如何减少直线电机导轨和驱动器,由于移动组件之间的摩擦而产生的粒子?
自动化系统的设计人员面临着许多相互竞争的需求,例如平衡成本和性能、将运动组件和系统安装到现有机器或流程布局中,以及设计易于制造和组装——仅举几例。但是,当该系统用于洁净室时,又增加了一层复杂性,要求设计人员选择不会降低或损害洁净室环境的产品。
其主要的目的是减少摩擦:可以降低洁净室环境的污染或颗粒的两个主要来源之一是运动部件的摩擦。(另一个来源是人。)几乎每个运动系统都涉及滑动或滚动表面之间的一定量的摩擦——无论是来自线性轴承、旋转轴承还是啮合齿轮。当有摩擦时,就会产生颗粒。因此,在为洁净室环境指定运动组件时,减少摩擦应该是首要目标。
一、直线电机导轨和驱动器
为了最大限度地减少直线电机导轨的摩擦,选择滚动接触而不是滑动接触,并在可能的情况下避免使用高预载的系统。例如,使用两排循环滚珠的非预载微型导轨发射的颗粒比具有四排循环滚珠的预载标准导轨少得多。并且由于轴承在洁净室环境中受到污染的可能性很小,因此请使用具有低摩擦或非接触式密封件的线性导轨。
空气轴承是另一种引导和支撑负载的方法,虽然不太常见。然而,在洁净室应用中,空气轴承通常是产生低颗粒的最佳选择,因为它们是完全非接触式设备。
对于线性驱动器,在洁净室应用中应避免使用皮带和链条,因为它们会经历显着的接触和磨损。同样,齿条和小齿轮系统中齿轮的啮合会导致高摩擦和磨损,因此也应避免这些。这意味着滚珠丝杠通常是洁净室应用中线性驱动器的默认选择。
但是,滚珠丝杠需要润滑,并且丝杠的旋转会导致润滑“吊索”或“飞溅”,从而污染洁净室环境。使用低摩擦或非接触式密封件(见上文)将有助于保持滚珠螺母内部的润滑并保护洁净室。
与用于线性引导的空气轴承一样,线性电机为驱动负载提供了一种完全非接触的选择。但在他们的传统设置中,线性电机在推动力(主要部分)移动的情况下运行。这意味着电缆也必须移动,正如我们将在下面讨论的,电缆是粒子生成的另一个来源。洁净室应用的更好配置是保持力器(主要部分)及其电缆固定,并允许磁轨(次要部分)移动。
·良好:滚动接触(而不是滑动接触)导轨和驱动器
·更好:空气轴承导轨和直线电机
·寻找:低摩擦或非接触式密封件;洁净室润滑
二、电缆和电缆管理
另一个摩擦源以及由此产生的颗粒是电缆管理系统,包括电缆本身。传统的圆形电缆在相互摩擦或与电缆轨道的某些部分摩擦时会产生颗粒。减少来自电缆和电缆管理系统的微粒的最佳方法是使用减少所需电缆数量的组件和系统设计实践——例如,使用集成电机驱动系统而不是单独的电机和驱动组件。
对于运动控制系统中必需的电源、反馈和数据电缆,制造商提供带有特殊低摩擦涂层的电缆设计,以最大限度地减少微粒并减少释气。同样,一些电缆轨道制造商提供的系统通过使用耐磨接头来减少链节之间的磨损。对于较短的长度,所谓的“无轨电缆”是不需要电缆轨道或载体的自支撑扁平电缆。
·好:带减摩涂层的圆形电缆;带耐磨接头的电缆托架
·更好:自承式扁平电缆
·寻找:减少布线的机会
三、旋转设备:电机和齿轮箱
当谈到运动应用中的旋转设备时,坏消息是,电机和齿轮箱使用旋转轴承,而齿轮箱需要啮合齿——所有这些都是摩擦和颗粒产生的来源。好消息是这些组件是封闭的,因此颗粒不太可能“逃逸”并污染洁净室环境。并且有多种适用于洁净室的润滑剂可用于电机和齿轮箱中的高速、高负载条件。
为了提高洁净室的兼容性,还可以在电机或齿轮箱外壳中添加轻微的真空。真空用于提取和去除微粒,因此它们没有机会污染洁净室。请注意,真空净化对于具有静态(非移动)密封的封闭式执行器也是一个不错的选择。尽管封闭式设计倾向于将颗粒保留在执行器内,但增加真空净化有助于实现更高级别(100、10或1级)的洁净室兼容性。
·好:全封闭外壳
·更好:真空吹扫
·寻找:洁净室油脂选项