Конструкции линейных столиков могут варьироваться от длинноходных порталов с высокой нагрузкой до столиков микро- и нанопозиционирования с легкой полезной нагрузкой.Хотя все линейные этапы спроектированы и изготовлены так, чтобы обеспечить высокую точность и повторяемость позиционирования, а также минимизировать угловые и планарные ошибки, этапы для приложений микропозиционирования и нанопозиционирования требуют дополнительных соображений при выборе и проектировании компонентов для достижения этих очень малых и точных движений.

Микропозиционирование относится к приложениям, в которых перемещения составляют всего один микрон или микрометр.(Один микрон равен миллионной доли метра или 1,0 х 10-6 м.)
Нанопозиционирование относится к приложениям, в которых перемещения составляют всего один нанометр.(Один нанометр равен одной миллиардной метра или 1 х 10-9 м.)

Чтобы добиться позиционирования в микронном или нанометровом диапазоне, одним из ключевых принципов проектирования является максимально возможное устранение трения.Вот почему на этапах нанопозиционирования используются исключительно бесконтактные технологии привода и направления.Например, движущая сила нанопозиционера обычно обеспечивается линейным двигателем, пьезоактуатором или двигателем со звуковой катушкой.С другой стороны, микропозиционирования часто можно достичь с помощью более традиционных механических приводов, таких как шариковые и ходовые винты, хотя для микропозиционирования также иногда используются линейные двигатели.

Технологии направляющих без трения, используемые для нанопозиционирования, включают воздушные подшипники, магнитные направляющие и изгибы.Поскольку эти технологии не требуют качения или скольжения, они также позволяют избежать люфта и податливости, которые ухудшают точность позиционирования в традиционных механических трансмиссиях.Для этапов микропозиционирования обычно лучшим выбором являются линейные направляющие без рециркуляции, поскольку они не испытывают пульсаций и различных уровней трения от шариков, входящих и выходящих из зоны нагрузки.Однако некоторые высокоточные линейные направляющие с рециркуляцией были оптимизированы для уменьшения этих пульсаций и изменений трения, что делает их пригодными для задач микропозиционирования, особенно с большей общей длиной хода.

Помимо трения и люфта, другие эффекты, такие как гистерезис и ползучесть, могут влиять на способность системы позиционировать на микронном или нанометровом уровне.Чтобы справиться с этими эффектами, этапы микропозиционирования и нанопозиционирования обычно работают в системе с обратной связью с использованием устройства обратной связи по положению, которое имеет гораздо более высокое разрешение, чем требуемая точность позиционирования.Это часто означает разрешение в один микрон (или лучше) для приложений микропозиционирования и разрешение в один нанометр для требований нанопозиционирования.

Технологии, которые могут обеспечить такое чрезвычайно высокое разрешение, включают оптические энкодеры со стеклянной шкалой, емкостные датчики и энкодеры на основе интерферометра.Однако, поскольку этапы нанопозиционирования обычно представляют собой очень маленькие устройства, лучшим вариантом обычно являются емкостные энкодеры, которые можно сконструировать с очень небольшими размерами.На этапах микропозиционирования также иногда используются магнитные энкодеры высокого разрешения, особенно когда окружающая среда предполагает колебания температуры или высокую влажность.

Несмотря на особый дизайн и конструкцию, этапы микропозиционирования и нанопозиционирования относительно легко настроить — особенно с точки зрения материалов, отделки и специальной подготовки — и применять в уникальных приложениях.Показательный пример: ступени, изготовленные из компонентов, не подверженных трению, обычно подходят для применения в чистых помещениях и в вакууме, поскольку они не создают твердых частиц из-за трения качения или скольжения и не требуют смазки.А если требуется немагнитная версия, стандартные стальные компоненты можно легко заменить немагнитными альтернативами, не опасаясь снижения грузоподъемности.Во многих приложениях, где используются этапы микропозиционирования и нанопозиционирования, конструкция машины включает в себя такие функции, как механизмы демпфирования, которые могут противодействовать даже малейшим вибрациям, и усовершенствованные алгоритмы управления для компенсации возмущений.