SPINEA® v aplikáciách pre vákuum a elektroniku

Spoločnosť SPINEA® vyvinula riešenie pre testovací prípravok vo vákuu a so skupinou teplotných senzorov v kooperácii s Vývojovým Centrom pre vesmír v Poľsku ( CBK PAN).

Podľa Moorovho zákona je empirickým pravidlom, že zložitosť integrovaných obvodov (počet tranzistorov integrovaných na nich) sa zdvojnásobuje približne každé dva roky. (zdroj: Wikipedia).

V elektronickom priemysle je zvyšovanie hustoty v integrovaných obvodov realizované spolu s vývojom stupňa čistoty výrobného prostredia. Súčasné „Clean Room“ klasifikácie z ISO 10 do ISO 1 pokračujú v nízkych tlakoch vzduchu,  až po vákuum.

 Budúcnosť ukazuje, že na výrobu elektronických súčiastok bude vákuové prostredie nevyhnutnosťou.  Vákuum bude potrebné aj pre nano technológie,  presné laserové zvárania a pre riadené tavené technológie. Mnoho nových technológii potrebuje prostredie bez akejkoľvek kontaminácie, bez vlhkosti a bez oxidačného procesu. Technológie môžu byť realizované vo vesmíre, aby sa eliminoval  vplyv gravitácie na výrobný proces. Všetky tieto trendy vygenerovali potrebu presných rotačných pohybov s požiadavkou pre maximum kompaktnosti a minimum hmotnosti a zároveň dve základné inžinierske výzvy. 

Prvou výzvou je docielenie spoľahlivého mazania s elimináciou prchavých materiálov a s obsahom  tekutých zložiek. Tekuté zložky mazania a chladenia maziva sa vo veľmi nízkom tlaku dosiahnu bodu varu, následne sa vo vákuu strácajú, čím štandardné mazivo degraduje.

Druhá výzva spočíva v efektívnom regulovaní vnútornej kumulácie tepla. Vákuum je výborný izolátor, teplo sa uvoľňuje len cez žiarenie, alebo cez tepelný prestup  kovových časti. Zdroje tepla vytvorené účinnosťou – trením by mali byť absorbované okolím. V opačnom prípade by zostali v zariadení.  Ak by sa neodstránili došlo by k prehrievaniu reduktora a následne k prudkému zvyšovaniu trenia vplyvom rozťažnosti, čo by v konečnom dôsledku zapríčinilo zablokovanie rotačného pohybu.    

A ako sa spoločnosť SPINEA® popasovala s týmito výzvami?

Spoločnosť otestovala reduktor so špeciálnym mazivom vo vákuovej komore Vývojového Centra pre Vesmír (CBK PAN) v Poľsku.

Mazivo vyrobené spoločnosti Nye Lubricant,Inc., z USA, ktorá sa zaoberá vývojom a výrobou mazív,  je dodávateľom pre vesmírny priemysel a zaoberá sa aj mazivami pre špeciálne aplikácie.

Súčasná rada z NyeTorr 5200 až Nye Torr 6370EL obsahuje veľmi nízku úroveň prchavých zložiek s integráciou  PTFE (teflón) materiál s pevnými miro časticami, ktoré sú vhodné pre rozsah teploty  od –60 °C do +250 °. Uvedené mazivo vytvára stabilné mazacie parametre aj vo vákuovom prostredí. 

„TwinSpin® reduktor, ktorý pracuje vo vákuovom prostredí sa perfektne hodí pre Nye Torr výrobnú sériu vákuových mazív, pre dlhú životnosť s minimálnym opotrebením a udržiavaním vysokej presnosti chodu v ultra vysokých vákuových prostrediach (UHV)“ vyhlásil Bob Hoffman regionálny inžiniersky manažér v Nye Lubricant.    

Spoločnosť SPINEA®  vyvinula riešenie pre testovací prípravok vo vákuu a so skupinou teplotných senzorov v kooperácii s Vývojovým Centrom pre vesmír v Poľsku ( CBK PAN). Parciálna teplota v reálnom čase závisí na zaťažujúcom cykle, kde sa konkrétne meralo na testovacom prípravku vo vákuu. Tepelná simulácia bola pripravená a porovnaná s konkrétnou parciálnou teplotou v určitých komponentov prípravku. 65°C povrchová teplota reduktora      TwinSpin® reprezentuje limitujúci faktor. Skutočný záťažový cyklus ktorý bol generovaný vo vákuovej komore a porovnanie so simuláciou celého systému bolo výsledkom testovania. Odkedy samotná odchýlka medzi simuláciou a testovaním bola zanedbateľná môžeme potvrdiť, že vákuum je prostredie v ktorom môže reduktor TwinSpin® pracovať tak spoľahlivo ako v atmosfére. Vákuum nemá žiaden negatívny vplyv na presnosť polohovania a tiež žiaden vplyv na chybu uhlového prenosu.

 Jednotlivé úspešne testované cykly vo vákuu boli ponížené cca o 50 % oproti štandardným cyklom testovaným v atmosférických podmienkach.

Väčšina aplikácii v súčasnom priemysle nemá pre vákuum dynamické zaťaženia. Ide o aplikácie ako napr. polohovadlá laserového zvárania, alebo  SCARA roboty pre manipuláciu a inštaláciu elektronických  komponentov. Preto pre spoločnosť SPINEA® sú vákuové aplikácie veľkou výzvou do budúcnosti.  Spoločnosť je technicky schopná pripraviť reduktor TwinSpin® aj s inými mazivami vhodnými pre vákuum, alebo extra čisté prostredie. Je schopná realizovať  teplotnú simuláciu toku tepla v polohovadlách, alebo robotoch,  to ju predurčuje stať sa unikátnym partnerom v projektoch vývoja zariadení vo vákuovom prostredí.

Pre otázky týkajúce sa maziva vo vákuu kontaktujte  www.nyelubricants.com

Referencia: 

Vývojové Centrum pre Vesmír ( CBK PAN) vyvíja manipulačné rameno pracujúce vo vesmírnom priestore. Mechanické Srdce každého manipulátora v kĺbe je prevodovka. Na tomto poli kooperujeme so Spinea spoločnosťou, analyzujeme použitie cykloidnej prevodovky do vesmírnych kĺbov manipulátora. Kooperácia bola úspešná a pripravili sme spoločnú prezentáciu pre „Final Mechanisms Presentation Days in ESTEC  (ESA) a dúfame v budúcnosti pre ďalšie spoločné aktivity.

Karol Seweryn, DSc, PhD, Eng, Associate Professor

Space Mechatronics and Robotics Laboratory, Space Research Centre,

Polish Academy of Sciences.

Viac článkov

Zásady ochrany osobných údajov

Používame cookies, aby sme návštevníkom poskytli čo najväčšie pohodlie pri používaní tejto stránky. Viac info...