Движение в мире нанотехнологий

Выпуск 3/2006
Модульная система управления движением:
Движение в мире нанотехнологий
Компания ФЕИ (FEI), мировой лидер среди производителей
микроскопов, почти на 50 процентов снижает свои проектные
расходы на системную интеграцию в результате применения
новейшей, компактной и мощной системы управления
движением Рексрот NYCe4000.
Рексрот и ФЕИ совместно работают над проектом под названием
„NewMotion“. Рексрот сотрудничает с производителем микроскопов из
голландского города Эйндховен (Eindhoven) уже более десяти лет. В
настоящее время инженеры Рексрот разрабатывают совместно со
специалистами ФЕИ модульную систему управления движением на базе
системы Рексрот NYCe4000. Технический университет г. Эйндховен
помогает обеим фирмам в исследованиях необходимой для этого
новейшей техники управления. Чтобы улучшить точность движения на
атомном уровне и реализовать плавное движение в нано-диапазоне,
необходимы новые принципы измерения и управления. Фирма ФЕИ
собирается оснащать свои высокоточные мехатронные устройства
системой NewMotion и встраивать их затем в электронные микроскопы.
Парадокс скорости
„Парадоксально, но в мире малых величин, с которым мы имеем дело,
нужно действовать иначе, чем в других отраслях промышленности, где
каждый производитель требует высокую точность позиционирования при
максимальной скорости“, говорит доктор Мартен Бюйс (Maarten Buijs),
директор конструкторского бюро
R&D Europe фирмы ФЕИ.
„Исследуемые образцы должны обрабатываться с исключительной
точностью. Поэтому мы не сканируем с высокой скоростью, а наоборот,
для нашего применения делаем ставку на самую низкую скорость. Для
реализации этой цели используется новейший действующий элемент, так
называемый ультразвуковой пьезодвигатель.” Здесь речь идет о
достижении медленного равномерного движения со скоростью 1 нм в
секунду – с такой скоростью растет человеческий волос.
Получить больше за меньшие деньги
Новая платформа управления движением с интегрированной технологией
усилителей является не только надежной, но и достаточно недорогой,
чтобы стать привлекательной для широкого круга заказчиков. Даже там,
где точное позиционирование, скорость перемещения и способность
компенсировать вибрацию, произведенную самой машиной, имеют не
самый высокий приоритет, все больше и больше производителей из
промышленных отраслей используют машины, которые могут работать в
нано-диапазоне. Все, что требуется для управления сложной машиной,
Bosch Rexroth AG
Global Marketing
97814 Lohr am Main
Germany
Все права защищены. Перепечатка только с разрешения издателя.
Phone:
+49 9352 18-1802
Fax:
+49 9352 18-1190
drive-control@boschrexroth.de
Выпуск 3/2006
находится в одном единственном устройстве. Занимаемая площадь
минимальна, длина соединительных кабелей и количество плат на
каждой машине уменьшаются, расходы на оборудование и встройку
сокращаются, зато повышаются степень использования и готовность к
поставке. Т.к. электронный микроскоп все чаще находит промышленное
применение в качестве измерительного устройства, важность всех этих
аспектов возрастает.
„Прорыв в снижении стоимости имеет решающее значение“, – считает
господин Бюйс, – „но и такие факторы, как удобство обслуживания,
высокая степень воспроизводимости этапов управления и высокая
пропускная способность образцов становятся в нашей отрасли все
важнее“. Поэтому фирма ФЕИ встраивает в свои микроскопы сложные
мехатронные устройства с компьютерным управлением и разрабатывает
новые методы, которые еще в течение следующих 5 – 10 лет смогут
соответствовать новейшим требованиям к измерительной технике. А в
отношении управления движением для нового поколения своих изделий
ФЕИ может полностью положиться на систему Motion Control фирмы
Бош Рексрот.
Требование низкой скорости
Экскурсия в мир нанотехнологий приводит нас к пределам нашего
воображения: Один нанометр соответствует одной миллионной доли
миллиметра. Скорости процессов 1нм/с, которые использует фирма ФЕИ
совместно с Рексрот в проекте NewMotion, вырываются в граничные
диапазоны измерительной техники машиностроения.
В отличие от одноразового измерения, в проекте NewMotion датчики и
система управления должны постоянно опрашивать позицию и скорость
нескольких осей, анализировать значения и при необходимости
корректировать их. Это ставит высокие требования к вычислительной
мощности и соответствующему ей программному обеспечению системы
управления. Со стороны механики необходимы самые новые линейные
измерительные системы с безлюфтовой передачей усилия. Ясная цель:
точность +/– 0,1 нм/мин.
Но одной точности недостаточно: движение должно быть абсолютно
плавным, без толчков. Уже на фазе создания концепции ФЕИ
максимально старается исключить вибрацию мехатроники и
компенсирует оставшиеся колебания с помощью системы управления.
Кроме того, специальная система компенсации учитывает температуру в
течение всего процесса и нейтрализует возникающие колебания.
Результат совместной разработки устанавливает новые масштабы:
приводное и управленческое решение NewMotion в десятки раз
превосходит имеющийся до сих пор уровень техники по мощности,
точности и динамике.
Bosch Rexroth AG
Global Marketing
97814 Lohr am Main
Germany
Все права защищены. Перепечатка только с разрешения издателя.
Phone:
+49 9352 18-1802
Fax:
+49 9352 18-1190
drive-control@boschrexroth.de