洁净堆垛机防尘设计研究

宋艳萍

摘  要：近几年，随着国内新能源、半导体及芯片行业的飞速发展，国内洁净车间市场异常火热，自动化立体仓库也应该到洁净行业中。堆垛机做为自动化仓储重要的搬运设备，常应用在各种洁净车间。本文着重介绍了洁净库堆垛机的设计要点、分析了其容易产生粉尘的地方， 并提出了相应的防尘措施。希望可以为洁净堆垛机设计研发提供一定的参考。

关键字：洁净库 堆垛机 防尘

1概述

随着新能源、半导体、芯片、微电子等行业的蓬勃发展，对洁净车间需求越来越大，同时对仓储自动化、智能化的要求也越来越高，进而发展成洁净立体库[1]。洁净库需要无尘、无菌、恒温和恒湿，洁净库按空气中的粉尘颗粒数，分为若干等级[2]。堆垛机作为智能化立体仓储重要的起重存储设备，经常在洁净库中使用。目前一些高洁净要求环境使用的堆垛机主要依靠进口，设备采购具有成本高、采购周期长和配合度低等特点，目前国内几家公司也在大力开发此类型设备。堆垛机作为其中的运动载体，不可避免会有摩擦、振动、冲击等情况，这些情况通常伴有粉尘产生，本文针对一些洁净环境下的堆垛机防尘设计进行探讨。

2洁净车间选址布局

由于洁净车间对环境要求非常严苛，不仅要保证车间内的空气温度、湿度和粉尘数量，而且车间周围环境要求也非常严苛[3]，即洁净车间周围不能有大型运动载体，如铁路、机场和一些交通要道，更不能选择一些有地震和火山爆发频繁的地方。所以洁净车间的选址非常重要，关系到后期车间能否正常运转。

同样洁净车间的平面布局也非常重要，车间的人、机器、物料的流动路线应精简，即保证车间各流程通畅的情况下，各环节的流动应尽量精细，物料的传递路线越短越好，如一些辅助工序应尽量安排在主工序附近，不要让物料或人员来回走动，防止交叉感染。

3洁净库堆垛机设计要点

堆垛机作为一个运动的设备，有水平、起升和伸缩方向的运动，运动的物体之间不可避免产生摩擦和振动等现象，这就容易产生粉尘。而洁净库需要无尘，这就加大了设计难度。如图1是洁净库堆垛机示意图，与常规堆垛机有很多不同之处。下面介绍一些洁净库堆垛机的设计要点。

1）洁净库需要通风、恒温、恒湿的环境，地面一般采用高架地板和支撑梁组成[4-5]。高架地板的承载限制了整个立库的承载，所以堆垛机需要尽量轻量化，轻量化同时起到减少磨损和节能的作用。

2）通常堆垛机的水平运行结构是堆垛机在天、地轨上运行，但在洁净库中，如果堆垛机上方有天轨的存在，滚轮和轨道之间摩擦必然会产生粉尘，并且很难清理，所以对于洁净要求等级高的立库，堆垛机是不能设有天轨的。堆垛机在没有天轨的情况下很难在一根轨道上平稳运行，所以采用两根平行地轨代替一根地轨和一根天轨的方案，同時两根地轨加大了堆垛机与地面的接触面积，减少了堆垛机对地面压强。地轨上行走轮和导轮最好采用包胶轮，需要做好防尘罩，防止扬尘的产生。必要的情况下可以设有吸尘器等除尘设备。

3）堆垛机的起升运行装置是实现载货台沿着立柱做竖直方向的运动的装置。一般由导轮，起升牵引装置、起升电机等结构组成。其容易产生粉尘的地方主要有立柱与导轮相互摩擦产生的粉尘和起升牵引装置（钢丝绳与滑轮或同步带与同步带轮）产生的摩擦粉尘。对于导轮与立柱产生的摩擦粉尘，通过载货台导轮与立柱导轨接触的地方做成一个相对密闭的空间，同时配备吸尘器和防尘罩等除尘设备。起升牵引装置设计时尽量把牵引机构放到立柱内侧，同时摩擦部位可以设有防尘罩和吸尘器等除尘设备，立柱内可设有通风防尘装置。除此以外，一些轴和轴承转动部位都要加上防护罩，起到防尘防护左右。

4）洁净库堆垛机设计时材料选择很重要，选料需要具体防锈防腐等特性，目前主要选取一些不锈钢、超硬铝型材等材质作为主要承载材料，同时紧固件优先选择不锈钢材质，不能选择普通的镀锌或发黑等材质。随着洁净行业的迅速发展，有一些特供洁净库使用的洁净钢产生[6]。

5）常规堆垛机的供电方式大多以滑触线供应为主，由于其碳刷极易磨损产生金属粉尘，所以洁净库的供电方式不能选用滑触线。对于一些高洁净要求的设备，进来比较流行的是无接触供电方式，其利用电磁耦合技术，实现移动用电设备和供电装置的无接触连接取电[7]。目前市面上大多数无接触供电单个取电板最大的取电量到4kw， 可以多个并联使用，电控柜按线路总的功率数来配，单个柜子最大取电量为30kw，超出了需要另外配柜子。目前无接触供电具有成本高、安装要求高等缺点。此外，拖链的防尘等级也在不断提高，市面上有很多无尘拖链，相对于无接触供电来说，具有成本低，安装简单，便于维修等特点，所以很多场合也利用拖链代替无接触供电。

6）在洁净库中，堆垛机电气设计选型也很重要，如电控柜，普通环境的防护等级是IP54就够了，但在洁净环境中需要IP65以上;电控柜的散热不能用普通风扇，需要用空调散热，空调选型也有严苛的要求。还有一些光电的选型也有讲究，防护等级需要符合环境要求。

4结语

洁净库堆垛机作为一个具有技术开发难度大和产品附加值大的产品，技术更新、生产、安装工艺改进等成为产品开发的关键。洁净库堆垛机设计要注意防尘、同时生产、安装过程把控也很重要。本文主要针对堆垛机运行状态，在设计中考虑到从源头上减少粉尘和防止粉尘扩散，达到满足洁净库使用目的。

参考文献：

[1]职远，张丁超，刘俊杰，等. 半导体晶圆厂洁净室气态化学污染物测试及污染源分析[J]. 暖通空调，2021，51（3）：46-50.

[2]田亚斌，吴忠，姚勇，等. 洁净车间电气安装技术措施[J]. 安装，2020（10）：72-73

[3]李岩. 制药厂洁净车间空调除尘设计[J]. 科学与财富，2019（26）：62.

[4]陈元伟. 浅论洁净室高架地板和华星孔的优缺点[J]. 城市建设理论研究（电子版），2016，6（8）：4631-4632.

[5]贾宁，杨楚鹏. 洁净室用高架地板四点位荷载测试法[J]. 洁净与空调技术，2016（3）：9-13.

[6]徐匡迪. 关于洁净钢的若干基本问题[J]. 金属学报，2009，45（3）：257-269;

[7]李晓英. AGV分段无接触供电系统设计[J]. 电力系统保护与控制，2018，46（17）：131-137