Una plataforma lineal o plataforma de traslación es un componente de un sistema de movimiento preciso que se utiliza para restringir un objeto a un solo eje de movimiento. El término " deslizador lineal " se utiliza a menudo indistintamente con "plataforma lineal", aunque técnicamente "deslizador lineal" se refiere a un cojinete de movimiento lineal , que es solo un componente de una plataforma lineal. Todas las plataformas lineales constan de una plataforma y una base, unidas por algún tipo de guía o cojinete lineal de tal manera que la plataforma está restringida al movimiento lineal con respecto a la base. En el uso común, el término plataforma lineal puede o no incluir también el mecanismo mediante el cual se controla la posición de la plataforma con respecto a la base.
En el espacio tridimensional, un objeto puede rotar o trasladarse a lo largo de cualquiera de los tres ejes. Por lo tanto, se dice que el objeto tiene seis grados de libertad (3 de rotación y 3 de traslación). Una etapa lineal exhibe solo un grado de libertad (traslación a lo largo de un eje). En otras palabras, las etapas lineales funcionan restringiendo físicamente 3 ejes de rotación y 2 ejes de traslación, lo que permite el movimiento solo en un eje de traslación.
Las plataformas lineales constan de una plataforma que se mueve con respecto a una base. La plataforma y la base están unidas por algún tipo de guía que restringe el movimiento de la plataforma a una sola dimensión. Se utilizan distintos estilos de guías, cada una con sus ventajas y desventajas, lo que hace que cada tipo de guía sea más apropiado para algunas aplicaciones que para otras.
La posición de la plataforma móvil con respecto a la base fija suele estar controlada por un actuador lineal de algún tipo, ya sea manual, motorizado o hidráulico/neumático. El método más común es incorporar un tornillo de avance que pasa a través de una tuerca de avance en la plataforma. La rotación de dicho tornillo de avance puede controlarse manualmente o mediante un motor.
En las plataformas lineales manuales, se utiliza normalmente una perilla de control unida a un tornillo de avance. La perilla puede estar indexada para indicar su posición angular. El desplazamiento lineal de la plataforma está relacionado con el desplazamiento angular de la perilla mediante el paso del tornillo de avance. Por ejemplo, si el paso del tornillo de avance es de 0,5 mm, una revolución completa de la perilla moverá la plataforma de la plataforma 0,5 mm con respecto a la base de la plataforma. Si la perilla tiene 50 marcas de índice alrededor de su circunferencia, entonces cada división de índice equivale a 0,01 mm de movimiento lineal de la plataforma de la plataforma.
Las platinas de precisión, como las que se utilizan para la óptica, no utilizan un husillo, sino un tornillo de paso fino o un micrómetro que presiona una almohadilla de metal endurecido en la plataforma de la platina. Al girar el tornillo o el micrómetro, la plataforma se empuja hacia adelante. Un resorte proporciona una fuerza de recuperación para mantener la plataforma en contacto con el actuador. Esto proporciona un movimiento más preciso de la platina. Las platinas diseñadas para montarse verticalmente utilizan una disposición ligeramente diferente, donde el actuador está unido a la plataforma móvil y su punta descansa sobre una almohadilla de metal en la base fija. Esto permite que el peso de la plataforma y su carga sean soportados por el actuador en lugar del resorte.
En algunas etapas automatizadas, se puede utilizar un motor paso a paso en lugar de un mando manual o además de este. Un motor paso a paso se mueve en incrementos fijos llamados pasos. En este sentido, se comporta de forma muy similar a un mando indexado. Si el paso del husillo es de 0,5 mm y el motor paso a paso tiene 200 pasos por revolución (como es habitual), entonces cada revolución del motor dará como resultado 0,5 mm de movimiento lineal de la plataforma de la etapa, y cada paso dará como resultado 0,0025 mm de movimiento lineal.
En otras etapas automatizadas, se puede utilizar un motor de CC en lugar de una perilla de control manual. Un motor de CC no se mueve en incrementos fijos. Por lo tanto, se requiere un medio alternativo para determinar la posición de la etapa. Se puede colocar una escala en las partes internas de la etapa y utilizar un codificador para medir la posición de la etapa en relación con la escala e informar esto al controlador del motor, lo que permite que un controlador de movimiento mueva la etapa de manera confiable y repetible a posiciones establecidas.
Para el control de posición en más de una dirección, se pueden utilizar varias etapas lineales juntas. Una etapa de "dos ejes" o "XY" se puede ensamblar a partir de dos etapas lineales, una montada en la plataforma de la otra de manera que el eje de movimiento de la segunda etapa sea perpendicular al de la primera. Una etapa de dos ejes con la que muchas personas están familiarizadas es una etapa de microscopio, que se utiliza para colocar un portaobjetos debajo de una lente. Una etapa de "tres ejes" o "XYZ" se compone de tres etapas lineales montadas entre sí (a menudo con el uso de un soporte angular adicional) de manera que los ejes de movimiento de todas las etapas sean ortogonales. Algunas etapas de dos ejes y tres ejes son diseños integrados en lugar de ensamblarse a partir de etapas de un solo eje separadas. Algunas etapas de múltiples ejes también incluyen elementos rotatorios o de inclinación, como etapas rotatorias o goniómetros de posicionamiento . Al combinar elementos lineales y rotatorios de varias maneras, también son posibles etapas de cuatro ejes, cinco ejes y seis ejes. Las etapas lineales adoptan una forma avanzada de sistemas de posicionamiento de alto rendimiento en aplicaciones que requieren una combinación de alta velocidad, alta precisión y alta fuerza.
Las etapas lineales se utilizan en el proceso de fabricación de dispositivos semiconductores para el posicionamiento lineal preciso de obleas con fines de mapeo dieléctrico de obleas, caracterización y monitoreo de capas epitaxiales donde la velocidad y la precisión del posicionamiento son fundamentales. [1]