视频源:yamaha
本文主要针对表面贴装行业(也适用于半导到混合键合设备)的混合贴装设备,进行如何提供设备的速度和精度技术研究和总结。
混合贴装:集成了表面贴装和芯片键合功能。这种组合使其能够处理各种元件,包括传统的 表面贴装器件和半导体芯片,使其适用于复杂的混合元件组装 。
以下主要机械设计的角度出发来如何提高高精度和高速度:
大致可分为:结构优化的设计、精确的运动控制、先进的热管理和运动算法软件集成来实现。这些元素必须协同工作,因为任何方面(例如刚度或热稳定性)的妥协都会降低速度和精度的性能。我们机械设计工程师必须理解和平衡这些因素,能做到基本上在高速下也能实现非常好的精度。
1. 刚性结构和振动最小化
刚度和刚性:高精度取决于最小化结构中的偏转和振动。使用大理石铸造件等具有低热膨胀和高刚度的材料有助于减少结构变形。
阻尼技术:为了对抗可能降低精度的振动,通常会采用被动阻尼材料或使用主动阻尼系统来实时抵消振动。将移动部件与主要结构隔离也有助于减少传递的振动。
有限元分析 (FEA):此工具允许工程师模拟结构上的负载和应力,帮助优化设计以获得刚度并最大限度地减少可能干扰高速运行的共振点。
2. 精密运动控制系统
1.高精度直线导轨和轴承:这些部件对于精确引导运动并减少摩擦至关重要。空气轴承通常用于超精密系统,因为它们的运动无摩擦,并且能够保持平稳、稳定的定位。
2.高扭矩、低间隙电机:高扭矩电机提供快速加速,同时确保精确运动。低间隙电机或直驱电机可消除机械间隙,减少定位误差。
3.反馈控制系统:编码器和反馈系统对于高精度至关重要。激光干涉仪或高分辨率光学编码器可以测量纳米级的运动,为控制系统提供精确的反馈,以实时纠正定位误差。
3. 优化的运动学和多轴协调
通过实时控制同步轴:高速操作需要精确的多轴协调。先进的控制器可以同时处理来自每个轴的输入,从而实现同步调整和运动之间的平稳过渡。
4. 热管理和温度补偿
热稳定性:由于温度引起的材料膨胀和收缩,高精度通常会受到影响。使用温度稳定的材料并应用热屏蔽有助于保持尺寸稳定性。
主动冷却系统:冷却系统可减少温度波动,而一些设计在结构或组件内加入液体冷却通道,以稳定高速运行期间的热行为。
补偿算法:先进的机器采用了热补偿算法,可以考虑可预测的材料膨胀和收缩,进行实时调整以保持精度。
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