Know-how nell'automazione: tecnologia di posizionamento

Descrizione generale

Una delle tecniche di posizionamento consiste nel rappresentare il pezzo ingrandito sotto un microscopio, al fine di posizionarlo. A tal fine le linee di riferimento sul pezzo sono allineate a quelle di uno strumento ottico, in questo caso alle linee del cursore nell'oculare del microscopio. Una tipica applicazione è l'impostazione dell'altezza della testina per un sensore magnetico. Tuttavia con questo procedimento è ancora difficile riconoscere la posizione, se le linee del cursore nel microscopio e le linee di riferimento sul pezzo vanno a coincidere. Dei miglioramenti nella configurazione delle linee del cursore possono rendere più facilmente riconoscibile la posizione attuale, anche in caso di elevati ingrandimenti.

Spiegazione

Se le linee del cursore nel microscopio ([Fig. 1]) e le linee di riferimento sui pezzi che devono essere portati nella posizione corretta sono state fatte coincidere, le linee di riferimento sul pezzo sono coperte dalle linee del cursore. Pertanto non risultano visibili, quindi è ancora difficile riconoscere il posizionamento attuale ([Fig. 2]).

Solitamente si controlla la correttezza posizionando le linee del cursore nel microscopio con una piccola distanza rispetto alle linee di riferimento tenute parallele sul pezzo ([Fig. 3]).

Di norma con questo procedimento nei casi in cui sono necessarie delle precise impostazioni angolari, è difficile riconoscere la posizione attuale; p. es. nel posizionamento di un sensore magnetico. ([Fig. 4]).

Come soluzione per il caso illustrato in [Fig. 4] si raccomanda un miglioramento nella configurazione delle linee del cursore ([Fig. 5]).

La configurazione delle linee del cursore come in [Fig. 5] consente un più semplice riconoscimento dell'orientamento lineare e dell'impostazione dell'angolo. Essa serve anche per ridurre lo sforzo degli occhi che si ha nel posizionamento manuale con un microscopio ad alte prestazioni o tramite uno schermo.

Attività preliminari

Nel posizionamento con l'aiuto delle linee del cursore è determinante l'orientamento delle linee del cursore e degli assi X e Y del meccanismo di regolazione. Oltre ad altri lavori, è altresì necessaria l'impostazione del punto zero della scala con l'ausilio di calibri. Per ridurre al minimo le possibili divergenze che si hanno durante questi passaggi tra i singoli operatori, è essenziale una standardizzazione dei predetti passaggi di lavoro.

Nel caso di un display a cristalli liquidi (LCD) ogni elemento è grande solo alcuni µm. Per via delle notevoli dimensioni complessive viene però collocato un elevato numero di questi elementi. Nel caso del LCD mostrato in Fig. 1, su tutta la superficie sono generate delle piccole strutture con una larghezza della trama di alcuni µm.

Nella tecnica applicata per una tale produzione il posizionamento del tavolo del microscopio XY con una precisione in ordine di grandezza di µm è essenziale, per posizionare da diverse centinaia di migliaia fino a vari milioni di elementi in una griglia orizzontale.

Un tipico tavolo XY è configurato con robot che si muovono in linea retta lungo i due assi X e y.

Di solito, tuttavia, i generatori di impulsi degli assi X e Y si discostano dai dati indicati nelle specifiche del prodotto. Le divergenze temporali nella produzione di impulsi si palesano sotto forma di errori cumulativi in un ordine di grandezza di µm nella precisione di ripetizione del posizionamento (Figg. 2, 3).

Anche se i singoli errori si muovono nell'ordine di grandezza di nm (nanometri), l'entità delle divergenze è riconoscibile all'occhio umano come irregolarità, per cui i prodotti realizzati potranno essere giudicati inaccettabili. 

Come soluzione si ricorre all'utilizzo di un design circuitale basato su un generatore comune di impulsi per il controllo temporale degli impulsi per tutti i robot che si muovono in una linea retta per il posizionamento (Fig. 4)

Attività preliminari

Per configurare efficacemente la soluzione impiegata è fondamentale che la precisione del movimento rettilineo dei robot che lavorano in modo lineare e la precisione delle scale per l'orientamento del posizionamento siano portate a un livello che corrisponda alla precisione di configurazione richiesta. 

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