O modelo mental de rolamento da maioria das pessoas envolve esferas ou rolos de metal, reduzindo o atrito entre duas partes móveis. Esse modelo quebra totalmente com rolamentos pneumáticos, que eliminam completamente o contato físico. Parece muito simples de trabalhar - flutuar uma superfície em uma fina película de ar pressurizado em vez de deixá-la tocar em qualquer coisa - mas essa simplicidade é exatamente o motivo pelo qual a tecnologia se tornou padrão nos sistemas de movimento de mais alta-precisão construídos atualmente.
O Mecanismo Básico
Um rolamento pneumático funciona forçando o ar comprimido através de uma série de pequenos orifícios ou de um material restritor poroso na superfície do rolamento, criando uma película fina e contínua de ar - normalmente com alguns mícrons de espessura - entre o rolamento e a superfície sobre a qual ele assenta. Esse filme suporta a carga e evita que as duas superfícies façam contato físico. Como não há contato de metal-com-metal (ou metal-com-pedra), essencialmente não há atrito, desgaste e comportamento de aderência-deslizamento - a pequena e brusca hesitação que os rolamentos mecânicos podem exibir em velocidades muito baixas ou durante mudanças de direção.
Três coisas tornam isso genuinamente útil, em vez de apenas elegante:
Sem atrito significa que não há geração de calor por contato, o que é extremamente importante em sistemas onde a estabilidade térmica determina a precisão da medição.
Nenhum desgaste significa nenhuma degradação ao longo do tempo. Um rolamento pneumático bem-projetado pode funcionar por anos sem que a precisão do posicionamento se desvie do desgaste mecânico, ao contrário dos rolamentos de esferas ou de rolos, que perdem lentamente a precisão à medida que as pistas e os elementos se desgastam.
Os filmes de ar são naturalmente pequenosimperfeições superficiais, proporcionando um movimento mais suave do que a maioria das alternativas mecânicas pode alcançar.
Por que os rolamentos pneumáticos e o granito aparecem juntos
Os rolamentos pneumáticos precisam de uma superfície extremamente plana, estável e compatível com baixo -atrito- para se movimentar, e é aqui que o granito ganha seu lugar no sistema, em vez do aço ou do ferro fundido. O granito não sofre corrosão, não desenvolve rebarbas microscópicas e alterações superficiais que o metal pode sofrer ao longo do tempo, e seu nivelamento se mantém porque não está sujeito às tensões residuais que as estruturas metálicas usinadas e soldadas carregam desde a fabricação. Uma plataforma de granito combinada com um estágio de sustentação pneumática oferece uma combinação em que nenhum dos componentes é o elo mais fraco em termos de precisão ou-estabilidade a longo prazo.
Onde você realmente encontrará essa combinação
Máquinas de medição por coordenadas (CMMs) e sistemas de medição de perfil, onde a sonda ou o carro do sensor precisam se mover sem introduzir qualquer ruído de posicionamento próprio.
Estágios de inspeção de semicondutores e litografia, onde as tolerâncias de posicionamento dos wafers são medidas em nanômetros.
Sistemas de laser de precisão, incluindo plataformas de laser de femtossegundos e picossegundos, em que a estabilidade do caminho do feixe-depende do estágio mecânico subjacente que permanece perfeitamente imóvel e se move suavemente quando se move.
Mesas XY de motor linear usadas em tudo, desde equipamentos de perfuração de PCB até linhas de inspeção de células de bateria.
A troca-que vale a pena conhecer
Os rolamentos de ar não são almoço grátis - eles precisam de um suprimento de ar comprimido limpo, seco e regulado e, se esse fornecimento for interrompido, as superfícies dos rolamentos podem entrar em contato diretamente, o que geralmente é algo que o sistema foi projetado para tolerar brevemente, mas não depende. Eles também tendem a custar mais antecipadamente do que os rolamentos mecânicos para capacidade de carga equivalente. No entanto, para aplicações onde os requisitos de precisão realmente exigem isso, não há muitos substitutos - e é exatamente por isso que os rolamentos pneumáticos se tornaram quase uma escolha padrão em sistemas de movimento de ultra{4}}precisão nas últimas duas décadas.