قبل از پرداختن به تفاوت یاتاقان‌های ابتدا و انتهای بال اسکرو ابتدا به طور مختصر درباره بال اسکرو بدانیم.
بال اسکرو چیست؟
مکانیزم پیچ و مهره، یکی از پرکاربردترین مکانیزم‌های تبدیل حرکت چرخشی به حرکت خطی در کاربردهای معمولی است که از دو عضو اصلی پیچ و مهره تشکیل شده است. بال اسکرو یکی از انواع مکانیزم پیچ و مهره است که پیچ تغذیه آن از نوع پیچ ساچمه‌ای با بازده بالا است که یک حرکت چرخشی بین محور پیچ (شفت) و مهره ایجاد می‌کند. در شکل زیر یک نمونه بال اسکرو را مشاهده می‌کنید.
پیچ بال اسکرو در مقایسه با پیچ‌های لغزشی معمولی گشتاور یک سوم برابر یا کمتر از آن را برای حرکت نیاز دارد که همین امر سبب کاهش مصرف انرژی و صرفه‌جویی در نیروی محرکه‌ی موتور می‌شود. مهره بال اسکرو به گونه‌ای ساخته می‌شود که هنگام حرکت آن روی شفت، ساچمه‌های تعبیه شده در داخل مهره بتوانند به راحتی چرخش نمایند. به همین جهت، اصطکاک بال اسکروها هنگام حرکت بسیار کم است و انرژی تلف شده را به مقدار زیادی کاهش می‌دهند.
بال اسکروها به دلیل نرمی حرکتی که دارند می‌توانند تلرانس‌های دقیقی را ایجاد کنند. همچنین این قطعات مکانیکی می‌توانند با مقدار معینی پیش بار شروع به کار کنند که این امر سبب حذف لقی بین ورودی و خروجی می‌شود. این ویژگی بال اسکروها سبب شده است تا در سیستم‌های کنترل خطی، نظیر ماشین‌های CNC و کاربردهای حرکت بسیار دقیق، مانند Wire Bonding کاربرد گسترده‌ای داشته باشند.
استفاده از بال اسکرو معایبی نیز می‌تواند داشته باشد، از جمله اینکه:
بال اسکروها خود قفل‌کن نیستند یا به عبارتی مکانیزم قفل خودکار ندارند.
سیستم دستی برای اپراتور ندارند.
خرابی قطعات آنها در عملکرد کلی خلل ایجاد می‌کند.
نسبت به لید اسکروها هزینه‌ی بالاتری دارند.
نکات مهم درباره نصب بال اسکرو
نحوه اتصال موتور به محور بال اسکرو برای انتقال قدرت، در انتخاب ساپورتهای آن بسیار موثر است. در یک حالت موتور مستقیما و توسط کوپلینگ به محور بال اسکرو متصل می‌گردد و در حالت دوم موتور را می‌توان به وسیله‌ی تسمه به جز محرک بال اسکرو متصل نمود. در این مقاله قصد داریم که روش مستقیم را بیان کنیم.
برای اتصال مستقیم بال اسکرو به موتور، از ساپورت‌ها و کوپلینگ استفاده می‌شود. از میان کوپلینگ‌های موجود، برای کاربرد مورد نظر ما که اتصال بال اسکرو به موتور است، از کوپلینگ های تک محوره دارای پیچ برای سفت کردن کوپلینگ استفاده می شود.
در شکل زیر چند نمونه از اتصالات بال اسکرو با کوپلینگ‌ها و یاتاقان‌های مختلف را مشاهده می‌کنید.
در رابطه با انتخاب یاتاقان‌های بال اسکرو باید بدانیم که نوع ساپورت دو انتهای یاتاقان در یک طرف به صورت ثابت و در طرف دیگر به طور معلق است که سبب می‌شود تا یاتاقان‌های استفاده شده برای نگهداری آن متفاوت باشند.
برای سمت ثابت بال اسکرو یکی از نکات مهمی که در هنگام استفاده از بال اسکرو باید در نظر گرفته شود این مسئله است که بال اسکرو نمی‌تواند بار شعاعی تحمل کند. همچنین نیروهای عمودی وارد بر بال اسکرو باید توسط ریل ها مهار گردد.
نکته دیگر اینکه تمام بارهای وارد شده به بال اسکرو باید تنها در یک سر بال اسکرو مهار گردد. برای تحقق این امر می‌توان از یاتاقان کف‌گرد یا یاتاقان با ثابت نمودن شفت در سمت موتور استفاده کرد تا به نیروی کششی و فشاری در همین نقطه غلبه شود. ساپورت طرف ثابت بهتر است از نوع یاتاقان تماس زاویه‌ای باشد که تحمل بار محوری آنها بیشتر است. علت‌های دیگر انتخاب این یاتاقان‌ها، استحکام بالا و گشتاور پایین آنها می‌باشد که مناسب برای چرخش شفت هستند. همچنین می‌توان با تنظیم دقیق پیش‌بار برای این یاتاقان، به میزان چرخش بسیار دقیقی دست یافت که ازمزیت‌های آنها به شمار می‌رود.
در سمت دیگر، بال اسکرو باید بتواند آزادانه در یاتاقان حرکت کند، به دلیل آن که از تمام فشارهای ناشی از کمانش (در اثر گرم شدن، سرمایش در طول، تلرانس‌های مونتاژ و غیره) جلوگیری شود. در انتهای متحرک بال اسکرو، می‌توان از یاتاقان‌های شیار عمیق استفاده نمود که طراحی آن به گونه‌ای است تا مانع از نشت روغن و ورود گرد و غبار یا سایر ذرات خارجی به داخل یاتاقان شود و شفت و قسمت انتهایی بال اسکرو عمر بیشتری داشته باشند.
برای انتخاب دقیق‌تر یاتاقان‌ها، پس از محاسبات طراحی با توجه به کاربرد مد نظر، می‌توان از کاتالوگ سری‌های مختلف یاتاقان‌ها و یا معرفی و نقد هر نوع یاتاقان استفاده نمود تا متناسب با سیستم و کاربرد یاتاقان، بهترین گزینه انتخاب شود.
گاهی لازم است تا دو انتهای بال اسکرو پیش از نصب و مونتاژ تراشکاری شوند. با دانستن این مطلب که آبکاری بال اسکرو ها معمولا یک آبکاری سطحی می باشد می‌توان با عبور از سطح آبکاری شده‌ی بال اسکرو تراشکاری دو انتهای شفت بال اسکرو را انجام داد.
برای تراشکاری مهره‌ی بال اسکرو با استفاده از دستگاه تراشکاری باید توجه داشت که مهره‌ی بال اسکرو مستقیما توسط سه نظام نگه داشته نشود. چرا که باعث وارد شدن آسیب به مهره‌ی بال اسکرو می شود. برای جلوگیری از این آسیب‌ها می‌توان از یک بوش شیاردار استفاده کرد؛ به طوری که، قطر داخلی بوش مورد استفاده برابر با قطر خارجی مهره‌ی بال اسکرو باشد. به این ترتیب فشاری که سه نظام به مجموعه وارد می‌کند به طور یکنواخت روی مهره‌ی بال اسکرو توزیع می‌گردد.
همچنین باید دقت نمود که هنگام تراشکاری بال اسکروها از قطعات واسط، مثل؛ گرده‌های تفلونی سوراخ دار به جهت مهار نمودن گشتاور ایجاد شده در اثر دوران استفاده شود. در غیر این صورت ابتدا و انتهای تراشیده شده‌ی بال اسکرو دارای لنگی خواهند بود که این موضوع در عملکرد صحیح دستگاه نهایی تاثیر نامطلوب می‌گذارد.
برای نگهداری یاتاقان‌های بال اسکرو، همانطور که قبل‌تر اشاره شد از ساپورتهای بال اسکرو استفاده می‌شود. وظیفه‌ی اصلی ساپورتهای بال اسکرو حفظ فاصله‌ی مناسب در حین حرکت و در برخی مواقع ایجاد پیش رانش (یا رانش فشردگی) برای مقابله با بار محوری است.
سایر کاربردها و علل استفاده از ساپورت بال اسکرو عبارتند از:
مهار ارتعاش یاتاقان‌ها و افزایش صلبیت
همچنین تصحیح موقعیت یاتاقان‌ها در جهات محوری و شعاعی
حذف یا کاهش سر و صدای ارتعاشات محوری
محافظت در برابر لغزش و حفظ حرکت غلتشی
برای انتخاب ساپورت‌ها از میان ساپورتهای موجود نیز می‌توان گزینه‌های متفاوتی را درنظر گرفت که با توجه به دقت، هزینه، مورد کاربرد و ابعاد مد نظر، می‌توان با مراجعه به کاتالوگ محصولات و معرفی و نقد و بررسی آنها بهترین گزینه را انتخاب نمود.
نحوه‌ی نصب یاتاقان
برای نصب بال اسکرو، ابتدا یاتاقان انتهای ثابت بال اسکرو (که طبق ابعاد مورد نیاز و باری که تحمل می‌کند انتخاب می‌شود) روی شفت قرار می‌گیرد و با واشرهای شش گوش و مسی قفل می‌شود.
مرحله‌ی دوم نصب یاتاقان دیگر بال اسکرو می‌باشد که با Space Ring قفل می‌شود و سایر قطعات مونتاژ شده روی این مجموعه قرار می‌گیرد.
این قطعات و ترتیب قرار گیری آنها را در تصویر زیر مشاهده می‌کنید.
برای فیکس کردن بلوک اتصال میز و پایه ایتدا باید از پیچ استفاده نمود تا انتهای ثابت مجموعه به طور موقت روی میز ثابت شود. سپس اسلاید را آنقدر جا به جا می‌کنیم تا شفت بال اسکرو تنظیم شود.
سپس پیچ اتصال باید طوری تنظیم شود که بتوان میز را به نرمی به جلو و عقب حرکت داد. با ثابت نگه داشتن لبه‌ی متحرک فاصله‌ی پیچ و اسلاید و با ثابت نگه داشتن لبه‌ی ثابت ارتفاع یاتاقان تنظیم می‌شود.
با حرکت اسلاید، شفت روزه شده در وسط لبه‌ی تکیه‌گاهی تنظیم می‌شود.
با تنظیم پیچ اتصال، امکان حرکت را در جهت چپ و راست ایجاد می‌شود و کل مجموعه به طور موقت روی پایه مهار می‌گردد.
سپس می‌توان با ساعت‌های اندازه‌گیری، دقت نصب را تعیین و تنظیم نمود.