Detaillierte Informationen

Luftlagerelemente werden häufig zur hochpräzisen Führung von Geräten und Maschinen eingesetzt. Sie zeichnen sich unter anderem durch folgende Eigenschaften aus:

• geringste Reibung
• kein Stick-Slip-Effekt
• kein Verschleiß
• höchste Laufruhe
• hohe Belastbarkeit
• hohe Steifigkeit.

Die Kennlinie Tragfähigkeit über Luftspalthöhe weist einen nichtlinearen Charakter auf. Die Steigung der Tangente im Betriebspunkt ist ein Maß für die Steifigkeit. Optimale Trageigenschaften werden bei sehr kleinen Luftspalthöhen von ca. 7-8 Mikrometern erreicht. Voraussetzung für den Betrieb unter diesen Bedingungen sind sehr geringe Ebenheitsabweichungen der Luftlager- und Führungsflächen von weniger als 1 Mikrometer. Eine störungsfreie Messung der realen Luftspalthöhe vor Ort ist mit herkömmlichen Längenmesssystemen nicht möglich. Zu diesem Zweck wird eine Prüfvorrichtung eingesetzt, bei der die Interferenz zwischen Luftlagerfläche und ebener Referenzfläche ausgewertet wird. Dadurch können Formabweichungen sowie lastabhängige Änderungen der Spalthöhe direkt mit submikrometrischer Auflösung ermittelt werden.

Bei geeigneter Beleuchtung treten mit bloßem Auge sichtbare Interferenzmuster auf, wenn die Ebenheitsabweichung gering ist und die beiden Oberflächen nur wenige Mikrometer voneinander entfernt sind. Dies sind normalerweise Streifen oder Ringe, sogenannte Newton-Ringe. Entlang der Linien gleicher Intensität sind die Abstände zwischen den beiden optischen Oberflächen gleich. Sie werden als Interferenzlinien gleicher Dicke bezeichnet. Diese Interferenzlinien gleicher Dicke zeichnen somit Höhenprofillinien einer Höhenkarte der Luftlageroberfläche gegenüber der Referenzoberfläche auf. Der Höhenunterschied von einem Interferenzring zum nächsten beträgt eine halbe Wellenlänge von der 2-Strahl-Interferenzbedingung. Die Interferenzringe oder -streifen werden gezählt und geben die Abweichung in Form oder Spalthöhe an.

Zur Ermittlung der Steifigkeit werden im Prüfstand Luftlagerelemente so eingesetzt, dass sich die Luftlagerfläche an der Referenzfläche eines sehr steifen Glaswürfels ausrichten kann. Wird das Lagerelement ausreichend mit Luft versorgt, bildet sich der Luftspalt. Die einwirkende Last kann über einen Spindeltrieb feinfühlig und stufenlos eingestellt und über eine Kraftmessdose gemessen werden. Die Anzahl der während der Lastvariation durchlaufenden Interferenzstreifen spiegelt die entsprechende Änderung der Spalthöhe wider.