사진. 피아이코리아
정밀 포지셔닝 및 자동화 애플리케이션에서 고성능 모션 스테이지 및 모션 컨트롤러의 역할이 중요하다. 그중에서 차세대 기계나 프로세스를 개발할 때 모션 시스템 설계자는 기계식 베어링을 사용할지 에어 베어링을 선택해서 사용할 수 있다. 이 고민을 해결하기 위해 PI 코리아가 에어 베어링이 기계식 베어링보다 우수한 이유를 밝혔다.
에어 베어링, 자동화 애플리케이션 적용 유리
고성능 모션 스테이지 및 모션 컨트롤러는 정밀 포지셔닝 및 자동화 애플리케이션에서 중요한 부품이다. 차세대 기계나 프로세스를 개발할 때 모션 시스템 설계자는 기계식 베어링을 사용할지 에어 베어링을 사용할지 고민한다. 이러한 고민에 PI는 에어 베어링을 사용하면 어떤 장점이 있는지 소개했다.
크로스 롤러 베어링 및 재순환 볼 베어링과 같은 기계식 베어링은 정밀 모션 제어와 포지셔닝 애플리케이션에서 널리 사용된다. 그러나 수명, 파티클 생성, 재현성, 각도 정확도, 런아웃, 진직도 및 평탄도와 같은 매개변수가 중요한 시나리오에서는 에어베어링이 적합할 수 있다.
에어 베어링은 에어 하키 테이블의 원리와 유사하게 부하를 지지하기 위해 압축된 깨끗한 공기 또는 가스의 박막을 사용한다. 가압 가스가 베어링의 고정 파트와 동작 파트를 분리하는 층을 생성하므로 두 파트 사이에서 접촉이 일어나지 않는다. 에어 베어링에는 두 가지 기본 유형이 있는데, 하나는 수백만 개의 서브 마이크로미터 크기의 구멍이 있는 다공성 베어링이고 또 하나는 소형 통합 오리피스가 있는 베어링이다. 두 경우 모두 설계자는 전체 베어링 영역에 걸쳐 균일한 압력을 달성해야 한다.
에어 베어링 표면은 최고 허용 오차까지 정밀하게 연마되고 하드 코팅된다. 접촉이 없으므로 기존 베어링이 갖고 있었던 마찰, 마모, 재윤활과 같은 문제를 방지한다. 그 결과 에어 베어링은 고속 모션 애플리케이션과 정밀 포지셔닝, 특히 가동 시간 및 신뢰성 요구사항이 높은 24x7 자동화 애플리케이션에서 상당한 이점을 제공한다.
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유지보수가 필요 없는 사실상 무제한의 수명, 클린룸 호환
에어 베어링은 구성 요소 간의 기계적 접촉 없이 작동하므로 유지보수, 정기 검사 또는 재윤활 사이클이 필요하지 않다. 또한 크로스 롤러 베어링에서 잘 알려진 cage migration 이슈도 없다. 따라서 클린룸 애플리케이션에 적합하다.
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True-Planar Motion XY 및 XY-Theta Motion 설계 실현 가능
기계식 베어링이 있는 다축 스테이지는 일반적으로 한 축을 다른 축 위에 쌓는다. 이 방법은 간단한 방법이지만 몇 가지 단점이 있다. 상부 축이 극단으로 이동하면 하부 축에 토크 부하가 발생하여 기하학적 오류가 발생한다. 에어 베어링 설계에서는 모든 자유도가 동일한 밑면을 기준으로 하는 Fully Planar XY 및 XY-Theta 포지셔닝 시스템이 가능하다.
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진동이 없는, 높은 등속도의 고속 모션
에어 베어링의 플루이드 필름은 빠른 속도를 쉽게 수용할 수 있고, 일부 에어 베어링은 공기역학적 리프트 효과로 인해 고속에서도 효율을 향상시킬 수 있다. 반도체 웨이퍼 스캔, 3D 단층 촬영 및 관성 센서 테스트와 같은 특정 프로세스 및 실험은 베어링 럼블 없이 정확하게 제어된 속도로 일정한 모션을 요구한다. 이러한 경우 에어 베어링 시스템은 정밀하게 제어된 속도에서 필요한 연속적인 움직임을 제공하는 가장 적절한 솔루션이며, 일반적으로 기계식 베어링보다 더 오래 지속된다.
