Мисловният модел на повечето хора на лагер включва метални топки или ролки, намаляващи триенето между две движещи се части. Този модел се разпада изцяло с въздушни лагери, които напълно премахват физическия контакт. Звучи твърде лесно да се работи - да се носи една повърхност върху тънък слой въздух под налягане, вместо да се оставя да докосне каквото и да било -, но тази простота е точно причината, поради която технологията е станала стандарт в най--системите за движение с най-висока-прецизност, създадени днес.
Основният механизъм
Въздушният лагер работи, като прокарва сгъстен въздух през поредица от малки отвори или порест ограничителен материал в повърхността на лагера, създавайки тънък, непрекъснат филм от въздух - обикновено с дебелина няколко микрона - между лагера и повърхността, върху която се движи. Този филм поддържа товара и предпазва двете повърхности от физически контакт. Тъй като няма контакт -с-метал (или метал-с-камък), по същество няма триене, няма износване и няма поведение на прилепване-приплъзване - малкото, рязко колебание, което механичните лагери могат да проявят при много ниски скорости или по време на промени в посоката.
Три неща правят това наистина полезно, а не просто елегантно:
Липсата на триене означава липса на генериране на топлина от контакт, което е от огромно значение в системи, където термичната стабилност определя точността на измерване.
Липсата на износване означава липса на деградация с течение на времето. Добре{1}}проектираният въздушен лагер може да работи години наред, без точността на позициониране да се отклони от механичното износване, за разлика от сачмените или ролковите лагери, които бавно губят прецизност с износването на колелата и елементите.
Въздушните филми естествено са малкиповърхностни несъвършенства, осигурявайки по-плавно движение, отколкото могат да постигнат повечето механични алтернативи.
Защо въздушните лагери и гранитът се появяват заедно
Въздушните лагери се нуждаят от изключително плоска, стабилна, ниско{0}}триене-съвместима повърхност, за да се движат, и това е мястото, където гранитът печели своето място в системата, а не стомана или чугун. Гранитът не корозира, не развива микроскопични неравности и повърхностни промени, които металът може да направи с течение на времето, и неговата плоскост се запазва, защото не е подложен на остатъчните напрежения, които машинно обработените и заварени метални конструкции носят от производството. Гранитна платформа, съчетана с въздушна опора, ви дава комбинация, при която нито един от компонентите не е слабото звено по отношение на прецизността или дългосрочната -стабилност.
Къде всъщност ще намерите тази комбинация
Машини за координатно измерване (CMM) и системи за измерване на профили, при които сондата или каретката на сензора трябва да се движат, без да създава собствен шум от позициониране.
Етапи на проверка на полупроводници и литография, където толерансите на позициониране на пластините се измерват в нанометри.
Прецизни лазерни системи, включително фемтосекундни и пикосекундни лазерни платформи, при които стабилността-на пътя на лъча зависи от това, че механичната част отдолу остава напълно неподвижна и се движи плавно, когато се движи.
XY маси за линеен двигател, използвани във всичко - от оборудване за пробиване на печатни платки до линии за проверка на батерийни клетки.
Компромисът-, който си струва да знаете
Въздушните лагери не са безплатен обяд - те се нуждаят от чист, сух, регулиран снабдяване със сгъстен въздух и ако това снабдяване бъде прекъснато, опорните повърхности могат да се докоснат директно, което обикновено е нещо, което системата е проектирана да толерира за кратко, но не и да разчита. Те също така са склонни да струват повече предварително от механичните лагери за еквивалентен капацитет на натоварване. За приложения, където изискването за точност наистина го изисква обаче, няма много заместител -, което точно е причината въздушните лагери да станат почти избор по подразбиране в ултра-прецизните системи за движение през последните две десетилетия.