ClassOne Workstation für Reinräume

Die komplett aus Edelstahl gefertigte TMC ClassOne™ Workstation ist ein Hochleistungstisch mit pneumatischer Schwingungsisolation, der von Grund auf für maximale Reinraum-Kompatibilität entworfen wurde. Die Isolation erfolgt durch die gleiche Gimbal Piston™ Einheit, die auch unübertroffene Leistung bei der Isolation von optischen Tischen, Elektronenmikroskopen, Präzisionswaagen und Rastertunnelmikroskopen bietet.

Die ClassOne Workstation wird vor dem Versand im Werk mit einem Reinraumtuch mit Alkohol abgerieben und doppelt in Plastik verpackt. 

Sämtliche CleanBench-Tische sind standardmäßig mit TMC Gimbal Piston pneumatischen Isolatoren ausgestattet. Der Gimbal Piston übertrifft im Vergleichstest regelmäßig die Leistung anderer pneumatischer Isolatoren. Er bietet eine hervorragende niederfrequente Schwingungsisolation in allen Achsen und behält seine Leistungsspezifikationen bei, selbst wenn er Anregung durch extrem niedrige Eingangsamplituden ausgesetzt ist. Durch spezielle Dämpfungstechniken ist der Gimbal Piston in der Lage, Traglasten mit relativ hohem Schwerpunkt zu stabilisieren und Anregungen der isolierten Tischplatte schnell zu reduzieren.

Vorteile

• Vertikale und horizontale Schwingungsisolation ab 2 Hz
• Reduziert Schwingungen um mehr als 95 % bei 10 Hz
• Praktisch reibungsfrei, vermeidet die Umwandlung von Rollreibung in Haftreibung
• Vereinfacht horizontale Verschiebung, indem er als kardanische Aufhängung fungiert

Der Gimbal Piston® pneumatische Isolator bietet hervorragende Isolation in alle Richtungen sogar bei niedrigsten Eingangamplituden. Er ist leicht gedämpft und spricht schnell auf typische Umgebungsschwingungen des Bodens mit niedriger Amplitude an, verfügt jedoch ebenfalls über eine äußerst starke Dämpfung von schweren, kurzzeitigen Störungen, wie etwa plötzliche Laständerungen oder Stöße gegen die Oberplatte. Gimbal Piston Isolatoren bieten so eine hervorragende Isolation und heben gleichzeitig auch schwere Störungen innerhalb weniger Sekunden auf. Sie können zudem isolierte Systeme mit relativ hohem Schwerpunkt stabilisieren, ohne dass die Isolation beeinträchtigt wird.

Reaktion auf Schwingungen mit niedriger Amplitude

Die größte Herausforderung beim Entwurf eines wirksamen Isolators ist es, eine hohe Leistung bei Einwirkungen mit niedriger Schwingungsamplitude, welche typisch für Umgebungsschwingungen des Bodens sind, beizubehalten. Die Spezifikationen von Isolatoren basieren oft auf Messungen, bei denen der Isolator auf einem „Shaker-Tisch“ positioniert wird und die bei Eingangspegeln mit äußerst hohen Amplituden durchgeführt werden. Solche Tests mit Eingangsamplituden im Millimeterbereich führen zu unrealistischen Leistungserwartungen und sind irreführend, da die Ergebnisse nicht die tatsächliche Leistung im Einsatz widerspiegeln.

Das Design des Gimbal Piston Isolators ist dank seiner Fähigkeit, selbst in den ruhigsten, realen Bodenumgebungen seine angegebene Resonanzfrequenz und einen hohen Dämpfungsgrad beizubehalten, einzigartig. Die Leistung ist linear zu solch niedrigen Amplituden, da das Design praktisch reibungsfrei ist und somit die Umwandlung von Rollreibung in Haftreibung vermieden werden kann.

Alle anderen Systeme, die wir bei typischen Amplituden von Bodenschwingungen getestet haben, zeigen entweder eine höhere Resonanzfrequenz als angegeben oder eine wesentliche geringere Isolation.

Wir legen großen Wert auf Leistungsspezifikationen bei niedrigen Schwingungsamplituden, da wir wiederholt sowohl bei unseren eigenen Tests als auch bei vielen bereits im Betrieb befindlichen Installationen festgestellt haben, dass es bei größeren Amplituden und niedrigeren Frequenzen leichter ist, eine hohe Isolation zu erreichen.

Horizontale vs. vertikale Eingangssignale

Unser innovativer Isolator nutzt ein dünnwandiges Rollmembransystem zur Aufnahme von horizontalen Verschiebungen, das als kardanische Aufhängung fungiert. Statt eine Draht-Pendelaufhängung zu nutzen, trägt der Gimbal-Piston-Isolator die Last auf einer separaten Trägerplatte, von der eine starre Stange in einen Schacht am Hauptkolben hineinragt. Die Stange verfügt an ihrem Ende über einen Kugelkopf, der in einer harten, flachen Aufnahme lagert. Hieraus resultiert eine von Natur aus flexible Kopplung, die eine horizontale Biegung im Isolator ermöglicht, da sich die Kugel nur äußerst geringfügig in der Aufnahme hin und her bewegt (ohne zur rutschen oder zu rollen). Diese Methode ist äußerst effektiv, selbst bei Eingangsamplituden im Sub-Mikrometer-Bereich, da die Haftreibung praktisch gleich der Rollreibung ist. Horizontale Bewegungen werden einfach in die normale vertikale Membranbiegung umgewandelt, jedoch phasenverschoben: eine Seite des Kolbens bewegt sich nach oben, die andere nach unten, wie bei einer kardanischen Aufhängung.

Dickwandige Gummimembranen. Die meisten handelsüblichen Isolatoren verwenden für die vertikale Isolation eine preisgünstige dickwandige Gummimembran. Aufgrund der relativen Unbeweglichkeit dieser Elemente wird hierdurch die Schwingungsisolationsleistung für niedrige Amplituden eingeschränkt. Obwohl sich solche Systeme beim Drücken mit der Hand „weich“ anfühlen, wirkt der Gummi bei typischen niederfrequenten Bodenschwingungen eher wie eine starre Verbindung als ein flexibler Isolator.

Geschlossene pneumatische Isolatoren (passiv). Geschlossene pneumatische Isolatoren passen sich nicht automatisch an Lastveränderungen an. Die grundlegende Einschränkung solcher Systeme ist, dass sie über eine zu hohe Steifigkeit verfügen müssen, als dass sie effektiv als Isolatoren funktionieren könnten. Zum Beispiel würde ein passiver Isolator mit einer tatsächlichen Resonanzfrequenz von 1,5 Hz als Reaktion auf kleine Veränderungen der Last, Temperatur oder des Drucks um mehrere Zentimeter vertikal abdriften und es müssten fortlaufend manuelle Anpassungen vorgenommen werden. Daher werden keine geschlossenen Isolatoren mit solchen niedrigen Resonanzfrequenzen entworfen.

Gelagerte Gleitplatten. In der Theorie sollten gelagerte Gleitplatten durch ihre entkoppelnde Wirkung eine horizontale Isolation ermöglichen. In Praxis wären präzisionsgeschliffene, gehärtete Lager mit unwahrscheinlich geringen Toleranzen erforderlich, damit ein solches Design bei niedrigen Amplituden funktionieren könnte. Die im Handel erhältlichen Versionen können bei niedrigen Amplituden die statischen Reibungskräfte nicht überwinden, welche notwendig wären, um die Lager überhaupt in Bewegung zu versetzen. Zudem ist es schwierig, solche Systeme auszurichten und sie weichen schnell von der Justierung ab.

Selbstgebaute Systeme. Selbstgebaute Isolationssysteme – oft bestehend aus einer auf Gummiplatten, Tennisbällen oder auf Luftkammern gelagerten Stahl- oder Granitplatte – funktionieren nur, wenn die störenden Schwingungen hochfrequent sind und nur eine geringe Isolation erforderlich ist. Auch wenn alle Isolatoren auf dem gleichen Prinzip basieren, eine Masse auf einer gedämpften Feder zu lagern, unterscheidet sich ihre Leistung primär durch die Steifigkeit der Feder: je steifer diese ist, desto höher ist die Resonanzfrequenz. Selbstgebaute Lösungen sind daher durch ihre eigene hohe Resonanzfrequenz eingeschränkt.

Ein Gimbal Piston™ Isolator mit einer vertikalen Resonanzfrequenz von 1,5 Hz beginnt ab 2 Hz zu isolieren und kann Schwingungen bei 10 Hz um mehr als 95 % reduzieren. Ein Tennisball unter einer Stahlplatte mit einer Resonanzfrequenz von 7 Hz beginnt über 10 Hz zu isolieren und reduziert Schwingungen bei 30 Hz um 90 %. Die meisten Gebäudeböden zeigen jedoch ihre größten Schwingbewegungen zwischen 5 und 30 Hz, sodass ein Tennisball oder ein Gummipad das Problem tatsächlich noch verschlimmert, da sie die Umgebungsfrequenzen zwischen 5 und 10 Hz noch verstärken.