Гранитни въздушни лагери: структура, приложения и съображения за избор

Гранитна въздушна{0}}лагерна система съчетава прецизно-обработена гранитна машинна основа с-контактна въздушна-лагерна технология, за да създаде плавно, повтарящо се движение за взискателно оборудване. При производството на полупроводници, оптичната метрология, измерването на координатите, лазерната обработка и инспекцията с висока -резолюция, тази архитектура може да помогне за намаляване на триенето, износването, генерирането на частици и смущенията при движение.

Принципът е ясен: въздухът под налягане образува тънък филм между движеща се опорна повърхност и високоточна водеща повърхност. Подвижният елемент плава, а не се търкаля или плъзга при механичен контакт. Но работата на системата зависи от много повече от самия лагер. Гранитната референтна повърхност, структурният дизайн, подаването на въздух, методът на монтаж, контролът на чистотата, движението и метрологичната стратегия влияят върху крайния резултат. Въздушните-лагерни стъпала обикновено се използват, когато движението без триене, високата праволинейност, стабилната скорост и повтаряемото позициониране са важни.

За производителите на оборудване ключовият въпрос е не само дали да използват въздушен лагер. Важно е дали цялата гранит-и-въздушна-носеща система е проектирана според реалното приложение.

Как работи гранитна въздушна{0}}лагерна система

Гранитната въздушно{0}}носеща система обикновено се състои от aпрецизна гранитогресна основаили направляваща, въздушно{0}}носеща шейна, контролирано подаване на въздух, задвижваща система, обратна връзка за позицията и структурен възел, който поддържа полезния товар.

Гранитната основа на машината функционира като стабилна геометрична референция. Неговата прецизно-обработена повърхност осигурява релсата, по която се движи количката. Въздух под налягане се подава през въздушно-носещия елемент, генерирайки тънък въздушен филм, който отделя движещата се каретка от гранитната повърхност.

Тъй като няма контакт с търкалящи-елементи по време на нормална работа, степента може да избегне няколко ефекта, свързани с конвенционалните механични направляващи:

• Механично триене по време на движение
• Стик{0}}приплъзване при ниска скорост
• Износване, причинено от директен контакт при търкаляне или плъзгане
• Замърсяване,-свързано с лубриканти в приложими среди
• Реверсивни смущения и хистерезис, свързани с контактни механизми
• Генериране на частици, причинено от механичен контакт

Въздушните лагери могат да използват различни-принципи на разпределение на въздуха, включително конструкции на-базирана на отвор и пореста- среда. В лагерите с порести-носители сгъстеният въздух преминава през много малки пътища в порест материал, за да създаде разпределена въздушна възглавница. Това може да осигури по-равномерно поле на налягане по повърхността на лагера, отколкото ограничен брой отделни точки на захранване, в зависимост от дизайна на лагера.

Типичната система за движение на въздушен{0}}лагер от гранит може също да включва линейни двигатели за директно задвижване и оптични енкодери или лазерни интерферометри за обратна връзка. Резултатът може да бъде високо{2}}ефективна платформа за сканиране, измерване, проверка на пластини, прецизен транспорт или оптично позициониране.

Защо гранитът се използва като референтна структура

Въздушната междина във въздушно{0}}лагерната система е изключително малка. Следователно направляващата повърхност трябва да е стабилна, гладка и геометрично контролирана. Дори незначителни отклонения в локалната плоскост, шевовете, състоянието на повърхността или подравняването на инсталацията могат да повлияят на поведението на въздушната -пролука, гладкостта на движението, праволинейността и повторяемостта.

Прецизният гранит често се избира като конструктивен и референтен материал, защото предлага няколко полезни характеристики за ултра{0}}прецизни приложения:

UNPARALLELED® използва черен гранит с висока -плътност, с обявена плътност от приблизително 3100 kg/m³, за прецизни и стабилни приложения. Материалът е избран като част от цялостен производствен процес, който включва подбор на необработен-камък, машинна обработка, прецизно шлайфане, интегриране на вложката, проверка и сглобяване.

Гранитът не гарантира автоматично успешна въздух{0}}носеща система. Поддържащото устройство, профилът на натоварване, движещата се маса, изборът на задвижващ механизъм, геометрията на основата, температурните условия и качеството на направляващата- повърхност трябва да бъдат оценени заедно. Производителите на въздушни-лагери изрично отбелязват, че покритието на направляващата-повърхност, локалната плоскост и шевовете трябва да се вземат предвид, тъй като те влияят на работната въздушна междина и производителността на лагера.

Типични приложения на гранитни въздушни лагери

Гранитните въздушно{0}}носещи системи обикновено се използват там, където плавното, без{1}}контактно движение и изключително стабилната геометрия са по-важни от простата механична здравина или ниската първоначална цена.

Типичните приложения включват:

• Инспекция на полупроводникови пластини и оборудване-за работа с пластини
• Оптична метрология и зрителна-инспекция с висока разделителна способност
• Координатни измервателни машини и системи за прецизно измерване
• Оборудване за лазерна обработка и позициониране-на лазерен лъч
• Индустриални CT и рентгенови инспекционни системи
• AOI системи и платформи за-инспекция на електронни компоненти
• Оборудване за прецизно сканиране
• Дисплеи с плосък{0}}панел и оборудване за производство на фотоника
• Научни инструменти и изследователски платформи
• Въздушно-носещи XY етапи, XY-тета системи и много-осни модули за движение

В CMM системите въздушните лагери отдавна се използват за поддържане на плавно и повтарящо се движение на сондата. Те помагат за намаляване на съпротивлението при движение и ефектите на обръщане, които могат да попречат на ефективността на измерването. Гранитните работни повърхности и структурните референции също са често срещани в тези системи, тъй като те осигуряват стабилни, прецизно-обработени бази данни за приспособления, обеми за измерване и движещи се конструкции.

За полупроводникови приложения, гранитна въздушна{0}}носеща платформа може да поддържа подложка за пластини, система от камери, оптичен модул или сканиращ модул с висока-разделителна способност. Гранитната основа става референтна равнина; въздушните лагери осигуряват водене без триене; линейният двигател осигурява движение; и енкодерът или интерферометърът проверяват позицията.

Инженерен пример: Платформа за инспекция на оптични пластини

Помислете за производител на оборудване, разработващ машина-за проверка на оптични пластини. Системата изисква XY платформа за плавно придвижване на пластина или глава за изображения през голяма работна площ. Включва камера с висока -разделителна способност, осветителен модул, прецизна фокусна ос, обратна връзка с енкодер и линеен двигател с директно{4}}задвижване.

Една конвенционална степен-на търкалящ лагер може да е достатъчна за много приложения за индустриална автоматизация. Въпреки това, ако процесът на инспекция е чувствителен към смущения при движение при ниска-скорост, вибрации, генериране на частици или вълни на скоростта, инженерният екип може да оцени архитектура на въздушен-лагер.

В този пример основата на гранитната машина може да включва:

• Две прецизни направляващи повърхности за носещата-въздушна стойка
• Контролирани{0}}плоскост референтни зони за оптични модули
• Резбови вложки за линейни-моторни магнитни релси или бобини
• Монтажни повърхности-на скала на енкодер
• Кабелни-канали и защитни капаци
• Основни повърхности за подравняване на монтажа
• Интерфейси за нивелиращи крачета или виброизол-стойки
• Прецизни повърхности за патронник за пластини или вакуумно приспособление

Основата не трябва да се проектира само от XY плика. Доставчикът трябва да разбере полезния товар, движещата се маса, профила на ускорение, разстоянието между водачите, изискваната геометрична точност, опорните точки, условията на околната среда и желаната документация за проверка.

Това е и мястото, където персонализираната гранитна основа на машината се различава от стандартната гранитна повърхност. Базата на машината трябва да интегрира функционални интерфейси, като същевременно запазва критичните геометрични повърхности, необходими на системата за движение.

Фактори за подбор за производители на оборудване

Когато избират гранитосъдържащо решение-, производителите на оборудване трябва да оценят следните области в началото на процеса на проектиране.

Подаване на въздух и чистота

Въздушните лагери изискват чисто, стабилно захранване-сгъстен въздух. Влага, масло, частици или промени в налягането могат да повлияят на работата и да замърсят чувствително оборудване. Системата-за подготовка на въздуха трябва да бъде посочена като част от платформата за движение, а не да се третира като последваща мисъл.

Необходимото качество на въздуха, филтриране, стабилност на налягането, разположение на тръбопроводите, метод за наблюдение и реакция при прекъсване на -подаването на въздух трябва да бъдат обсъдени с доставчика на въздушни-лагери и системния интегратор.

Качество на повърхността и локална геометрия

Повърхността на гранитния водач трябва да отговаря на изискванията за плоскост, праволинейност и-завършеност на избрания въздушен лагер. Приемливото изискване зависи от типа на лагера, размера, подхода на предварително натоварване, работната междина, натоварването и дължината на движение.

Като пример, указания от доставчик на въздушни -лагери отбелязват, че локалната плоскост под лагера трябва да се има предвид спрямо проектираната въздушна междина и че шевовете в направляващата обикновено трябва да се избягват, когато е възможно.

Профил на натоварване и движение

Въздушната{0}}носеща система трябва да бъде проектирана за статично натоварване, движещо се натоварване, промени-на-центъра на тежестта, ускорение, забавяне и възможни сили извън-осите. Платформа, която поддържа лек оптичен модул, може да изисква различен дизайн от този, носещ модул за манипулиране на тежки вафли- или индустриална CT подсистема.

Пътят на товара трябва да бъде свободен от движещия се полезен товар през каретката и лагерите в гранитната конструкция и накрая в опорите и пода на машината.

Основен размер и производствени възможности

Големите гранитни конструкции изискват специализирана обработка на материали, оборудване за смилане, метрология, планиране на повдигане и опаковане за износ. UNPARALLELED® управлява две производствени съоръжения с обща площ от приблизително 200 000 m², заедно със специална зона за съхранение на необработен -камък от приблизително 20 000 m².

Неговите-възможности за големи компоненти включват детайли до приблизително 100 тона, 20 m дължина, 4000 mm ширина и 1000 mm дебелина, в зависимост от дизайна на компонентите и изискванията на процеса. Тази възможност може да поддържа широкоформатни-прецизни гранитни компоненти за производители на оборудване, изискващи дълго пътуване, широки работни повърхности или много-осни структурни възли.

Критерии за проверка и приемане

Преди да започне производството, доставчикът и клиентът трябва да се споразумеят кои повърхности са критични, как ще бъдат измерени, коя система от данни ще се използва и какъв доклад от проверката се изисква.

UNPARALLELED® използва оборудване за проверка от Mahr, Mitutoyo, WYLER, Renishaw и други признати доставчици. Неговото измервателно оборудване се поддържа от проследимост на калибрирането, а контролираните-климат, влажност-зони за производство и инспекция спомагат за прецизната обработка и измерване.

Когато въздушните лагери може да не са най-добрият избор

Въздушните лагери имат много възможности, но не са автоматично правилното решение за всяка прецизна машина.

Направляващ-елемент или друга машинна-базова архитектура може да е по-подходяща, когато приложението дава приоритет на висока устойчивост на удар, опростена работа, по-нисък първоначален бюджет, по-малко взискателно качество на въздуха или висока товароносимост без ултра-гладко движение с ниско-триене.

Въздушно{0}}носещите системи може да изискват по-внимателно проектиране около контрола на замърсяването, подаването на въздух, повърхностната защита и монтажа. Тяхната стойност е най-голяма, когато предимството на производителността-като плавен контрол на скоростта, висока повторяемост, намалено износване, ниско генериране на частици или много точна геометрия-директно поддържа търговските и технически изисквания на оборудването. Въздушните-носещи платформи обикновено се използват в приложения като метрология, производство на полупроводници, оптични системи и прецизно сканиране, тъй като тези приложения могат да оправдаят допълнителния дизайн и оперативни контроли.

Правилният избор трябва да се основава на общото системно изискване, а не само на материални предпочитания.

Поискайте персонализирано решение за гранитни въздушни{0}}лагери

Една високо{0}}ефективна въздушна{1}}носеща система започва със стабилна и точно произведена основа. Гранитът осигурява структурната референция, но успехът зависи от интегрирането на избора на материал, прецизни повърхности, вложки, компоненти за движение, подаване на въздух, метрология и крайно сглобяване.

UNPARALLELED® произвежда прецизни гранитни компоненти, гранитни въздухо{0}}носещи конструкции, гранитни метрологични основи, CMM гранитни основи и персонализирани гранитни базови решения за машини за полупроводниково оборудване, оптични системи за контрол, лазерни платформи, измервателно оборудване и автоматизация от висок{1}}клас.

Нашата политика за качество е ясна: „Прецизният бизнес никога не може да бъде твърде взискателен.“ Ние също поемаме директен ангажимент към клиентите: „Без измама. Без укриване. Без подвеждане.“

Моля, изпратете ни вашите чертежи, допустими отклонения, размери, условия на натоварване, конфигурация на въздушни-лагери, изисквания за движение и подробности за приложението. Нашият инженерен екип може да прегледа вашия проект и да предостави персонализирана оферта за прецизни гранитни компоненти и гранитни въздушни-лагерни възли.