К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 94
Текст из файла (страница 94)
Погрешность положении выходного звена в вакууме Ьгрд равна разности между ожидаемым грг, и действительным фд положением перемещаемого обьехта: Ьгрд=грд гро= ба+ Ьн+Ьх+Ьл+Ьс+Ьи где Ьв - погрешность, обусловленная неточным воспроизведением задающего воздейопнш; Ь„- шцрешность, обуслошюнная возмущающим воздействием или начальными условия- ми; Ьх - кинематическая погрешность; Ьяпогрешносп "мертвого хода" механизма привода; Ь, — погрешность, обусловленная наличием снл сопротивлении в природе н внешних ншрузок; Ь„- инструментальная погрешность, обуслоиченная погрешностью датчика. В приводах с разомкнутой системой управления (см. Рис. 3.1.27), когда положение объекта - выходного звена О - не отслеживается датчиком, погрешность перемещения формируется в результате суммировангш различных составгиющих погрешности во всех звеньях привала.
Так, в схеме привода изделия в установке молекулярно-лучевой эпнтаксии (рис. 3.1.28, а), соответствующей структуре на 278 Глава 3.1. ВАКУУМНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Рис. 3.1.27, а, погрешности бв, Ьл Формируютая в двигателе при сбое управляющей ЭВМ, погрешности Ь„и Ьа - в передаточных звеньях (снльфонном вводе вращения 2 (рис. 3.1.28, а) и винтовой паре 3), погрешность Ьа - в сильФонном вводе 2 и вюповой паре 3 за счет увеличения сил трения в вакууме, под действием атмоаферного давления„действующего на аильфон, и аиизотропии упругих свойств сильфоиа. Частичное лли полное замыкание системы управления приводом с помощью датчика перемещения (положения) и системы обратной связи (сигнала <ра ) позволяет частично или полностью иаюпочвть ряд ошибок, формируемых в замкнутой зоне (33) (см.
Рис. 3.1.27), но добаюивг ошибку Ью обусловленную погрешностью используемого датчика. На рис. 3.1.28, б показана схема ручного привода поступательного движения карусели манипулатора с заготовкой 4 установки анализа поверхности, в которой визуальный контроль положения ручного привода 5 по лимбу позволяет исалючить ошибку 6„. Погрешность Ьа опредегивюя зрением и моторными нявьивми оператора, лгярешность 6 - ючностью лимба ручного привода 5. Погрешности Ь„, 6„, Ьс Формируялся в винтовой паре 3 снлы$оном ввода б. На рис. 3.1.28, в показана кинематическая схема автоматизированного привода поступательного перемеюеюи с частичной зоной звмыкания, соответствующая структурной схеме рис.
3.1.27, в, используемая в установках электронно-лучевой сварки, ионной имллантащи для транспортировки иэделий. Для контроля положения изделия 4 на каретке используется диск — прерыватель 8 (рис. 3.1.28, в) а опюрстиями и олтронная лара 9, соспишэя из свето- и фотодиодов. В приводе нет погрешностей, возникюодпи в замкнутой зоне, но есть погрешности 6 Ь, Ь, возникающие в кинематических элементах разомкнутой зоны (Р3). Полное замыкание системы управления (по перемещению объекта - выходного звена О) позволяет исюпочить большую часть аоставляюинх суммарной погрешности привода, вследствие чего эти системы используются в приводах координатных столов установок электронной, ионной, ревттенолитогр афин, требующих микрометровой точности перемещения (рис. 3.1.28, г, д).
В таких прююдах датчик положенюг - растровая решепга 12 (или зеркало лазерного иитерферомегра) - устанавливается на одном столе с перемещаемым объектом. В качестве датчика положения могут использоваться репернью знаки самого объеки (например подложки обрабатываемой микросхемы), что исюпочвет погрешность базирования изделия. Для иалользуемых в вакуумном оборудовании приводов а замкнутой аноимой управления погрешность перемещения Ьфл = Ьн + Ьл + Ьа + Ьв Суммарный зазор и силы сопротивления (особенно от трения в кинематичеаких ларах, размещенных в вакууме) ограничивают погрешность такого привода, поэтому техннчеаки оправданны юи повышения точности привода сокращения длины кинематнческях цепей, замены механического привода пыравлическям, устранения из кянематических цепей вакуумных вводов двюкения, создания "автономного" привода, размещенного целиком в вакууме.
Устранение сосшвлшоших Ьа и бю возможное в прецизионных гидроприводах, позволяет уменьшить погрешность, она становится равной Ьюл = Ь, + Ьв )ь,баг + Ью где 1(г - коэффициент трансформации замкнутай СнетЕМЫ; 17 г - СтатИЧЕСКаЯ СИЛа СОПРатняления в приводе. Дальнейшее повъппеиие точности привода (при постоянных значениях Х) возможно за счет использования в прююде подвески абвахта на направляющих с малыми собственными силами сопротивления лат и применения измерительных средств с более высокой чувствительностью. С другой стороны, повышения точности привода можно добиться, используя в системе управления максимальное усиление (что соответствует минимальному 1ьг).
Гидродвигэгели обладают наибольшим коэффициентом лере- дачи (усиления), что делает применение их предпочтительным при создании систем высокой точности. Ориентировочные значения составляющих суммарной погрешности простейших по конфюурации приводов, включающих тольхо один лромэиуючный кинематяческий элемент- вакуумный ввод движения, - являющийся необходимым ди вакуумного привода, приведены в табл.
3.1.9. Быстродействие ваяуумвего вриведа. Параметры быстродействия вакуумного привода в оборудовании для производства ИЭТ нике, чем у приводов общего машиностроения за счет появления в кинемшической цепи вакуумного привода герметиэирующих элементов в виде маюкет, мембран, сильфон о в, гибких оболочек, уменьшающих суммарную жесткость привода, создающих дополнительные силы сопроппшення и зазор. В целом быстродействие приводов определяется типом выбранного двиппеля (риа. 3.1.29). Наименьшей постоянной времени обишает гидропривод, чем обусловлено его типы приводов исполнитвпьных мвхлнизмов оворудовлния 279 3.1.9.
Соспшлявлцие сичмарвой погрешвости и перемещевия (положешш) спшдартвых, иормализовюшых или пшовых вакуумных вводов движввня т,с и 2 4 е () ш 12 Хядг Рве. 3.1.29. Заввсамесзь аеезезамей еремеев двюатеая ет иешвесга даа Вввзатеаейз 1- эаехтрадвигвтией постоянного така; 2- впевмодвкгателей; 3- гвдродвигагелей И Т вЂ” +1 = Х У. д аз( применение в различных типах микролитографии, где требуеюя быстрое и точное многохратиое шаговое перемещение изделия относительно экспонирующего электронного, ионного нли рентгеновского луча. Постовнная времени Тд электрически управляемого дросселя ппЗросистемы связана с упраюшюшим напряженнем 0 и силой рабочего тока управляющего электр омапппв 1 слелуюшим соотношением: Здесь 1- время срабатывания, а; Хд — коэффициент передачи привода утзравляющего электромагнита; Хд = (Яу + Я ) 1, где Я - выходное сопротивление усилителя, Ом; Я сопротивление обмотки электромагнита, Ом.
Время переходных процессов прн позиционировании находят по формулам теории автоматического управления. Так, постоянная времени вакуумного гивропривода, изображенного на рис. 3.1.26, зависящая от массы координатного стола (гл = 50 кг), рабочего давления (р = 104 Па), хесткости привода, мажет быть уменьшена с 31 мс (вариаит 4, риа. 3.1.30) до 9 мс (вариант 1) только за счет уменьшения жесткости герметизатора гидро- цилиндра (т.е.
замены металлическопз силь- фона с жесткостью 4 10" Н м з) более эластичным сиаъфоном илн мюскетой с жесткостью около 102 Нм'. Использование гидронасосов шлакового типа, не создающих пульсации давления, но обеспечивающих небольшое рабочее давление (р и 3 105 Па), приводит к увеличению постоянной времени до 55 мс, а ауммарного времени позиционирования с 9 мс до 230 ма при точности бфд = 31 мкм. Использование магнитореологической хидкости в гидроприводе стола дюке в'сочетании со шнековым гидронасосом обеспечивает время позиционирования 30 — 40 ма при более высокой точности позиционировашш (бфд = = 0,05 ... О,! мкм). Использование электрореологнческой жидкости позволяет сократить постоянную времени дросселя (системы управления) до 10 з а и время позиционирования до 10-5 с.
Реализация элекгрореологического управяения ограничивается высокими управлшошими напряжениями (до 2 кВ) и на порядок меньшими рабочими силами, чем в магнитореологичеаком приводе. Глава 3.1. ВАКУУМНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ 280 Лх,нн 1,0 б,б б,б О 4 б /2 гб 20 24 2б бт бб еб г,нс 1ЕЯ ЯЮ 1ФЮ бш йЮ уш Ебр 2бб а) Рвс. 3.1.31. Двванвчссаве каревтервсгави варвавтое ирвины карусели аодлежек устиюаав УВН-84П!г а - пусковые характеристики дввгателей и график моментов сил сопротивленна в приводе, шывазанный к изменению частоты авиценна привода при пуске; б - грабах изменения частоты вращении во времени Вакуумный привод на базе стандартных злектродвиппилей (см.
рис. 3.1.29) обладает значительно меньшим быстродействием, чем гндропривод. Его динамические характеристики зависят от мощности двиппеля, передаточного отношения, перемещаемых масс, жесткости системы. Например, при использовании в приводе вращения блока каруселей (см. Рис. 3.1.25) асинхронного электродвигателя время выхода на стационарный режим вращения каруселей (время разгона) та до номинального, соответствующего началу стационарного режима, Нм; з)бс - приведенный к элекгродвшвтелю момент сопротивления элементов привода, Н м.
На рис. 3.1.31, а приведены динамические харакгеристики двигателей АОЛБ-012-4 и АОЛ-011-4, предназначенных для использовании в приводе вращения каруселей. Онн имеют соответственно следующие характеристики: мощность 30 и 50 Вт; номинальный момент 0,2 и 0,34 Н.м; максималыплй момент 0,28 и 0,59 Н м; пусковой момент 0,2 и 0,45 Н.м.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
