우리는 선형 가이드 및 나사와 같은 선형 운동 부품의 오염을 방지하는 것의 중요성에 대해 자주 이야기하지만 이러한 시스템을 클린룸에서 사용하는 경우 목표는 정반대입니다. 즉, 이러한 부품이 환경에 오염을 유발하지 않도록 하는 것입니다.

클린룸이란 정확히 무엇인가요?
ISO 14644-1:2015에 따르면 "클린룸 및 관련 제어 환경은 오염에 민감한 활동을 수행하는 데 적합한 수준으로 공기 및 표면 오염을 제어할 수 있습니다."

클린룸은 반도체, 전자, 의료 기기 산업의 응용 분야와 가장 일반적으로 연관되어 있지만 항공우주, 제약, 식품 및 음료와 같은 다른 산업에서도 일부 응용 분야에서는 클린룸 환경을 사용합니다.

ISO 14644-1 표준은 입방체에 존재하는 입자 수(6개 크기 범위로 분류됨)를 기준으로 클린룸의 "청결도" 수준을 1(최고)부터 9(최악)까지 등급을 매깁니다. 공기 미터.

위에 언급된 클린룸 표준은 국제 표준 기구(ISO)에서 나온 것입니다. 2001년에 폐지되었다는 사실에도 불구하고 일부 경우에는 미국 연방 표준 209E가 참조되는 것을 볼 수도 있습니다. FS 209E 등급은 ISO 등급과 상호 참조될 수 있지만 클래스 번호가 일치하지 않는다는 점에 유의하세요. 예를 들어, FS 209E에 따라 클래스 1로 평가된 클린룸은 ISO 14644-1에 따라 클래스 3으로 평가됩니다.

마찰은 클린룸의 적입니다
클린룸 응용 분야에서 선형 모션 시스템을 사용할 때 가장 중요한 목표는 입자 생성을 최소한으로 유지하는 것입니다. 그러나 선형 모션 구성요소는 슬라이딩 또는 롤링 모션에 의존하며, 이는 표면 간의 마찰과 마모로 인해 필연적으로 입자를 생성합니다. 따라서 초점을 맞추는 주요 영역 중 하나는 마찰을 최대한 줄이는 것입니다.

이는 슬라이딩 접촉에 대한 롤링을 선택한다는 의미입니다. 즉, 대부분의 클린룸 응용 분야에서 선형 볼 베어링과 볼 스크류가 일반 베어링 및 리드 스크류보다 더 나은 선택이 됩니다.

그러나 선형 볼 베어링 및 볼 나사의 표준 완전 접촉 씰은 가이드 레일 또는 나사 샤프트와 슬라이딩 접촉을 경험하므로 완전 접촉 설계보다 저마찰 또는 비접촉 씰이 선호됩니다. 그리고 최근 일부 제조업체에서는 볼을 분리하고 베어링을 통해 재순환할 때 서로 충돌하는 것을 방지하는 볼 스페이서 또는 볼 체인이 프로파일 레일 가이드 및 볼에서 입자 생성을 어떻게 줄일 수 있는지 입증하는 입자 계수 테스트를 실시했습니다. 나사.

윤활은 친구이자 적입니다.
윤활은 마찰을 줄이고 적절한 작동을 보장하는 것뿐만 아니라 선형 베어링이나 나사에서 생성된 일부 입자를 "포착"하여 환경으로 방출되는 것을 방지하는 데에도 유용합니다. 그러나 윤활유 자체가 대기 중으로 방출되면 오염원이 될 수 있습니다. 이는 회전할 때 윤활유가 "떨어질" 수 있는 볼 나사의 경우 특히 문제가 됩니다.

씰은 선형 베어링이나 볼 너트 내부에 윤활유를 유지하는 데 도움이 되지만, 저마찰 및 비접촉 유형은 자체적으로 상당한 미립자를 생성하지 않기 때문에 이상적이지만 일부 윤활유가 "미끄러져" 빠져나가는 것을 허용할 수 있습니다. 이것이 바로 많은 클린룸 응용 분야에 클린룸 승인 윤활제가 필요한 이유입니다. 이러한 특수 제제에는 알루미늄, 실리카, PTFE와 같은 고체 입자를 포함하는 첨가제가 없거나 더 적습니다.

클린룸 친화적인 재료는 필수입니다
클린룸 환경에 선호되는 재료는 스테인리스강과 PVC이지만, 선형 운동 부품에 사용되는 주요 재료는 알루미늄과 탄소강입니다. 그러나 알루미늄 및 표준 탄소강 클린룸을 준수하도록 만드는 방법이 있습니다.

예를 들어, 양극 산화 알루미늄은 내식성이 우수합니다. 그리고 탄소강 부품은 산화를 방지하기 위해 흑색 크롬이나 니켈과 같은 클린룸에 적합한 보호 코팅으로 처리할 수 있습니다.

다양한 소형 가이드 및 소형 나사가 스테인리스강 버전으로 제공되므로 스트로크 길이가 더 짧고 하중이 더 가벼운 클린룸 응용 분야에 적합합니다. 그리고 소형 버전은 일반적으로 저마찰 씰과 낮은 예압을 표준 옵션으로 제공하므로 입자 생성이 본질적으로 풀사이즈 제품보다 적습니다.

또한 패스너는 종종 흑색 산화물 마감으로 코팅되어 이러한 구성 요소가 고정되어 있음에도 불구하고 입자 이탈률이 높다는 점을 명심하십시오. 클린룸 적용의 경우 가능하면 스테인리스 스틸 하드웨어를 사용해야 합니다.

접촉 및 마찰이 감소된 시스템

위에서 제기된 많은 우려 사항을 제거하거나 줄이는 한 가지 방법은 본질적으로 "깨끗한" 선형 모션 구성 요소 및 시스템을 사용하는 것입니다. 여기에는 안내용 에어 베어링과 구동용 리니어 모터가 포함됩니다. 두 시스템 모두 슬라이딩 또는 롤링 접촉이 없으므로 마찰이 거의 없고 입자가 생성되지 않습니다.

예를 들어, 에어 베어링 가이드가 있는 리니어 모터 스테이지는 이론적으로 마찰이 없으므로 입자가 생성되지 않습니다. 그러나 실제 상황에서는 움직이는 케이블과 케이블 캐리어가 입자를 생성할 수 있기 때문에 케이블 관리가 여전히 문제입니다. 그러나 이는 클린룸용으로 특별히 설계된 케이블 및 케이블 관리 시스템을 사용하여 해결할 수 있습니다.

적절한 사례: 일부 케이블 제조업체는 입자 생성을 최소화하기 위해 특수 저마찰 코팅 제품을 제공하고 일부 케이블 트랙 제조업체는 내마모성 조인트를 사용하여 체인 섹션 간의 마모를 줄이는 시스템을 제공합니다. 더 짧은 케이블 길이의 경우 편평하고 자체 지지되는 "트랙 없는 케이블"을 사용하면 케이블 트랙이나 캐리어가 필요하지 않을 수도 있습니다.