ગ્રેનાઈટ પર એર બેરિંગ્સ: ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા રેખીય તબક્કામાં ઘર્ષણ રહિત ગતિનું ભૌતિકશાસ્ત્ર

મિકેનિકલ એન્જિનિયરિંગની ભાષામાં, "ઘર્ષણ રહિત" એ એક સૈદ્ધાંતિક આદર્શ છે - જે પાઠ્યપુસ્તકના સમસ્યા નિવેદનોમાં દેખાય છે પરંતુ ભૌતિક વિશ્વમાં ક્યારેય સંપૂર્ણ રીતે પ્રાપ્ત થતું નથી. છતાં લિથોગ્રાફી મશીનો, ડાયરેક્ટ-રાઇટ લેસર સિસ્ટમ્સ, હાઇ-સ્પીડ PCB ડ્રિલિંગ સાધનો અને નેનોમીટર-સ્કેલ નિરીક્ષણ પ્લેટફોર્મમાં સિલિકોન વેફર્સને ખસેડવાના ચોકસાઇ સ્થિતિ તબક્કામાં, ગતિ તત્વો આ આદર્શની નોંધપાત્ર રીતે નજીક આવે છે. તેઓ એર બેરિંગ નામની તકનીક દ્વારા આમ કરે છે, અને જે સપાટી પર હવાની તે પાતળી ફિલ્મ સવારી કરે છે તે લગભગ હંમેશા ચોકસાઇ ગ્રેનાઈટ હોય છે.

એર બેરિંગ ટેકનોલોજી - તેના ભૌતિકશાસ્ત્ર, તેની જરૂરિયાતો અને તેની મર્યાદાઓને સમજવી એ સમજવાથી અવિભાજ્ય છે કે ગ્રેનાઈટ એર બેરિંગ ગાઇડ સપાટીઓ માટે પસંદગીની સામગ્રી કેમ છે. બે તકનીકો સહજીવન છે: એર બેરિંગ્સ ગ્રેનાઈટના ચોકસાઇ સપાટીના ગુણોનું શોષણ સક્ષમ બનાવે છે, અને ગ્રેનાઈટ એર બેરિંગ્સને સ્થિરતા અને સ્થિતિ ચોકસાઈ પ્રાપ્ત કરવા સક્ષમ બનાવે છે જે તેમને પ્રથમ સ્થાને ઉપયોગ કરવા યોગ્ય બનાવે છે.

એર બેરિંગ ઓપરેશનનું ભૌતિકશાસ્ત્ર

પરંપરાગત રોલિંગ-એલિમેન્ટ બેરિંગ - બોલ બેરિંગ અથવા રોલર બેરિંગ - હર્ટ્ઝિયન સંપર્ક દ્વારા ગતિશીલ ભારને ટેકો આપે છે: બોલ અથવા રોલર્સ રેસવે સામે દબાય છે, ભાર હેઠળ થોડું વિકૃત થાય છે અને નાના પરંતુ શૂન્ય સંપર્ક ક્ષેત્રમાં બળ પ્રસારિત કરે છે. આ સંપર્ક ઘર્ષણ ઉત્પન્ન કરે છે, ઘસારો રજૂ કરે છે અને એક યાંત્રિક માર્ગ બનાવે છે જેના દ્વારા કંપન બેરિંગથી સપોર્ટેડ માળખામાં પ્રસારિત થઈ શકે છે.

એર બેરિંગ આ ઘન સંપર્કને દબાણયુક્ત ગેસની પાતળી ફિલ્મથી બદલે છે - સામાન્ય રીતે સ્વચ્છ, સૂકી સંકુચિત હવા, જોકે નાઇટ્રોજનનો ઉપયોગ એવા કાર્યક્રમોમાં થાય છે જ્યાં હવામાં ભેજનું પ્રમાણ સમસ્યારૂપ હોય છે. ગતિશીલ તત્વ ("સ્લાઇડર" અથવા "કેરેજ") ને માર્ગદર્શિકા સપાટીથી સામાન્ય રીતે 5-15 માઇક્રોમીટર પહોળા ગેપ દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે. દબાણયુક્ત હવા સ્લાઇડર ફેસમાં નાના છિદ્રો અથવા છિદ્રાળુ સપાટીઓ દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવે છે, આ ગેપમાં વહે છે, અને પછી બેરિંગ વિસ્તારની ધાર પર બહાર નીકળે છે.

ગેપમાં દબાણ વિતરણ - સપ્લાય ઓરિફિસની નજીક વધારે, એક્ઝિટ નજીક ઓછું - એક ચોખ્ખી ઉપાડ બળ ઉત્પન્ન કરે છે જે વાહનના વજન (આડી ગોઠવણીમાં) અથવા લાગુ ભારને ટેકો આપે છે. જેમ જેમ અંતર ઘટે છે (ઉદાહરણ તરીકે, જો વાહન ભાર હેઠળ થોડું નમેલું હોય), પ્રવાહ પ્રતિકાર વધે છે, દબાણ વધે છે, અને પુનઃસ્થાપિત બળ વધે છે - એક સ્વ-સ્થિર સિસ્ટમ બનાવે છે. તેનાથી વિપરીત, જો અંતર વધે છે, તો દબાણ ઘટે છે અને બેરિંગ ઓછું કડક બને છે.

આ સંપર્ક-મુક્ત લોડ સપોર્ટનું મુખ્ય પરિણામ એ છે કે સ્થિર અને સ્લાઇડિંગ ઘર્ષણ લગભગ સંપૂર્ણપણે દૂર થઈ જાય છે. સારી રીતે ડિઝાઇન કરેલા એર બેરિંગ સ્ટેજમાં સ્થિર ઘર્ષણ હોય છે જે અસરકારક રીતે માપી શકાતું નથી - મોટાભાગની બળ માપન પ્રણાલીઓના રિઝોલ્યુશનમાં આવશ્યકપણે શૂન્ય. આ ગુણધર્મને "સ્ટિકશન" ની ગેરહાજરી તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે - સ્ટીક-સ્લિપ ઘટના જ્યાં ગતિ શરૂ કરવા માટે સ્થિર ઘર્ષણ (ગતિ ઘર્ષણ કરતા વધારે) ને દૂર કરવું આવશ્યક છે, જેના કારણે એક આંચકો આવે છે જે અનુગામી સ્થિતિને ખલેલ પહોંચાડે છે.

ચોકસાઇ સ્થિતિ માટે સ્ટિકશન-ફ્રી ગતિ શા માટે મહત્વપૂર્ણ છે

રોલિંગ એલિમેન્ટ બેરિંગ્સ સાથે પરંપરાગત બોલ-સ્ક્રુ અથવા લીડસ્ક્રુ-સંચાલિત પોઝિશનિંગ સ્ટેજમાં, સ્ટીક્શન એ પોઝિશનિંગ રિપીટેબિલિટી પર મૂળભૂત મર્યાદા છે. જ્યારે પોઝિશન કંટ્રોલ સિસ્ટમ નાની હિલચાલનો આદેશ આપે છે, ત્યારે વાહન બિલકુલ આગળ વધે તે પહેલાં ડ્રાઇવ મિકેનિઝમે પહેલા સ્ટેટિક ઘર્ષણને દૂર કરવું આવશ્યક છે. આનો અર્થ એ છે કે કમાન્ડેડ પોઝિશન અને વાસ્તવિક પોઝિશન નાના સ્ટેપ કદમાં સમાન નથી - સ્ટેજ "સ્ટીક" થાય છે અને પછી "સ્લિપ" થાય છે, સેટલ થતાં પહેલાં કમાન્ડેડ પોઝિશનને ઓવરશૂટ કરે છે.

આ અસર સ્ટેપ સાઈઝ અને પોઝિશનિંગ બેન્ડવિડ્થ પર વ્યવહારુ રીતે નીચી મર્યાદા લાદે છે. સર્વો સિસ્ટમ્સમાં, સ્ટિક્શન લિમિટ સાયકલિંગનું કારણ બને છે - એક એવી સ્થિતિ જ્યાં પોઝિશન કંટ્રોલ લૂપ કમાન્ડેડ પોઝિશનની આસપાસ સતત શિકાર કરે છે, સ્થિર મૂલ્ય પર સ્થિર થઈ શકતું નથી કારણ કે કોઈપણ કરેક્શન ગતિ માટે સ્ટિક્શનને દૂર કરવાની જરૂર પડે છે, જે પછી સ્ટેજને લક્ષ્યથી આગળ મોકલે છે.

એર બેરિંગ્સ સંપૂર્ણપણે સ્ટિક્શનને દૂર કરે છે. ગાડી સતત એર ફિલ્મ પર તરે છે, અને ગતિ દિશામાં લાગુ કરાયેલ કોઈપણ મનસ્વી રીતે નાના બળ પ્રમાણસર ગતિ ઉત્પન્ન કરે છે. આનો અર્થ એ છે કે:

• યોગ્ય ડ્રાઇવ મિકેનિઝમ્સ (લીનિયર મોટર્સ, પીઝોઇલેક્ટ્રિક એક્ટ્યુએટર્સ, અથવા વૉઇસ-કોઇલ એક્ટ્યુએટર્સ) નો ઉપયોગ કરીને નેનોમીટર-લેવલ પોઝિશનિંગ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે, જેમાં સ્ટેપ સાઈઝ પર નીચી મર્યાદા શામેલ નથી જે સ્ટિક્શન દ્વારા લાદવામાં આવે છે.
• દરેક ચાલ પર કંટ્રોલ લૂપ સ્ટિક્શન સામે લડી રહ્યો ન હોવાથી સેટલિંગનો સમય નાટકીય રીતે ઓછો થઈ ગયો છે.
• પુનરાવર્તિતતા મુખ્યત્વે એન્કોડર રિઝોલ્યુશન અને થર્મલ અસરો દ્વારા મર્યાદિત છે, ઘર્ષણ પરિવર્તનશીલતા દ્વારા નહીં.

સેમિકન્ડક્ટર ફોટોલિથોગ્રાફી માટે, જ્યાં વેફર સ્ટેજ દરેક ડાઇ પોઝિશન પર સેંકડો સ્ટેપ્સ પ્રતિ સેકન્ડના થ્રુપુટ પર સબ-નેનોમીટર રિપીટેબિલિટી સાથે સ્ટેપ કરે છે, આ ગુણધર્મો આવશ્યક છે. હાલમાં અન્ય કોઈ બેરિંગ ટેકનોલોજી જરૂરી સ્કેલ પર તુલનાત્મક કામગીરી પ્રદાન કરતી નથી.

ગ્રેનાઈટ ગાઈડ સપાટી: એર બેરિંગ કામગીરીને સક્ષમ બનાવવી

એર બેરિંગ ફક્ત તે સપાટી જેટલું જ સારું છે જેના પર તે સવારી કરે છે. 5-15 μm નું એર ફિલ્મ ગેપ ગાઇડ સપાટીની ખરબચડી પર સહનશીલતા નથી - તે વિવિધતાના તમામ સ્ત્રોતો સહિત કુલ ઓપરેટિંગ ક્લિયરન્સ છે. એર બેરિંગ યોગ્ય રીતે કાર્ય કરવા માટે ગાઇડ સપાટી પોતે આ ગેપ કરતાં વધુ સરળ અને ચપટી હોવી જોઈએ.

સપાટી પૂર્ણાહુતિ (ખરબચડી) જરૂરિયાતો

માર્ગદર્શિકા સપાટીની ખરબચડીતા હવાના અંતરના નાના અંશ જેટલી હોવી જોઈએ. Aમાર્ગદર્શિકા સપાટી0.4 μm (એક સારી મશીનવાળી સપાટી) ની Ra ખરબચડી સાથે, હવાના અંતરના નોંધપાત્ર અંશ સાથે તુલનાત્મક સ્થાનિક ઊંચાઈમાં ફેરફાર થશે, જેનાથી તોફાની દબાણમાં વધઘટ થશે જે સીધા વાહન પર સ્થિતિ અવાજમાં પરિણમશે.

એર બેરિંગ એપ્લિકેશન્સ માટે પ્રિસિઝન ગ્રેનાઈટ ગાઈડ સપાટીઓ 0.02–0.1 μm (20–100 nm) ના Ra મૂલ્યો પર લેપ કરવામાં આવે છે - જે મિરર-ગુણવત્તાવાળા ફિનિશને અનુરૂપ છે. ગ્રેનાઈટ પર આ ખરબચડી મૂલ્યો પ્રાપ્ત કરવા માટે વિશિષ્ટ લેપિંગ તકનીકો, ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા ઘર્ષક અને કુશળ ઓપરેટરોની જરૂર પડે છે જેઓ સામગ્રી દૂર કરવાના મિકેનિક્સ અને ફાઇન લેપિંગ દરમિયાન ગ્રેનાઈટના સ્ફટિકીય માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરના વર્તન બંનેને સમજે છે.

ગ્રેનાઈટની કઠિનતા અહીં સીધી રીતે સંબંધિત છે: સખત, ઘનતાવાળા પથ્થર (જેમ કે ≈ 3,100 kg/m³ ઘનતાવાળા પ્રીમિયમ બ્લેક ગ્રેનાઈટ) ને નરમ ગ્રે ગ્રેનાઈટ અથવા માર્બલ કરતાં ઓછી ખરબચડી માટે લેપ કરી શકાય છે, કારણ કે તેનું ઝીણું, વધુ ચુસ્ત રીતે બંધાયેલ સ્ફટિક માળખું ફાઇન લેપિંગ દરમિયાન સપાટીને ખંજવાળતા અનાજના ટુકડાઓને બહાર કાઢતું નથી. આ એક મુખ્ય ટેકનિકલ કારણ છે કે સામગ્રીની પસંદગી એર બેરિંગ માર્ગદર્શિકા સપાટીઓ માટે મહત્વપૂર્ણ છે, ફક્ત સપાટી પ્લેટના વૈશ્વિક સપાટતા સ્પષ્ટીકરણ માટે જ નહીં.

સપાટતા અને સીધીતા માટેની આવશ્યકતાઓ

સપાટીની ખરબચડીતા ઉપરાંત, એર બેરિંગ ગાઇડ સપાટીઓએ કડક સપાટતાની આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરવી આવશ્યક છે. એર બેરિંગ સ્ટેજનું વાહન માર્ગદર્શિકા સપાટીને "વાંચે છે" - મુસાફરી દરમિયાન દરેક બિંદુએ તેનું દિશા નિર્દેશન માર્ગદર્શિકા સપાટીના સ્થાનિક સ્વરૂપ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. આદર્શ સપાટતા (Z દિશામાં) અથવા માર્ગદર્શિકા સપાટીની સીધીતા (XY સમતલની અંદર ગતિના લંબ દિશામાં) માંથી કોઈપણ વિચલન વાહનની અનુરૂપ ગતિ ભૂલ તરીકે પુનઃઉત્પાદિત થાય છે.

આ ઘટનાને એબે એરર (અથવા સાઇન એરર) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે: જો ગાઇડ સપાટીમાં θ રેડિયનની ઢાળ ભૂલ હોય, અને કેરેજ પરનો રસ બિંદુ ગાઇડ સપાટીથી L ના અંતરે હોય, તો પરિણામી લેટરલ પોઝિશન ભૂલ નાના ખૂણાઓ માટે L × sin(θ) ≈ L × θ છે. એક કેરેજ માટે જ્યાં માપન એન્કોડર અને માપવામાં આવતા ભાગને ઊભી દિશામાં 100mm દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે, 1 આર્કસેકન્ડની ગાઇડ સપાટી ઢાળ ભૂલ લગભગ 0.48 μm ની સ્થિતિ ભૂલ ઉત્પન્ન કરે છે.

આ અસરને ઘટાડવા માટે સ્ટેજની સંપૂર્ણ મુસાફરી લંબાઈ પર, આર્કસેકન્ડ રેન્જમાં અથવા તેનાથી ઓછી સીધીતા ભૂલો ધરાવતી માર્ગદર્શિકા સપાટીઓની જરૂર છે. 500 મીમી મુસાફરી તબક્કા માટે, આ સંપૂર્ણ ગ્રેનાઈટ માર્ગદર્શિકા લંબાઈમાં થોડા માઇક્રોમીટર અથવા તેનાથી ઓછા ઊંચાઈના ભિન્નતાને અનુરૂપ છે. સીધીતાના આ સ્તરને પ્રાપ્ત કરવા અને ચકાસવા માટે ચોકસાઇ લેપિંગ તકનીકો, ઇલેક્ટ્રોનિક સ્તરો અને લેસર ઇન્ટરફેરોમીટર સાથે કાળજીપૂર્વક માપન અને સપાટી પ્લેટ લેપિંગ માટે ઉપયોગમાં લેવાતી સ્ક્રેપિંગ સુધારણા તકનીકોની જરૂર છે.

છિદ્રાળુતા અને હવા અભેદ્યતા

ગ્રેનાઈટનો એક ગુણધર્મ જે હવા બેરિંગના ઉપયોગ માટે અત્યંત મહત્વપૂર્ણ છે પરંતુ સામાન્ય સાહિત્યમાં ભાગ્યે જ ચર્ચા થાય છે તે છિદ્રાળુતા છે. જો ગ્રેનાઈટ માર્ગદર્શિકા સપાટી પર ખુલ્લા છિદ્રો હોય - સૂક્ષ્મ ખાલી જગ્યાઓ જે પથ્થરના આંતરિક ભાગને સપાટી સાથે જોડે છે - તો બેરિંગ ગેપમાં દબાણયુક્ત હવા બેરિંગ એક્ઝિટમાં એકસરખી રીતે વહેવાને બદલે પથ્થરમાં લીક થઈ શકે છે. આ અસમાન દબાણ વિતરણ બનાવે છે, હવાનો વપરાશ વધારે છે, અને આત્યંતિક કિસ્સાઓમાં બેરિંગ સ્થાનિક રીતે તૂટી શકે છે.

ઉચ્ચ-ઘનતાવાળા કાળા ગ્રેનાઈટ, તેની ગાઢ સ્ફટિકીય રચનાને કારણે અત્યંત ઓછી છિદ્રાળુતા સાથે, ઓછી ઘનતાવાળા ગ્રે ગ્રેનાઈટ કરતાં આ સમસ્યા માટે નોંધપાત્ર રીતે ઓછી સંવેદનશીલ છે. આશરે 3,100 kg/m³ ની ઘનતા - સામાન્ય ગ્રે ગ્રેનાઈટની સરખામણીમાં 2,600–2,700 kg/m³ - સામગ્રીમાં ખૂબ ઓછા ખાલી અપૂર્ણાંકને પ્રતિબિંબિત કરે છે. એર બેરિંગ માર્ગદર્શિકા સપાટીઓ માટે, છિદ્રાળુતામાં આ તફાવત બેરિંગ કામગીરી અને સ્થિરતાને સીધી અસર કરે છે.

મહત્વપૂર્ણ એપ્લિકેશનોમાં, વધારાની સપાટી સારવાર (ઇપોક્સી સાથે વેક્યુમ ગર્ભાધાન, અથવા સપાટીના છિદ્રોને બંધ કરતી વિશિષ્ટ લેપિંગ પ્રક્રિયાઓ) લાગુ કરી શકાય છે. જો કે, ઓછી છિદ્રાળુતાવાળી સામગ્રીથી શરૂઆત કરવાથી આવી સારવારની જરૂરિયાત અને છિદ્ર-સંબંધિત કામગીરી સમસ્યાઓનું જોખમ બંને ઘટે છે.

ગ્રેનાઈટ એર બેરિંગ એસેમ્બલી: ડિઝાઇન બાબતો

ગ્રેનાઈટ પર સંપૂર્ણ હવા બેરિંગ સ્ટેજમાં માર્ગદર્શિકા સપાટી ઉપરાંત અનેક એન્જિનિયરિંગ વિચારણાઓનો સમાવેશ થાય છે:

પ્રીલોડ ડિઝાઇન

એર બેરિંગ્સ પ્રીલોડેડ હોવા જોઈએ - એટલે કે પુનર્સ્થાપિત બળે ગાડીના માર્ગદર્શિકા સપાટી પરથી ઉપાડવાની કોઈપણ વૃત્તિનો વિરોધ કરવો જોઈએ. પ્રીલોડ વિના, ગાડી કોઈપણ ઉપરની તરફ ખલેલ પહોંચાડે ત્યારે સપાટીથી દૂર તરતી રહેશે. પ્રીલોડિંગ ત્રણ પદ્ધતિઓમાંથી એક દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે:

વિરુદ્ધ એર બેરિંગ્સ માર્ગદર્શિકા રેલ અથવા સપાટ સપાટીની વિરુદ્ધ બાજુએ બીજી એર બેરિંગ સપાટીનો ઉપયોગ કરે છે, જે વિરોધી દબાણ બળો બનાવે છે જે વાહનને માર્ગદર્શિકા સુધી મર્યાદિત કરે છે જ્યારે બંને બાજુએ હવા ફિલ્મ અલગતા જાળવી રાખે છે. ચોકસાઇ રેખીય તબક્કાઓ માટે આ સૌથી સામાન્ય ગોઠવણી છે.

વેક્યુમ પ્રીલોડેડ બેરિંગ્સ બેરિંગ ફેસની અંદર એક કેન્દ્રીય વેક્યુમ ઝોનનો ઉપયોગ કરે છે, જે દબાણયુક્ત વલયાકાર ક્ષેત્રથી ઘેરાયેલો હોય છે. નેટ ફોર્સ એ પ્રેશરાઇઝ્ડ ઝોનના લિફ્ટિંગ ફોર્સ અને વેક્યુમ ઝોનના આકર્ષણ વચ્ચેનો તફાવત છે, જેના પરિણામે ગાઇડ સપાટી તરફ નેટ પ્રીલોડ થાય છે.

મેગ્નેટિક પ્રીલોડ કેરેજમાં કાયમી ચુંબક અને ફેરોમેગ્નેટિક ગાઇડ રેલ વચ્ચેના આકર્ષક બળનો ઉપયોગ કરીને કેરેજને સપાટી તરફ ખેંચે છે. આ અભિગમ માટે ગ્રેનાઈટ ગાઇડ રેલમાં સ્ટીલ અથવા આયર્ન તત્વોનો સમાવેશ કરવો જરૂરી છે, જે ડિઝાઇનને જટિલ બનાવે છે પરંતુ ખૂબ જ કોમ્પેક્ટ બેરિંગ એસેમ્બલી ઉત્પન્ન કરી શકે છે.

હવા પુરવઠો અને ગાળણક્રિયા

એર બેરિંગ સ્ટેજ માટે નિયમનિત દબાણ પર સ્વચ્છ, સૂકી, કણ-મુક્ત સંકુચિત હવાનો સતત પુરવઠો જરૂરી છે - સામાન્ય રીતે 0.4-0.6 MPa. તેલ એરોસોલ, પાણીની વરાળ અથવા ઘન કણો સાથે હવા પુરવઠાનું દૂષણ એ હવા બેરિંગ નિષ્ફળતાના સૌથી સામાન્ય કારણોમાંનું એક છે. તેલ દૂષણ બેરિંગ સપાટીઓને કોટ કરે છે, તેમની ભૂમિતિ અને ભીનાશમાં ફેરફાર કરે છે; પાણીનું ઘનીકરણ દબાણમાં વધઘટ બનાવે છે; ઘન કણો બેરિંગ ગેપને પૂર્ણ કરી શકે છે અને કેરેજ ફેસ અને ગ્રેનાઈટ ગાઇડ સપાટી બંનેને સ્કોર કરી શકે છે.

સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન વાતાવરણમાં, હવા પુરવઠાની ગુણવત્તા સામાન્ય રીતે સુવિધા ધોરણો દ્વારા સારી રીતે નિયંત્રિત થાય છે. અન્ય ઔદ્યોગિક વાતાવરણમાં, સ્ટેજ પર હવા પુરવઠા સમયે યોગ્ય ગાળણક્રિયા અને સૂકવણી પૂરી પાડવા માટે કાળજી લેવી આવશ્યક છે.

હવા ફિલ્મ પર થર્મલ અસરો

હવાની સ્નિગ્ધતા તાપમાન સાથે બદલાય છે - ઓરડાના તાપમાને આશરે 2% પ્રતિ ડિગ્રી સેલ્સિયસ. હવા પુરવઠામાં નોંધપાત્ર તાપમાન ફેરફાર (ઉદાહરણ તરીકે, કોમ્પ્રેસર રૂમથી તાપમાન-નિયંત્રિત ક્લીનરૂમ સુધી) બેરિંગની કઠિનતા અને લિફ્ટ ફોર્સમાં ફેરફાર કરે છે. ચોકસાઇ એપ્લિકેશનોમાં, દબાણ ઉપરાંત હવા પુરવઠાનું તાપમાન નિયંત્રિત કરવું જોઈએ.

બેરિંગ ગેપ પોતે જ હવા ફિલ્મના ચીકણા શીયર દ્વારા થોડી પણ શૂન્ય માત્રામાં ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે. હાઇ-સ્પીડ સ્ટેજ માટે, ગ્રેનાઈટ અથવા કેરેજ સ્ટ્રક્ચરમાં અણધાર્યા તાપમાન ગ્રેડિયન્ટ્સને ટાળવા માટે સિસ્ટમના થર્મલ મોડેલમાં આ ગરમી સ્ત્રોતનો સમાવેશ થવો જોઈએ.

એર બેરિંગ સ્ટેજ પર્ફોર્મન્સનું માપન અને ચકાસણી

એસેમ્બલી પછી, ગ્રેનાઈટ પર એર બેરિંગ સ્ટેજ તેની કામગીરીની વિશિષ્ટતાઓને પૂર્ણ કરે છે તે ચકાસવા માટે લાક્ષણિકતા હોવી જોઈએ. માપવા માટેના મુખ્ય પરિમાણોમાં શામેલ છે:

પોઝિશનિંગ રિપીટેબિલિટી — સ્ટેજને લક્ષ્ય સ્થાનોની શ્રેણી પર કમાન્ડ કરીને અને ઉચ્ચ-રિઝોલ્યુશન રેખીય એન્કોડર અથવા લેસર ઇન્ટરફેરોમીટર સાથે વાસ્તવિક સ્થાનો રેકોર્ડ કરીને માપવામાં આવે છે. દ્વિદિશ પુનરાવર્તિતતા (બંને દિશાઓથી નજીક આવીને) હિસ્ટેરેસિસ માટે પરીક્ષણો.

મુસાફરીની સીધીતા — મુસાફરીના માર્ગની સાથે એક ચોકસાઇવાળી સીધી ધાર (ઘણીવાર, પોતે એક ચોકસાઇ ગ્રેનાઈટ સંદર્ભ) લગાવીને અને ઇલેક્ટ્રોનિક ગેજનો ઉપયોગ કરીને વાહનના સંપૂર્ણ શ્રેણીમાંથી સીધી રેખામાંથી વિચલનને માપવા દ્વારા માપવામાં આવે છે.

કોણીય ભૂલો (પિચ, રોલ, યૉ) — વાહન પર લગાવેલા ઓટોકોલિમેટર્સ અથવા ઇલેક્ટ્રોનિક સ્તરોનો ઉપયોગ કરીને માપવામાં આવે છે, વાહનની ગતિ દરમિયાન વાહનના દિશા નિર્દેશનમાં નાના કોણીય ફેરફારો શોધી કાઢવામાં આવે છે.

હવાનો વપરાશ અને બેરિંગની જડતા — વાહન પર જાણીતા ભાર લાગુ કરીને અને પરિણામી ગેપ ફેરફાર (એન્કોડર રીડિંગમાંથી) માપીને માપવામાં આવે છે, જેનાથી બેરિંગની જડતા (એકમ વિસ્થાપન દીઠ બળ) ની ગણતરી કરી શકાય છે.

યોગ્ય રિઝોલ્યુશન અને ટ્રેસેબલ કેલિબ્રેશનના સાધનોનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવતા આ માપન, કામગીરીનો આધારરેખા પૂરો પાડે છે જેની સામે સ્ટેજને જાળવી શકાય છે અને તેના સેવા જીવન દરમિયાન ફરીથી પ્રમાણિત કરી શકાય છે.

ગ્રેનાઈટ એર બેરિંગ સ્ટેજ આવશ્યક હોય તેવા કાર્યક્રમો

એપ્લિકેશનના ભૌતિકશાસ્ત્રને જ્યાં પણ તેમના સંયુક્ત ગુણધર્મોની જરૂર હોય ત્યાં હવા બેરિંગ ગતિ અને ગ્રેનાઈટ માર્ગદર્શિકા સપાટીઓનું સંયોજન દેખાય છે:

સેમિકન્ડક્ટર વેફર નિરીક્ષણ અને લિથોગ્રાફી — પહેલાથી જ વ્યાપક ચર્ચા થઈ ચૂકી છે; બેન્ચમાર્ક એપ્લિકેશન જેણે ટેકનોલોજીના વિકાસને તેની વર્તમાન સ્થિતિ સુધી પહોંચાડ્યો.

હાઇ-સ્પીડ PCB ડ્રિલિંગ — મલ્ટી-સ્પિન્ડલ ડ્રિલિંગ મશીનો કે જેમાં PCB પેનલ પર એકસાથે બહુવિધ ડ્રિલ બિટ્સ મૂકવા આવશ્યક છે, તે ઝડપ, ચોકસાઈ અને લાંબા ગાળાની સ્થિરતાના સંયોજનને પ્રાપ્ત કરવા માટે ગ્રેનાઈટ બેઝ અને એર બેરિંગ ક્રોસ-સ્લાઇડ્સનો ઉપયોગ કરે છે.

ઓપ્ટિકલ પ્રોફાઇલોમેટ્રી અને સપાટી નિરીક્ષણ — સબ-નેનોમીટર રિઝોલ્યુશન પર સપાટીના સ્વરૂપને માપતા ઉપકરણોએ તેમના માપન પ્રોબને ભાગની સપાટી પર અત્યંત સરળ, ઓછી-કંપન ગતિ સાથે સ્કેન કરવું આવશ્યક છે. ગ્રેનાઈટ માર્ગદર્શિકા સપાટીઓ પર એર બેરિંગ્સ જરૂરી ગતિ ગુણવત્તા પ્રદાન કરે છે.

ચોકસાઇ લેસર મશીનિંગ - ફેમટોસેકન્ડ અને પીકોસેકન્ડ લેસર સિસ્ટમ્સનો ઉપયોગ ચોકસાઇ સામગ્રી દૂર કરવા માટે થાય છે - નેત્ર ચિકિત્સાથી માઇક્રોઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને એરોસ્પેસ ઘટકો સુધીના કાર્યક્રમોમાં - જરૂરી એબ્લેશન ગુણવત્તા પ્રાપ્ત કરવા માટે નેનોમીટર-સ્તરની ચોકસાઈ અને સરળ, સ્ટિક્શન-મુક્ત ગતિ સાથે પોઝિશનિંગ તબક્કાઓની જરૂર પડે છે.

રેખીય સ્કેલ કેલિબ્રેશન — ચોકસાઇ રેખીય એન્કોડર્સ અને લેસર ઇન્ટરફેરોમીટર સિસ્ટમ્સ માટે કેલિબ્રેશન સિસ્ટમ્સમાં ગતિ ગુણવત્તા એટલી સારી હોય કે ગતિ પોતે કેલિબ્રેશનની ચોકસાઈને મર્યાદિત ન કરે તેવી સંદર્ભ આર્ટિફેક્ટ ખસેડવી આવશ્યક છે. ચોકસાઇ ગ્રેનાઈટ માર્ગદર્શિકા સપાટીઓ પર એર બેરિંગ સ્ટેજ સૌથી વધુ માંગવાળી કેલિબ્રેશન સિસ્ટમ્સ માટે પ્રમાણભૂત પસંદગી છે.

નિષ્કર્ષ: ધ એર ફિલ્મ એન્ડ ધ સ્ટોન

એર બેરિંગ ટેકનોલોજી અને ચોકસાઇ ગ્રેનાઇટ, ખરા અર્થમાં, એકબીજા માટે બનેલા છે. એર બેરિંગ ઓપરેશનનું ભૌતિકશાસ્ત્ર માર્ગદર્શિકા સપાટીની ખરબચડી, સપાટતા અને સામગ્રી ગુણધર્મો પર કડક માંગણીઓ નક્કી કરે છે - માંગ કરે છે કે ચોકસાઇ ગ્રેનાઇટ, જ્યારે યોગ્ય ધોરણો અનુસાર ઉત્પાદિત અને પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે અનન્ય રીતે સારી રીતે સ્થિત હોય. અને એર બેરિંગ્સ, ઘર્ષણ અને સંપર્ક ઘસારાને દૂર કરીને, ચોકસાઇ ગ્રેનાઇટની નેનોમીટર-સ્કેલ સપાટી પૂર્ણાહુતિને અધોગતિ વિના સતત ઉપયોગમાં લેવાની મંજૂરી આપે છે.

પરિણામ એ છે કે ગતિ ગુણવત્તા પ્રાપ્ત કરવામાં સક્ષમ પોઝિશનિંગ ટેકનોલોજી - નેનોમીટરમાં માપવામાં આવે છે - જે પાછલી પેઢીના ઇજનેરોને કાલ્પનિક લાગતી હતી. આ ટેકનોલોજી ભૌતિક અને વૈચારિક રીતે, પ્રાચીન પથ્થરના પાયા પર ટકી છે, તે આધુનિક ચોકસાઇ એન્જિનિયરિંગની વધુ ભવ્ય વિડંબનાઓમાંની એક છે.