光学およびレーザー検査システムは、従来の製造装置では検出できなかった欠陥、エッジ状態、表面特徴、および位置エラーを解決できます。ただし、そのパフォーマンスはカメラ、レーザー、光学機器、エンコーダー、またはソフトウェアだけによって決まるわけではありません。これらのコンポーネントの下にある構造プラットフォームは、システムが実際の生産環境で移動、加熱、冷却、および動作している間、位置合わせを維持する必要があります。
カスタムの高精度御影石コンポーネントは、自動光学検査 (AOI)、レーザー計測、半導体検査、産業用画像処理、ウェーハ ハンドリング、高解像度モーション システムなどで広く使用されています。-適切に設計された花崗岩のベース、ブリッジ、ガイドウェイ、または治具は、完全な測定チェーンに安定した幾何学的基準を提供します。花崗岩は、低振動、制御された熱応答、長期的な形状、耐食性が必要な場合に特に適しています。-花崗岩は、寸法安定性、振動減衰、耐熱性の観点から光学業界で一般的に選択されています。ライツ-ナトゥルスタインテクニック
重要なのは、単に花崗岩ブロックを注文することではありません。コンポーネントは、検査システムの光路、動作アーキテクチャ、負荷、精度バジェット、環境制御、および組み立て順序を中心に設計する必要があります。
測定要件から始める
設計上の最初の質問は、システムで何を測定または検査する必要があるか、測定時点でどのような構造誤差が許容されるか、ということです。
レーザー変位システムでは、センサー、ターゲット、動作軸の間の数ミクロンの相対移動が結果に影響を与える可能性があります。大判 AOI プラットフォームでは、局所的な平坦度、レールの真直度、カメラとステージの位置合わせ、サポート条件がすべて画像の一貫性に影響を与える可能性があります。-干渉測定の場合、単純な静的耐荷重よりもビーム経路の安定性が重要な場合があります。-
エンジニアは、必要な作業量、位置決め精度、再現性、許容ドリフト、サイクルタイム、移動質量、および環境温度範囲を定義する必要があります。その後、それらのターゲットをサポートするように構造コンポーネントを設計できます。
よくある間違いは、全体の寸法と平坦度だけで花崗岩を指定することです。このため、マスターデータムはどのサーフェスなのかという重要な質問が未解決のままになります。レールとエンコーダースケールはどこに設置されますか?ラップの精度が必要なのはどの領域ですか?インサートにはどのような荷重がかかりますか?ベースはどのようにサポートされ、輸送され、持ち上げられ、調整されますか?
これらの詳細は、最終加工を開始する前に確立する必要があります。精密仕上げ後にねじ切りインサートの位置やガイドウェイデータムを変更すると、不必要なコストとスケジュール上のリスクが発生する可能性があります。
熱安定性はシステムの問題です
光学およびレーザー検査システムは、膨張差の影響を受けやすくなります。懸念されるのは平均室温だけではありません。不均一な気流、照明モジュール、リニアモーター、電子機器、および近くのプロセス機器からの熱により、局所的な勾配が生じ、構造がゆっくりと曲がったり歪んだりする可能性があります。
花崗岩は熱膨張が比較的低く、熱伝導率も低いです。これは、多くの金属構造よりも局所的な温度変化に対する反応が遅い傾向があることを意味します。精密花崗岩が計測機器、光学プラットフォーム、高精度機械ベースとして実用的な素材であり続ける理由の 1 つは、その熱挙動にあります。-光学支持構造に関する業界のガイダンスでも、不均一な温度変化が長期間にわたって構造を曲げる可能性があることを強調し、温度の影響を受けにくい構造を設計しながら環境を制御することを推奨しています。-ニューポート
この利点によって熱管理が不要になるわけではありません。大きな花崗岩のコンポーネントでも、特に金属レール、モーター マウント、ケーブル トラック、または高出力レーザー機器が片側に集中している場合は、勾配が発生する可能性があります。-優れた設計では、主要な熱源を重要な基準から可能な限り遠ざけ、賢明なケーブル配線を可能にし、温度センサーと補償戦略のためのスペースを確保します。
素材のマッチングも重要です。ステンレス-スチールのインサート、アルミニウムのブラケット、スチールのレール、花崗岩はすべて、異なる形で拡張します。ジョイントの設計では、動作温度が変化したときに花崗岩に熱応力が加わったり、精密な界面が移動したりすることを避ける必要があります。
光学部品に伝わる前に振動を制御
高解像度光学系は、オペレータがほとんど気付かない程度の振動に反応することがあります。-人の往来、隣接する工作機械、ポンプ、ファン、圧縮空気システム、ケーブルの移動、およびシステム自体のステージの急速な加速はすべて、画像取得やレーザー読み取りを妨げる可能性があります。
精密な花崗岩は質量、剛性、自然な減衰を提供し、敏感なコンポーネントへの振動の伝達を軽減します。錆や化学的攻撃に対する耐性を維持しながら、高い平坦度に機械加工できるため、計測構造の安定したベースとしてよく使用されます。
それでも、花崗岩は完全な振動制御計画に代わるものではありません。{0}サポート フレーム、レベリング ポイント、アイソレータ、床の状態、機械の重心、移動質量、およびサーボ プロファイルはすべて、最終的な動的動作に影響します。振動に敏感なレーザー検査システムの場合、パッシブ絶縁またはアクティブ絶縁を選択する前に、現場の振動を測定し、関連する周波数範囲を特定することが賢明です。
統合されたデザインも役立ちます。精密レールが花崗岩に直接取り付けられている場合、システムは中間ベース プレートを削除し、作業高さを下げ、構造の剛性を向上させ、特定のアッベ誤差の寄与を軽減できます。-この構成は、多軸ウェーハおよび基板検査システム-で使用されています。pi-米国
データム、インサート、およびインターフェースを明確に指定する
カスタム花崗岩コンポーネントは、単に安定した表面を提供するだけでなく、使用可能なインターフェイスを提供するときに価値を発揮します。一般的な要件には次のようなものがあります。
リニアガイドウェイ、エアベアリング、光学コラム、またはカメラフレームの重ね合わせた取り付け面。
ブラケット、カバー、ケーブル キャリア、固定具用のネジ付きステンレス-鋼インサート。
再現可能な組み立てのための精密な穴、ブッシング、ダボの位置、スロット、または接着された金属パッド。
システムの位置合わせとキャリブレーションのための平行または垂直の基準面。
凹部、ケーブル通路、真空チャンネル、およびユーティリティ用の保護エリア。
安全に設置するための吊り上げ穴、取り扱い規定、および定義されたサポート ポイント。
図面では、機能面と重要でない領域を区別する必要があります。{0}}すべての面に最も厳しい公差を適用すると、必ずしもシステムのパフォーマンスが向上するわけではなく、コストが増加します。より良いアプローチは、明確なデータム スキームを特定し、平面度、真直度、平行度、直角度、位置精度、および表面仕上げが光学システムに影響を与える場合にのみ指定することです。
花崗岩の定盤や関連する精密構造物には、適切なサポートも不可欠です。業界のガイダンスでは、通常、そのような製品を、校正された形状を維持するために、指定された 3 点または 4 点の位置でサポートすることを推奨しています。-大きな花崗岩のベースには、一般的な feet.starrett ではなく、カスタマイズされたサポート フレームとレベリング プランが必要になる場合があります。-
精度検証とクリーンルームへの対応
品質管理者は、購入前に検査方法についてサプライヤーと合意する必要があります。治具ベースの場合は、基本的な平面度検査で十分な場合があります。レーザー検査プラットフォームでは、ガイドウェイの真直度、レールパッドの平行度、インサート座標、面間の直角度、お客様が用意したハードウェアによるアセンブリ検証を含む、より完全なレポートが必要になる場合があります。-
検査装置には、電子水準器、オートコリメータ、レーザー干渉計、座標測定システム、ダイヤルインジケータ、および校正された基準アーティファクトが含まれます。方法、環境条件、受入ポイント、報告書形式は発注書に明記する必要があります。
クリーンルームでの使用には、さらに実際的な要件が必要になります。花崗岩自体は錆びておらず、簡単に掃除できますが、完全なアセンブリには注意が必要です。インサート材料、シール剤、接着界面、潤滑方法、ケーブル カバー、およびパッケージングはすべて、設置に必要な清浄度レベルに適合している必要があります。-
UNPARALLELED® では、カスタムの高精度御影石コンポーネントは通常、顧客の図面または機械レイアウトの共同レビューに基づいて開発されます。光学およびレーザー システムの場合、レビューは通常、データム構造、レールとインサートのインターフェイス、取り扱い、検査基準、および実際の設置環境に焦点を当てます。これは、花崗岩を標準の商品部品として扱うよりも便利です。
適切に仕様化された花崗岩の構造により、光学検査装置やレーザー検査装置が安定して実行できるプラットフォームが得られます。-健全な光学設計、環境制御、または校正に代わるものではありません。これにより、システムの運用期間中、これらの投資を保護することが容易になります。