Mentálny model ložiska väčšiny ľudí zahŕňa kovové guľôčky alebo valčeky, ktoré znižujú trenie medzi dvoma pohyblivými časťami. Tento model sa úplne rozpadá so vzduchovými ložiskami, ktoré sa úplne zbavia fyzického kontaktu. Znie to až príliš jednoducho na to, aby sa - vznášal jeden povrch na tenkej vrstve stlačeného vzduchu namiesto toho, aby sa čokoľvek dotkol -, ale práve táto jednoduchosť sa stala štandardom v najpresnejších{4}}systémoch pohybu, ktoré sú dnes vyrábané.
Základný mechanizmus
Vzduchové ložisko funguje tak, že tlačí stlačený vzduch cez sériu malých otvorov alebo porézny obmedzujúci materiál na povrchu ložiska, čím sa medzi ložiskom a povrchom, na ktorom jazdí, vytvorí tenký súvislý vzduchový film - zvyčajne s hrúbkou niekoľkých mikrónov -. Táto fólia podporuje zaťaženie a zabraňuje tomu, aby sa tieto dva povrchy dostali do fyzického kontaktu. Pretože tu nie je žiadny kontakt kov-na{5}}kov (alebo kov-na-kameň), v podstate nedochádza k žiadnemu treniu, opotrebovaniu ani kĺzavému-sklzu -, malému trhavému zaváhaniu, ktoré môžu mechanické ložiská vykazovať pri veľmi nízkych rýchlostiach alebo pri zmenách smeru.
Vďaka trom veciam je to skutočne užitočné a nie len elegantné:
Žiadne trenie znamená, že sa pri kontakte nevytvára teplo, čo je mimoriadne dôležité v systémoch, kde tepelná stabilita určuje presnosť merania.
Žiadne opotrebovanie znamená žiadnu degradáciu v priebehu času. Dobre{1}}navrhnuté vzduchové ložisko môže bežať roky bez zmeny presnosti polohovania v dôsledku mechanického opotrebenia, na rozdiel od guľôčkových alebo valčekových ložísk, ktoré pomaly strácajú presnosť, keď sa opotrebúvajú krúžky a prvky.
Vzduchové filmy sú prirodzene priemerne malépovrchové nedokonalosti, ktorý poskytuje plynulejší pohyb, ako môže dosiahnuť väčšina mechanických alternatív.
Prečo sa vzduchové ložiská a žula objavujú spolu
Vzduchové ložiská potrebujú extrémne plochý, stabilný povrch kompatibilný s{0}}nízkym{0}}trením-, na ktorom môžu jazdiť, a práve tu si svoje miesto v systéme zasluhuje žula, a nie oceľ alebo liatina. Žula nekoroduje, nevytvára mikroskopické otrepy a povrchové zmeny, ktoré môže kov v priebehu času spôsobiť, a jej rovinnosť je stabilná, pretože nie je vystavená zvyškovému namáhaniu, ktoré opracované a zvárané kovové konštrukcie nesú z výroby. Žulová platforma spárovaná so vzduchovým ložiskovým stolíkom vám dáva kombináciu, kde ani jeden komponent nie je slabým článkom presnosti ani-dlhodobej stability.
Kde skutočne nájdete túto kombináciu
Súradnicové meracie stroje (CMM) a profilové meracie systémy, kde sa sonda alebo vozík snímača musí pohybovať bez toho, aby vnášal akýkoľvek vlastný polohovací hluk.
Etapy polovodičovej kontroly a litografie, kde sa tolerancie polohy plátku merajú v nanometroch.
Presné laserové systémy vrátane femtosekundových a pikosekundových laserových platforiem, kde stabilita dráhy lúča-závisí od toho, či mechanický stolík pod ním zostane dokonale nehybný a pohybuje sa hladko, keď sa pohybuje.
XY stoly s lineárnym motorom používané vo všetkom od vŕtacích zariadení do DPS až po linky na kontrolu batériových článkov.
Obchod-vyplatí sa vedieť
Vzduchové ložiská nie sú zadarmo -, potrebujú čistý, suchý, regulovaný prívod stlačeného vzduchu, a ak sa tento prívod preruší, povrchy ložísk sa môžu priamo dotýkať, čo je vo všeobecnosti niečo, čo je systém navrhnutý tak, aby to krátkodobo toleroval, ale nespoliehal sa na to. Majú tiež tendenciu stáť viac vopred ako mechanické ložiská pre ekvivalentnú nosnosť. Pre aplikácie, kde si to požiadavka presnosti skutočne vyžaduje, však neexistuje veľa náhrady -, čo je presne dôvod, prečo sa vzduchové ložiská za posledné dve desaťročia stali takmer predvolenou voľbou v systémoch ultra{4}}presného pohybu.