Το νοητικό μοντέλο ρουλεμάν των περισσότερων ανθρώπων περιλαμβάνει μεταλλικές σφαίρες ή κυλίνδρους που μειώνουν την τριβή μεταξύ δύο κινούμενων μερών. Αυτό το μοντέλο καταστρέφεται εξ ολοκλήρου με ρουλεμάν αέρα, τα οποία απαλλάσσουν εντελώς τη φυσική επαφή. Ακούγεται σχεδόν πολύ απλό να δουλεύεις - επιπλέοντας μια επιφάνεια σε μια λεπτή μεμβράνη πεπιεσμένου αέρα αντί να την αφήνεις να αγγίζει οτιδήποτε -, αλλά αυτή η απλότητα είναι ακριβώς ο λόγος που η τεχνολογία έχει γίνει τυπική στα συστήματα κίνησης υψηλότερης-ακριβείας που κατασκευάζονται σήμερα.
Ο Βασικός Μηχανισμός
Ένα ρουλεμάν αέρα λειτουργεί πιέζοντας τον πεπιεσμένο αέρα μέσω μιας σειράς μικρών ανοιγμάτων ή ενός πορώδους υλικού περιορισμού στην επιφάνεια του ρουλεμάν, δημιουργώντας ένα λεπτό, συνεχές φιλμ αέρα - τυπικά πάχους μερικών μικρών - μεταξύ του ρουλεμάν και της επιφάνειας που οδηγεί. Αυτή η μεμβράνη υποστηρίζει το φορτίο και εμποδίζει τις δύο επιφάνειες να έρχονται σε φυσική επαφή. Επειδή δεν υπάρχει επαφή-με-μέταλλο-με μέταλλο{--πέτρα, ουσιαστικά δεν υπάρχει τριβή, καμία φθορά και συμπεριφορά κολλήματος-ολίσθησης - ο μικρός, σπασμωδικός δισταγμός που μπορούν να εμφανίσουν τα μηχανικά ρουλεμάν σε πολύ χαμηλές ταχύτητες ή κατά τις αλλαγές κατεύθυνσης.
Τρία πράγματα το κάνουν πραγματικά χρήσιμο και όχι απλά κομψό:
Χωρίς τριβή σημαίνει μη παραγωγή θερμότητας από την επαφή, κάτι που έχει τεράστια σημασία σε συστήματα όπου η θερμική σταθερότητα καθορίζει την ακρίβεια της μέτρησης.
Χωρίς φθορά σημαίνει καμία υποβάθμιση με την πάροδο του χρόνου. Ένα καλά σχεδιασμένο ρουλεμάν αέρα-μπορεί να λειτουργεί για χρόνια χωρίς η ακρίβεια τοποθέτησης να αποκλίνει από τη μηχανική φθορά, σε αντίθεση με τα ρουλεμάν με σφαιρίδια ή κυλίνδρους, τα οποία χάνουν σιγά σιγά την ακρίβεια καθώς φθείρονται οι αγώνες και τα στοιχεία.
Οι μεμβράνες αέρα είναι φυσικά κατά μέσο όρο μικρέςεπιφανειακές ατέλειες, δίνοντας πιο ομαλή κίνηση από ό,τι μπορούν να επιτύχουν οι περισσότερες μηχανικές εναλλακτικές λύσεις.
Γιατί τα ρουλεμάν αέρα και ο γρανίτης εμφανίζονται μαζί
Τα ρουλεμάν αέρα χρειάζονται μια εξαιρετικά επίπεδη, σταθερή, συμβατή επιφάνεια με χαμηλή-τριβή-για οδήγηση, και εδώ είναι που ο γρανίτης κερδίζει τη θέση του στο σύστημα και όχι ο χάλυβας ή ο χυτοσίδηρος. Ο γρανίτης δεν διαβρώνεται, δεν αναπτύσσει τα μικροσκοπικά γρέζια και τις επιφανειακές αλλαγές που μπορεί να κάνει το μέταλλο με την πάροδο του χρόνου και η επιπεδότητά του διατηρείται επειδή δεν υπόκειται στις υπολειμματικές καταπονήσεις που μεταφέρουν οι κατεργασμένες και συγκολλημένες μεταλλικές κατασκευές από την κατασκευή. Μια πλατφόρμα από γρανίτη σε συνδυασμό με μια βαθμίδα ρουλεμάν αέρα σάς προσφέρει έναν συνδυασμό όπου κανένα από τα στοιχεία δεν είναι ο αδύναμος κρίκος όσον αφορά την ακρίβεια ή τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα.
Πού θα βρείτε πραγματικά αυτόν τον συνδυασμό
Συντεταγμένες μηχανές μέτρησης (CMM) και συστήματα μέτρησης προφίλ, όπου ο καθετήρας ή ο φορέας του αισθητήρα πρέπει να κινηθεί χωρίς να εισάγει κανέναν δικό του θόρυβο τοποθέτησης.
Στάδια επιθεώρησης ημιαγωγών και λιθογραφίας, όπου οι ανοχές τοποθέτησης πλακιδίων μετρώνται σε νανόμετρα.
Συστήματα λέιζερ ακριβείας, συμπεριλαμβανομένων των πλατφορμών λέιζερ femtosecond και picosecond, όπου η σταθερότητα της διαδρομής δέσμης-εξαρτάται από το μηχανικό στάδιο κάτω από το να παραμένει απόλυτα ακίνητο και να κινείται ομαλά όταν κινείται.
Πίνακες γραμμικού κινητήρα XY που χρησιμοποιούνται σε οτιδήποτε, από εξοπλισμό διάτρησης PCB έως γραμμές επιθεώρησης κυψελών μπαταρίας.
Το εμπόριο-Αξίζει να το γνωρίζετε
Τα ρουλεμάν αέρα δεν είναι δωρεάν γεύμα - χρειάζονται μια καθαρή, στεγνή, ρυθμιζόμενη παροχή πεπιεσμένου αέρα και εάν διακοπεί αυτή η παροχή, οι επιφάνειες των ρουλεμάν μπορούν να έρθουν σε επαφή απευθείας, κάτι που είναι γενικά κάτι που το σύστημα έχει σχεδιαστεί για να ανέχεται για λίγο αλλά δεν βασίζεται. Τείνουν επίσης να κοστίζουν περισσότερο εκ των προτέρων από τα μηχανικά ρουλεμάν για ισοδύναμη χωρητικότητα φορτίου. Ωστόσο, για εφαρμογές όπου η απαίτηση ακρίβειας το απαιτεί πραγματικά, δεν υπάρχει πολύ υποκατάστατο - και γι' αυτό ακριβώς τα ρουλεμάν αέρα έχουν γίνει κοντά σε μια προεπιλεγμένη επιλογή σε συστήματα κίνησης εξαιρετικά-ακριβείας τις τελευταίες δύο δεκαετίες.