一般的な工場における測定誤差の最大の原因は何かと計測学者に尋ねると、ほとんどの人は計測器については答えません。彼らは部屋と言うでしょう。
温度が精度の静かな敵である理由
精密製造に使用されるほぼすべての材料 - 鋼、花崗岩、セラミック、アルミニウム - は温度によって膨張および収縮します。 1 度あたりの影響は小さいですが、最新の機器が保持すると予想される公差 (多くの場合、1 桁のマイクロメートル以下) では、就業日全体で 1 ～ 2 度の変動でも、測定可能な寸法誤差が生じる可能性があります。
このため、本格的な精密製造施設は空調のみに依存するのではなく、一般の生産エリアとは別に管理された環境として専用の定温、定湿{{0}ワークショップを構築します。-
真の一定温度の仕組み-ワークショップ
超精密作業用に構築されたワークショップは、{0}}標準的な気候制御された工場のフロアとは、次のようないくつかの点で異なります。-
床工事。これらの作業場では通常、標準的なコンクリートではなく、かなりの厚さ -、多くの場合 1 メートル以上 - に流し込まれた高強度鉄筋コンクリート床材を使用します。これにより、たわみを最小限に抑え、周囲の設備や歩行者からの振動伝達に耐える安定した質量を提供します。-
隔離トレンチ。管理区域の周囲には、近くの機械や車両の交通によって発生する振動、さらには建物の外側から伝わる地面から伝わる振動から作業場の床を物理的に遮断するために、隔離溝（幅数百ミリメートル、深さ数メートルの場合もあります）が構築されます。-
静かな天井クレーン。重い花崗岩や金属のコンポーネントを移動するために使用される標準的な天井クレーンは、進行中の繊細な測定作業を妨げる振動や騒音を引き起こす可能性があります。精密施設では、これらの管理区域内での使用に特化した、低騒音、低振動-のクレーン システムが設置されることがよくあります。
温度と湿度の制御システム。基本的な HVAC 以外にも、機器や照明による局所的なホットスポットでもワークピース全体に温度勾配が生じる可能性があるため、これらの部屋では通常、継続的な監視によって厳密な設定値 (多くの場合 ±0.5 度以上) が維持されます。
クリーンルーム-隣接する組立エリア
特定のコンポーネント -、特に宛先のコンポーネント半導体装置- 追加の制御層が必要です。一部の施設では、特に花崗岩の構造コンポーネントの最終組み立てのために、半導体クリーンルームの原則に基づいて大まかにモデル化された、一定の温度で粉塵が管理された専用の組み立てエリアを維持しています。{2}これにより、組み立て中の微粒子汚染が軽減され、計測室で測定および照合されたコンポーネントが、完成したシステムに統合された後も認定された精度を維持できるようになります。
このインフラ投資が購入者にとって重要な理由
花崗岩のベースや精密部品を調達する機器メーカーにとって、サプライヤーが部品の測定や仕上げを行う環境は、原材料の品質と同じくらい重要です。管理されていない部屋で研磨され、認定された花崗岩のベースは、紙の上では精度が示される可能性がありますが、顧客独自の環境に到達すると維持できない可能性があります-、またはさらに悪いことに、測定自体が不安定な条件下で行われたため、実際には最初から記載された許容誤差に達していない可能性があります。
サプライヤーに尋ねる価値のあるいくつかの実際的な質問:
測定室で維持される温度許容範囲はどれくらいですか?
部屋は振動源から隔離されていますか?またその方法は?
校正測定は最終検査と同じ管理された環境で行われますか?
半導体グレードのコンポーネントの組み立て用に、-防塵管理された別のエリアはありますか?{1}}
全体像
超精密製造は、機械の公差や機器の分解能の観点からよく議論されますが、それらの機械や機器が設置されている部屋も同等の精査に値します。{0}}振動を-遮断し、温度を安定させた-作業場は、贅沢な追加物ではありません。-それは、プロセスにおける他のあらゆる精度の主張を信頼できるものにする環境基盤です。
よくある質問
Q: 温度変化は実際にどの程度の精度測定に影響しますか?材料と部品のサイズによって異なりますが、一般に、1 度の変化で 1- メートルの鋼部品の長さが約 12 マイクロメートル変化する可能性があります。これは、サブミクロンの公差作業では十分に重要な熱膨張 - のためです。
Q: すべての花崗岩製品には、一定温度のワークショップが必要ですか?{0}すべての製品に当てはまるわけではありません。-公差が緩やかな汎用花崗岩ベースでは、これが必要ない場合があります。これは、基準グレードの定盤、半導体ステージのコンポーネント、およびサブミクロンの平面度や平行度の要件が必要な部品には不可欠です。-
Q：実際に防振性はどのように検証されているのでしょうか？施設は通常、振動センサーまたは加速度計を使用して管理ゾーン内の地面伝播振動レベルを測定し、関連する業界の振動基準（半導体や実験施設の設計で使用される VC{1}A から VC{2}E 曲線など）と比較します。-