雷尼绍光栅如何助力提升空气轴承运动平台精度
发布时间：2023-02-27 17:26浏览次数：
大家经常会在市场上看到精密设备标榜采用空气轴承。那么，到底什么是空气轴承呢？简单来说，空气轴承是一种使用空气（或其他气体）作为润滑剂，将空气气膜用作非接触式支承的一种滑动轴承。在半导体、面板、精加工等众多高端产业制程设备的运动平台上，经常能看到空气轴承的身影。平台上的滑座就像“坐”在气膜上，以悬浮的方式在平台上移动。这些平台为了优化整体性能，一般都会配置直线电机和光栅系统。
挑战：空气轴承运动平台的性能通常受环境、基材精度及电控组件的影响，而光栅是其中的关键因素之一。厂家往往需要寻找规格合适的光栅，以满足不同应用要求。
解决方案：Renishaw系统为不同精度要求的运动平台，提供精准位置反馈方案。
中国台湾省东佑达纳米系统股份有限公司（以下简称“东佑达”）开发的空气轴承运动平台，采用共面式专利机构设计，以雷尼绍高精度光栅作为位置反馈系统。东佑达在确保成本效益最大化的前提下，为业界提供微米级和纳米级的运动平台解决方案。
雷尼绍的光栅产品种类繁多，无论是RESOLUTETM绝对式光栅，还是QUANTiCTM、VIONiCTM、ATOMTM等增量式光栅，都在东佑达不同规格的空气轴承运动平台上发挥着重要作用。
市场上的空气轴承大致可以分为两类：动压空气轴承和静压空气轴承。一般应用在运动平台上的大多属于静压空气轴承。其工作原理是，从外部注入压缩空气（或其他气体，如氮、氩、氢、氦或二氧化碳）；压缩空气从供气孔通过节流器导入滑座底部和运动平台花岗岩底座表面之间的间隙；在间隙内形成支承负载的静压气膜，将滑座升起，悬浮在轴本体（导轨）上，以悬浮方式移动。气膜厚度（工作气隙）取决于平台设计和运动副表面的加工精度，一般在5-10 μm之间。
节流器是一个十分关键的组件。当负载增加时，气膜就会被压缩，从而影响刚性，这时节流器会根据负载的变化控制压缩空气进入间隙的流量和流速，以维持气膜厚度（刚性）的一致性。空气轴承的承载能力、规格、性能与其采用的节流器技术密切相关。各厂商都会自主开发节流器技术来优化性能。
东佑达副总经理邓贵敦先生说：“有别于业界一般将空气轴承运动平台的节流器组件设计在外部，东佑达所设计的节流器组件直接嵌入花岗岩机构式内部，结构简单、组装容易、刚性高且承载能力强。”
目前，东佑达的空气轴承运动平台（比如XY平台）的重复精度可达0.3 μm（每300 mm行程），提供超高的6个自由度精度。XY平台采用共面式结构设计，共享同一基准面，解决了线性X轴和Y轴在平面、正交垂直面上采用上下堆栈设计时，容易累积误差的问题。
此外，某些平台型号的加速度高达10 G，足以满足大多数高端应用要求，包括半导体、显示面板、PCB、激光曝光机等制程设备以及AOI自动光学检测设备等，其中以AOI应用所占的比例最大。由于AOI需要对被测对象进行扫描成像，因此在运动控制层面上需要非常稳定的速度纹波。
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