einer Basislinie BL liegt, die in Umfangsrichtung auf der feststehenden Achse 72 verläuft (sogenannte Fischgrätenanordnung). Zusätzlich sind in jeder Reihe in Umfangsrichtung verlaufende Hilfsrillenbereiche 72d ausgebildet, welche eine Seite der Enden der Rillenbereiche oder Rillenteile 72c verbinden.

An der gesamten Umfangsfläche 72a außerhalb der genannten Rillenbereiche oder Rillenteile 72c und 72d und in den Bereichen zwischen den Rillen ist ein Oberflächenaufrauhungsprozeß durchgeführt worden, durch den feinverteilte feine Vertiefungen und Erhöhungen wie in Beispiel 1 oder Beispiel 2 gebildet worden sind. Das Verfahren zur Bildung der Rillenbereiche oder Rillenteile 72c, 72c kann beispielsweise das Markieren der äußeren Umfangsfläche 72a in solcher Weise vorsehen, daß Rillenmuster ausbildende Bereiche freiliegen und in diesem Zustand ein Ätzprozeß durchgeführt wird, um die Rillenmuster auszuarbeiten, wonach die Maskierung entfernt wird. Es ist aber auch möglich, die Rillenbereiche in der Weise zu erzeugen, daß eine verschleißresistente Maskierung gebildet wird und die freiliegenden Bereiche einer Schleifstrahlung oder abschleifenden Beschießung ausgesetzt werden, wodurch die Rillenmuster ausgearbeitet werden. In jedem Falle wird der Oberflächenaufrauhungsprozeß zur Bildung der Vertiefungen und Erhöhungen an der Oberfläche außerhalb der Rillen vorzugsweise vor der Erzeugung der Rillenmuster durchgeführt, so daß die erzeugten Rillenmuster nicht abgenützt werden.

Zur Darstellung der Vorteile und Wirkungen der vorliegenden Erfindung wurden die folgenden Versuche an verschiedenen Bauarten durchgeführt.

Beispiel 4

Mit der in Fig. 8 gezeigten Anlage wurde die Beziehung zwischen der Oberflächenrauhigkeit der beiden zwischen sich den Lagerspalt bildenden Oberflächen und den Lagereigenschaften unter verschiedenen Bedingungen untersucht. Die Anlage 300 nach Fig. 8 war so ausgebildet, daß eine Achse 82 (erstes Bauteil), die verschiedenen Arten von Oberflächenaufrauhungsprozessen an ihrer äußeren Umfangsfläche unterzogen worden war, einstückig drehbar an einer Stirnseite eines säulenartig geformten Halters befestigt wurde, der drehbar in einem Lager abgestützt war, und daß ein zylindrisch geformtes drehbares Bauteil 83 mit einer Einsetzöffnung 83a, das ebenfalls verschiedenen Arten von Oberflächenaufrauhungsprozessen unterzogen worden war, auf die Außenseite der Achse 82 gesetzt wurde. Es sei bemerkt, daß die Achse 82 von der Lagerung an beiden Seiten des drehbaren Bauteils 83 abgestützt wurde.

Das drehbare Bauteil 83 war aus SCM440-Stahl hergestellt und hatte zylindrische Gestalt mit einem Außendurchmesser von 30 mm, einem Radius der Einsetzöffnung r2 von 6 mm (in diesem Falle war das in den Lagerspalt G eingefüllte Strömungsmittel ein Gas), oder einem Radius der Einsetzöffnung r2 von 3 mm (in diesem Falle war das den Lagerspalt G erfüllende Strömungsmittel eine Flüssigkeit), sowie mit einer axialen Länge von 20 mm. Der Radius der äußeren Umfangsfläche der Achse 82 wurde durch Abdrehen eingestellt, so daß r2-r1 (Weite des Lagerspaltes) verschiedene Werte von 0,19-21,0 µm annehmen konnte. Die Oberflächenrauhigkeit der abgedrehten Fläche betrug Ra = 0,09 µm, Rmax = 1,2 µm und Rz = 0,9 µm. Die innere Umfangsfläche der Einsetzöffnung 83a und die äußere Umfangsfläche 82a der Achse 82 wurden aufgerauhf, indem eine Beschießung mit Siliziumkarbidpartikeln durchgeführt wurde, welche eine mittlere Partikelgröße von 40-50 µm aufwiesen, wobei eine Beschießungsrate von 180 m/sec-200 m/sec gewählt wurde, so daß die mittlere Mittellinienrauhigkeit verschiedene Werte zwischen 0,07 und 1,5 µm annahm. Außerdem wurde ein Vergleichsbeispiel in Gestalt einer weiteren Einheit vorbereitet, bei welcher die äußere Umfangsfläche 82a der Achse 82 durch Umfangsschleifen (Diamantschleifrad #1000) bearbeitet wurde, und bei welchem die innere Umfangsfläche der Einsetzöffnung 83a durch Ausdrehen vorbereitet wurde.

Die genannten Einheiten wurden in die Anlage 300 von Fig. 8 eingesetzt, wobei der Achsenhalter und die Achse 82 mit verschiedenen Drehzahlen von 4000 1/min und 8000 11/min durch einen Servomotor mittels eines Treibriemens in Umdrehung versetzt wurden und eine begleitende Drehkraft, die sich an dem umlaufenden Bauteil 83 durch die Drehung der Achse 82 entwickelte, gemessen wurde. Die begleitende Rotationskraft nimmt ab, wenn die Lagerreibung aufgrund einer erfolgreichen Erzeugung dynamischen Druckes abnimmt, während die begleitende Rotationskraft zunimmt, wenn die Reibung zunimmt. Die Messung der resultierenden Rotationskraft wurde in der Weise ausgeführt, daß ein Ende eines Seidenfadens S an der äußeren Umfangsfläche des umlaufenden Bauteils 83 befestigt wurde und der Seidenfaden S in Richtung entgegengesetzt zur Richtung der resultierenden Rotationskraft geführt wurde und dann eine Zugkraft gemessen wurde, die sich am Seidenfaden durch einen nicht dargestellten Kraftmesser abnehmen ließ, der an der anderen Seite des Seidenfadens S angeschlossen war.

Auch wurde der Abdichtungszustand des Lagerspaltes in der nachfolgend angegebenen Weise ermittelt. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, wurde in einem Wandbereich des umlaufenden Bauteils 83 eine Meßbohrung 83h (mit einem Innendurchmesser von etwa 1,9 mm) gebildet, welche mit der Einsetzöffnung 83a Verbindung hatte, und wurde mit einer U-Röhre verbunden, die mit der Meßbohrung 83 h über eine Röhre t Verbindung hatte, so daß eine Druckdifferenz H zwischen dem Druck im Lagerspalt G und dem äußeren Druck gemessen werden konnte, wobei die Differenz mit der Erzeugung des dynamischen Druckes zunahm, welche abgelesen werden konnte. Wenn der Abdichtungszustand des Lagerspaltes fehlerhaft ist, dann leckt der erzeugte dynamische Druck aus dem Lagerspalt aus, so daß der Druck abnimmt, die Druckdifferenz H also kleiner wird.

Bei den Untersuchungen bezüglich der Entwicklung der Reibung im Falle eines mit Gas erfüllten Lagerspaltes G unter Annahme einer resultierenden Rotationskraft F wurden Prüflinge folgendermaßen eingestuft F < 5 g mit dem Zeichen "", 5 g ≦ F < 10 g mit dem Zeichen "○", 10 g ≦ F < 15 g mit dem Zeichen "Δ", und F ≧ 15 g mit dem Zeichen "x". Bezüglich der Abdichtbarkeit unter Bezeichnung der Druckdifferenz mit H erfolgte die Einstufung der Prüflinge folgendermaßen: H ≧ 100 Pa mit dem Zeichen "", 50 Pa ≦ H < 100 Pa mit dem Zeichen "○", 10 Pa ≦ H < 50 Pa mit dem Zeichen "Δ" und H < 10 Pa mit dem Zeichen "x". Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 festgehalten.

Bezüglich der Verhältnisse der Reibungsentwicklung in dem Falle, in welchem das den Lagerspalt G erfüllende Strömungsmittel eine Flüssigkeit ist, erfolgte die Einstufung unter der Annahme der resultierenden Rotationskräfte mit der Bezeichnung F bei den verschiedenen Prüflingen folgendermaßen: F < 50 g mit dem Zeichen "", 50 g ≦ F < 100 g mit dem Zeichen "○", 100 g ≦ F < 150 g mit dem Zeichen "Δ" und F ≧ 150 g mit dem Zeichen "x".

Bezüglich der Abdichtbarkeit und unter der Annahme einer Bezeichnung der Druckdifferenz mit H erfolgte die Einstufung der Prüflinge folgendermaßen:
H ≧ 100 KPa mit dem Zeichen "" 50 KPa ≦ H < 100 KPa mit dem Zeichen "○", 10 KPa ≦ H < 50 KPa mit dem Zeichen "Δ", und H < 10 KPa mit dem Zeichen "x". Ergebnisse dieser Bewertungen sind dieselben wie die Ergebnisse der Reibungsentwicklung im Falle des den Lagerspalt G erfüllenden Strömungsmittel Gas und die Tabellen 1 und 2 lasen sich hier entsprechend zu Hilfe nehmen.

Tabelle 1

Tabelle 2

Man erkennt also aus den Ergebnissen von Tabelle 1, daß durch Einstellung der mittleren Mittellinienrauhigkeit Ra der inneren Umfangsfläche der Einsetzöffnungen 83a und der äußeren Umfangsfläche 82a der Achse 82 innerhalb eines Bereiches von 0,1 µm-1,0 µm die Rotationsreibung vermindert wird und darüber hinaus die Abdichtbarkeit erfolgreich verwirklicht ist. Unter anderem werden dann, wenn Ra innerhalb eines Bereiches von 0,15-0,2 µm liegt, bemerkenswert erfolgreiche Abdichtungsqualitäten selbst bei niedriger Drehzahl (4000 1/min) erreicht. Außerdem werden verhältnismäßig erfolgreiche Ergebnisse erzielt, selbst wenn entweder die innere Umfangsfläche der Einsetzöffnung 83a oder die äußere Umfangsfläche 82a der Achse 82 die vorerwähnten Rauhigkeitsbedingungen gemäß den Ergebnissen von Nr. 10 und Nr. 11 erfüllt, während es aus einem Vergleich mit den Ergebnissen der Nummern 2-8 deutlich wird, daß bedeutend bessere Ergebnisse erreicht werden, wenn beide Umfangsflächen die genannte Bedingung erfüllen. Andererseits ergab sich für den Fall von Nr. 29 von Tabelle 2, der aus einem Oberflächenzustand resultierte, bei dem keine feinen Vertiefungen und Erhöhungen in Verteilung gebildet wurden, daß das Ergebnis absolut unbefriedigend war, obwohl der Rauhigkeitsbereich die obige Bedingung erfüllte.

Andererseits erkennt man aus den Ergebnissen von Tab. 2, daß die Entwicklung der Reibung insbesondere bei hoher Drehzahl (8000 1/min.) auf niedrigen Pegel gebracht wird, indem der Wert der Differenz r2-r1 auf den Bereich innerhalb 0,2-20 µm eingestellt wird, und daß eine erfolgreichere Erzeugung des dynamischen Druckzustandes erreicht wird.

In Tab. 3 sind Meßergebnisse von mittlerer Mittellinienrauhigkeit Ra, maximaler Höhe Rmax und Zehn-Punkt-Rauhigkeit (Mittelwert) Rz einer aufgerauhten Oberfläche aufgezeigt, die durch Beschießen mit Silikonkarbidpartikeln erhalten wurde, welche verschiedene mittlere Partikelgrößen aufwiesen, wobei verschiedene Beschießungsgeschwindigkeiten für eine Periode von 0,2 min je Vorgang mit Bezug auf die Achse 82 zur Wirkung gebracht wurden.

Tabelle 3

Man erkennt, daß Rauhigkeiten, welche für die vorliegend angegebenen Zwecke geeignet sind, erhalten werden, wenn die Beschießungspartikel eine mittlere Partikelgröße im Bereich von 5-100 µm aufweisen und mit einer Beschießungsgeschwindigkeit von 50 m/s-300 m/s ausgestrahlt werden.

Beispiel 5

Aus demselben Material wie für Beispiel 1 wurde ein umlaufendes Bauteil 83 hergestellt und in zylindrische Form gebracht, wobei ein Außendurchmesser von 20 mm, ein Radius der Einsetzöffnung r2 von 3 mm und eine axiale Länge von 20 mm vorgesehen wurden. Ferner wurde der Radius r1 der äußeren Umfangsfläche der Achse 82 so eingestellt, daß r2-r1 (Größe des Lagerspaltes G) 8 µm betrug. Dann wurden die innere Umfangsfläche der Einsetzöffnung 83a und die äußere Umfangsfläche 82a der Achse 82 durch Beschießen mit kugeligen Siliciumkarbidpartikeln von einer mittleren Partikelgröße von 40-50 µm als Beschießungspartikel bei einer Beschießungsgeschwindigkeit von 180 m/s bis 220 m/s aufgerauht, so daß ihre mittlere Mittellinienrauhigkeiten verschiedene Werte von 0,01-1,3 µm annahmen. Zwei Achsen 82, deren Oberflächen in dieser aufgerauht worden waren, wurden für jeden Versuch vorbereitet, und bei einer der beiden Achsen 82 wurden Rillenbereiche ähnlich denjenigen, wie sie in Fig. 7 gezeigt sind, mit Abmessungen gemäß Fig. 10 eingeformt. Unter Einsetzen dieser Prüflinge in die Anlage 300 von Fig. 8 wurden Bewertungen der Entwicklung der Reibungskraft und der Abdichtbarkeit vorgenommen und die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt.

Tabelle 4

Man erkennt, daß die Achse 82, bei der Rillenbereiche eingeformt waren, sowohl bezüglich der Abdichtbarkeit als auch der Entwicklung der Reibung erfolgreich war.

Beispiel 6

Nun sei eine Ausführungsform des Verfahrens zur Bildung der fischgrätenartigen Rillenbereiche des dynamischen Drucklagers gemäß der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben.

Zunächst ist festzustellen, daß die Prüflinge 1-8 diejenigen sind, bei denen Rillenbereiche gebildet wurden, während das Beschießungsmaterial, die Partikelgröße des Beschießungsmaterials und der Beschießungsdruck variiert wurden. Die Bearbeitung erfolgte durch ein Verfahren zur Herstellung der fischgrätenartigen Rillenbereiche unter Verwendung einer Präzisions-Beschießungstechnik gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die Präzisions-Beschießungstechnik oder -Hämmertechnik der Prüflinge 1-8 wurde mit einer Feinpulver-Beschießungsanlage Pneuma Blaster (hergestellt von Fuji Seisakusho) an Lagerhülsen durchgeführt, welche jeweils aus SCM440-Stahl (HAT- Material) als das beschossene oder gehämmerte Material hergestellt waren. Fig. 13 zeigt schematisch die Feinpulver-Beschießungsanlage.

In der in Fig. 13 gezeigten Feinpulver-Beschießungsanlage 130 ist auf einem Bearbeitungstisch 132 ein Halter 134 zum Einspannen eines Werkstückes 142 (im vorliegenden Falle einer Lagerhülse) vorgesehen, ferner eine Kammer 138 zur Aufnahme von harten Perlen oder harten Materialperlen als Beschießungsmaterial, wobei die Kammer 138 an einem Schlitten 140 geführt ist, der so ausgebildet ist, daß er vertikal bewegbar ist. Eine Hartmaterialperlen-Beschießungsdüse 136 ist drehbar an der Kammer 138 gehalten, so daß sie auf das im Halter 134 eingespannte Werkstück 142 gerichtet werden kann. Zur Bildung von fischgrätenartigen Rillen an dem Werkstück 142 mit dieser Anlage wird ein mit den fischgrätenartigen Rillen zu versehender Oberflächenbereich des Werkstückes 142 zuvor durch eine Maskierungsschicht maskiert, welche Durchtrittsöffnungen entsprechend der Gestalt von fischgrätenartigen Rillen aufweist. Dann wird der Schlitten 140 angetrieben, so daß sich die Kammer 138 absenkt, wodurch die Düse 136 vertikal abgesenkt wird, während sie gedreht wird. Beschießungsmaterial wird an einer Stelle injiziert, an welche die zur Injektion der Hartmaterialperlen dienende Düse 136 in eine dem Werkstück 142 gegenüberliegende Lage kommt, wodurch fischgrätenartige Rillenbereiche der besonderen gewählten Gestalt erzeugt werden.

Die Prüflinge 1-4 waren solche, welche durch Präzisionsbeschießung mit Hartmaterialperlen als Beschießungsmaterial bearbeitet wurden. Die Herstellungsbedingungen für die einzelnen Prüflinge sind in Tabelle 5 festgehalten. Hartmaterialperlen mit einer Partikelgröße von 40 µm für die Prüflinge 1 und 2, und mit einer Partikelgröße von 80 µm für die Prüflinge 3 und 4 wurden in diesem Falle eingesetzt. Der Beschießungsdruck war 2 kg/cm² für die Prüflinge 1 und 3, und betrug 4 kg/cm² für die Prüflinge 2 und 4. Die Beschießungszeit betrug in sämtlichen Fällen 15 Sekunden.

Tabelle 5

Die Prüflinge 5-8 waren diejenigen, welche durch Präzisionsbeschießung mit Siliziumkarbidpartikeln (SiC) als Beschießungsmaterial bearbeitet wurden. Die Herstellungsbedingungen für die Prüflinge sind in Tabelle 6 zusammengestellt. Hartmaterialperlen mit einer Partikelgröße von 40 µm für die Prüflinge 5 und 6, so wie mit einer Partikelgröße von 80 µm für die Prüflinge 7 und 8 wurden in diesem Falle eingesetzt. Der Beschießungsdruck war 2 kg/cm² für die Prüflinge 5 und 7, und betrug 4 kg/cm² für die Prüflinge 6 und 8. In sämtlichen Fällen betrug die Beschießungszeit 20 Sekunden.

Tabelle 6

Die Prüflinge 1-8 wurden bewertet. Zunächst ist bezüglich der Tiefen der herstellbaren Rillen, welche jeweils voneinander abhängig vom Beschießungsmaterial abweichen, zu sagen, daß die Tiefe der hergestellten Rillen 0,1 µm in den Prüflingen 1- 4 (Harte Perlen) betrug, während Rillen von 1-3 µm Tiefe bei den Prüflingen 5-8 (Siliziumkarbid) herstellbar waren. Aus dieser Tatsache erkennt man, daß harte Perlen für die Bildung seichter Rillen geeignet sind, und daß Siliziumkarbidpartikel (SiC) für die Herstellung der fischgrätenartigen Rillenbereiche geeignet sind.

Ferner zeigt Fig. 14 die Beziehung zwischen dem Beschießungsdruck und der Rillentiefe für den Fall, in welchem Siliziumkarbid mit einer Partikelgröße von 80 µm eingesetzt wurde. In dieser graphischen Darstellung ist auf der Abszisse der Beschießungsdruck (kg/cm²) und auf der Ordinate die Rillentiefe (µm) eingetragen. Wie aus dieser graphischen Darstellung erkennbar nimmt die Tiefe der gebildeten Rillen mit zunehmendem Beschießungsdruck zu, erreicht jedoch einen Sättigungszustand, wenn der Beschießungsdruck über 4 kg/cm² hinausgeht. Diese Tatsache führt zu dem Schluß, daß selbst dann, wenn der Beschießungsdruck höher als ein bestimmter Wert ist, die resultierend Wirkung nahezu unverändert bleibt. Das bedeutet im vorliegenden Falle, daß ein Beschießungsdruck von etwa 4 kg/cm² optimal ist.

Fig. 15 zeigt die Beziehung zwischen der Partikelgröße und der Rauhigkeit eines behandelten Materials für den Fall, in welchem Siliziumkarbid als Beschießungsmaterial verwendet wurde und der Beschießungdruck 4 kg/cm² war. In dieser Graphik ist auf der Abszisse die Partikelgröße (µm) und auf der Ordinate die Rauhigkeit (µm) aufgetragen. Wie man aus dieser graphischen Darstellung erkennt, nimmt die Oberflächenrauhigkeit der gebildeten Rillenbereiche sanft mit zunehmender Partikelgröße des Beschießungsmaterials zu. Die Rauhigkeit wird im wesentlichen konstant, wenn die Partikelgröße des Beschießungsmaterials etwa 60 µm übersteigt.

Hinsichtlich der Rauhigkeit sind geringere Rauhigkeitswerte in bestimmten Fällen vorzuziehen. In anderen Fällen aber ist ein bestimmtes Niveau der Rauhigkeit erforderlich, beispielsweise, wenn ein metallischer Belag oder ein keramischer Belag auf der Oberfläche durch Plasmasprühen aufgebracht wird, so daß je nach Anwendungsfall verschiedene Oberflächenrauhigkeiten erforderlich sind. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bildung der Rillen ist jedoch dazu geeignet, die erforderlichen Oberflächenrauhigkeiten durch Einstellung der Partikelgröße des Beschießungsmaterials zu erzeugen.

Aus den oben angegebenen Gründen zeigt es sich, daß das Verfahren zur Erzeugung fischgrätenartiger Rillenbereiche eines dynamischen Drucklagers gemäß der vorliegenden Erfindung dazu geeignet ist, Rillenbereiche mit ganz bestimmten Rillentiefen und Oberflächenrauhigkeiten zu erzeugen, indem die Materialeigenschaften, die Partikelgröße und der Beschießungsdruck des Beschießungsmaterials entsprechend gewählt werden. Es sei nun ein Fall beschrieben, in welchem dieses Verfahren auf ein praktisches dynamisches Drucklager angewendet wird.

Fig. 16 verdeutlicht ein Beispiel, in welchem fischgrätenartige Rillenbereiche 122, 122 . . . in einer Lagerhülse oder Lagerschale 142 eines dynamischen Drucklagers gebildet sind. Fig. 17 zeigt in Vergrößerung den inneren Umfangsabschnitt der Lagerhülse 142 von Fig. 16, wobei die Gestalt der V-förmigen, fischgrätenartigen Rillenbereiche 122, 122 . . . deutlich gemacht ist. Fig. 18A zeigt einen Schnitt Iängs der Linie BB' des fischgrätenartigen Rillenbereichs von Fig. 17, und Fig. 18B zeigt einen Schnitt längs der Linie CC' des selben fischgrätenartigen Rillenbereichs. Die Bezugszeichen W₁ und W₂ bezeichnen Breiten der jeweiligen Rillen, und D₁ sowie D₂ bezeichnen die Tiefen der jeweiligen Rillen.

Für die Bildung dieser fischgrätenartigen Rillenbereiche 122, 122 . . . wurde Siliziumkarbid als Beschießungsmaterial verwendet, wobei eine Partikelgröße von 80 µm und ein Beschießungsdruck von 4 kg/cm² zur Wirkung gebracht wurden und eine Zeit von 15 Sekunden für die Herstellung angesetzt wurde. Die fischgrätenartigen Rillenbereiche 122, 122 . . ., welche unter diesen Bedingungen erzeugt wurden, hatten Werte W₁ = 200 µm, D₁ = 12,5 µm bzw. W₂ = 106 µm und D₂ = 6,3 µm. In dieser Weise kann nicht nur der BB'-Schnitt, welcher eine verhältnismäßig grobe Konfiguration aufweist, sondern auch der CC'-Schnitt, der eine feine Konfiguration hat, erwartungsgemäß geformt werden.

Das Verfahren zur Herstellung fischgrätenartiger Rillenbereiche eines dynamischen Drucklagers gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt und es ergeben sich vielerlei Modifikationen und Änderungen, die dem Fachmann im Rahmen des hier angegebenen grundsätzlichen Gedankens gegeben sind. Während beispielsweise die obigen Ausführungsformen für Fälle gezeigt sind, bei denen fischgrätenartige Rillenbereiche auf der Seite der Lagerhülse gebildet werden, kann die vorliegende Erfindung auch in der Weise eingesetzt werden, daß fischgrätenartige Rillenbereiche auf der Seite der Lagerachse und der Lagerwelle erzeugt werden.

Weiter können durch Ändern der Bedingungen für die Partikelgröße und den Beschießungsdruck des Beschießungsmaterials dynamisch Druck erzeugende Rillen in verschiedenen Konfigurationen und Tiefen erzeugt werden, ohne daß eine Beschränkung auf V-förmige Fischgräten-Rillenbereiche gegeben ist, wie sie in den Beispielen gezeigt sind.

Außerdem sind zwar in den obigen Beispielen harte Perlen und Siliziumkarbid als Beschießungsmaterial angegeben, doch können verschiedene Arten von kleinen Partikeln aus Kunststoffen, Aluminiumoxid und dergleichen verwendet werden, wenn nur ihre Partikelgröße im Bereich von 5 bis 100 µm liegt. Auch können beliebige Anlagen für die Herstellung der fischgrätenartigen Rillenbereiche verwendet werden, wenn sie dazu in der Lage sind, Herstellungsbedingungen wie Beschießungsdruck, Beschießungsmenge je Zeiteinheit und Größe der Bestrahldrüse einzustellen, ohne daß eine Beschränkung auf bestimmte Anlagenformen besteht.

Claims

1. Lagervorrichtung mit
einem ersten Bauteil in Gestalt einer Welle oder Achse (2; 50, 52; 72); und
einem zweiten Bauteil (3; 53; 73), welches eine Einsetzöffnung (3a; 53a; 73a) aufweist, durch welche das erste Bauteil hindurch reicht und welche zwischen einer Innenfläche der Einsetzöffnung und einer äußeren Umfangsfläche des ersten Bauteils einen Lagerspalt (G) einer bestimmten Größe bildet, welcher mit Strömungsmittel erfüllt ist und eine Rotation des ersten Bauteils um eine Achse relativ zu dem zweiten Bauteil gestattet, wobei
in mindestens einer der Umfangsflächen, nämlich der äußeren Umfangsfläche (2a; 52a, 72a) des ersten Bauteils (2; 50, 52; 72) oder der inneren Umfangsfläche des zweiten Bauteils (3; 53; 73), welche gegenübersteht, punktartige feine Senken und Erhöhungen verteilt ausgebildet sind, so daß die Oberfläche derart aufgerauht ist, daß die mittlere Mittellinien-Rauhigkeit der Oberfläche auf einen Bereich von 0,1 µm-1,0 µm eingestellt ist, und wobei das erste Bauteil und das zweite Bauteil relativ zueinander rotieren, so daß ein radialer dynamischer Druck um das erste Bauteil herum in dem Lagerspalt (G) erzeugt wird.

2. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel ein Gas ist.

3. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel eine Flüssigkeit ist.

4. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Mittellinien-Rauhigkeit mindestens einer der Umfangsflächen der äußeren Umfangsfläche des ersten Bauteils und der inneren Umfangsfläche des zweiten Bauteils, auf einen Bereich von 0,15 µm-0,2 µm eingestellt ist.

5. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bezeichnung des Radius der säulenförmigen äußeren Umfangsfläche des ersten Bauteils mit r1 und des Radius der säulenförmigen inneren Umfangsfläche des zweiten Bauteils mit r2 die Differenz r2-r1 auf einen Bereich von 0,2 µm-20 µm eingestellt ist.

6. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bezeichnung des Radius der äußeren Umfangsfläche des ersten Bauteils mit r1 und des Radius der inneren Umfangsfläche des zweiten Bauteils r2 und der Zylindrizität jeder Fläche mit C der Bedingung C ≦ (r2-r1)/2 genügt ist.

7. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß punktartige feine Vertiefungen und Erhöhungen verteilt in der äußeren Umfangsfläche des ersten Bauteils gebildet sind, wodurch die Oberfläche so aufgerauht ist, daß die mittleren Mittellinien-Rauhigkeit Ra der äußeren Umfangsfläche des ersten Bauteils auf einen Bereich von 0,1 µm-1,0 µm eingestellt ist, während eine mittlere Mittellinien-Rauhigkeit Ra der inneren Umfangsfläche des zweiten Bauteils auf 1,0 µm oder darunter eingestellt ist.

8. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil (2; 50, 52) ein Dreh-Abstützungsteil (7; 56) aufweist, das so ausgebildet ist, daß es Berührung zu einem abgestützten Teil an dem zweiten Bauteil (3; 53) hat und eine Drehabstützung für das zweite Bauteil bildet, das sich aber in dem durch den Lagerspalt (G) vorgegebenen Bereich in radialer Richtung zu bewegen vermag.

9. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die punktartigen feinen Vertiefungen und Erhöhungen durch Aufstrahlen oder Beschießen von Beschießungspartikeln erzeugt sind, welche eine mittlere Partikelgröße aufweisen, die im Bereich von 5 µm-100 µm eingestellt ist, wobei eine Beschießungsgeschwindigkeit von 50 m/sek.-300 m/sek. in Richtung auf die mit Vertiefungen und Erhöhungen zu versehenden Flächenbereiche eingehalten ist, wo die Vertiefungen und Erhöhungen gebildet werden sollen.

10. Lagervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die punktartigen feinen Vertiefungen und Erhöhungen unter Verwendung von Partikeln als Beschießungspartikel gebildet werden, welche härter als das Material sind, aus welchem die mit Vertiefungen und Erhöhungen zu versehende Oberfläche besteht.

11. Lagervorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die punktartigen feinen Vertiefungen und Erhöhungen unter Verwendung von kugeligen Partikeln als Beschießungspartikel erzeugt sind.

12. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß die punktartigen feinen Vertiefungen und Erhöhungen durch gegebenenfalls mehrmalige Wiederholung der Beschießung der mit Vertiefungen und Erhöhungen zu versehenden Oberflächenbereiche mit Beschießungspartikel gebildet sind.

13. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Rillenbereiche, welche zur Erzeugung des radialen dynamischen Druckes beitragen, zusammen mit den punktartigen feinen Vertiefungen und Erhöhungen in mindestens einer der beiden Umfangsflächen, nämlich der äußeren Umfangsfläche des ersten Bauteils und der inneren Umfangsfläche des zweiten Bauteils, welche gegenübersteht, gebildet sind.

14. Festplattenantrieb, welcher folgendes enthält:
eine Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13;
einen Antriebsabschnitt (10, 11, 12), der ein umlaufendes Teil (3, 4) in Umdrehung versetzt, wobei angenommen ist, daß entweder das erste Bauteil oder das zweite Bauteil der Lagervorrichtung ein feststehendes Bauteil und das jeweils andere Bauteil ein umlaufendes Bauteil ist; und
eine Festplattenanordnung (6), welche an dem umlaufenden Bauteil (3, 4) befestigt ist und zusammen mit diesem rotiert.

15. Polygonspiegelantrieb, welcher folgendes enthält:
eine Lagevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13;
einen Antriebsabschnitt zum Antrieb eines umlaufenden Teiles, welches als rotierendes Teil zu bezeichnen ist, wobei angenommen ist, daß entweder das erste Bauteil oder das zweite Bauteil der Lagevorrichtung ein feststehendes Bauteil ist und das jeweils andere Bauteil ein umlaufendes Bauteil darstellt; und
einen Polygonspiegel (53), der fest mit dem umlaufenden Bauteil verbunden ist bzw. dieses bildet und welcher eine Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen (53c) aufweist, die in polyederartiger Gestalt so vorgesehen sind, daß sie eine Drehachse des rotierenden Bauteils umgeben.

16. Verfahren zur Herstellung fischgrätenartiger Rillenbereiche eines dynamischen Drucklagers, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung fischgrätenartiger Rillenbereiche in einer äußeren Umfangsfläche einer Lagerachse oder Lagerwelle des dynamischen Drucklagers und/oder an einer inneren Umfangsfläche einer Lagerschale oder Lagerhülse, in welche die Lagerachse oder Lagerwelle eingesetzt wird, eine Maskierung der äußeren Umfangsfläche der Lagerachse oder Lagerwelle des dynamischen Drucklagers und/oder eine Maskierung der inneren Umgangsfläche der Lagerschale oder Lagerhülse mit einer Maskierungsschicht vorgenommen wird, welche Durchbrüche einer gewünschten Fischgrätenkonfiguration aufweist; und
daß Partikel geringen Durchmessers durch Präzisionsbeschießung auf die maskierte Fläche gestrahlt werden.

17. Verfahren zur Bildung fischgrätenartiger Rillenbereiehe eines dynamischen Drucklagers gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel kleinen Durchmessers eine Art oder mehrere Arten von Partikeln enthalten, welche aus folgender Gruppe gewählt ist bzw. sind: Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Glaskugeln, Kunststoffpartikel.

18. Verfahren zur Bildung fischgrätenartiger Rillenbereiche eines dynamischen Drucklagers gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelgröße der Partikel geringen Durchmessers 5 µm-100 µm beträgt.