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 прямо протилежна — запобігти забрудненню навколишнього середовища цими компонентами.

Що ж таке чиста кімната?
Згідно з ISO 14644-1:2015, «Чисті приміщення та пов’язані з ними контрольовані середовища забезпечують контроль забруднення повітря та, за потреби, поверхонь, до рівнів, необхідних для виконання діяльності, чутливої ​​до забруднення».

Чисті приміщення найчастіше асоціюються з застосуванням у напівпровідниковій, електронній та медичній промисловості, хоча інші галузі, такі як аерокосмічна, фармацевтична, харчова та напойна, також використовують чисті приміщення в деяких сферах застосування.

Стандарт ISO 14644-1 оцінює рівень «чистоти» чистого приміщення за шкалою від 1 (найкращий) до 9 (найгірший), виходячи з кількості частинок, розділених на шість діапазонів розмірів, які присутні в кубічному метрі повітря.

Зверніть увагу, що стандарт чистих приміщень, на який посилаються вище, розроблений Міжнародною організацією зі стандартизації (ISO). Ви також можете побачити посилання на Федеральний стандарт США 209E в деяких випадках, незважаючи на те, що його було скасовано у 2001 році. Рейтинги FS 209E можна порівнювати з рейтингами ISO, але зверніть увагу, що номери класів не збігаються. Наприклад, чисте приміщення, оцінене як клас 1 за стандартом FS 209E, оцінюється як клас 3 за стандартом ISO 14644-1.

Тертя – ворог чистого приміщення
Головною метою використання системи лінійного руху в чистих приміщеннях є мінімізація утворення частинок. Але компоненти лінійного руху залежать від ковзних або кочових рухів, які обов'язково утворюють частинки через тертя та знос між поверхнями. Тому одним з головних напрямків роботи має бути максимальне зменшення тертя.

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

Однак стандартні повноконтактні ущільнення на лінійних кулькових підшипниках та кулькових гвинтах зазнають ковзного контакту з напрямною рейкою або валом гвинта, тому ущільнення з низьким тертям або безконтактні ущільнення є кращими за повноконтактні конструкції. А нещодавно деякі виробники провели випробування на підрахунок частинок, які демонструють, як кулькові проставки або кулькові ланцюги, що розділяють кульки та запобігають їх зіткненню одна з одною під час рециркуляції через підшипник, можуть зменшити утворення частинок у профільованих рейкових напрямних та кулькових гвинтах.

Мастило — це і друг, і ворог
Мастило корисне не лише для зменшення тертя та забезпечення належної роботи, але й для «уловлювання» деяких частинок, що утворюються лінійним підшипником або гвинтом, та запобігання їх потраплянню в навколишнє середовище. Але саме мастило може бути джерелом забруднення, якщо воно потрапляє в атмосферу. Це особливо проблематично для кулькових гвинтів, які можуть «зливати» мастило під час обертання.

Ущільнення допомагають утримувати мастило всередині лінійного підшипника або кулькової гайки, але ущільнення з низьким тертям та безконтактні ущільнення — хоча вони ідеальні, оскільки самі по собі не утворюють значної кількості частинок — можуть дозволити деякій кількості мастила «прослизнути» та вивільнитися. Ось чому для багатьох застосувань у чистих приміщеннях потрібне мастило, схвалене для чистих приміщень. Ці спеціальні формули не містять (або містять менше) добавок, що містять тверді частинки, такі як алюміній, діоксид кремнію та PTFE.

Матеріали, придатні для використання в чистих приміщеннях, є обов'язковими
Переважними матеріалами для чистих приміщень є нержавіюча сталь та ПВХ, але алюміній та вуглецева сталь є основними матеріалами, що використовуються в компонентах лінійного руху. Однак існують способи зробити алюміній та стандартну вуглецеву сталь сумісними з вимогами чистих приміщень.

Наприклад, анодування алюмінію забезпечує йому добру 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 та мініатюрних гвинтів доступний у версіях з нержавіючої сталі, що робить їх гарним вибором для застосування в чистих приміщеннях з коротшими довжинами ходу та меншими навантаженнями. А мініатюрні версії зазвичай пропонуються з ущільненнями з низьким тертям та низьким попереднім навантаженням як стандартні опції, тому утворення частинок у них за своєю суттю менше, ніж у їхніх повнорозмірних аналогів.

Також майте на увазі, що кріплення часто покриваються чорним оксидним покриттям, яке має високий рівень відшаровування частинок, навіть якщо ці компоненти є статичними. Для чистих приміщень слід використовувати фурнітуру з нержавіючої сталі, де це можливо.

Системи зі зменшеним контактом і тертям

Один зі способів усунути або зменшити багато вищезгаданих проблем – це використовувати компоненти та системи лінійного руху, які за своєю суттю є «чистими». До них належать повітряні підшипники для направляючих та лінійні двигуни для приводу. Обидві системи виключають ковзання або кочення, тому вони практично не мають тертя та не утворюють частинок.

Наприклад, лінійна платформа двигуна з напрямними на повітряних підшипниках теоретично не має тертя і, отже, не утворює частинок. Однак у реальних ситуаціях управління кабелями все ще є проблемою, оскільки рухомі кабелі та кабельні носії можуть генерувати частинки. Але це можна вирішити за допомогою кабелів та систем управління кабелями, спеціально розроблених для чистих приміщень.

Показовий приклад: деякі виробники кабелів пропонують продукцію зі спеціальними покриттями з низьким тертям для мінімізації утворення частинок, а деякі виробники кабельних трас пропонують системи, що зменшують знос між секціями ланцюга завдяки використанню стійких до стирання з'єднань. Для коротших кабелів плоскі, самонесучі «безрейкові кабелі» можуть навіть усунути потребу в кабельній трасі або кабель-носії.