11月快訊-1:為台灣加油打氣專欄(34)我國的精密零組件/李家同(作者為本會理事長)

張貼者:2015年11月2日 下午7:13台灣精密工程學會   [ 已更新 2015年11月2日 下午7:26 ]

我們國家最近常常很輕鬆地談我們要發展自動化,有時候自動化這個名詞還不夠吸引人,就將自動化這個名詞改成機器人。我們應該要知道的是,我們的國家已經不是一個普通的國家,我們的自動化也不能夠是普通的自動化。我們應該有的是精密的自動化,或者應該說是精密的機器人,而精密定位平台就是工業精密機器人的代表。也就是說,這個機器人的定位平台將一個東西從A處移到B處,速度必須非常之快。可是不僅要快又要穩,到達目的地就要立刻煞車,而且和目的地的誤差又要非常之小。以半導體工業來講,這個機器人定位平台是將一個晶圓送到電子顯微鏡的下面,如果在電子顯微鏡下面的部位不對,所看到的會是錯的影像,所以我們的機器人一定要把它放在毫無問題的地位。

 

    我們現在已經有這種技術,我們的機器人定位平台速度可以高達每秒鐘5公尺,定位的誤差只有10奈米(1奈米是十億分之一米)。這實在是很不錯的成績。這個機器人定位平台其實是在高度真空的環境下操作的,所以我們可以想見的到這個系統有多難,因為這個系統必須符合真空環境的需要,它的製作也都非常特別,不是普通處理成技術可以派上用場的。 

    一個精密儀器當然一定要有精密零組件,請見下圖一

圖一

    這個零組件是機械上常用的,叫做線性滑軌。上面的滑塊是在滑桿上行動的,滑塊的速度可以到達每秒5米,加速度可以到達50 m/s2

    這個線性滑軌可以有兩根,這兩根是互相平行的,如圖二。 


圖二  

    我們可以看出兩個不同滑軌上的滑塊是互相獨立的,但是在高速行進時,兩個相對應滑塊之間的差距不能超過5微米(1微米是一百萬分之一米),對平台的平行度不能超過3微米。也就是說,左右兩對滑塊的速度要完全一樣,停止的時候也要停在幾乎完全一樣的地方。這需要非常穩定的滑軌,而且滑塊和滑軌中間幾乎是完全沒有摩擦力的。滑塊和滑軌之間有一個滾動元件,這個滾動元件表面的粗糙度一定要小於0.3微米。

 

    以上所講的這些零組件內,都有東西在動。這些東西之所以會動,當然是由馬達驅動的,要驅動馬達並不是難的地方,但是要使馬達的驅動表現得非常精密,這就又要靠所謂的控制系統。我們國家現在就有這種能力能夠做出相當精密的控制系統,這是令我們感到高興的,我們國家的確是在進步之中。


李家同

清華大學、靜宜大學、暨南大學榮譽教授

 

博幼社會福利基金會董事長

 

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新竹市光復路清華大學資訊工程系

 

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