Den obevekliga strävan efter nanometernoggrannhet inom halvledartillverkning och storskalig optisk inspektion har ställt exempellösa krav på rörelsestyrningssystem. Ingenjörer står ofta inför ett kritiskt designval: den friktionsfria elegansen hos luftlagersteg eller den robusta, vibrationsdämpande tillförlitligheten hos granitbaserade mekaniska steg. På ZHHIMG Group inser vi att den optimala lösningen ofta ligger i skärningspunkten mellan materialvetenskap och fluiddynamik.
Kärndebatten: Luftlagersteg kontra Granitsteg
För att förstå skillnaden måste man titta på kontaktmekanismerna. Traditionella granitscener använder ofta högprecisionsmekaniska lager – såsom tvärrullar eller kulsläden – integrerade direkt på engranitbasDessa system är uppskattade för sin höga lastkapacitet och exceptionella styvhet. Granitens naturliga dämpningsegenskaper säkerställer att eventuella kvarvarande vibrationer från motorn eller omgivningen snabbt avleds, vilket gör dem till en viktig del av tung mätteknik.
Däremot representerar luftlagersteg höjdpunkten av jämnhet. Genom att stödja den rörliga vagnen på en tunn film av tryckluft – vanligtvis bara några mikrometer tjock – eliminerar dessa steg fysisk kontakt. Denna brist på friktion innebär noll friktion och noll slitage, vilket möjliggör den extremt konstanta hastighet som krävs i skanningsapplikationer. Även om luftlager erbjuder överlägsen geometrisk noggrannhet kräver de en ren, torr lufttillförsel och är generellt mer känsliga för excentrisk belastning jämfört med sina mekaniska motsvarigheter.
Analysera typer av optiska scener för specialiserade tillämpningar
Optikområdet kräver specialiserade rörelseprofiler, vilket leder till utvecklingen av olika optiska steg. Att välja rätt typ beror på de frihetsgrader som krävs och inspektionsmiljön.
Linjära optiska steg är kanske de vanligaste, och använder antingen ledarskruvar för hög kraft eller linjära motorer för hög acceleration. När rakhet på nanometernivå krävs över långa sträckor, paras ofta luftbärande linjära steg ihop med laserinterferometrar för återkoppling.
Roterande optiska bord är viktiga för vinkelberoende mätningar, såsom goniometri eller kontroll av centreringen av linselement. Luftlagrade roterande bord är särskilt fördelaktiga här, eftersom de uppvisar nästan noll axiellt och radiellt kast, vilket säkerställer att den optiska axeln förblir perfekt justerad under rotation.
Fleraxliga system, såsom XY- eller XYZ-stackar, används ofta vid automatiserad waferinspektion. I dessa konfigurationer är valet av en granitbas inte förhandlingsbart. Graniten ger den nödvändiga massan och termiska trögheten för att förhindra att rörelsen hos en axel snedvrider precisionen hos en annan.
Synergin mellan granit och luftlager
Det är en vanlig missuppfattning att luftlagersteg ochgranitscenerär ömsesidigt uteslutande. Faktum är att de mest avancerade rörelsesystemen är en hybrid av de två. Avancerade luftlagrade steg använder nästan uteslutande granit som styryta. Anledningen ligger i granitens förmåga att överlappas till submikronplanhet över stora ytor – en bedrift som är svår att uppnå med aluminium eller stål.
Eftersom luftlager "utjämnar" styrningens ytojämnheter, gör den extrema planheten hos en ZHHIMG-tillverkad granitbalk att luftfilmen förblir jämn under hela förflyttningen. Denna synergi resulterar i rörelsesystem som ger det bästa av två världar: luftens friktionsfria rörelse och granitens bergfasta stabilitet.
Underhåll och miljöhänsyn
Att använda dessa system kräver strikt miljökontroll. Mekaniska granitsteg är relativt robusta men kräver regelbunden smörjning och rengöring av lagerbanorna för att förhindra ansamling av skräp. Luftlagersystem, även om de är underhållsfria vad gäller smörjning, är beroende av kvaliteten på den pneumatiska matningen. Fukt eller olja i luftledningen kan leda till "pluggning", vilket kan äventyra luftfilmen och orsaka katastrofal ytkontakt.
Dessutom är värmehantering av största vikt. Båda systemen drar nytta av granitens höga termiska massa, som fungerar som kylfläns för linjärmotorer. I nanometerskaliga tillämpningar kan dock även en fluktuation på en grad Celsius orsaka betydande expansion. Professionella laboratorier använder ofta specialiserade granithöljen för att upprätthålla ett stabilt mikroklimat runt scenen.
Slutsats: Att välja rätt grund för din innovation
Oavsett om din applikation kräver den höga bärförmågan hos en mekanisk granitplattform eller den ultrasmidiga hastighetsregleringen hos ett luftlagersystem, är fundamentet fortfarande den viktigaste komponenten. På ZHHIMG tillhandahåller vi inte bara plattformar; vi ger den geologiska och mekaniska säkerhet som krävs för dina mest ambitiösa projekt. I takt med att halvledar- och optikindustrin rör sig mot ännu snävare toleranser, säkerställer vårt engagemang för materialkvalitet och precisionsteknik att ditt rörelsekontrollsystem aldrig kommer att vara den begränsande faktorn i din forskning eller produktion.
Publiceringstid: 22 januari 2026