Hallo zusammen,
ich suche einen Kreuztisch, mit dem ich leichte Lasten (nur ein paar
Gramm) in zwei Richtungen verfahren kann. Ich bin Elektrotechniker und
habe von Mechanik und Maschinenbau wenig Ahnung, vielleicht könnt ihr
mir weiterhelfen?
Jedenfalls:
-Der Tisch soll in beiden Achsen um ca 8cm verfahrbar sein
-Keine hohe Geschwindigkeit erforderlich, etwa 1cm/s wäre schon Luxus.
-Manuell ist okay, falls die Konstruktion das Dranbasteln von
Schrittmotoren zulässt.
-Knackpunkt: Genauigkeit sollte mindestens 2µm betragen, noch besser
wäre toll. Die Genauigkeit muss nicht "out of the box" so gut sein, ich
könnte mittels Michelson-Interferometer die Abweichungen ausmessen und
in der Ansteuerung kompensieren. Aber danach muss ich den Punkt
wiederholt auf mindestens 2µm genau anfahren können.
Jetzt habe ich schon "normale" Präzisions-Kreuztische gefunden, die über
eine Art Mikrometerschraube verfahren werden. Wenn da eine Umdrehung 1mm
Vorschub macht sind das bei üblichen 200 Schritten pro Umdrehung des
Motors 1000µm / 200schritte = 5 µm/schritt. Ich müsste also
Mikroschrittbetrieb nutzen. Soweit kein Problem, aber ich habe nicht die
Erfahrung bzw. das Know-How zu beurteilen, ob das mechanische System
dieser kleinen Winkeländerung des Motors auch folgen wird. Sprich: Wenn
ich z.B einen Viertelschritt gehe, wird das System sich wirklich 5/4 µm
bewegen, oder wird es sich eher so verhalten, dass es nur "alle paar
Schritte" auf die neue Position ruckeln wird? (Ich glaube das Stichwort
ist "Losbrechmoment", nicht wahr? aber wie gesagt, bin nicht vom
Fach...)
Also, eurer Meinung nach machbar oder Dummfug?
Beste Grüße
Ben
Schau dich mal bei http://www.smaract.de/ um. Ich hab jetzt auf die
schnelle nur Linearmanipulatoren gefunden, keine kompletten Kreuztische.
Evtl. kannst du daraus aber selber was basteln. http://www.thorlabs.de/
kannst du auch mal durchsuchen.
Bedenke auch, dass du dir bei 80mm Weg und 2µm Wiederholgenauigkeit auch
Gedanken um eine stabile Temperatur machen musst. Je nach Material und
Konstruktion kommen da schnell auch bei geringen Temperaturschwankungen
einige Mikrometer zusammen.
Hi,
ich danke euch für die Links, das ist sehr hilfreich. So wie ich das
sehe scheinen die meisten Geräte in dieser Präzisionsklasse closed loop
zu arbeiten, also mit hochgenauen (100nm) Linearencodern. Das macht es
natürlich teuer. Ich frage mich, ob ich bei meiner statischen und immer
gleichen Last eine für mich genügend genaue Positionierung auch open
loop mit Steppern hinbekomme. Wichtig ist erstmal, dass scheinbar mit
Gewindetrieben/Mikrometerschrauben überhaupt mechanisch so feine
Auflösungen angefahren werden können. Den Rest muss ich wohl
ausprobieren, denn mein Budget ist zu klein für fertig motorisierte
Kreuztische mit Linearencodern.
Gruß
Ben
Bei kleinem Budget auch mal bei Gebrauchtwarenhändlern wie
http://www.helmut-singer.de
schauen (einfach nach Kreuztisch bzw. Lineartisch suchen).
Präzisionsmechanik ist zwar im Gegensatz zu Elektronik nie billig, aber
man findet doch ab und an was interessantes. z.B. ein Lineartisch von
PI: M510.12 für 950€. Davon zwei Stück und man alle Anforderungen
erfüllt. Es gibt aber gerade auch ein paar manuelle Kreuztische. Die
elekttrischen haben leider nur einen Verfahrweg von 2mm.
Siebzehn Zu Fuenfzehn schrieb:> Eine Spindel macht keine 2u repetitiv, wegen der hysterese,
Positionierungen im µm-Bereich macht man grundsätzlich nur von einer
Seite aus. Das lernt man als Lehrling schon im ersten Lehrjahr. :-)
Hallo Ben,
> -Manuell ist okay, falls die Konstruktion das Dranbasteln von> Schrittmotoren zulässt.> -Knackpunkt: Genauigkeit sollte mindestens 2µm betragen, noch besser> wäre toll. Die Genauigkeit muss nicht "out of the box" so gut sein,
[..]
> Jetzt habe ich schon "normale" Präzisions-Kreuztische gefunden, die über> eine Art Mikrometerschraube verfahren werden. Wenn da eine Umdrehung 1mm> Vorschub macht sind das bei üblichen 200 Schritten pro Umdrehung des> Motors 1000µm / 200schritte = 5 µm/schritt. Ich müsste also> Mikroschrittbetrieb nutzen. Soweit kein Problem, aber ich habe nicht die> Erfahrung bzw. das Know-How zu beurteilen, ob das mechanische System> dieser kleinen Winkeländerung des Motors auch folgen wird.
Mikroschritt erhöht die Auflösung, nicht die Genauigkeit [1].
In Hinblick auf die Genauigkeit musst du erstmal schauen, was die
Spindel so an Fehlern mit sich bringt. Wenn du das System dann mit einem
Schrittmotor antreibst, kommt noch ein Last abhängiger Fehler dazu, der
im ungünstigesten Fall +/-1 Vollschritt sein kann.
Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann
[1]
http://www.schrittmotor-blog.de/die-bedeutung-des-lastwinkels-bei-schrittmotoren/
Thorsten Ostermann schrieb:> Mikroschritt erhöht die Auflösung, nicht die Genauigkeit [1].
hier aber kein Problem: Er will die Position mit einem Interferrometer
bestimmen und kann dementsprechend nachregeln.
Es hat schon einen Grund wieso man bei diesen Genauigkeiten die Position
regelt und nicht einfach steuern kann... wenn du auch noch
Wiederholgenaugikeit im Bereich > Stunden brauchst kannst du dir auch
noch eine Klimakammer mit 293K +/- 0.5K zulegen...ansonsten sind solche
Präzisions-Positionierungen wirklich sinnfrei...
Sag uns doch erst einmal wieso du soetwas machen möchtest und vor allem
wofür du es brauchst...evtl gibt es andere Möglichkeiten oder du musst
sehr viel €€€ in die Hand nehmen...
Andi ... schrieb:> eine Klimakammer mit 293K +/- 0.5K zulegen...ansonsten sind solche> Präzisions-Positionierungen wirklich sinnfrei...
Nun, man kann durchaus Positionierungen im Nanometerbereich in
normal klimatisierten Räumen (+-2K) durchführen. Es kommt ganz
darauf an, was Ben überhaupt machen will. Auch Messungen mit
Interferrometern sind nicht beliebig genau, da die Lichtge-
schwindigkeit vom durchleuchteten Medium abhängt. Da muss man
manchmal Korrekturen reinrechnen.
Gruss
Harald
Hallo,
Schreiber schrieb:> hier aber kein Problem: Er will die Position mit einem Interferrometer> bestimmen und kann dementsprechend nachregeln.
Allerdings nicht im Betrieb, nur vorher bei einer Referenzfahrt. Ich
würde erstmal eine Tabelle erstellen, wie viele Interferenzmaxima
jeweils zwischen den (Mikro-)Schritten liegen. Die Tabelle kann man dann
direkt nutzen oder auf weniger Datenpunkte reduzieren und dazwischen
stückweise linear approximieren. Das kommt aber auf den Inhalt der
Tabelle an (auf die Krümmung des Graphen).
Anfahren der Punkte immer von der selben Seite ist klar, wegen backlash.
Siebzehn Zu Fuenfzehn schrieb:> uuhh ... Null budget, aber ein Interferometer ... ein Selbstbau mit> einem diodenlaser womoeglich.>
Nein, He-Ne-Laser auf optischem Tisch. Die Geräte, die ich nutzen kann,
gehören der Uni. Aber den präzisen xy-Tisch will ich behalten und muss
ihn dementsprechend auch selber Zahlen. Daher kommt diese komische
Mischung aus teurem Messequipment und geringem Budget.
> Was soll das Ganze denn werden ?
Kennt ihr den Platinenbelichter von http://www.diyouware.com/ ? Die
benutzen einen BluRay-Pickup als Laserlichtquelle. Bevor jetzt alle
schreien "Ja aber du braucht doch keine 2µm für Platinen, wenn du
anschließent isotrop ätzen musst" - ja, stimmt, aber einen Bluraylaser
in seinem optischen System kann man quasi Beugungsbegrenzt fokussieren,
bei der dort vorhandenen numerischen Apertur auf unter 600nm spot size.
Und damit ist es eigentlich nurnoch eine Frage der lateralen
Genauigkeit, ob man damit auch Photoresists aus der Mikroelektronik
belichten kann. Und das will ich machen, denn es spart die Fertigung
teurer Chrommasken zur Herstellung von Halbleiterbauelementen. Natürlich
kann ich damit keinen aktuellen 22nm-Prozess machen, aber vielleicht
irgendwas im unteren µm-Bereich, damit wären wir technologisch am Anfang
der 70er ;)
Warum? Weil ich es kann (hoffentlich)...
Gruß
Ben
Viele Grüße
Ben
Vergiss es. Die Position muss in diesem Fall online nachgemessen und
gesteuert werden, dh mit laufendem Interferometer. Das ist insofern ja
kein Problem, da dich die beiden Wellenlaengen ja gut trennen lassen.
Allenfalls kann man sich mit einen Piezolinear Antrieb von New Focus
behelfen. Die haben Submikron aufloesung. Allerdings wuerd ich auch da
interferometrisch online nachmessen.
http://www.newport.com/New-Focus-Motorized-Actuators/994943/1033/content.aspx
Reinraum brauchst du dann auch. Jeder Staubpartikel ist zu gross.
Zu der Lösung mit Schrittmotor und Spindel: Schau dich mal hier um:
http://www.thorlabs.de/navigation.cfm?guide_id=2060
Da findest du relativ genaue Angaben zu Wiederholgenauigkeit, Spiel,
minimaler Schrittgröße. Ohne erheblichen Mehraufwand wirst du auch bei
einem Eigenbau keine besseren Werte erreichen.
Eine online-Messung mit Interferometer halte ich nur dann für Sinnvoll,
wenn das Interferometer kompakt und stabil in den Verschiebemechanismus
integriert ist. Bei einem Freistrahlaufbau auf einem optischen Tisch mit
evtl. wenig geeigneten Komponenten wirst du auf Dauer schon Abweichungen
im Mikrometerbereich erzeugen.
Markus R. schrieb:> Da findest du relativ genaue Angaben zu Wiederholgenauigkeit, Spiel,> minimaler Schrittgröße. Ohne erheblichen Mehraufwand wirst du auch bei> einem Eigenbau keine besseren Werte erreichen.
M.W. wird ein solcher Tisch gern als Meisterstück von Feinmechanikern
oder Werkzeugbauern hergestellt. :-)
Gruss
Harald
