Ultra{0}}tarkkuusvalmistuksessa liikkeen laatu määrää kaiken.
Koneessa voi olla kehittyneitä ohjelmistoja, huippuluokan moottoreita{0}}ja kalliita antureita, mutta jos itse liikejärjestelmä on epävakaa, todellinen tarkkuus on mahdotonta.
Juuri tästä syystä ilmalaakereiden ohjausjärjestelmistä on tullut yhä tärkeämpiä seuraavilla aloilla:
Puolijohteiden valmistus
Optinen tarkastus
Tarkkuusmetrologia
Laserkäsittely
Ilmailun mittaus
Kiekkojen tarkastus
Nopeat{0}}skannausjärjestelmät
Perinteisiin mekaanisiin ohjausjärjestelmiin verrattuna ilmalaakerit voivat saavuttaa lähes kitkattoman liikkeen erittäin suurella toistettavuudella ja sileydellä.
Mutta yksi asia jää monilta huomaamatta:
Ilmalaakerijärjestelmä on vain niin vakaa kuin sen alla oleva perustus.
Ja monissa huippuluokan{0}}tarkkuusjärjestelmissä perusta on graniittia.
Mikä on ilmalaakerin ohjausjärjestelmä?
Ilmalaakerin ohjausjärjestelmä käyttää ohutta kerrosta paineilmaa luomaan kosketuksetonta liikettä liikkuvien osien välille.
Pyörivien pallojen tai mekaanisten kosketuspintojen sijaan liikkuva vaihe "kelluu" mikroskooppisen ilmakalvon päällä.
Tämä luo useita merkittäviä etuja:
Melkein nolla kitkaa
Ei mekaanista kulumaa
Erittäin pehmeä liike
Korkea sijoituksen toistettavuus
Minimaalinen tärinä
Vähentynyt lämmöntuotanto
Erittäin{0}}tarkkuussovelluksissa tämä on tärkeää.
Pienetkin tavanomaisten laakerien{0}}luistoliikkeet voivat vaikuttaa:
Optinen kuvanlaatu
Laserradan tarkkuus
Mittauksen toistettavuus
Puolijohteiden paikannustarkkuus
Ilmalaakerit poistavat suuren osan mekaanisista häiriöistä.
Miksi perinteiset mekaaniset oppaat saavuttavat rajansa
Perinteiset lineaariohjaimet toimivat hyvin monissa teollisissa sovelluksissa.
Mutta kun koneet siirtyvät kohti mikroni-- tai nanometrin-tason tarkkuutta, perinteiset järjestelmät alkavat osoittaa rajoituksia.
Yleisiä ongelmia ovat:
Mekaaninen kitka
Käytä ajan myötä
Voitelun epävakaus
Terminen muodonmuutos
Tärinän siirto
Paikannushystereesi
Suuremmilla nopeuksilla ja tiukemmilla toleransseilla nämä ongelmat tulevat yhä näkyvämmiksi.
Esimerkiksi:
Puolijohteiden tarkastuslaitteissa jopa mikroskooppinen tärinä voi vaikuttaa kuvan laatuun.
Laserjärjestelmissä epävakaa liike voi vaikuttaa säteen sijoitukseen.
Tarkkuusmetrologiassa pienet liikkeen epäjohdonmukaisuudet vaikuttavat suoraan mittauksen luotettavuuteen.
Tästä syystä useammat valmistajat ovat siirtymässä kohti ilmalaakeroituja liikealustoja.
Miksi graniittia käytetään ilmalaakerien alla
Tämä on yksi ultra{0}}tarkkuussuunnittelun tärkeimmistä suunnittelupäätöksistä.
Ilmalaakerit vaativat erittäin vakaan ja erittäin{0}}tasaisen vertailupinnan.
Ja graniitti tarjoaa juuri sen.
Teräs- tai hitsattuihin konerakenteisiin verrattuna tarkkuusgraniitti tarjoaa:
Ylivoimainen tärinänvaimennus
Erinomainen lämmönkestävyys
Korkea jäykkyys
Pitkän-mittojen johdonmukaisuus
Ei--syövyttävät ominaisuudet
Ei--magneettinen käyttäytyminen
Tärkeintä:
Graniitti säilyttää tasaisuuden erittäin hyvin pitkiä aikoja.
Tämä on kriittistä, koska ilmalaakerijärjestelmän sisällä oleva ilmakalvo on uskomattoman ohut.
Hyvin pienet pintapoikkeamat voivat vaikuttaa:
Ilmaraon vakaus
Liikkeen tasaisuus
Suoruuden tarkkuus
Toistettavuus
Käytännön suunnittelussa graniitista itsestään tulee osa liikkeenohjausjärjestelmää.
Smooth Motion alkaa pinnan tarkkuudella
Monet asiakkaat keskittyvät voimakkaasti moottoreihin, koodereihin ja ohjelmistoihin.
Mutta kokeneet insinöörit tietävät:
Ilmalaakerin alla oleva pinnanlaatu on usein tärkeämpää.
Jos graniittiohjainpinta sisältää:
Tasaisuusvirhe
Parallelismin poikkeama
Pinnan aaltoilu
Terminen epävakaus
ilmalaakerin suorituskyky kärsii välittömästi.
Tämä voi aiheuttaa:
Liikkeen vaihtelu
Alennettu paikannustarkkuus
Ilmakalvon epävakaus
Tärinä matkan aikana
Mittauksen epäjohdonmukaisuus
Tästä syystä tarkkuusgraniittijohteet on valmistettava erittäin tiukoilla toleransseilla.
Joissakin ultra{0}}tarkkuusjärjestelmissä tasaisuusvaatimukset voivat lähestyä -mikronia.
Graniitti ratkaisee myös tärinäongelmat
Graniitin yksi suuri etu on tärinänvaimennus.
Metallirakenteet siirtävät tärinää helpommin.
Graniitti imee ja hajottaa värähtelyenergiaa luonnollisesti paljon paremmin kuin monet metallimateriaalit.
Tästä tulee erittäin tärkeää seuraavissa asioissa:
Nopeat{0}}skannausjärjestelmät
Optiset mittauslaitteet
Puolijohdevaiheet
Lasertyöstöjärjestelmät
Tarkkuuskuvausalustat
Pienetkin lähellä olevien koneiden tai lattian liikkeiden aiheuttamat ympäristövärinät voivat vaikuttaa liikkeen tarkkuuteen.
Oikein suunniteltu graniittirakenne auttaa eristämään nämä häiriöt ennen kuin ne saavuttavat tarkkuusvaiheen.
Lämpöstabiilisuus on suurempi ongelma kuin useimmat ihmiset ajattelevat
Lämpötilan muutokset ovat yksi suurimmista piiloongelmista tarkkuusliikejärjestelmissä.
Metalli laajenee ja supistuu suhteellisen nopeasti lämpötilan vaihtelun myötä.
Graniitti käyttäytyy paljon vakaammin.
Aidoissa tehdasympäristöissä koneet toimivat usein yhtäjaksoisesti pitkiä tunteja. Moottoreista, elektroniikasta ja ympäröivistä laitteista syntyvä lämpö voi vähitellen muuttaa koneen rakenteita.
Jopa mikroni{0}}tason lämpömuodonmuutos voi aiheuttaa vakavia paikannusvirheitä ultra-tarkkuussovelluksissa.
Graniitin alhainen lämpölaajeneminen auttaa ylläpitämään:
Liikkeen suoruus
Geometrinen vakaus
Asennuksen johdonmukaisuus
Pitkäaikainen{0}}toistettavuus
Tämä on yksi syy, miksi graniittia käytetään voimakkaasti puolijohde- ja metrologiateollisuudessa.
Kaikki graniitti ei sovellu ilmalaakerijärjestelmiin
Tämä on tärkeä alan todellisuus.
Jotkut toimittajat käyttävät alhaisen{0}}tiheyden kiviä tai jopa marmoria kustannusten alentamiseksi.
Ongelmana on, että huonolaatuisessa{0}}materiaalissa voi olla:
Heikko sisäinen rakenne
Alempi jäykkyys
Korkeampi kosteuden imeytyminen
Huono pitkän ajan{0}}vakaus
Nopeampi kuluminen
Ilmalaakerijärjestelmien materiaalin laatu vaikuttaa suoraan suorituskykyyn.
UNPARALLELED Groupissa yritys käyttää patentoitua UNPARALLELED® mustaa graniittia, jonka tiheys on noin 3100 kg/m³, mikä tarjoaa vahvemman rakenteellisen vakauden ja tärinänvaimennuskyvyn verrattuna moniin standardigraniittimateriaaleihin.
Tiheämpi{0}}graniitti parantaa:
Rakenteellinen jäykkyys
Pinnan vakaus
Dynaaminen liikekäyttäytyminen
Pitkän-tarkkuuden säilyttäminen
Ultra-tarkkuusliikejärjestelmissä itse materiaalilla on valtava merkitys.
Graniitin mittaaminen on vaikeampaa kuin sen työstäminen
Monet yritykset voivat koneistaa graniittia.
Paljon harvemmat pystyvät mittaamaan tarkasti erittäin{0}}tarkkoja ohjauspintoja.
Ilmalaakerijärjestelmissä mittauskyky on ehdottoman kriittinen.
Ammattimaiset valmistajat käyttävät edistyneitä metrologisia laitteita, kuten:
Laserinterferometrit
Elektroniset tasot
Tarkat autokollimaattorit
Pinnankarheusinstrumentit
Korkean{0}}resoluution ilmaisimet
Mittausten jäljitettävyys on yhtä tärkeää.
UNPARALLELED Groupissa kalibrointijärjestelmät ovat jäljitettävissä virallisille metrologialaitoksille, mikä auttaa varmistamaan yhdenmukaisuuden ja luotettavuuden erittäin{0}}tarkkaille sovelluksille.
Koska ultra{0}}tarkkuustekniikassa:
Jos ohjauspintaa ei voida mitata tarkasti, sitä ei voida valmistaa tarkasti.
Ammattitaitoisella käden läpäisyllä on silti väliä
Jopa edistyneillä CNC-koneilla lopullinen tarkkuus riippuu usein manuaalisista viimeistelyprosesseista.
Erityisesti graniittisissa ilmalaakeriohjaimissa.
Kokeneet läppäysteknikot voivat suorittaa mikroni{0}}korjaustöitä, jotka parantavat merkittävästi:
Tasaisuus
Suoruus
Pinnan yhtenäisyys
Ilmakalvon käyttäytyminen
Monet korkealaatuiset-graniitinvalmistajat luottavat edelleen teknikoihin, joilla on vuosikymmenten käsin-hippauskokemus.
Ultra{0}}tarkkuusvalmistuksessa ammattitaito on edelleen erittäin tärkeää.
Graniitti-ilmalaakerijärjestelmien tyypilliset sovellukset
Nykyään graniittinen ilmalaakerijärjestelmiä käytetään laajalti:
Puolijohdekiekon tarkastus
Tarkka laserkäsittely
AOI-järjestelmät
Koordinaattimittauskoneet
Optinen metrologia
Teolliset CT-laitteet
X-Röntgentarkastusjärjestelmät
Tarkkuusliikkeen alustat
Tieteellisen tutkimuksen laitteet
Valmistuksen toleranssien pienentyessä kitkattomien ja erittäin{0}}vakaiden liikejärjestelmien kysyntä jatkaa kasvuaan.
Oikean graniittiilmalaakeritoimittajan valinta
Toimittajaa arvioidessaan asiakkaiden tulee katsoa yksinkertaista koneistuskykyä pidemmälle.
Tärkeitä kysymyksiä ovat mm.
Mitä graniittimateriaalia käytetään?
Mikä tasomaisuuden tarkkuus voidaan saavuttaa?
Onko ohjausrata mitattu edistyneillä metrologisilla järjestelmillä?
Ovatko kalibrointitietueet jäljitettävissä?
Ymmärtääkö toimittaja ilmalaakereiden integroinnin?
Tukevatko ne erittäin{0}}suuria rakenteita?
Onko tuotantoympäristön lämpötilaa valvottu?
Huippuluokan tarkkuusjärjestelmissä-pitkän aikavälin luotettavuus on tärkeämpää kuin lyhytaikaiset-kustannussäästöt.
Viimeisiä ajatuksia
Ilmalaakeroidut ohjausjärjestelmät edustavat yhtä korkeimman tason tarkkuusliiketeknologiaa, joka on saatavilla nykyään.
Mutta tasainen liike ei tule pelkästään ilmalaakerista.
Se johtuu sen alla olevan rakenteen vakaudesta, tasaisuudesta ja jäykkyydestä.
Siksi graniitista on tullut perusta niin monille erittäin{0}}tarkkuusliikejärjestelmille maailmanlaajuisesti.
Teollisuuden siirtyessä kohti nanometrin{0}}tason valmistusta, tarkkuusgraniitin rooli liikkeenhallinnassa tulee vain entistä tärkeämmäksi.
Koska ultra-tarkkuustekniikassa vakaa liike alkaa aina vakaalta alustalta.