Un sistema de coixinets d'aire-de granit combina una base de màquina de granit-mecanitzat de precisió amb una tecnologia de coixinets d'aire-sense contacte-aire per crear un moviment suau i repetible per a equips exigents. En la fabricació de semiconductors, metrologia òptica, mesura de coordenades, processament làser i inspecció d'alta-resolució, aquesta arquitectura pot ajudar a reduir la fricció, el desgast, la generació de partícules i les pertorbacions del moviment.
El principi és senzill: l'aire a pressió forma una pel·lícula fina entre una superfície de suport mòbil i una superfície de guia molt precisa. L'element mòbil flota en lloc de rodar o lliscar en contacte mecànic. Però el rendiment del sistema depèn de molt més que del propi coixinet. La superfície de referència de granit, el disseny estructural, el subministrament d'aire, el mètode de muntatge, el control de neteja, l'accionament de moviment i l'estratègia de metrologia influeixen en el resultat final. Les etapes de coixinets d'aire-s'utilitzen habitualment quan el moviment sense fricció, la rectitud elevada, la velocitat estable i el posicionament repetible són importants.
Per als constructors d'equips, la pregunta clau no és només si s'utilitza un coixinet d'aire. És si el sistema complet de coixinets-i-aire-de granit està dissenyat al voltant de l'aplicació real.
Com funciona un sistema de rodaments-Aire de granit
Un sistema de coixinets-d'aire de granit consisteix generalment en abase de granit de precisióo via guia, un carro de coixinets d'aire-, un subministrament d'aire controlat, un sistema d'accionament, retroalimentació de posició i un conjunt estructural que suporta la càrrega útil.
La base de la màquina de granit funciona com a referència geomètrica estable. La seva superfície mecanitzada-de precisió proporciona la pista per on es mou el carro. L'aire a pressió es subministra a través de l'element de suport d'aire-, generant una fina pel·lícula d'aire que separa el carro en moviment de la superfície de granit.
Com que no hi ha contacte amb elements rodants-durant el funcionament normal, l'escenari pot evitar diversos efectes associats a les guies mecàniques convencionals:
- Fregament mecànic durant el moviment
- Comportament de lliscament-a baixa velocitat
- Desgast causat pel contacte directe de rodament o lliscament
- Contaminació relacionada amb lubricants-en entorns aplicables
- Pertorbacions inverses i histèresi associades als mecanismes de contacte
- Generació de partícules per contacte mecànic
Els coixinets d'aire poden utilitzar diferents-principis de distribució d'aire, inclosos dissenys de suports-porosos-basats en orificis. En els coixinets de mitjans-porosos, l'aire comprimit passa per moltes vies petites en un material porós per crear un coixí d'aire distribuït. Això pot proporcionar un camp de pressió més uniforme a través de la superfície del coixinet que un nombre limitat de punts de subministrament discrets, depenent del disseny del coixinet.
Un sistema de moviment-de coixinets d'aire de granit típic també pot incorporar motors lineals per a l'accionament directe i codificadors òptics o interferòmetres làser per a la retroalimentació. El resultat pot ser una plataforma-d'alt rendiment per a l'escaneig, el mesurament, la inspecció d'hòsties, el transport de precisió o el posicionament òptic.
Per què s'utilitza el granit com a estructura de referència
El buit d'aire en un sistema de coixinets-d'aire és extremadament petit. Per tant, la superfície de guia ha de ser estable, llisa i controlada geomètricament. Fins i tot les desviacions menors en la planitud local, les costures, l'estat de la superfície o l'alineació de la instal·lació poden influir en el comportament de l'espai-aire, la suavitat del moviment, la rectitud i la repetibilitat.
El granit de precisió se sol seleccionar com a material estructural i de referència perquè ofereix diverses característiques útils per a aplicacions d'ultra{0}}precisió:
| Factor de selecció | Importància en un sistema de-aire | Consideració de disseny |
|---|---|---|
| Planitud superficial | Admet un comportament-de buit d'aire coherent | Definiu la planitud i la planitud local en funció del disseny del coixinet |
| Rectitud | Influeix en la precisió del moviment lineal- | Superfícies de referència de rails o guies de control |
| Amortiment de vibracions | Ajuda a limitar les pertorbacions als processos òptics i de metrologia | Avalueu la base completa, el marc de suport, el sòl i el sistema d'aïllament |
| Estabilitat dimensional | Admet la coherència geomètrica-a llarg termini | Considereu l'entorn operatiu i el control tèrmic |
| Resistència a la corrosió | Ajuda en entorns industrials i nets controlats | Revisar l'exposició química i el procés de neteja |
| Comportament no-magnètic | Pot ser útil al voltant d'instruments sensibles | Confirmeu els requisits reals del sensor i de l'actuador |
| Integració d'inserció | Permet el muntatge de motors, codificadors, rails, cobertes i accessoris | Especifiqueu aviat les ubicacions d'inserció i les referències de dades |
| Capacitat{0}}de gran format | Admet configuracions de viatge llarg i de diversos eixos- | Verificar la capacitat de mecanitzat, manipulació i inspecció |
UNPARALLELED® utilitza granit negre d'alta-densitat, amb una densitat declarada d'aproximadament 3.100 kg/m³, per a aplicacions de precisió i estabilitat. El material es selecciona com a part d'un procés de fabricació complet que inclou la selecció de pedra bruta-, mecanitzat, rectificat de precisió, integració de plaquetes, inspecció i muntatge.
El granit no garanteix automàticament un sistema-de coixinets d'aire correcte. S'han d'avaluar conjuntament la disposició del suport, el perfil de càrrega, la massa en moviment, la selecció de l'actuador, la geometria de la base, les condicions de temperatura i la qualitat de la superfície de guia-. Els fabricants de coixinets d'aire-observen específicament que s'han de tenir en compte l'acabat de la superfície de la guia-, la planitud local i les costures perquè afecten l'entrefer i el rendiment dels coixinets.
Aplicacions típiques dels coixinets d'aire de granit
Els sistemes de coixinets-d'aire de granit s'utilitzen habitualment quan el moviment suau, sense-contacte i la geometria altament estable són més importants que la simple robustesa mecànica o el baix cost inicial.
Les aplicacions típiques inclouen:
- Equips d'inspecció i manipulació d'hòsties{0}}de semiconductors
- Metrologia òptica i inspecció de visió d'alta{0}}resolució
- Màquines de mesura de coordenades i sistemes de mesura de precisió
- Equips de processament làser i de posicionament-de feix làser
- Sistemes industrials d'inspecció de TC i raigs X-
- Sistemes AOI i plataformes d'inspecció de components electrònics-
- Equips d'escaneig de precisió
- Equips de fabricació de pantalla plana-i fotònica
- Instruments científics i plataformes de recerca
- Etapes XY-aire, sistemes XY-theta i conjunts de moviment multi-eix
En els sistemes CMM, els coixinets d'aire s'han utilitzat durant molt de temps per suportar un moviment suau i repetible de la sonda. Ajuden a reduir la resistència al moviment i els efectes d'inversió que poden interferir amb el rendiment de la mesura. Les superfícies de treball de granit i les referències estructurals també són habituals en aquests sistemes perquè proporcionen dades estables i-mecanitzades amb precisió per a accessoris, volums de mesura i estructures mòbils.
Per a aplicacions de semiconductors, una plataforma d'aire-granit pot suportar una plataforma d'hòsties, un sistema de càmeres, un mòdul òptic o un conjunt d'escaneig d'alta-resolució. La base de granit esdevé un pla de referència; els coixinets d'aire proporcionen una guia sense fricció; el motor lineal proporciona moviment; i el codificador o interferòmetre verifica la posició.
Exemple d'enginyeria: Plataforma d'Inspecció de Wafers Òptics
Penseu en un fabricant d'equips que desenvolupi una màquina d'inspecció-d'hòsties òptiques. El sistema requereix una plataforma XY per moure una hòstia o un capçal d'imatge sense problemes per una gran àrea de treball. Inclou una càmera d'alta-resolució, un mòdul d'il·luminació, un eix d'enfocament de precisió, una retroalimentació del codificador i un motor lineal d'accionament directe-.
Una etapa de rodaments-convencionals pot ser suficient per a moltes aplicacions d'automatització industrial. Tanmateix, si el procés d'inspecció és sensible a les pertorbacions del moviment de baixa-velocitat, vibracions, generació de partícules o ondulacions de velocitat, l'equip d'enginyeria pot avaluar una arquitectura de coixinets d'aire-.
En aquest exemple, la base de la màquina de granit pot incloure:
- Dues superfícies de guia de precisió per al carro-aire
- Àrees de referència controlades de planitud-per als mòduls òptics
- Insercions roscades per a pistes o bobines d'imants de motor-lineals
- Superfícies de muntatge a escala del codificador-
- Canals-d'encaminament de cables i cobertes protectores
- Superfícies de referència per a l'alineació del conjunt
- Interfícies per a peus anivellants o suports d'aïllament{0}}de vibracions
- Superfícies de precisió per a un mandril d'hòsties o un aparell de buit
La base no s'ha de dissenyar només a partir del sobre XY. El proveïdor ha d'entendre la càrrega útil, la massa en moviment, el perfil d'acceleració, l'espai entre guies, la precisió geomètrica requerida, els punts de suport, les condicions ambientals i la documentació d'inspecció desitjada.
Aquí també és on una base de màquina de granit personalitzada difereix d'una placa de superfície de granit estàndard. La base d'una màquina ha d'integrar interfícies funcionals alhora que conserva les superfícies geomètriques crítiques necessàries pel sistema de moviment.
Factors de selecció per a constructors d'equips
Quan seleccioneu una solució de coixinets d'aire de granit-, els fabricants d'equips haurien d'avaluar les àrees següents al principi del procés de disseny.
Subministrament d'aire i neteja
Els coixinets d'aire requereixen un subministrament d'aire{0}}comprimit net i estable. La humitat, l'oli, les partícules o la variació de pressió poden afectar el rendiment i poden contaminar equips sensibles. El sistema de preparació de l'aire-s'ha d'especificar com a part de la plataforma de moviment, no tractar-se com una idea posterior.
La qualitat de l'aire, la filtració, l'estabilitat de pressió, la disposició de les canonades, el mètode de control i la resposta a la-interrupció del subministrament d'aire necessaris s'han de discutir amb el proveïdor de coixinets d'aire-i amb l'integrador del sistema.
Qualitat superficial i Geometria Local
La superfície de la guia de granit ha de complir els requisits de planitud, rectitud i{0}}acabat superficial del coixinet d'aire seleccionat. El requisit acceptable depèn del tipus de coixinet, la mida, l'enfocament de la precàrrega, la bretxa de treball, la càrrega i la longitud del recorregut.
Com a exemple, la guia d'un proveïdor de coixinets d'aire-indica que la planitud local sota el coixinet s'ha de considerar en relació amb l'espai d'aire dissenyat i que, en general, s'han d'evitar les costures d'una guia guia sempre que sigui possible.
Perfil de càrrega i moviment
El sistema de coixinets d'aire-s'ha de dissenyar per a la càrrega estàtica, la càrrega mòbil, els canvis-de-centre de gravetat, l'acceleració, la desacceleració i les possibles forces fora de l'-eix. Una plataforma que admet un mòdul òptic lleuger pot requerir un disseny diferent d'un que porta un conjunt de manipulació d'hòsties pesades-o un subsistema de TC industrial.
El camí de càrrega ha de quedar lliure des de la càrrega útil en moviment a través del carro i els coixinets fins a l'estructura de granit i finalment als suports de la màquina i el terra.
Mida de la base i capacitat de fabricació
Les grans estructures de granit requereixen una manipulació de materials especialitzada, equips de mòlta, metrologia, planificació d'elevació i embalatge d'exportació. UNPARALLELED® opera dues instal·lacions de fabricació amb un total d'aproximadament 200.000 m², juntament amb una àrea d'emmagatzematge de pedra crua-dedicada d'aproximadament 20.000 m².
La seva gran capacitat de-components inclou peces de fins a 100 tones, 20 m de llargada, 4.000 mm d'amplada i 1.000 mm de gruix, subjectes al disseny dels components i als requisits del procés. Aquesta capacitat pot suportar components de granit de gran-format de precisió per als constructors d'equips que requereixen un recorregut llarg, superfícies de treball àmplies o conjunts estructurals de diversos-eixos.
Criteris d'inspecció i acceptació
Abans de començar la producció, el proveïdor i el client han d'acordar quines superfícies són crítiques, com es mesuraran, quin sistema de dades s'utilitzarà i quin informe d'inspecció es requereix.
UNPARALLELED® utilitza equips d'inspecció de Mahr, Mitutoyo, WYLER, Renishaw i altres proveïdors reconeguts. El seu equip de mesura és compatible amb la traçabilitat del calibratge i les àrees de producció i inspecció controlades amb el clima-controlat amb la humitat-ajuden a donar suport al treball de mecanitzat i mesurament de precisió.
Quan els coixinets d'aire poden no ser la millor opció
Els coixinets d'aire són molt capaços, però no són automàticament la solució adequada per a totes les màquines de precisió.
Una guia d'elements rodants-o una altra arquitectura de base de la màquina- pot ser més adequada quan l'aplicació prioritza una alta tolerància als cops, un funcionament simplificat, un pressupost inicial més baix, una qualitat de l'aire menys exigent o una capacitat de càrrega elevada sense un moviment de fricció ultra-suau i baix-.
Els sistemes-de coixinets d'aire poden requerir una enginyeria més acurada pel que fa al control de la contaminació, el subministrament d'aire, la protecció de superfícies i la instal·lació. El seu valor és més fort quan el benefici del rendiment-com ara un control suau de la velocitat, una alta repetibilitat, un desgast reduït, una baixa generació de partícules o una geometria altament precisa-admet directament els requisits comercials i tècnics de l'equip. Les plataformes de coixinets d'aire-s'utilitzen habitualment en aplicacions com ara metrologia, fabricació de semiconductors, sistemes òptics i escaneig de precisió perquè aquestes aplicacions poden justificar el disseny addicional i els controls operatius.
L'elecció correcta s'ha de basar en el requisit total del sistema en lloc d'una preferència material sola.
Sol·liciteu una solució de rodaments d'aire-granit personalitzada
Un sistema de coixinets d'aire-alt rendiment- comença amb una base estable i fabricada amb precisió. El granit proporciona la referència estructural, però l'èxit depèn de la integració de la selecció de materials, superfícies de precisió, insercions, components de moviment, subministrament d'aire, metrologia i muntatge final.
UNPARALLELED® fabrica components de granit de precisió, estructures d'aire-granit, bases de metrologia de granit, bases de granit CMM i solucions personalitzades de bases de màquines de granit per a equips de semiconductors, sistemes d'inspecció òptica, plataformes làser, equips de mesura i automatització-de gamma alta.
La nostra política de qualitat és clara: "El negoci de la precisió mai pot ser massa exigent". També fem un compromís directe amb els clients: "Sense trampa. Sense ocultació. Sense engany".
Si us plau, envieu-nos els vostres dibuixos, toleràncies, dimensions, condicions de càrrega, configuració-de coixinets d'aire, requisits de moviment i detalls de l'aplicació. El nostre equip d'enginyers pot revisar el vostre projecte i oferir un pressupost personalitzat per a components de granit de precisió i conjunts de coixinets-d'aire de granit.