Проектирование автоматизированного электропривода двухкоординатного модуля для производства интегральных микросхем
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ВВЕДЕНИЕ
Многокоординатный шаговый привод, обладая конструктивной пластичностью (гибкостью), позволяет создавать достаточно сложные устройства точного воспроизведения движений (сборочные центры, измерительные машины, установки для лазерной обработки материалов и т.д.), в которых совмещено управление технологическими и транспортными операциями и получен качественно новый уровень конструктивной интеграции электромеханического преобразователя с рабочим органом.
Основные области применения привода: робототехника и гибкое автоматизированное производство, в особенности, сборка малогабаритных изделий (например, электромагнитных реле, часов и т.д.); автоматический монтаж радиокомпонентов и микросхем на печатных платах; измерительные машины, установки лазерной, электроискровой маркировки, гравировки и т.д.
Современная практика автоматизации производства убедительно показывает, что классический способ проектирования гибких производственных систем, когда для создания отдельного гибкого производственного модуля используются традиционные элементы технологического оборудования (роботы, станки с числовым программным управлением, накопители, бункеры и т.д.), в ряде случаев приводит к неоправданной избыточности и вследствие этого к высокой стоимости, материалоёмкости и, в конечном счёте, к экономической неэффективности разрабатываемого оборудования. Так, использование современного робота с большим числом степеней подвижности для реализации простой операции загрузки экономически неоправданно.
Альтернативой традиционному подходу является применение при проектировании гибких производственных модулей достаточно широкой серии интеллектуальных модулей движения различного типа (линейных, планарных, поворотных) со встроенными датчиками и индивидуальной системой микропроцессорного управления, снабжённых необходимыми типами интерфейсов для сопряжения с системой управления более высокого уровня и средствами сопряжения с рабочим инструментом или обрабатываемой деталью. Из отдельных блоков такого своеобразного конструктора, может проектироваться система воспроизведения взаимосвязанных движений деталей и инструментов конкретного гибкого производственного модуля с одновременной минимизацией числа степеней подвижности в системе и, соответственно, материальных затрат.
Серия модулей движения может включать в себя модули движения традиционного типа, выполненные, например, на основе вращающихся двигателей и кинематических преобразователей движения (типа винт-гайка, шариковая винтовая пара и др.), а также модули движения нового типа - на основе линейных, планарных и поворотных шаговых двигателей с аэростатическими опорами. Последние имеют принципиальные преимущества, так как являются по существу бесфрикционными модулями движения, что обеспечивает отсутствие износа и, как следствие, сохранение метрологических характеристик привода в течение всего времени эксплуатации. Это обстоятельство позволяет проектировать гибкие производственные модули вообще без кинематических преобразователей движения, что, несомненно выгодно с точки зрения повышения надёжности системы и сокращения сроков регламентных работ.
Второй подход к проектированию гибких производственных систем позволяет оптимальным образом реализовать идею конструктивной интеграции органов движения с инструментом или органов движения с обрабатываемой деталью (спутником). Кроме того, появляется возможность реализации технологических и транспортных операций на единой элементарной базе. Особенно привлекательной выглядит при этом возможность решения не только задачи автоматизированного проектирования и автоматизированной технологической подготовки производства, но и задачи автоматизированного проектирования самых гибких производственных систем. Архитектурная гибкость модульной системы движения позволяет при этом не только сократить сроки и стоимость проектирования новых машин и механизмов, но и автоматизировать этот процесс, автоматизировать саму технологическую установку к типу подлежащего реализации технологического процесса, отказавшись от традиционного приспособления технологии к имеющейся номенклатуре машин и механизмов. Такая концепция построения гибких производственных систем является очень перспективной, так как сочетает в себе достоинства высокопроизводительных жёстких роторно-конвейерных линий с достоинствами традиционных гибких производственных систем. Работы в этом направлении активно ведутся рядом фирм в Беларуси, а также в России, США, Японии и Европе.
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
.1 Анализ технологического процесса
Двухкоординатный транспортный модуль на основе линейных шаговых двигателей применяется для изготовления микросхем высокой степени интеграции. Для этой цели используется зондовая установка, включающая в себя двухкоординатный транспортный модуль. Пластина, на которой будут изготавливаться микросхемы, имеет круглую форму, её диаметр, как правило, составляет 300 мм. Пластина разделяется на контактные зоны размером 80х80 мкм которые маркируются специальной краской, для того чтобы отличить бракованную контактную зону от рабочей.
Рабочий цикл установки происходит следующим образом. Координатный стол с пластиной поднимается до срабатывания датчика положения (движение по координате Z), расположенного на 300 мкм ниже поверхности зондов. После срабатывания этого д?/p>