Miselni model ležaja pri večini ljudi vključuje kovinske kroglice ali valje, ki zmanjšujejo trenje med dvema gibljivima deloma. Ta model se v celoti pokvari z zračnimi ležaji, ki se popolnoma znebijo fizičnega stika. Sliši se skoraj preveč preprosto za delo - lebdenje ene površine na tankem sloju zraka pod pritiskom, namesto da bi se dovolilo, da se dotakne česar koli -, toda prav ta preprostost je razlog, zakaj je tehnologija postala standard v najvišjo-natančnih sistemih gibanja, ki so danes izdelani.
Osnovni mehanizem
Zračni ležaj deluje tako, da stisne stisnjen zrak skozi niz majhnih odprtin ali poroznega omejevalnega materiala na površini ležaja, pri čemer se ustvari tanek neprekinjen film zraka -, običajno nekaj mikronov debel - med ležajem in površino, po kateri se vozi. Ta folija podpira obremenitev in preprečuje, da bi se obe površini kdaj fizično dotaknili. Ker ni stika kovine-s-kovino (ali kovine-na-kamen), v bistvu ni trenja, ni obrabe in ni zdrsa-zdrsa - majhnega, sunkovitega obotavljanja, ki ga lahko mehanski ležaji pokažejo pri zelo nizkih hitrostih ali med spremembami smeri.
Zaradi treh stvari je to resnično uporabno in ne le elegantno:
Brez trenja ne nastaja toplota zaradi stika, kar je izjemno pomembno v sistemih, kjer toplotna stabilnost določa natančnost meritev.
Brez obrabe ne pomeni degradacije skozi čas. Dobro-zasnovan zračni ležaj lahko deluje leta brez natančnosti pozicioniranja zaradi mehanske obrabe, za razliko od krogličnih ali valjčnih ležajev, ki počasi izgubljajo natančnost, ko se obrabljajo obroči in elementi.
Zračne folije so seveda v povprečju majhnepovršinske nepopolnosti, ki omogoča bolj gladko gibanje, kot ga lahko doseže večina mehanskih alternativ.
Zakaj se zračni ležaji in granit pojavljajo skupaj
Zračni ležaji potrebujejo izjemno ravno, stabilno površino z nizkim-trenjem-za vožnjo, in tukaj si granit zasluži svoje mesto v sistemu namesto jekla ali litega železa. Granit ne korodira, ne razvije mikroskopskih robov in površinskih sprememb, ki jih sčasoma lahko povzroči kovina, njegova ravnost pa ostane, ker ni podvržen preostalim napetostim, ki jih strojno obdelane in varjene kovinske strukture prenašajo med proizvodnjo. Granitna ploščad v kombinaciji z odrom z zračnim ležajem vam daje kombinacijo, kjer nobena komponenta ni šibka povezava glede natančnosti ali dolgoročne- stabilnosti.
Kje boste dejansko našli to kombinacijo
Koordinatni merilni stroji (CMM) in profilni merilni sistemi, pri katerih se mora nosilec sonde ali senzorja premakniti brez lastnega hrupa pri pozicioniranju.
Stopnje kontrole polprevodnikov in litografije, kjer se tolerance pozicioniranja rezin merijo v nanometrih.
Natančni laserski sistemi, vključno s femtosekundnimi in pikosekundnimi laserskimi platformami, kjer je stabilnost-poti žarka odvisna od tega, da mehanska stopnica pod njim ostane popolnoma mirna in se gladko premika, ko se premakne.
XY mize linearnih motorjev, ki se uporabljajo v vsem, od opreme za vrtanje PCB do linij za pregled baterijskih celic.
Kompromis-, ki ga je vredno poznati
Zračni ležaji niso zastonj - potrebujejo čist, suh, reguliran dovod stisnjenega zraka, in če je ta dovod prekinjen, se lahko ležajne površine neposredno dotaknejo, kar je na splošno nekaj, kar je sistem zasnovan tako, da za kratek čas tolerira, vendar se na to ne zanaša. Prav tako so običajno dražji vnaprej kot mehanski ležaji za enakovredno nosilnost. Za aplikacije, kjer to resnično zahtevajo zahteve po natančnosti, pa ni veliko nadomestka -, zato so zračni ležaji v zadnjih dveh desetletjih postali skoraj privzeta izbira v ultra-natančnih sistemih gibanja.