Vzduchová lineární vedení pro měřicí stanice
Současné přesnostní požadavky na měřicí stanice jsou běžně na úrovni donedávna známé jen u laboratorní techniky. Toho se dosahuje použitím nových sofistikovaných měřicích, ale i podpůrných konstrukčních prvků. K nim patří mj. i lineární vedení.
V současnosti trh nabízí celou řadu těchto vysoce kvalitních a cenově dostupných zařízení, avšak hlavně pro realizaci standardních konstrukčních úloh. Pokud je vedení součástí měřicího obvodu, je většinou nutné použít účelově koncipovaná vzduchová vedení.
Vytvoření vzduchového polštáře
Hlavní přednosti vzduchového polštáře jsou všeobecně a dlouhodobě známé, proto mají tato vedení dlouhou tradici. Zpočátku se používaly systémy s tryskami s malými otvory, většinou do Ø 0,5 mm. Podařilo se dosáhnout výborných výsledků, nicméně v některých případech nebyla tato vedení již optimální. Nerovnoměrné rozložení tlaku, větší spotřeba tlakového vzduchu jako nejdražšího provozního média, někdy náchylnost na kmitání, obtížná realizace předepnutých uložení kombinujících funkční plochy s tlakem i podtlakem vzduchu, vedly postupně k hledání nových a vhodnějších variant.
Dnes jsou jednotlivé trysky nahrazovány systémem mikrometrových průduchů v porézním grafitu, který má i sám nízký koeficient tření. Porézní grafit vykazuje téměř optimální vlastnosti, díky němu se podařilo minimalizovat většinu nevýhod dosavadních tryskových systémů. Dnes tato vedení nalézají uplatnění i při koncipování prvků kosmického průmyslu a jsou plně funkční i v extrémních podmínkách vesmírného prostoru.
Typy vedení
Standardně se používají dva typy vedení podle použitých ložisek, které se běžně sdružují a kombinují. Jedná se o plochá a válcová vedení. Plochá ložiska mají funkční plochu buď celou pod tlakem vzduchu, nebo je dělená na části, které jsou pod tlakem nebo pod podtlakem. Výhodou posledně jmenovaných je obtížné odtrhnutí jezdce od úložné rovinné plochy (ocel, granit, keramika). Tato vedení mají přirozeně menší únosnost, což ale u většiny aplikací není obvykle na závadu.
Válcová ložiska mají dvojí uplatnění, a to buď v lineární technice (osový pohyb), nebo v přesných vřetenech (rotace), žádná z těchto aplikací není preferována.
Příklady použití
Nejprve se pokusíme přiblížit černý porézní grafit, který je na obr. 2. Jedná se o jedno z možných zobrazení porézního grafitu pomocí počítačové mikrotomografie. Porezita vzorku je okolo 5 %. Na obr.1 je zobrazen přesnostní test vedení na bázi granitového hranolu s dvojicí diferenciálních plochých ložisek a dvou protilehlých dvojic plochých ložisek (horizontální směr).
Ukázka průniku tlakového vzduchu vzorkem diferenciálního ložiska ponořeného do vody je na obr. 3. Vedení na bázi 2 párů protilehle uspořádaných plochých ložisek a jednoho diferenciálního plochého ložiska zobrazuje obr. 5. Na obr. 7 je vidět křížový stůl uložený na válcových ložiscích (spodní část) a čtveřici integrovaných plochých ložisek (horní část).
Přesnost a realizace
Přesnost těchto vedení určuje hlavně válcovitost tyčí a rovinnost (částečně i paralelita) funkčních ploch hranolu. Dnes nejpřesnější hranoly jsou z keramiky a jejich rovinnost a rovnoběžnost činí cca 2 µm / 1000 mm. Nepřesnost vedení na délce cca 100 µm se běžně pohybuje okolo 1 µm / 100 mm.
Přesnostní extrém vykazuje vedení uložené na speciálním skleněném hranolu 50 x 50 x 230 mm – cca 0,15 µm / 130 mm (obr. 8). Toto lineární vedení je ale určené pro laboratorní testy přesnosti prováděné ve firmě MESING. Ta se touto problematikou dlouhodobě zabývá s cílem využití v zakázkových, hlavně automatických, linkových měřicích stanicích. Vývojové práce probíhají mj. v rámci projektu TREND.
Závěr
Vzduchová lineární technika na bázi porézního grafitu nalézá stále větší uplatnění při realizaci měřicích a kontrolních přístrojů, ale i automatických linkových stanic. Jednou z velkých výhod této koncepce je, že se dosahuje mnohem větší přesnosti, než jakou mají použité prvky. Vzduchový polštář úchylky výrazně integruje.
Ing. Jan Kůr
Foto: MESING
1
