超精密製造では、動作の品質がすべてを決定します。-
マシンには高度なソフトウェア、ハイエンド モーター、高価なセンサーが搭載されている場合がありますが、モーション システム自体が不安定であれば、真の精度は不可能になります。{0}
これがまさに、エア ベアリング ガイド システムが次のような業界でますます重要になっている理由です。
半導体製造
光学検査
精密計測
レーザー加工
航空宇宙測定
ウェーハ検査
高速スキャン システム-
従来の機械式ガイド システムと比較して、エア ベアリングは、非常に高い再現性と滑らかさで、ほぼ摩擦のない動きを実現できます。
しかし、多くの人が見落としていることが 1 つあります。
エア ベアリング システムの安定性は、その下の基礎と同程度です。
そして、多くのハイエンド精密システムでは、その基盤が花崗岩です。{0}
エアベアリングガイドシステムとは何ですか?
エア ベアリング ガイド システムは、加圧空気の薄い層を使用して、可動コンポーネント間に非接触の動きを生み出します。{0}
ボールや機械的接触面を回転させる代わりに、可動ステージは微細な空気膜上に「浮遊」します。
これにより、次のような大きな利点が生まれます。
ほぼゼロフリクション
機械的磨耗なし
非常にスムーズな動き
高い繰返し位置決め精度
最小限の振動
発熱の低減
超精密アプリケーションの場合、これは非常に重要です。{0}
従来のベアリングによるスティックの小さなスリップ-動きでも、次のような影響を及ぼす可能性があります。
光学結像品質
レーザー経路の精度
測定再現性
半導体位置決め精度
エアベアリングは、その機械的外乱の多くを排除します。
従来のメカニカルガイドが限界に達する理由
従来のリニアガイドは、多くの産業用途に適しています。
しかし、機械がミクロン{0}}レベルやナノメートル-レベルの精度に移行すると、従来のシステムでは限界が見え始めます。
一般的な問題には次のようなものがあります。
機械的摩擦
時間をかけて着用する
潤滑の不安定性
熱変形
振動伝達
位置決めヒステリシス
高速で許容誤差が厳しくなると、これらの問題がますます顕著になります。
例えば：
半導体検査装置では、微小な振動でも画質に影響を与える可能性があります。
レーザー システムでは、不安定な動きがビームの位置に影響を与える可能性があります。
高精度計測では、小さな動きの不一致が測定の信頼性に直接影響します。
これが、より多くのメーカーがエア ベアリング モーション プラットフォームに移行している理由です。
花崗岩がエアベアリングの下で使用される理由
これは、超精密エンジニアリングにおける最も重要な設計上の決定事項の 1 つです。{0}}
エア ベアリングには、非常に安定した超平坦な基準面が必要です。{0}
そして、花崗岩はまさにそれを提供します。
鋼鉄や溶接された機械構造と比較して、精密御影石には次のような利点があります。
優れた振動減衰性
優れた熱安定性
高剛性
長期的な寸法の一貫性-
非腐食性-
非磁性の動作-
最も重要なこと:
花崗岩は長期間にわたって平坦性を非常によく維持します。
エア ベアリング システム内の空気膜は信じられないほど薄いため、これは非常に重要です。
非常に小さな表面の偏差は、次のような影響を与える可能性があります。
エアギャップの安定性
動きの滑らかさ
真直度精度
再現性
実際の工学では、花崗岩自体が運動制御システムの一部になります。
スムーズな動きは面精度から始まります
多くのお客様は、モーター、エンコーダー、ソフトウェアに重点を置いています。
しかし、経験豊富なエンジニアは次のことを知っています。
多くの場合、エア ベアリングの下の表面品質の方が重要です。
花崗岩のガイド表面に次のものが含まれている場合:
平坦度誤差
平行度偏差
表面のうねり
熱的不安定性
エアベアリングの性能がすぐに低下します。
これにより、次のような問題が発生する可能性があります。
動作変動
位置決め精度の低下
空気膜の不安定性
走行時の振動
測定の不一致
このため、高精度の花崗岩ガイドウェイは非常に厳しい公差で製造する必要があります。
一部の超精密システムでは、平面度の要件がサブミクロン レベルに達することがあります。{{1}
花崗岩は振動の問題も解決します
花崗岩の主な利点の 1 つは振動の減衰です。
金属構造は振動を伝えやすい傾向があります。
花崗岩は、多くの金属材料よりも振動エネルギーを自然に吸収および放散します。
これは次の場合に非常に重要になります。
高速スキャン システム-
光学測定装置
半導体ステージ
レーザー加工システム
高精度イメージングプラットフォーム
近くの機械や床の動きによる小さな環境振動でも、動作の精度に影響を与える可能性があります。
適切に設計された花崗岩の構造は、これらの外乱が精密段階に達する前に分離するのに役立ちます。
熱安定性はほとんどの人が考えているよりも大きな問題です
温度変化は、精密モーション システムにおける隠れた最大の問題の 1 つです。
金属は温度変化に応じて比較的早く膨張および収縮します。
Granite はより安定して動作します。
実際の工場環境では、機械が長時間連続して稼働することがよくあります。モーター、電子機器、および周囲の機器から発生する熱により、機械の構造が徐々に変形する可能性があります。
超精密アプリケーションでは、ミクロンレベルの熱変形でも-重大な位置決め誤差が生じる可能性があります。-
花崗岩の低い熱膨張は、以下の維持に役立ちます。
運動直進性
幾何学的安定性
ポジショニングの一貫性
長期的な再現性-
これが、花崗岩が半導体や計測産業で多用される理由の 1 つです。
すべての花崗岩がエア ベアリング システムに適しているわけではない
これは業界の重要な現実です。
一部のサプライヤーは、コストを削減するために低密度の石や大理石を使用しています。{0}
問題は、低品質の素材には次のような問題が発生する可能性があることです。{0}
内部構造が弱い
剛性の低下
より高い吸湿性
長期的な安定性が低い-
摩耗が早くなる
エアベアリングシステムの場合、材料の品質は性能に直接影響します。
UNPARALLELED グループでは、密度約 3100kg/m3 の独自の UNPARALLELED® 黒御影石を使用しており、多くの標準的な花崗岩材料と比較して、より強力な構造安定性と振動減衰性能を提供します。
高密度の花崗岩により、次のことが改善されます。-
構造剛性
表面安定性
ダイナミックなモーション動作
長期的な精度の維持-
超精密モーション システムでは、材料自体が非常に重要です。{0}
花崗岩の測定は加工より難しい
多くの企業が花崗岩を機械加工できます。
超高精度のガイド表面を正確に測定できるものははるかに少数です。{0}
エアベアリングシステムでは、測定機能が極めて重要です。
専門メーカーは、次のような高度な計測機器を使用しています。
レーザー干渉計
電子水準器
高精度オートコリメータ
表面粗さ測定器
高解像度のインジケーター-
測定のトレーサビリティも同様に重要です。
UNPARALLELED グループの校正システムは公式の計測機関まで追跡可能であり、高精度アプリケーションの一貫性と信頼性の確保に役立ちます。{0}}
なぜなら、超精密工学では次のようなことが考えられます。-
ガイド面を正確に測定できなければ、正確に製造することができません。
熟練した手作業によるラッピングは依然として重要
高度な CNC マシンを使用しても、最終精度は手作業の仕上げプロセスに依存することがよくあります。
特に花崗岩のエアベアリングガイドウェイに適しています。
経験豊富なラッピング技術者は、ミクロンレベルの修正作業を実行して、以下の点を大幅に改善できます。{0}
平面度
真直度
表面の一貫性
空気膜挙動
多くの高級花崗岩メーカーは今でも、数十年にわたる手作業の研磨経験を持つ技術者に依存しています。-
超精密製造においては、依然として職人技が非常に重要です。{0}
花崗岩エアベアリングシステムの代表的な用途
現在、花崗岩のエア ベアリング システムは次の分野で広く使用されています。
半導体ウェーハ検査
精密レーザー加工
AOIシステム
三次元測定機
光学計測学
産業用CT装置
X 線検査システム-
精密モーションプラットフォーム
科学研究機器
製造公差が縮小し続けるにつれて、摩擦のない超安定したモーション システムに対する需要が高まり続けています。{0}
適切な花崗岩エアベアリングサプライヤーの選択
サプライヤーを評価するとき、顧客は単純な機械加工能力以上のものに注目する必要があります。
重要な質問には次のようなものがあります。
どのような花崗岩の材料が使用されていますか？
どの程度の平面度精度が得られますか?
ガイドウェイは高度な計測システムで測定されていますか?
校正記録は追跡可能ですか?
サプライヤーはエアベアリングの統合を理解していますか?
超大型構造物をサポートできますか?-
生産環境の温度は管理されていますか?
ハイエンドの高精度システムでは、-短期的なコスト削減よりも長期的な信頼性が重要です。-
最終的な考え
エア ベアリング ガイド システムは、現在利用可能な最高レベルの精密モーション技術の 1 つです。
しかし、スムーズな動きはエアベアリングだけから生まれるわけではありません。
それは、その下の構造の安定性、平坦性、剛性によってもたらされます。
そのため、花崗岩は世界中で非常に多くの超高精度モーション システムの基盤となっています。{0}
業界がナノメートル レベルの製造に移行し続けるにつれて、モーション コントロールにおける精密花崗岩の役割はますます重要になるでしょう。{0}
超精密工学では、安定した動作は常に安定した基盤から始まるためです。-