Open Source Air-Bearing Simulation

The analytical and numerical simulation of air bearings has been a field of research for a long time. As such, the history and various methods and approaches are well documented in the literature [1]. However, their implementation requires considerable knowledge of numerical mathematics and coding. Another option is multi- physics software such as COMSOL. It is being used for air-bearing simulation [2] [3]. We found that quite some modeling effort is necessary to achieve good results. Especially for micro-groove and restrictor-regulated bearings and subsequent model fitting, customization is required. While certainly an option to consider for many applications, there are drawbacks to using a small part of a large software suite to analyze a narrowly defined problem. One example is the licensing cost. Combined, there might be a barrier to entry for some and a significant time investment for others to simulate an air bearing. It could be speculated, that considerable duplicative effort has been made to model or write what is essentially the same software, by researchers the world over. The air bearing simulation described here does not claim to be novel in the modeling approach, but rather in the fact that it is an open-source project with accessibility and modularity in mind. Eitzenberger will release the first version of the simulation on Github by the end of 2024, hoping that others will find it helpful, and will consider joining the collaborative development.

Pressure-Distibution-v002

Pressure distribution of an Eitzenberger nozzle and micro-groove regulated air bearing at a given air gap.

ドライビングシミュレーター

ドライビングシミュレーターは、全方位投影のキャビンと一体化した自動車で、六脚と直線軸の上に直立して搭載されている。可能な限りリアルなドライビングシミュレーションを実現するため、六脚はエアベアリング軸上で直線的に動かされる。 EIZENBERGER 社は、リニア軸用のエアベアリングを開発・製造し、現場でレールの微細加工を行いました。特に難しかったのは、高い反発力と剛性、大きなエアギャップ、そしてできるだけコンパクトで低質量の設計の組み合わせでした。エアベアリングは9 barで作動します。運転シミュレーターは最大 10 m/s2.

Fahrsimulator
Fahrsimulator

7軸システム

最大2,000 mm x 1,000 mmまでの平面光学構造物のフェースミーリング、ホットスタンピング、インプロセス測定用。

ローリングロード&コンベア

これらのシステムは、自動車業界ではいわゆる環境風洞(EWT)で使用されている。EWTでは、幅3メートルのエンドレススチールベルトで道路をシミュレートし、その上に自動車が立つ。ベルトは最高時速300kmで車両の下に引かれます。ローリングロードホイールサポートベアリングはトレッドミルの下にある。高圧エアベアリングで構成され、タイヤ接触部を支えるために24バールの圧力が供給される。エアベアリングと真空の組み合わせにより、車両の下に働く正圧、負圧に関係なくスチールストリップをガイドします。

Rolling Road und Conveyor
Rolling Road und Conveyor

ポリゴンスキャナー

エアベアリングスキャナー軸は、最大60,000 rpmの速度に対応するように設計されています。エアベアリングにより、軸は摩耗しません。ポリゴン面の円筒度誤差は < µmです。

ファストツール

エアベアリングファストツールは、プラスチックレンズの自由形状旋削加工に使用され、湿式加工環境での使用に適しています。

高速リニア軸

エアベアリング付き高速軸、ストローク600 mm、速度8 m/s。加速度 180 m/s2, 繰り返し精度0.2 µm。この軸は、半導体分野での高速かつ精密なピックアンドプレースアプリケーションに適しています。

Hochgeschwindigkeits-Linearachse
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