Übersicht über optische Luftschwimmplattformen: Struktur, Messung und Schwingungsisolierung

1. Struktureller Aufbau einer optischen Plattform

Hochleistungs-Optiktische erfüllen die Anforderungen hochpräziser Mess-, Prüf- und Laborumgebungen. Ihre strukturelle Integrität ist die Grundlage für einen stabilen Betrieb. Zu den wichtigsten Komponenten gehören:

1. Vollständig aus Stahl gefertigte Plattform
   Ein hochwertiger optischer Tisch besteht typischerweise aus einer Ganzstahlkonstruktion mit einer 5 mm dicken Ober- und Unterseite und einem 0,25 mm starken, präzisionsgeschweißten Stahlwabenkern. Der Kern wird mithilfe hochpräziser Pressformen hergestellt. Schweißabstandshalter sorgen für einen gleichmäßigen geometrischen Abstand.

2. Thermische Symmetrie für Dimensionsstabilität
   Die Plattformstruktur ist in allen drei Achsen symmetrisch und gewährleistet eine gleichmäßige Ausdehnung und Kontraktion bei Temperaturänderungen. Diese Symmetrie trägt dazu bei, auch bei thermischer Belastung eine hervorragende Ebenheit zu gewährleisten.

3. Kein Kunststoff oder Aluminium im Kern
   Der Wabenkern erstreckt sich vollständig von der oberen bis zur unteren Stahlfläche, ohne Kunststoff- oder Aluminiumeinsätze. Dies verhindert einen Verlust der Steifigkeit oder hohe Wärmeausdehnungsraten. Seitenwände aus Stahl schützen die Plattform vor feuchtigkeitsbedingter Verformung.

4. Fortschrittliche Oberflächenbearbeitung
   Die Tischoberflächen werden mit einem automatisierten Mattpoliersystem fein bearbeitet. Im Vergleich zu herkömmlichen Oberflächenbehandlungen entstehen dadurch glattere, gleichmäßigere Oberflächen. Nach der Oberflächenoptimierung bleibt die Ebenheit innerhalb von 1 μm pro Quadratmeter – ideal für die präzise Instrumentenmontage.

2. Test- und Messmethoden für optische Plattformen

Um Qualität und Leistung sicherzustellen, wird jede optische Plattform ausführlichen mechanischen Tests unterzogen:

1. Modalhammer-Test
   Mit einem kalibrierten Impulshammer wird eine bekannte externe Kraft auf die Oberfläche ausgeübt. Ein Vibrationssensor wird an der Oberfläche befestigt, um Reaktionsdaten zu erfassen. Diese werden mit Spezialgeräten analysiert, um ein Frequenzspektrum zu erzeugen.

2. Messung der Biegenachgiebigkeit
   Im Rahmen der Forschung und Entwicklung werden mehrere Punkte der Tischoberfläche auf ihre Nachgiebigkeit geprüft. Die vier Ecken weisen im Allgemeinen die größte Flexibilität auf. Aus Konsistenzgründen werden die meisten Biegedaten an diesen Eckpunkten mithilfe flach montierter Sensoren erfasst.

3. Unabhängige Testberichte
   Jede Plattform wird individuell getestet und mit einem ausführlichen Bericht inklusive der gemessenen Compliance-Kurve geliefert. Dies ermöglicht eine präzisere Leistungsdarstellung als allgemeine, größenbasierte Standardkurven.

4. Wichtige Leistungskennzahlen
   Biegekurven und Frequenzgangdaten sind wichtige Benchmarks, die das Plattformverhalten unter dynamischen Belastungen widerspiegeln – insbesondere unter nicht idealen Bedingungen – und den Benutzern realistische Erwartungen hinsichtlich der Isolationsleistung vermitteln.

3. Funktion optischer Schwingungsisolationssysteme

Präzisionsplattformen müssen Vibrationen sowohl von externen als auch von internen Quellen isolieren:

• Externe Vibrationen können durch Bodenbewegungen, Schritte, zuschlagende Türen oder Stöße gegen Wände entstehen. Diese werden typischerweise durch die in die Tischbeine integrierten pneumatischen oder mechanischen Schwingungsisolatoren absorbiert.

• Interne Vibrationen werden durch Komponenten wie Instrumentenmotoren, Luftströmungen oder zirkulierende Kühlflüssigkeiten erzeugt. Diese werden durch die inneren Dämpfungsschichten der Tischplatte selbst gedämpft.

Ungebremste Vibrationen können die Leistung des Instruments erheblich beeinträchtigen und zu Messfehlern, Instabilität und unterbrochenen Experimenten führen.

4. Die Eigenfrequenz verstehen

Die Eigenfrequenz eines Systems ist die Frequenz, mit der es schwingt, wenn es nicht durch äußere Kräfte beeinflusst wird. Sie entspricht numerisch seiner Resonanzfrequenz.

Zwei wesentliche Faktoren bestimmen die Eigenfrequenz:

• Masse des bewegten Bauteils

• Steifigkeit (Federkonstante) der Stützstruktur

Durch die Reduzierung der Masse oder Steifigkeit erhöht sich die Frequenz, während eine Erhöhung der Masse oder Federsteifigkeit sie senkt. Die Beibehaltung der optimalen Eigenfrequenz ist entscheidend, um Resonanzprobleme zu vermeiden und genaue Messwerte zu gewährleisten.

5. Komponenten der luftgefederten Isolationsplattform

Luftschwebende Plattformen nutzen Luftlager und elektronische Steuerungssysteme, um eine extrem gleichmäßige, berührungslose Bewegung zu erreichen. Sie werden häufig in folgende Kategorien eingeteilt:

• XYZ-Linear-Luftlagertische

• Drehtische mit Luftlager

Das Luftlagersystem umfasst:

• Planare Luftkissen (Luftkissenmodule)

• Lineare Luftkissenbahnen (luftgeführte Schienen)

• Rotationsluftspindeln

6. Luftflotation in industriellen Anwendungen

Auch in Abwasseraufbereitungsanlagen kommt die Luftflotationstechnologie häufig zum Einsatz. Diese Maschinen sind dafür ausgelegt, Schwebstoffe, Öle und kolloidale Stoffe aus verschiedenen Arten von industriellem und kommunalem Abwasser zu entfernen.

Ein gängiger Typ ist die Wirbelluftflotation, die mithilfe von Hochgeschwindigkeits-Laufrädern feine Blasen ins Wasser einbringt. Diese Mikroblasen haften an Partikeln, wodurch diese aufsteigen und aus dem System entfernt werden. Die Laufräder rotieren typischerweise mit 2900 U/min, und die Blasenbildung wird durch wiederholtes Scheren durch Mehrschaufelsysteme verstärkt.

Zu den Anwendungen gehören:

• Raffinerien und petrochemische Anlagen

• Chemische Verarbeitungsindustrie

• Lebensmittel- und Getränkeproduktion

• Schlachthofabfallbehandlung

• Textilfärben und -drucken

• Galvanik und Metallveredelung

Zusammenfassung

Optische Luftschwebeplattformen kombinieren Präzisionsstruktur, aktive Schwingungsisolierung und fortschrittliche Oberflächentechnik, um unübertroffene Stabilität für Spitzenforschung, Inspektion und industriellen Einsatz zu bieten.

Wir bieten kundenspezifische Lösungen mit Mikrometergenauigkeit, unterstützt durch umfassende Testdaten und OEM/ODM-Support. Kontaktieren Sie uns für detaillierte Spezifikationen, CAD-Zeichnungen oder die Zusammenarbeit mit einem Vertriebspartner.