Проектирование автоматизированного электропривода двухкоординатного модуля для производства интегральных микросхем
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
°тчика координатный стол перемещается по координате Z с меньшей скоростью для обеспечения плавного соприкосновения поверхности контактной зоны с зондами. Количество зондов может быть различным: от 8 до 16. После маркировки соответствующей контактной зоны координатный стол опускается вниз на высоту 15 мм. После этого происходит перемещение координатного стола по координате Х или Y для перемещения следующей контактной зоны в положение непосредственно под зондами. Потом координатный стол вновь поднимается и происходит маркировка следующей контактной зоны. На рисунке 1.1 представлена диаграмма работы устройства.
Рисунок 1.1 - Диаграмма работы устройства
1.2 Описание промышленной установки
Координатные системы, реализующие перемещения объекта обработки по нескольким координатам одновременно без кинематических элементов преобразования вращательного движения в поступательное, строятся на базе линейных шаговых двигателей.
Принципиально линейные шаговые двигатели представляют собой шаговые двигатели с развёрнутыми подвижной и неподвижной частями. Конструктивно линейный шаговый двигатель (рисунок 1.2) содержит якорь, состоящий из жёстко соединённых модулей А и В, и безобмоточный зубчатый пассивный статор, выполненный из магнитомягкого материала. Каждый из модулей А и В состоит из двух П-образных магнитопроводов, объединённых постоянным магнитом. Зубцовые зоны полюсов каждого магнитопровода ориентированы относительно зубцов статора со взаимным линейным сдвигом в половину зубцового деления tz. Обмотки управления охватывают средние полюсы А2 и А3 и соответственно В2 и В3 модулей А и В. Электромагнитные модули якоря линейных шаговых двигателей расположены со взаимным линейным сдвигом, равным , где k=1. Якорь линейного шагового двигателя расположен над статором с зазором d.
Рисунок 1.2 - Схема конструкции линейного шагового двигателя
Линейный шаговый двигатель обеспечивает линейные перемещения по одной координате перпендикулярно линиям нарезки зубцов статора. Для обеспечения перемещения координатного стола в плоскости объединяются два двигателя. Необходимый рабочий зазор d между статором и якорем обеспечивается применением аэростатических опор.
Основное требование к координатным системам - стабильность их электромеханических характеристик. Предпосылкой тому является высокое качество обработки прилегающих поверхностей статора и подвижной каретки. Зубчатые поверхности статора и ротора изготавливаются фрезерованием прецизионной групповой фрезой или методами травления по прецизионным фотошаблонам с последующей заливкой пазов эпоксидными компаундами с твёрдым немагнитным наполнителем, шлифовкой и притиркой. Это обеспечивает высокую степень параллельности и чистоту рабочих поверхностей.
Электромагнитное взаимодействие ротора со статором происходит в воздушном слое между кареткой и статором, поэтому постоянство зазора d ведёт к стабильности тяговых и точностных характеристик координатной системы. Сама же величина зазора получается как результат уравновешивания аэростатической силы отталкивания и магнитной силы притяжения ротора линейного шагового электродвигателя. При этом удовлетворены условия всплывания каретки над плоскостью статора при подаче сжатого воздуха. В проектируемой установке, являющейся серийно производимой двухкоординатной системой с линейными шаговыми электродвигателями обеспечивается зазор d=10 мкм при давлении воздуха в пределах 4 атм и расходе 15 л/мин.
Схематически конструкция такого координатного стола представлена на рисунках 1.3. Подвижная каретка 1, имеющая в качестве основания модуль с линейным шаговым двигателем 2, для движения по оси Х и модуль с линейным шаговым двигателем 3, для движения по оси Y, скользит по статору 4 на воздушной подушке, образуемой сжатым воздухом, подаваемым в зазор между статором и кареткой через жиклеры 5, расположенные по периметру якорей линейных шаговых двигателей. В данной установке используется вариант конструкции координатного стола с совмещённой по осям Х и Y нарезкой зубцов статора (рисунок 1.3). Каретка содержит два линейных шаговых двигателя для движений по двум осям координат.
Рисунок 1.3 - Координатный стол с линейным шаговым двигателем: а) конструктивная схема; б) координатный стол с совмещённой нарезкой статора: 1 - подвижная каретка, 2 - линейный шаговый двигатель оси Х, 3 - линейный шаговый двигатель оси Y, 4 статор, 5 - жиклеры
При движении по координате Х коммутируются обмотки электромагнитов шагового двигателя координаты Х при статическом состоянии токов в обмотках шагового двигателя координаты Y. При коммутации обмоток шагового двигателя оси Y обеспечивается перемещение по координате Y. При одновременном перемещении по двум координатам управляют токами обоих линейных шаговых двигателей.
Программное обеспечение системы управления шаговыми двигателями построено по иерархическому принципу. На верхнем уровне в распоряжении пользователя имеются средства, позволяющие установить конфигурацию системы (число дискретных входов-выходов, задействованных в каждом осевом контроллере, наличие дополнительных модулей и др.) и написать программу согласованного управления всеми осями данной установки и технологическим оборудованием в соответствии с картой технологического процесса. Для написания программы пользователю предлагается специализированный язык программирования мн