De fleste menneskers mentale modell av et lager involverer metallkuler eller ruller som reduserer friksjonen mellom to bevegelige deler. Den modellen går helt i stykker med luftlagre, som kvitter seg med fysisk kontakt helt. Det høres nesten for enkelt ut til å - flyte én overflate på en tynn film med trykkluft i stedet for å la den berøre noe -, men denne enkelheten er nettopp grunnen til at teknologien har blitt standard i de høyeste-presisjonsbevegelsessystemene som er bygget i dag.
Den grunnleggende mekanismen
Et luftlager fungerer ved å tvinge komprimert luft gjennom en rekke små åpninger eller et porøst begrensende materiale i lageroverflaten, og skaper en tynn, kontinuerlig film av luft - vanligvis noen få mikron tykk - mellom lageret og overflaten det kjører på. Den filmen støtter belastningen og forhindrer at de to overflatene noen gang får fysisk kontakt. Fordi det ikke er kontakt mellom metall- og-metall (eller metall-til-stein), er det i hovedsak ingen friksjon, ingen slitasje, og ingen stikk-gli-adferd - den lille, rykkelige nølingen som mekaniske lagre kan utvise ved svært lave hastigheter eller under retningsendringer.
Tre ting gjør dette genuint nyttig i stedet for bare elegant:
Ingen friksjon betyr ingen varmeutvikling fra kontakt, noe som betyr enormt i systemer der termisk stabilitet bestemmer målenøyaktigheten.
Ingen slitasje betyr ingen forringelse over tid. Et godt-luftlager kan kjøre i årevis uten at posisjoneringsnøyaktigheten avdrifter fra mekanisk slitasje, i motsetning til kule- eller rullelagre, som sakte mister presisjon når løp og elementer slites.
Luftfilmer er naturligvis gjennomsnittlige småoverflatefeil, som gir jevnere bevegelse enn de fleste mekaniske alternativer kan oppnå.
Hvorfor luftlagre og granitt dukker opp sammen
Luftlagre trenger en ekstremt flat, stabil, lav-friksjon-kompatibel overflate å kjøre på, og det er her granitt fortjener sin plass i systemet i stedet for stål eller støpejern. Granitt korroderer ikke, utvikler ikke de mikroskopiske grader og overflateendringer som metall kan over tid, og dens flathet holder seg fordi den ikke er utsatt for restspenningene som maskinerte og sveisede metallkonstruksjoner bærer fra produksjonen. En granittplattform sammen med et luftlagertrinn gir deg en kombinasjon der ingen av komponentene er det svake leddet for presisjon eller langsiktig-stabilitet.
Hvor du faktisk finner denne kombinasjonen
Koordiner målemaskiner (CMM) og profilmålesystemer, der sonden eller sensorvognen må bevege seg uten å introdusere noen egen posisjoneringsstøy.
Halvlederinspeksjon og litografistadier, der waferposisjoneringstoleranser måles i nanometer.
Presisjonslasersystemer, inkludert femtosekund- og pikosekundlaserplattformer, der stråle-stabilitet avhenger av at den mekaniske scenen under holder seg helt stille og beveger seg jevnt når den beveger seg.
Lineærmotor XY-tabeller brukt i alt fra PCB-boreutstyr til battericelleinspeksjonslinjer.
Handelen-som er verdt å vite
Luftlagre er ikke gratis lunsj - de trenger en ren, tørr, regulert trykklufttilførsel, og hvis tilførselen avbrytes, kan lageroverflatene komme i direkte kontakt, noe som vanligvis er noe systemet er designet for å tåle kort, men ikke stole på. De har også en tendens til å koste mer på forhånd enn mekaniske lagre for tilsvarende belastningskapasitet. For applikasjoner der nøyaktighetskravet virkelig krever det, er det imidlertid ikke mye av en erstatning for -, noe som er nøyaktig grunnen til at luftlagre har blitt nær et standardvalg i ultra-presisjonsbevegelsessystemer i løpet av de siste to tiårene.