Хоча ми часто говоримо про важливість запобігання забрудненню компонентів лінійного руху, таких як лінійні напрямні та гвинти, коли ці системи використовуються в чистих приміщеннях, мета є прямо протилежною — уберегти ці компоненти від забруднення навколишнього середовища.

Що таке чисте приміщення?
Відповідно до ISO 14644-1:2015, «Чисті приміщення та пов’язані з ними контрольовані середовища забезпечують контроль забруднення повітря та, якщо необхідно, поверхонь до рівнів, відповідних для виконання дій, чутливих до забруднення».

Чисті приміщення найчастіше пов’язують із застосуванням у промисловості напівпровідників, електроніки та медичних приладів, хоча інші галузі, такі як аерокосмічна, фармацевтична, харчова та напоїв, також використовують чисті приміщення в деяких сферах застосування.

Стандарт ISO 14644-1 оцінює рівень «чистоти» чистої кімнати за шкалою від 1 (найкращий) до 9 (найгірший) на основі кількості частинок, розбитих на шість діапазонів розмірів, які присутні в куб. метр повітря.

Зауважте, що стандарт чистих приміщень, на який посилається вище, походить від Міжнародної організації стандартів (ISO). Ви також можете побачити посилання на федеральний стандарт США 209E в деяких випадках, незважаючи на те, що він був скасований у 2001 році. Рейтинги FS 209E можуть мати перехресні посилання на рейтинги ISO, але зауважте, що номери класів не збігаються. Наприклад, чисте приміщення, оцінене як клас 1 згідно з FS 209E, оцінюється як клас 3 згідно з ISO 14644-1.

Тертя – ворог чистого приміщення
Головна мета використання системи лінійного руху в чистих приміщеннях – звести до мінімуму утворення часток. Але компоненти лінійного руху засновані на ковзанні або коченні, які обов’язково утворюють частинки через тертя та знос між поверхнями. Таким чином, одним із головних напрямків має бути якнайбільше зменшення тертя.

Це означає вибір ковзного контакту кочення, що робить лінійні кулькові підшипники та кулькові гвинти кращим вибором, ніж підшипники ковзання та ходові гвинти, для більшості застосувань у чистих приміщеннях.

Однак стандартні повноконтактні ущільнення на лінійних кулькових підшипниках і кулькових гвинтах зазнають ковзного контакту з направляючою рейкою або гвинтовим валом, тому ущільненням із низьким тертям або безконтактним ущільненням віддають перевагу перед повноконтактними конструкціями. А нещодавно деякі виробники провели тести на підрахунок частинок, які продемонстрували, як кулькові прокладки або кулькові ланцюги, які розділяють кульки та запобігають їх зіткненню одна з одною під час їх рециркуляції через підшипник, можуть зменшити утворення частинок у профільованих рейкових напрямних і кульці. гвинти.

Мастило і друг, і ворог
Змащення корисне не тільки для зменшення тертя та забезпечення належної роботи, але також для «уловлювання» деяких частинок, які утворюються лінійним підшипником або гвинтом, і запобігання їх викиду в навколишнє середовище. Але саме мастило може бути джерелом забруднення, якщо воно потрапляє в атмосферу. Це особливо проблематично з кульковими гвинтами, які можуть «скидати» мастило під час обертання.

Ущільнення допомагають утримувати мастило в лінійному підшипнику або кульковій гайці, але типи з низьким коефіцієнтом тертя та безконтактні типи — хоч і ідеальні, оскільки вони самі по собі не утворюють значних часток — можуть дозволити певній мастилі «прослизнути» та вивільнитися. Ось чому багато застосувань у чистих приміщеннях вимагають схваленого мастила. Ці спеціальні склади не містять (або мають менше) добавок, які містять тверді частинки, такі як алюміній, кремнезем і PTFE.

Матеріали, зручні для чистих приміщень, є обов’язковими
Переважними матеріалами для чистих приміщень є нержавіюча сталь і ПВХ, але алюміній і вуглецева сталь є основними матеріалами, що використовуються в компонентах лінійного руху. Однак є способи зробити алюміній і стандартну вуглецеву сталь сумісними з чистими приміщеннями.

Анодування алюмінію, наприклад, надає йому хорошу стійкість до корозії. А компоненти з вуглецевої сталі можна обробити захисним покриттям, сумісним з чистими приміщеннями, таким як чорний хром або нікель, щоб запобігти окисленню.

Широкий асортимент мініатюрних напрямних і мініатюрних гвинтів доступний у версіях з нержавіючої сталі, що робить їх хорошим вибором для застосування в чистих приміщеннях з меншою довжиною ходу та меншими навантаженнями. Мініатюрні версії, як правило, пропонуються з ущільненнями з низьким коефіцієнтом тертя та низьким попереднім натягом як стандартні опції, тому їх утворення частинок за своєю суттю менше, ніж у повнорозмірних аналогів.

Також майте на увазі, що кріпильні елементи часто покриті чорним оксидним покриттям, яке має високу швидкість осипання частинок, навіть якщо ці компоненти є статичними. Для чистих приміщень необхідно, де це можливо, використовувати обладнання з нержавіючої сталі.

Системи зі зниженим контактом і тертям

Один із способів усунути або зменшити багато проблем, піднятих вище, полягає у використанні компонентів і систем лінійного руху, які за своєю суттю є «чистими». До них відносяться повітряні підшипники для наведення та лінійні двигуни для руху. Обидві системи усувають ковзання або кочення, тому вони практично не мають тертя та утворення часток.

Наприклад, ступінь лінійного двигуна з напрямними повітряних підшипників теоретично не має тертя і, отже, не створює частинок. Однак у реальних ситуаціях управління кабелями все ще викликає занепокоєння, оскільки рухомі кабелі та кабельні носії можуть генерувати частки. Але це можна вирішити за допомогою кабелів і систем організації кабелів, спеціально розроблених для чистих приміщень.

Приклад: деякі виробники кабелів пропонують продукти зі спеціальним покриттям із низьким коефіцієнтом тертя, щоб мінімізувати утворення часток, а деякі виробники кабельних трас пропонують системи, які зменшують знос між секціями ланцюга завдяки використанню стійких до стирання з’єднань. Для кабелів меншої довжини плоскі, самонесучі «безрелейні кабелі» можуть навіть усунути потребу в кабельній доріжці або тримачі.