مهره بال اسکرو G10 تایوان
- کشور سازنده: تایوان
- برند: GTEN
- قطر: از6 میلی متر تا 80 میلی متر
- گام: 3 تا 64
مهره بال اسکرو GTEN
بال اسکروها از جمله وسایل انتقال نیرو و حرکت و از خانواده پیچ‌های انتقال قدرت هستند. آن‌ها مانند پیچ‌های معمولی انتقال قدرت عمل می‌کنند اما در آن‌ها، اصطکاک غلتشی جایگزین اصطکاک لغزشی می‌شود.
از بین تمام پیچ‌های مورد استفاده برای کنترل حرکت صنعتی، بال اسکروها در رأس قرار دارند و از مزیت‌های زیادی نسبت به گزینه‌های دیگر مانند پیچ‌های غلتکی و پیچ‌های Acme برخوردارند. بال اسکرو یکی از مقرون به صرفه‌ترین راه‌های تبدیل حرکت چرخشی به حرکت خطی با دقت و کارایی بالای 90٪ است که قادر است بارهای سنگین را با سرعت زیاد و با دقت بالا جابجا کند. علاوه بر این می‌توانند جایگزین مقرون به صرفه‌ای برای محرک‌های پنوماتیکی و هیدرولیکی باشند.
کاربرد بال اسکرو
در اِستِپرها (برای تولید نیمه‌هادی) – در روبات‌ها – تجهیزات مونتاژ دقیق – ابزارهای ماشینی – موتورهای فرمان برقی اتومبیل و موشک‌ها و هواپیماها برای حرکت سطوح کنترل (به خصوص سیستم‌های الکتریکی پرواز با سیم (FBW)) همچنین، معمولاً به سایر بخش‌های حرکت خطی مانند واگن، واحدهای درایو، اسلایدها و محرک‌های خطی می‌پیوندند تا یک سیستم حرکتی هموار، دقیق و کامل ایجاد کنند.
صنایعی که به مجموعه‌های بال اسکرو متکی هستند عبارت‌اند از:
- صنایع نیمه‌هادی
- صنایع روباتیک
- صنایع پزشکی
- صنعت ساخت‌و‌ساز
- صنایع تولید خودرو
- صنعت هوافضا
- ارتش و دفاع
- انرژی هسته‌ای
- مکاترونیک
موارد کاربردی بال اسکرو در ماشین‌آلات مختلف
ماشین آلاتCNC مرکز فرمان دستگاهCNC ، ماشین تراشCNC ، دستگاه فرزCNC ، دستگاه تخلیه الکتریکی CNC ، دستگاه وایرکات، دستگاه‌های خسته‌کننده و غیره. ماشین‌آلات ابزار دقیق دستگاه فرز، دستگاه تخلیه الکتریکی، دستگاه تولید چرخ‌دنده، دستگاه حفاری و غیره. ماشین‌آلات صنعتی دستگاه چاپ و پرینت، دستگاه کاغذ‌سازی، دستگاه اتوماتیک، دستگاه نساجی و بافندگی، دستگاه ترسیم، دستگاه قالب‌گیری تزریقی و غیره.
ماشین‌آلات الکترونیکی
ابزار اندازه‌گیری ربات، تجهیزات پزشکی، دستگاه تعیین سطح، تجهیزات نیمه‌هادی، تجهیزات اتوماسیون کارخانه و غیره.
ماشین‌آلات حمل و نقل
تجهیزات کنترل و انتقال مواد، اکچوئیتور بالاگر و غیره.
صنعت هوافضا فلپ‌های هواپیما، سیستم معکوس‌کننده باز- بسته نیروی پرتابی، تجهیزات بارگیری فرودگاه، اکچوئیتور باله، تثبیت کننده‌ها، چرخ‌دنده‌های فرود، محرک موتور و غیره. متفرقه محرک پایه آنتن، اکچوئیتور ولو و غیره.
نحوه کار و ساختمان داخلی بال اسکرو
یک درایو شامل یک اسپیندل پیچی و یک مهره با بلبرینگ چرخشی است که گوی (ball) به عنوان مهره و شافت شیاردار به‌عنوان پیچ عمل می‌کند. به واسطه گردش ساچمه‌های فلزی بین شافت و مهره و در داخل شیارهای مارپیچ، یک مکانیزم یکپارچه انتقال قدرت با حداقل بک‌لش و کارایی بالا تشکیل می‌گردد.
برای انتقال قدرت، مشابه پیچ قدرت‌های معمولی عمل می‌کنند، اما به جای اصطکاک کشویی (لغزشی)، ساچمه‌ها یک اصطکاک نورد (غلتشی) را ایجاد می‌کنند.به این ترتیب که شیارها و رزوه‌های شافت، یک مسیر حرکتی مارپیچی را برای ساچمه‌ها فراهم می‌کنند و گوی (مهره) به عنوان قسمت لغزنده بر روی مسیر مارپیچ (در جهت محوری) به حرکت در میآید. در حین حرکت گوی بر روی شافت، ساچمه‌ها با دقت در شیارهای بین مهره و شافت به گردش در می‌آیند (مهره به نحوی مونتاژ شده است که امکان چرخش ساچمه‌ها را در داخل خود فراهم می‌سازد) و پیچ یا مهره در حالی که دیگری در جهت خطی حرکت می‌کند چرخانده می‌شود. به این ترتیب حرکت چرخشی به حرکت خطی تبدیل می‌گردد.
تاثیر ساچمه های فلزی
وجود ساچمه‌های فلزی باعث می‌گردد هیچ تماسی بین پیچ و مهره برقرار نشود و هر چه این ساچمه‌ها بهتر در بین شافت و مهره قرار بگیرند، حرکت خطی بهتر انجام می‌گیرد. گشتاور تحریک موردنیاز یک بال اسکرو تنها یک سوم یک پیچ لغزشی معمولی است. در نتیجه، این قابلیت را دارد که نه تنها حرکت چرخشی را به حرکت مستقیم بلکه حرکت مستقیم را نیز به حرکت چرخشی تبدیل کند. این نوع فرآیند، اصطکاک کمتر و فشار محوری بیشتری را منجر می‌شود.
ساچمه‌ها در حین گردش در شیارهای مارپیچی بین مهره و پیچ، از یک انتهای مهره وارد مکانیزم و چرخه بازگرداننده شده و از سمت دیگر آن خارج می‌گردند و مجدد وارد شیار مارپیچ می‌شوند. درنتیجه، همواره امکان جابجایی ساچمه‌ها به دنبال حرکت مهره در بال اسکرو میسر می‌باشد.
در حین کاهش اصطکاک، بال اسکروها می‌توانند با مقداری پیش بار کار کنند و به طور مؤثری بک‌لش (خطا و لقی) بین ورودی (چرخش) و خروجی (حرکت خطی) را از بین ببرند. این ویژگی زمانی ضروری است که آن‌ها در سیستم‌های کنترل حرکت کامپیوتری به عنوان مثال، ابزارهای CNC و برنامه‌های حرکتی با دقت بالا (مثلاً اتصال سیم) مورد استفاده قرار گیرند.
انواع مهره بال اسکرو هایوین
متریال ساخت بال اسکرول ها
معمولا از جنس پلاستیک، فلز یا هر دو ساخته می‌شوند. شافت (پیچ) همیشه از فولاد یا استیل ضدزنگ ساخته می‌شود، اما مهره‌های بال اسکرو بسته به کاربرد ممکن است از جنس پلاستیک یا فلز باشند.
مزایا بال اسکرو
استفاده از بال اسکروها به عنوان جایگزین محرک‌های سنتی هیدرولیک یا پنوماتیک مزایای بسیاری را به دنبال دارد که در زیر به آن‌ها اشاره می‌گردد:
- بازده و راندمان مکانیکی بالا (به دلیل تماس و اصطکاک غلتشی بین پیچ و مهره می‌توانند به راندمان بالای 90٪)
- اصطکاک و سایش بسیار کم
- کاهش خرابی و کاهش نیاز به تعویض‌پذیری قطعات
- کاهش بک‌لش (لقی و خطا)
- برخورداری از تکرارپذیری (تکرارپذیری به عنوان توانایی یک سیستم موقعیت‌یابی برای بازگشت به یک مکان در حین کار تعریف می‌شود)
- دقت بالا
- سرعت خطی تا 2 متر بر ثانیه
- پاسخ‌دهی سریع
- قابلیت کنترل آسان
- سهولت اجرا در سرعت‌های زیاد
- صرفه جویی در مصرف انرژی
- عدم ایجاد سر و صدا در حین کار
- سختی بالا
- دقت گام بالا
- طول عمر و دوام بالا
- نیروی راه اندازی بسیار پایین
- تقسیم متعادل و یکسان بار در تمامی جهان
معایب بال اسکرو
- نیاز به روانکاری دائم و محافظت در برابر خوردگی و گردو غبار
- عدم برخورداری از مکانیزم خودقفل (به دلیل اصطکاک پایین بین پیج و مهره که باعث می‌شود با حرکت خطی مهره، پیچ به گردش درآید)
- هزینه نسبتاً بالا
- انعطاف عملکردی پایین در برابر آسیب‌های فیزیکی و خسارات احتمالی (خرابی یک قطعه باعث خلل در عملکرد کل سیستم می‌شود)
- عدم برخورداری از سیستم کنترل دستی برای اپراتور
انواع بال اسکرو
- انواع از منظر کاربردی
مینیاتور بال اسکرو (Miniature ball screws) این نوع برای استفاده در لیزرها، دستگاه‌های اندازه‌گیری، نیمه هادی‌ها، ابزارهای پزشکی و سایر وسایل کوچک که به حرکت خطی صاف و دقیق احتیاج دارند مشهور است.
بال اسکرو نورد شده (Rolled ball screws): علت این نامگذاری این است که از ابتدا به صورت قطعه‌ها و ورقه‌های فلزی، از طریق نورد سرد تشکیل شده‌اند. از مزایا آن می‌توان به بهره‌مندی از دقت مکان‌یابی چند هزارم اینچ در هر پا، طول عمر بالا، قابلیت حرکت روان اشاره کرد که بیشتر برای کاربردهایی با دقت کم و با قیمت پایین ساخته می‌شوند.
بال اسکرو سنگ خورده یا سنگ‌زنی شده (Ground ball screws)
این بال اسکروها در سه مرحله ساخته می‌شوند: ماشینکاری، سخت‌کاری سطحی و سنگ زنی. این سنگ زنی در ماشین‌های ریسندگی با سرعت چرخش بالا که با مواد ساینده پوشش داده می‌شوند صورت می‌گیرد. این روش به بهترین حالت ممکن سبب می‌گردد تا بال اسکرو در برابر درجه حرارت‌هایی که به طور معمول شکل آن‌ها را تحریف کرده و باعث کاهش کارایی آن‌ها می‌شود، مقاومت کند. این دسته از بال اسکروها برای کاربردهایی که نیاز به دقت بالایی ندارند بلکه سختی و مقاومت برای آن‌ها در اولویت است بهتر عمل می‌کنند.
بال اسکروهای دقیق (Precision ball screws) دسته گسترده‌تری از بال اسکروها که دارای دقت و صحت بسیار بالایی هستند و برای کاربردهایی که به دقت مکان‌یابی، دقت قرارگیری و تکرارپذیری بالا نیازمندند کارایی دارند.
از مزیت بال اسکروهای سنگ خورده و بال اسکروهای دقیق می‌توان به گشتاور تحریک پایین، دقت و سختی بالا، بی‌صدا بودن فرآیندکاری، قابلیت حرکت روان و طول عمر قابل پیش‌بینی اشاره کرد.
لید اسکرو
لیداسکروها، گرچه از لحاظ فنی جز بال اسکروها به حساب نمیآیند، اما گاهی اوقات به این ترتیب طبقه‌بندی می‌شوند. دلیل این امر این است که لیداسکروها نیز باعث تبدیل حرکت چرخشی به حرکت خطی می‌شوند. با این تفاوت که بر خلاف بال اسکروها به جای اصطکاک نورد یا غلتشی، اصطکاک کشویی یا لغزشی ایجاد می‌کنند، بنابراین از آنجا که فقط باید به عملکرد کشویی تکیه کنند، دارای راندمان نسبتاً کمی بین 25 تا 75 درصد هستند.
انواع بال اسکرو از منظر مکانیزم بازگرداننده ساچمه‌ها
بال اسکرو با سیستم چرخش خارجی (recirculation External) در این نوع، ساچمه‌های بلبرینگ از طریق لوله‌های واقع در سطح بیرونی مهره بال اسکرو، یک چرخه برگشت‌پذیر (ابتدا به انتها و بالعکس) را طی می‌کنند.
بال اسکرو با سیستم چرخش داخلی (recirculation internal) در این نوع، ساچمه‌های بلبرینگ از طریق کلاهک بازگشت در سطح داخلی مهره بال اسکرو، یک چرخه برگشت‌پذیر (ابتدا به انتها و بالعکس) را طی می‌کنند.
بال اسکرو با طول گام فوق بلند (super high lead ballscrew) در این نوع، ساچمه‌ها پس از طی کل مسیر درون مهره، به واسطه یک شکاف یا سوراخ عمیق واقع در خود مهره، به ابتدای مهره باز می‌گردند.
عوامل موثر بر قیمت بال اسکرو
- نوع شرکت یا برند سازنده مانند HIWIN ،THK، TBI، PMI، SKF، NSKو …
- نوع مدل
- طول، قطر و گام (ابعاد)
- نحوه واحد اندازه گیری (متریک یا اینچی)
- نوع مهره
- درجه دقت گام
- ظرفیت بار کششی مجاز
- روش تولید (سنگ زنی یا رولینگ)، دقت و قیمت بال اسکروهای تولیدی به روش سنگ زنی بیشتر است.
- نرخ ارز و دلار
- شرایط فروش و عرضه (مستقیم یا واسطه ای)
- میزان موجودی مدل درخواستی
- شرایط سیاسی و اقتصادی جامعه
اگر به دنبال خرید یک بال اسکرو مناسب برای نیازهای کاربردی خود هستید، باید نکات زیر را در نظر داشته باشید:
- مطاله دقیق مشخصات ذکر شده در بروشور یا کاتالوگ (در صورت وجود)
- توجه به نوع مکانیزم بازگرداننده ساچمه
- توجه به برند و مدل مدنظر و استادنداردهای خاص مربوط به آن برند (پیچ و مهره بال اسکرو باید حتماً از یک برند باشند).
- توجه به قطر بال اسکرو ( که از 6 تا 85 میلیمتر متغیر است)
- توجه به گام بال اسکرو مصرفی؛ که در بازار ایران بال اسکرو با گام های 5 تا 10 میلیمتر بیشترین کاربرد را دارند.
- توجه به شیار پیچ، نخ پیچ یا (راه پیچ) بال اسکرو که بسته به نوع کاربرد و دقت مورد نیاز حرکتی، انتخاب می‌گردد.
- توجه به روش تولید بال اسکرو (رولینگ یا سنگ زنی)
- توجه به جنس و متریال کاربردی در ساخت بال اسکرو
- توجه به نوع و مدل مهره بال اسکرو که انواع مختلفی دارند (SFU، SFI، SFC، RSI و …)
- توجه به موجودی بال اسکرو انتخابی
- درنظر قراردادن گارانتی و خدمات پس از فروش
- توجه به اصل یا تقلبی بودن بال اسکرو
- توجه به هزینه و قیمت بال اسکرو