El model mental de la majoria de la gent d'un coixinet inclou boles o corrons metàl·lics que redueixen la fricció entre dues parts mòbils. Aquest model es descompon completament amb coixinets d'aire, que eliminen del tot el contacte físic. Sembla gairebé massa senzill treballar - flotant una superfície sobre una fina pel·lícula d'aire a pressió en lloc de deixar que toqui qualsevol cosa -, però aquesta senzillesa és exactament la raó per la qual la tecnologia s'ha convertit en estàndard en els sistemes de moviment de més-precisió construïts avui dia.
El mecanisme bàsic
Un coixinet d'aire funciona forçant l'aire comprimit a través d'una sèrie d'orificis petits o d'un material restrictor porós a la superfície del coixinet, creant una pel·lícula d'aire fina i contínua - normalment d'unes poques micres de gruix - entre el coixinet i la superfície sobre la qual circula. Aquesta pel·lícula suporta la càrrega i evita que les dues superfícies no entrin en contacte físic. Com que no hi ha contacte metall-a-(o metall-a{-pedra), bàsicament no hi ha fricció, ni desgast, ni comportament d'adherència-lliscant - la petita i brusca vacil·lació que poden presentar els coixinets mecànics a velocitats molt baixes o durant els canvis de direcció.
Tres coses fan que això sigui realment útil i no només elegant:
Sense fricció significa que no es genera calor pel contacte, cosa que és molt important en sistemes on l'estabilitat tèrmica determina la precisió de la mesura.
Sense desgast significa que no hi ha degradació amb el temps. Un coixinet d'aire-ben dissenyat pot funcionar durant anys sense que la precisió de posicionament es derivi del desgast mecànic, a diferència dels coixinets de boles o de rodets, que perden lentament precisió a mesura que es desgasten les curses i els elements.
Les pel·lícules d'aire, naturalment, són petitesimperfeccions superficials, donant un moviment més suau del que poden aconseguir la majoria de les alternatives mecàniques.
Per què els coixinets d'aire i el granit apareixen junts
Els coixinets d'aire necessiten una superfície extremadament plana, estable i compatible amb la -fricció-baixa fricció, i aquí és on el granit guanya el seu lloc al sistema en lloc d'acer o ferro colat. El granit no es corroeix, no desenvolupa les rebaves microscòpiques i els canvis superficials que pot fer el metall amb el pas del temps, i la seva planitud es manté perquè no està subjecte a les tensions residuals que les estructures metàl·liques mecanitzades i soldades porten de la fabricació. Una plataforma de granit combinada amb una etapa de coixinet d'aire us ofereix una combinació on cap dels components és l'enllaç feble de la precisió o l'estabilitat-a llarg termini.
On trobareu realment aquesta combinació
Màquines de mesura de coordenades (CMM) i sistemes de mesura de perfils, on la sonda o el carro del sensor s'han de moure sense introduir cap soroll de posicionament propi.
Etapes d'inspecció i litografia de semiconductors, on les toleràncies de posicionament de les hòsties es mesuren en nanòmetres.
Sistemes làser de precisió, incloses plataformes làser de femtosegons i picosegons, on l'estabilitat del trajecte del feix-depèn de que l'etapa mecànica que hi ha a sota es mantingui perfectament immòbil i es mogui sense problemes quan es mou.
Taules XY de motor lineal utilitzats en tot, des d'equips de perforació de PCB fins a línies d'inspecció de cèl·lules de bateries.
El comerç-Val la pena conèixer
Els coixinets d'aire no són dinars gratuïts - necessiten un subministrament d'aire comprimit net, sec i regulat, i si aquest subministrament s'interromp, les superfícies dels coixinets poden contactar directament, cosa que generalment és una cosa que el sistema està dissenyat per tolerar breument, però en què no es basa. També tendeixen a costar més per endavant que els coixinets mecànics per a una capacitat de càrrega equivalent. Tanmateix, per a aplicacions on el requisit de precisió ho exigeix realment, no hi ha gaire substitut -, i és exactament per això que els coixinets d'aire s'han convertit en una opció predeterminada en els sistemes de moviment d'ultra-precisió durant les dues últimes dècades.