产业应用 | Industry Application

量测仪器
精密线性导引应用

Metrology Instruments — Precision Linear Guidance Applications

Schneeberger 官方案例:雷射干涉仪制造商在评估多种导轨方案后,选用 MINIRAIL 作为系统主轴导引,主要考量其刚度与运动平滑性。交叉滚子导轨 Type R/RN 的极低波动特性,使其成为三次元量测机(CMM)、表面粗糙度仪、光学量测平台的精密定位首选。业界同类设备广泛采用交叉滚子导轨实现数位显微镜 XY stage、雷射都卜勒测振仪扫描平台等高精度量测定位。

产业需求 | Requirements

量测仪器的线性导引挑战Linear guidance challenges in metrology instruments

量测仪器对线性导引系统的运动波动、刚度、平滑度及热稳定性有极高要求,导轨品质直接影响量测结果的可靠性。

极低波动振幅Ultra-Low Motion Ripple

导轨波动 = 量测误差

导轨运行中的微小波动会直接转化为量测误差。交叉滚子导轨的非循环结构消除了钢球循环产生的周期性脉动,提供一致的运动品质。业界同类设备中,交叉滚子导轨因其极低波动特性被广泛用于数位显微镜 XY stage 与雷射都卜勒测振仪等精密量测定位。

高刚度承载High Rigidity & Load Capacity

接触力下保持稳定

CMM 探针系统在接触工件时产生的反作用力,要求导轨在承载条件下维持稳定位置。交叉滚子导轨可同时承受轴向与径向力,Type RN 承载力为 Type R 的 3 倍,提供更大接触面积与更高刚度。

平滑运行Smooth Travel

无振动匀速运动

扫描式量测(如表面粗糙度仪、干涉仪扫描)需要导轨提供无振动的匀速运动。Schneeberger 官方案例中,雷射干涉仪制造商选用 MINIRAIL 的关键考量即为「刚度」与「运动平滑性」(smoothness of travel)。

热稳定性Thermal Stability

MINISCALE PLUS 操作上限 +80 °C

量测环境对温度漂移极为敏感,导引系统的热膨胀会影响定位准确度。MINISCALE PLUS 整合式量测系统的操作温度范围为 -40 °C 至 +80 °C,热膨胀系数 11.7 × 10-6 K-1,可在受控环境中提供稳定的位置回授。

Schneeberger 解决方案 | Solutions

量测仪器线性导引产品方案Linear guidance solutions for metrology instruments

Schneeberger 提供从交叉滚子导轨到循环式微型导轨与滚针保持架导轨的完整产品组合,满足不同量测设备的精度与负载需求。

Type R / RN

Type R / RN 交叉滚子导轨Cross-Roller Guideways

全球第一款标准化无摩擦导轨。交叉排列的滚子可同时承受轴向与径向力,极低波动特性适合精密量测定位。Type RN 承载力为 Type R 的 3 倍,可选配 FORMULA-S Cage Control 防止保持架漂移。

  • 全球第一款标准化无摩擦导轨(Type R
  • Type RN 承载力为 Type R 的 3 倍,更大接触面积
  • 可选配 Cage Control(FORMULA-S 齿条+小齿轮防漂移)
  • FORMULA-S 规格:加速度 ≤ 300 m/s²、速度 ≤ 1 m/s
  • 同时承受轴向与径向力
  • 操作温度 -40 °C 至 +80 °C
  • 适用:CMM stage、干涉仪平台、表面量测设备
MINIRAIL

MINIRAIL 微型循环式钢球导轨MINIRAIL Miniature Profile Rail Guide

Schneeberger 官方量测案例产品:雷射干涉仪制造商选用 MINIRAIL,因其在刚度与运动平滑性上表现最优,最终达到量测精度提升、组装工时缩短及成本降低。可搭配 MINISCALE PLUS 量测模组实现导轨整合式位置回授。

  • 速度 ≤ 5 m/s,加速度 ≤ 300 m/s²
  • 官方案例:刚度与运动平滑性为选用关键
  • 消除各轴独立预紧调整,一致预紧值
  • 可搭配 MINISCALE PLUS 量测模组(分辨率 0.1 μm)
  • MINISCALE PLUS 单向精度 ±0.1 μm,双向精度 ±0.2 μm
  • 选配 Cage Assist 辅助钢球运行稳定性
  • 适用:雷射干涉仪、光学量测平台、扫描系统
Type N/O

Type N/O 滚针保持架导轨Needle Cage Guideways

最大承载力、刚度与精度。Schneeberger 复合保持架(钢 + 塑胶)的位移阻力低于传统全金属滚针导轨。适用于需要高负载承载的精密量测平台,如大型工件 CMM 或重型光学检测设备。

  • 最大承载力、刚度与精度
  • 复合保持架(钢+塑胶),位移阻力低于传统全金属滚针导轨
  • 与 Type R / RN 相同安装程序
  • 有限行程设计,适用定点量测定位
  • 适用:高负载精密量测平台、大型工件定位
应用案例 | Application Cases

量测仪器的实际应用场景Real-world linear guidance applications in metrology instruments

以下展示精密线性导引系统在量测仪器中的典型应用场景与技术要点。

Schneeberger precision positioning system for wafer metrology
Schneeberger 官方系统 | Official System
晶圆量测 XYT 精密定位平台Wafer Metrology XYT Positioning Stage
Schneeberger 精密定位系统用于晶圆检测与量测。XYT 多轴整合平台结合线性导引与量测系统,在半导体量测环境中提供高精度定位。此类系统需要导轨提供极低波动与高刚度,确保光学量测系统的影像品质与量测可靠性。
定位系统 晶圆量测 XYT 平台
Microtome precision slicing instrument
Schneeberger 官方案例 | Official Case
精密切片机定位系统Microtome Precision Positioning
Schneeberger 医疗技术页面列出切片机(Microtome)为重要应用场景,官方描述其需求为「smooth running, high stiffness」。切片机以微米级增量推进试样,本质上是精密量测等级的定位设备,导轨的运动平滑度直接决定切片厚度的均一性。
切片机 平滑运行 高刚度
Microscope focusing and scanning platform
Schneeberger 官方案例 | Official Case
显微镜聚焦与扫描平台Microscope Focusing & Scanning Stage
Schneeberger 医疗技术页面列出显微镜(Microscope)为应用场景,涵盖聚焦与扫描平台功能。业界同类设备中,交叉滚子导轨广泛用于数位显微镜 XY stage,其非循环结构消除循环脉动振动,在高倍率观测下避免影像模糊。雷射都卜勒测振仪等精密扫描设备同样采用交叉滚子导轨实现一致的动态摩擦与平滑扫描。
显微镜 XY Stage 交叉滚子
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