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 винтовых пар, которые могут «выбрасывать» смазку при вращении.

Уплотнения помогают удерживать смазку внутри линейного подшипника или шариковой гайки, но типы с низким коэффициентом трения и бесконтактные уплотнения — 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 фурнитуру 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.