بال اسکرو چیست؟ و چه کاربردی دارد؟
پاسخ به این سوال که بال اسکرو چیست؟ نیازمند یک پیش زمینه در مورد سیستم های انتقال قدرت و علت استفاده از آنها است. برای این منظور ابتدا باید بدانیم که انتقال قدرت چیست، به چه منظور صورت می گیرد، پارامترهای مهم در انتخاب سیستم های متناسب چیست و سوالاتی از این قبیل که در ادامه این موارد را مورد اشاره قرار می دهیم.
بال اسکرو و لید اسکرو از پیچ های انتقال قدرت
عملکرد سیستم های انتقال قدرت چگونه است؟
حرکت و نیرو، لازمه ی سیستم های مکانیکی و اکثر دستگاه های صنعتی است. این حرکت ها توسط موتور های الکتریکی و یا موتور های سوختی ایجاد می شود. نکته مورد اهمیت در این زمینه، انتقال این نیرو از یک نقطه (محل تولید نیرو که معمولا موتور است) به نقطه ی دیگر (محل استفاده از آن نیرو) است. بسته به نوع حرکت مورد نیاز در سیستم های مکانیکی، از مکانیزم های مختلفی جهت این کار استفاده می شود که از مرسوم ترین آنها می توان به مکانیزم های بال اسکرو، لید اسکرو، پولی و تسمه، گیربکس و ... اشاره کرد که هر کدام از این موارد با توجه به نیازها و شرایط طراحی، مزیت ها و معایبی دارند که در نهایت توسط طراح مورد انتخاب و استفاده قرار می گیرد.
از میان این پارامتر ها می توان به نوع حرکت (خطی، دوار)، سرعت حرکت، دقت انتقال حرکت، قابلیت کنترل، افزایش یا کاهش توان و گشتاور و سرعت،هزینه های ساخت و نگهداری و مواردی از این قبیل اشاره کرد.
استفاده از بال اسکرو در سیستم حرکت خطی
بال اسکرو چیست ؟
یکی از مکانیزم های انتقال قدرت پر کاربرد در مجموعه های اتوماسیون صنعتی و ساخت دستگاه هایی نظیر CNC و ... بال اسکرو ها هستند که از طریق یک پیچ بال اسکرو ( Ball Screw) و یک مهره مخصوص (Ball NUT) حرکت دوار تولید شده توسط موتور را تبدیل به حرکت خطی دقیق می کند.
همانطور که اشاره شد مکانیزم بال اسکرو از طریق یک میله که به صورت رزوه دار و پیچ مانند است به همراه یک مهره که داخل آن ساچمه قرار دارد، حرکت دوار موتور را به حرکت خطی تبدیل می کند که به طور مثال از این حرکت تولید شده می توان در محورهای مختلف CNC و یا به عنوان نیروی محرکه جک و یا هر حرکت خطی دیگری که دقت در آن مهم است استفاده کرد.
پیچ بال‌اسکرو که به صورت مستقیم به شفت خروجی موتور دوار متصل می شود، روی سطح خود دارای رزوه هایی است که با دقت بسیار بالا و استفاده از روش های تولید پیشرفته، ساخته شده است. این شیار ها محل حرکت ساچمه هایی است که داخل مهره قرار دارد. فلسفه استفاده از این ساچمه ها در مکانیزم بال اسکرو، ایجاد حرکت روان، بدون صدا، کمترین میزان اصطکاک و بالاترین دقت ممکن است. مواردی که در سایر مکانیزم های مشابه به دلیل سطح اصطکاک زیاد اتفاق نخواهد افتاد. مهره بال اسکرو نیز از یک سیلندر که داخل آن رزوه هایی مشابه سطح پیچ وجود دارد تشکیل شده که معمولا در یک سمت آن یک فلنج به منظور اتصال به قطعه متحرک دستگاه استفاده می شود. داخل این مهره، زائده های پلاستیکی و یا فلزی ای وجود دارد که به آنها ساچمه برگردان گفته می شود و وظیفه اتصال و برگرداندن ساچمه های موجود در مهره را به اول رزوه بر عهده دارند. حرکت دوار پیچ متصل به موتور داخل مهره بال اسکرو، که با استفاده از ساچمه و مکانیزم خاص بال اسکرو موجب کاهش شدید اصطکاک و افزایش دقت می شود، باعث حرکت خطی مهره خواهد شد. این حرکت خطی مهره را می توان با استفاده از فلنج مورد اشاره و یا بلوک هایی به نام ساپورت مهره بال اسکرو که به صورت استاندارد در بازار وجود دارند و همچنین می توان آنها را با مشخصات مورد نظر ساخت، به میز یا قطعه ای که نیاز به حرکت خطی دارد منتقل کرد.
دقت نهایی این حرکت خطی به پارامترهای مختلفی بستگی دارد مهمترین آنها روش ساخت بال اسکرو است. بال اسکرو ها به دو روش اصلی rolled و grounded ساخته می شوند که روش سنگ زنی دقت سطح بسیار بالاتری دارد و متعاقبا به دلیل سختی مراحل تولید، قیمت بسیار بالاتری نیز خواهند داشت. البته توجه به این نکته بسیار حائز اهمیت است که کنترل موتور متصل نیز تاثیر بسیار زیادی در دقت نهایی خواهد داشت.
از دیگر پارامترهای مهم در بال اسکروها می توان به قطر، گام، مدل پیچ و مهره و ... اشاره نمود. منظور از قطر بال اسکرو اندازه بیرونی پیچ بال اسکرو از سر رزوه ها است. قطر بال اسکرو در تحمل بار نهایی وارده به محور مورد استفاده بسیار تاثیر گذار است. اما این مقدار نباید بی دلیل بزرگ انتخاب شود چون باعث افزایش هزینه، وزن نهایی سیستم و ... می شود. قطر بال اسکرو در محاسبات مکانیکی در مواردی نظیر خمش و کمانش مورد استفاده قرار گرفته و در نهایت بهینه ترین قطر با توجه به طراحی ها انتخاب خواهد شد.
گام بال اسکرو چیست؟
گام بال اسکرو به فاصله دو نقطه ی مشابه در دو رزوه متوالی در پیچ بال اسکرو گفته می شود. این پارمتر مستقیما روی پیشروی و سرعت حرکت بال اسکرو و همچنین دقت نهایی حرکت تاثیر گذار خواهد بود. در بال اسکروها به ازای هر دور حرکت موتور مقدار پیشروی مهره به اندازه ی یک گام خواهد بود. یعنی اگر گام یک بال اسکرو 5 میلیمتر باشد، با یک دور حرکت موتور، مهره بال اسکرو به اندازه 5 میلیمتر حرکت خواهد کردهر چه گام بال اسکرو کمتر باشد کنترل آن دقیق تر و میزان دقت نهایی حرکت خطی بالاتر خواهد بود.