
隨著精密加工、數字控制等技術的迅速發展,對thk直線導軌的需要量不斷增加,同時對工件臺的精度、運行速度、行程、自動化程度、可靠性等都提出了很高的要求。這些要求并非是孤立的,一些要求往往相互制約,如,工件臺的高速和高精度的要求是相互矛盾的。為了滿足高精度的要求,工件臺的最小運動當量(或位移分辨率)越小越好,但在伺服系統調速比有限的情況下,工件臺的速度就不能無限制地提高;大行程和高精度的要求也是相互矛盾的,行程越大,意味著在同樣精度要求下對工件臺的導軌直線性誤差也越敏感,對零部件的加工和安裝精度則提出了更為苛刻的要求,而工件臺的行程則受到現有加工和安裝精度的限制;自動化程度與可靠性也是一對矛盾,自動化程度越高,系統越復雜,高可靠性的實現越困難。同時,高精度、高速度、大行程對控制系統能夠實現實時控制也提出了很大的挑戰。在工作過程中,為了保證精度,對工件臺的任一點位置都需要實時控制。當精度越高、行程越大、速度越高時,控制系統需要處理的數據量和處理速度也隨之增加。
thk直線導軌是集精密位置檢測技術、驅動技術、直線導向技術、控制技術等多項技術為一體的有機綜合體。在這些技術中,如果某一個方面得到改進或提高,將使thk直線導軌整體性能得到提高。如,當工件臺驅動方法是采用直接驅動而不是間接驅動時,由于減少了傳動鏈長度和傳動環節中的誤差傳遞,將使工件臺的精度、速度和加速度性能都得到提高。因此應當及時引用新材料、新技術來滿足工件臺發展的需要。
研究光刻技術的同時,也積極開展對工件臺的研究,不斷研制出高精度、高速度、大行程的工件臺來滿足光刻技術發展的需要。在過去的幾十年里,應用于光刻技術中的thk直線導軌在材料、測量技術、驅動技術、控制技術等方面有了長足的進步,使工件臺朝高精度、高速度、大行程的方向發展。現列舉如下:
1.材料
工件臺中所用的材料直接影響著工件臺的性能,如,應盡量采用低密度、高剛度的材料,這樣可以減輕系統的重量,提高整個系統的剛度,從而提高工件臺的動態性能。為此,通常采用鋁合金、碳化硅等密度小、楊氏模量大的材料;為了減少溫度、振動等外界環境對工件臺精度的影響,對工件臺所在的環境要采取嚴格的溫度控制和隔振措施;在工件臺的測量系統中常用殷鋼作為基座,采用零膨脹玻璃作為基準反射鏡材料。近年來研究人員利用Zerodur(**號的速度隨之提高,從而使系統的響應時間可以達到納秒級,使之滿足了實時測量的需求。