600007 г. Владимир, ул. 16 лет Октября, д. 68А, литер "Ф", этаж 2, помещение 12
+7 (4922) 53-10-31
info@skb-proton.ru

Как задать компоненты движения для чистых помещений: часть 1

Преобразователи частоты

В этой статье, состоящей из двух частей, мы рассмотрим продукты, материалы и функции, которые дизайнеры и инженеры должны учитывать при выборе компонентов движения для чистых помещений.В части 1 мы рассмотрим, как уменьшить образование частиц из-за трения между движущимися компонентами.

Перед разработчиками систем автоматизации стоит множество конкурирующих задач, таких как обеспечение баланса между стоимостью и производительностью, встраивание компонентов и систем управления движением в существующие схемы машин или технологических процессов, а также проектирование с учетом простоты изготовления и сборки — и это лишь некоторые из них. Но когда система должна использоваться в чистом помещении, возникает дополнительный уровень сложности, требующий от дизайнеров выбирать продукты, которые не ухудшат и не поставят под угрозу окружающую среду в чистом помещении.

Уровень “чистоты” чистого помещения определяется количеством частиц, разбитых на шесть диапазонов размеров, которые присутствуют в определенном объеме воздуха. В Соединенных Штатах федеральный стандарт 209E часто используется для оценки чистоты помещений, хотя он был официально отменен в 2001 году. Этот стандарт определяет уровни чистоты помещений от 1 (наилучший) до 100 000 (наихудший), кратные 10.

Действующим и более общепринятым стандартом является ISO 14644-1, который определяет чистые помещения по шкале от 1 (наилучшее) до 9 (наихудшее). Каждая из классификаций ISO имеет соответствующий уровень FS 209E, за исключением классов ISO 1 и 2, которые выше (лучше), чем самая высокая классификация FS 209E, и класса ISO 9, который ниже (хуже), чем самая низкая классификация FS 209E.

Одним из двух основных источников загрязнения, или частиц, которые могут ухудшить состояние окружающей среды в чистом помещении, является трение движущихся компонентов. (Другой источник — это люди.)

Практически каждая система перемещения включает в себя некоторое трение между поверхностями скольжения или качения — будь то линейные подшипники, поворотные подшипники или зацепляющие шестерни. И когда возникает трение, образуются частицы. Поэтому при выборе компонентов движения для чистых помещений главной целью должно быть снижение трения.

Линейные направляющие и приводы

Чтобы свести к минимуму трение от линейных направляющих, выберите контакт качения, а не скольжения и, по возможности, избегайте систем с высокой предварительная нагрузка. Например, миниатюрная направляющая без предварительной нагрузки, в которой используются два ряда шариков для рециркуляции, выделяет значительно меньше частиц, чем стандартная направляющая с предварительной нагрузкой и четырьмя рядами шариков для рециркуляции. А поскольку вероятность загрязнения подшипника в условиях чистого помещения невелика, используйте линейные направляющие с уплотнениями с низким коэффициентом трения или бесконтактного типа.

Воздушные подшипники это еще один, хотя и менее распространенный, метод направления и поддержки грузов. Однако в чистых помещениях воздушные подшипники часто являются лучшим выбором из-за низкого образования частиц, поскольку они являются полностью бесконтактными устройствами.

Когда дело доходит до линейных приводов, следует избегать использования ремней и цепей в чистых помещениях из-за их значительного контакта и износа. Аналогичным образом, зацепление зубчатых колес в реечных системах приводит к высокому трению и износу, поэтому их также следует избегать. Это означает, что шариковые винты, как правило, являются выбором по умолчанию для линейных приводов в чистых помещениях.

Однако шариковые винты требуют смазки, и вращение винта может привести к “разбрызгиванию” смазки, загрязняя окружающую среду в чистом помещении. Использование уплотнений с низким коэффициентом трения или бесконтактных уплотнений (см. выше) поможет сохранить смазку внутри шариковой гайки и защитит чистое помещение.

Подобные пневматические подшипники для линейного наведения, линейные двигатели обеспечьте полностью бесконтактный способ перемещения груза. Но в своей традиционной установке линейные двигатели работают при перемещении силовой установки (основной детали). Это означает, что кабели также должны двигаться, и, как мы обсудим ниже, кабели являются еще одним источником образования частиц. Лучшая конфигурация для применения в чистых помещениях заключается в том, чтобы удерживать форсунку (первичную часть) и ее кабели неподвижными и позволять магнитной дорожке (вторичной части) перемещаться.

Кабели и управление кабелями

Другим источником трения и, следовательно, образования частиц является управление кабелем система, включая сами кабели. Традиционные круглые кабели могут образовывать частицы, когда они трутся друг о друга или о части кабельной дорожки. Лучший способ уменьшить количество твердых частиц, образующихся в кабелях и системах управления кабелями, — это использовать компоненты и методы проектирования систем, которые уменьшают количество требуемых кабелей — например, с помощью встроенный мотор-привод система вместо отдельных компонентов двигателя и привода.

Для кабелей питания, обратной связи и передачи данных, которые необходимы в системе управления движением, производители предлагают конструкции кабелей со специальными покрытиями с низким коэффициентом трения, чтобы свести к минимуму образование твердых частиц и уменьшить выделение газов. Аналогичным образом, несколько производителей кабельных трасс предлагают системы, снижающие износ между секциями цепи за счет использования износостойких соединений.А для кабелей меньшей длины так называемые “безрельсовые кабели” являются самонесущими плоские кабели для этого не требуется кабельная трасса или держатель.

Вращающееся оборудование: двигатели и коробки передач

Когда дело доходит до применения вращающегося оборудования в движении, плохая новость заключается в том, что в двигателях и коробках передач используются поворотные подшипники, а для коробок передач требуются зацепляющие зубья — все это является источником трения и образования частиц. Хорошей новостью является то, что эти компоненты заключены в оболочку, поэтому вероятность “выхода” частиц и загрязнения окружающей среды в чистом помещении меньше. Кроме того, существует широкий ассортимент смазочных материалов, совместимых с чистыми помещениями, которые можно использовать в двигателях и коробках передач при высоких оборотах и нагрузках.

Для улучшения совместимости с чистыми помещениями можно также создать небольшое разрежение в корпусе двигателя или коробки передач. Пылесос служит для извлечения и удаления твердых частиц, чтобы у них не было возможности загрязнить чистое помещение. Обратите внимание, что вакуумная продувка также является хорошим вариантом для закрытых приводов, которые имеют статическое (неподвижное) уплотнение. Несмотря на то, что закрытая конструкция, как правило, удерживает частицы внутри привода, добавление вакуумной продувки помогает достичь более высоких уровней (класс 100, 10 или 1) совместимости с чистыми помещениями.

В часть 2 в этой статье мы рассмотрим другой источник загрязнения — выделение газов — и как свести его к минимуму.