Хотя мы часто говорим о важности предотвращения загрязнения компонентов линейного движения, таких как линейные направляющие и винты, когда эти системы используются в чистых помещениях, цель прямо противоположная — не допустить загрязнения окружающей среды этими компонентами.

Что такое чистое помещение?
В соответствии со стандартом ISO 14644-1:2015 «Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды обеспечивают контроль загрязнения воздуха и, при необходимости, поверхностей до уровней, подходящих для выполнения операций, чувствительных к загрязнению».

Чистые помещения чаще всего ассоциируются с приложениями в полупроводниковой, электронной и медицинской промышленности, хотя и в других отраслях, таких как аэрокосмическая, фармацевтическая, пищевая и безалкогольная, также используются чистые помещения в некоторых приложениях.

Стандарт ISO 14644-1 оценивает уровень «чистоты» чистого помещения по шкале от 1 (наилучший) до 9 (наихудший) в зависимости от количества частиц, разбитых на шесть диапазонов размеров, которые присутствуют в кубическом помещении. метр воздуха.

Обратите внимание, что упомянутый выше стандарт для чистых помещений разработан Международной организацией по стандартизации (ISO). В некоторых случаях вы также можете увидеть ссылку на Федеральный стандарт США 209E, несмотря на то, что он был отменен в 2001 году. Рейтинги FS 209E можно сопоставить с рейтингами ISO, но обратите внимание, что номера классов не совпадают. Например, чистое помещение, которому присвоен класс 1 по стандарту FS 209E, соответствует классу 3 по стандарту ISO 14644-1.

Трение – враг чистого помещения
Основная цель при использовании системы линейного перемещения в чистых помещениях — свести к минимуму образование частиц. Но компоненты линейного движения основаны на движениях скольжения или качения, которые обязательно производят частицы из-за трения и износа между поверхностями. Поэтому одной из основных задач должно быть максимальное снижение трения.

Это означает, что для большинства применений в чистых помещениях следует отдать предпочтение качению, а не скользящему контакту, что делает линейные шарикоподшипники и шарико-винтовые передачи лучшим выбором, чем подшипники скольжения и ходовые винты.

Однако стандартные полноконтактные уплотнения на линейных шарикоподшипниках и шарико-винтовых передачах испытывают скользящий контакт с направляющей или винтовым валом, поэтому уплотнения с низким коэффициентом трения или бесконтактные уплотнения предпочтительнее полноконтактных конструкций. А недавно некоторые производители провели испытания по подсчету частиц, которые продемонстрировали, как прокладки шариков или шариковые цепи, которые разделяют шарики и предотвращают их столкновение друг с другом при рециркуляции через подшипник, могут снизить образование частиц в профилированных рельсовых направляющих и шариковых направляющих. винты.

Смазка – и друг, и враг
Смазка полезна не только для уменьшения трения и обеспечения правильной работы, но и для «улавливания» некоторых частиц, образующихся линейным подшипником или винтом, и предотвращения их выброса в окружающую среду. Но сама смазка может стать источником загрязнения, если она попадет в атмосферу. Это особенно проблематично для шариковых винтов, которые могут «выбрасывать» смазку при вращении.

Уплотнения помогают удерживать смазку внутри линейного подшипника или шариковой гайки, но бесконтактные уплотнения с низким коэффициентом трения — хотя и идеальны, поскольку сами по себе не образуют значительных частиц — могут позволить некоторому количеству смазки «проскальзывать» и высвобождаться. Вот почему во многих случаях применения в чистых помещениях требуется смазка, одобренная для чистых помещений. Эти специальные составы не содержат (или содержат меньше) добавок, содержащих твердые частицы, таких как алюминий, диоксид кремния и ПТФЭ.

Материалы, безопасные для чистых помещений, являются обязательными
Предпочтительными материалами для чистых помещений являются нержавеющая сталь и ПВХ, но алюминий и углеродистая сталь являются основными материалами, используемыми в компонентах линейного перемещения. Однако есть способы сделать алюминий и стандартную углеродистую сталь совместимыми с чистыми помещениями.

Например, анодирование алюминия придает ему хорошую устойчивость к коррозии. А компоненты из углеродистой стали можно обработать защитным покрытием, совместимым с чистыми помещениями, например черным хромом или никелем, чтобы предотвратить окисление.

Широкий ассортимент миниатюрных направляющих и миниатюрных винтов доступен в исполнении из нержавеющей стали, что делает их хорошим выбором для применения в чистых помещениях с более короткой длиной хода и меньшими нагрузками. А миниатюрные версии обычно предлагаются с уплотнениями с низким коэффициентом трения и низкой предварительной нагрузкой в ​​качестве стандартных опций, поэтому образование частиц в них по своей природе меньше, чем у их полноразмерных аналогов.

Также имейте в виду, что крепежные детали часто покрываются черной оксидной пленкой, которая имеет высокую скорость осыпания частиц, даже если эти компоненты статичны. В чистых помещениях везде, где это возможно, следует использовать крепеж из нержавеющей стали.

Системы с уменьшенным контактом и трением

Один из способов устранить или уменьшить многие из вышеперечисленных проблем — использовать компоненты и системы линейного перемещения, которые по своей сути «чисты». К ним относятся воздушные подшипники для направления и линейные двигатели для привода. Обе системы исключают контакт скольжения или качения, поэтому в них практически отсутствует трение и образование частиц.

Например, ступень линейного двигателя с направляющими на воздушных подшипниках теоретически не имеет трения и, следовательно, образования частиц. Однако в реальных ситуациях прокладка кабелей по-прежнему вызывает беспокойство, поскольку движущиеся кабели и кабельные держатели могут генерировать частицы. Но эту проблему можно решить, используя кабели и системы прокладки кабелей, специально разработанные для чистых помещений.

Показательный пример: некоторые производители кабелей предлагают продукцию со специальными покрытиями с низким коэффициентом трения, чтобы минимизировать образование частиц, а некоторые производители кабельных трасс предлагают системы, которые уменьшают износ между секциями цепи за счет использования устойчивых к истиранию соединений. Для более коротких кабелей плоские, самонесущие «безрельсовые кабели» могут даже исключить необходимость в кабельной трассе или несущей конструкции.