اگر یک دستگاه اندازهگیری مختصات، یک سیستم بازرسی AOI یا یک مرحله ویفر نیمهرسانا را باز کنید، اپتیکهای پیچیده، رمزگذارها و سیستمهای کنترل حرکت را میبینید که کار قابل مشاهده را انجام میدهند. در زیر همه آن، انجام کارهای نامرئی به همان اندازه مهم، معمولاً یک پایه گرانیتی است.
پایه فقط یک پلت فرم نیست - بخشی از سیستم اندازه گیری است
وسوسه انگیز است که پایه ماشین را به عنوان یک تکیه گاه ساختاری ساده، شبیه به پایه میز در نظر بگیرید. در تجهیزات دقیق، این دقیق نیست. پایه مستقیماً تأثیر می گذارد:
میرایی ارتعاش - با چه سرعتی اغتشاشات (از ساختمان، موتورهای خود دستگاه، ترافیک پیاده در نزدیکی) به جای انتقال به منطقه اندازهگیری یا فرآیند، از بین میرود.
پایداری حرارتی - سطح نصب با نوسانات دما چقدر هندسه خود را حفظ میکند.
-پایداری ابعادی بلندمدت - سطوح مرجعی که دستگاه برای کالیبراسیون به آنها تکیه میکند، در طول سالها کارکرد صحیح میمانند.
گرانیت به دلیل ویژگیهای ارتعاش-طبیعی، انبساط حرارتی کم و قابل پیشبینی، و مقاومت در برابر خزش تحت بار پایدار - که به سختی با سازههای فولادی جوش داده شده تطبیق داده میشود، در هر سه حالت عملکرد خوبی دارد، که میتواند تنش داخلی ایجاد کند و به تدریج در طول زمان منحرف شود.
جایی که پایه های گرانیتی در تجهیزات دقیق ظاهر می شوند
ساخت نیمه هادی وتجهیزات بازرسی. مراحل جابجایی ویفر، لیتوگرافی{1}}تجهیزات مجاور، و ابزارهای بازرسی اغلب از گرانیت به عنوان پایه میزهای XY و سکوهای موتور خطی استفاده میکنند، جایی که تکرارپذیری موقعیتیابی در سطح نانومتری- مورد نیاز است و هرگونه لرزش پایه-به طور مستقیم عملکرد را کاهش میدهد.
ماشین های اندازه گیری مختصات (CMM). پایه گرانیتی یک CMM به عنوان چارچوب مرجع پایداری عمل می کند که موقعیت کاوشگر با آن اندازه گیری می شود. هر گونه خمش یا رانش در این پایه مستقیماً به عدم قطعیت اندازه گیری برای هر قسمتی که دستگاه بازرسی می کند ترجمه می شود.
سیستم های اندازه گیری نوری و لیزری تجهیزاتی مانند-ابزارهای اندازهگیری تصویر دو بعدی، سیستمهای اندازهگیری کانتور، و سیستمهای لیزر فمتوثانیه/پیکوثانیه به یک مسیر نوری پایدار بستگی دارند - به این معنی که پایهای که از اپتیک پشتیبانی میکند باید در برابر لرزش و رانش حرارتی مقاومت کند.
AOI (بازرسی نوری خودکار) و سیستم های CT صنعتی. این سیستمها با بزرگنمایی بالا بازرسی میکنند، جایی که حتی ارتعاش زیر{1} میکرون میتواند نتایج تصویربرداری را تار کند یا خوانشهای نقص نادرست ایجاد کند.
سکوهای موتور خطی و تجهیزات تست سرب پیچ/راهنما. گرانیت سطح حرکتی صاف و پایداری را برای اجزای حرکت خطی در حال آزمایش یا کالیبره فراهم میکند، زیرا هر گونه بینظمی سطحی بهعنوان نقص جزء اشتباه خوانده میشود.
برنامه های کاربردی در حال ظهور صنایع جدیدتر - از جمله تجهیزات بازرسی تولید باتری و ماشینهای پوشش پروسکایت - نیز پایههای گرانیتی را اتخاذ کردهاند، زیرا این فرآیندها به تلرانسهای موقعیتی فزایندهای در طول تولید نیاز دارند.
چرا سازندگان تجهیزات گرانیت را روی فولاد یا چدن مشخص می کنند؟
پایههای فولادی و چدنی هنوز در بسیاری از{0}ماشینهای همه منظوره استفاده میشوند، و به دلایل خوبی - مقرون به صرفه هستند و ادغام آنها با سختافزارهای نصب آسانتر است. اما برای تجهیزاتی که تکرارپذیری زیر{4} میکرون اهمیت دارد، سه مسئله عملی تولیدکنندگان را به سمت گرانیت سوق میدهد:
پایههای فولادی میتوانند تنش باقیمانده ناشی از جوشکاری یا ریختهگری را حفظ کنند، که به آرامی در طی ماهها یا سالها شل میشود، و حتی بدون تغییر بار خارجی، هندسه را بهطور نامحسوس تغییر میدهد.
ضریب انبساط حرارتی فولاد به طور قابل توجهی بالاتر از گرانیت است و پایه های فولادی را نسبت به نوسانات دمای کارخانه حساس تر می کند.
سازه های چدنی و فولادی جوش داده شده معمولاً ارتعاش را به طور مؤثر کمتری نسبت به سنگ طبیعی متراکم می کنند، به این معنی که ارتعاش باقی مانده بیشتر به اجزای حساس می رسد.
نکته ای کاربردی برای طراحان تجهیزات
هنگام تعیین پایه گرانیتی برای یک قطعه جدید از تجهیزات، متغیرهای مربوطه که باید به وضوح با یک تامین کننده تعریف شوند عبارتند از:
درجه مسطح و موازی مورد نیاز
حداکثر ابعاد تک-تکه مورد نیاز است (پلتفرم های بزرگتر گاهی نیاز به تامین منابع با-تجهیزات سنگ زنی و جابجایی با ظرفیت سنگین دارند)
الگوهای سوراخ نصب و هر گونه الزامات یکپارچه سازی- یاتاقان هوا یا خلاء-
شرایط محیطی که تجهیزات نهایی در آن کار خواهند کرد، بنابراین رفتار حرارتی را می توان به درستی در نظر گرفت
درست کردن این جزئیات در مرحله طراحی، از دوباره کاری پرهزینه در آینده جلوگیری می کند، زیرا پایه گرانیتی معمولاً یکی از سخت ترین اجزا برای اصلاح پس از ماشینکاری و کالیبراسیون نهایی است.
سوالات متداول
س: آیا می توان از پایه های گرانیتی در تجهیزات سیار یا صحرایی استفاده کرد، نه فقط در تاسیسات آزمایشگاهی ثابت؟ بله، اگرچه وزن به یک ملاحظات طراحی تبدیل می شود. چگالی گرانیت یک دارایی برای پایداری است اما یک معاوضه برای قابل حمل بودن است، بنابراین تجهیزات صحرایی اغلب از اجزای گرانیتی کوچکتر با اندازه دقیق به جای سکوهای-در مقیاس کامل استفاده می کنند.
س: آیا پایه های گرانیتی در حین حمل و نصب نیاز به جابجایی خاصی دارند؟ بله، گرانیت -، علیرغم استحکام آن در فشار، میتواند در حین حمل و نقل در برابر خرد شدن لبه و بارگذاری ضربهای آسیبپذیر باشد. تأمینکنندگان معتبر معمولاً از جعبههای سفارشی و بستهبندی ضربهای{2}}برای اجزای درجه دقیق-استفاده میکنند.
س: مهندسان چگونه تأیید می کنند که پایه گرانیتی پس از نصب جابجا نشده است؟ یک روش متداول این است که بعد از نصب پایه در سایت-تأیید مجدد صافی و تراز با استفاده از تراز الکترونیکی یا خودکار خودکار انجام شود، زیرا سطح نصب و شرایط نصب میتواند با محیطی که کالیبراسیون اولیه انجام شده است متفاوت باشد.