ภาพรวม
Ballscrews for the highest demands
วิศวกรรมเครื่องกลในหลากหลายรูปแบบ เทคโนโลยีการวัด และเทคโนโลยีทางการแพทย์ ต่างต้องการระบบขับเคลื่อนเชิงเส้นที่มีความแม่นยำสูงสุด สกรูบอลเจียรความละเอียดสูงจาก Hipp ถูกออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการเหล่านี้โดยเฉพาะ ไม่ว่าจะเป็นในหุ่นยนต์การผลิตหรือกล้องจุลทรรศน์สำหรับการผ่าตัด การเคลื่อนที่เชิงเส้นที่แม่นยำและรวดเร็วสามารถทำได้ด้วยสกรูบอลของเรา ทีมพัฒนาของเรายังพร้อมออกแบบโซลูชันที่เหมาะสมสำหรับความต้องการเฉพาะของท่านด้วย
ข้อมูลทั่วไป
General information
สกรูบอลแปลงการเคลื่อนที่แบบหมุนให้เป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้น ลูกบอลทำหน้าที่เป็นชิ้นส่วนลดแรงเสียดทานระหว่างเพลาสกรูบอลกับน็อต พลศาสตร์การทำงานและความแม่นยำในการจัดตำแหน่งของสกรูบอลขึ้นอยู่กับความแม่นยำในการผลิตและการนำค่าความคลาดเคลื่อนที่กำหนดไว้มาปฏิบัติจริงเป็นหลัก
ข้อดีของสกรูบอลเมื่อเทียบกับสกรูนำ (leadscrew)
- อายุการใช้งานยาวนานกว่ามาก
- ความเร็วเคลื่อนที่สูงมาก
- เกิดความร้อนต่ำ
- ไม่มีปรากฏการณ์ติด-ลื่น (stick-slip)
- ความแม่นยำในการจัดตำแหน่งสูงมาก
- ประสิทธิภาพสูงมาก
- ใช้กำลังขับน้อยกว่า
- ไม่มีระยะคลอนตามแกนเมื่อพรีโหลดอย่างเหมาะสม
ลักษณะร่องเกลียว
Thread profile
สกรูบอลของเรามีร่องทางวิ่งแบบ "โกธิกอาร์ช" (Gothic arch) ซึ่งด้วยอัตราส่วนที่เหมาะสมที่สุดระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลางลูกบอลกับรัศมีร่องทางวิ่ง ทำให้เกิดมุมสัมผัสระหว่างเพลาและน็อตประมาณ 45° ส่งผลให้สกรูบอลของเรามีคุณสมบัติการทำงานที่ยอดเยี่ยมภายใต้แรงตามแนวแกนสูงสุด ร่องทางวิ่งลูกบอลของสกรูบอลรุ่นจิ๋วทั้งหมดผ่านการเจียรหลังการอบชุบด้วยความร้อน โดยใช้เครื่องจักรที่ทันสมัยที่สุด
ร่องทางวิ่งแบบโกธิกอาร์ชกับมุมสัมผัส 45°
ระบบน็อต
Nut systems
- น็อตเดี่ยวระยะคลอนต่ำ (Low-play single nut)
- น็อตเดี่ยวพรีโหลดป้องกันระยะคลอน (Anti-backlash pre-loaded single nut)
- น็อตคู่พรีโหลดป้องกันระยะคลอน (Anti-backlash pre-loaded double nut)
- น็อตคู่พรีโหลดด้วยสปริงในเรือนน็อต (Spring pre-loaded double nut in the housing)
การพรีโหลด
Pre-loading
แรงพรีโหลดคือแรงตามแนวแกนภายในระบบน็อตที่ใช้เพิ่มความแม่นยำในการจัดตำแหน่ง เนื่องจากสกรูบอลของเราถูกขึ้นรูปด้วยความแม่นยำสูงมาก จึงสามารถพรีโหลดได้เป็นมาตรฐานด้วยระบบสี่จุด (four-point system) ทำให้ได้ค่าพิกัดที่เหมาะสมที่สุด
วัสดุ
Materials
เราใช้วัสดุมาตรฐานดังต่อไปนี้:
| ส่วนประกอบ | วัสดุ | ความแข็ง |
|---|---|---|
| เพลาสกรูบอล | Cf53 | ร่องทางวิ่งลูกบอลชุบแข็งถึง 60 ±2 HRC |
| น็อตสกรูบอล | 100Cr6 | ชุบแข็งถึง 60 ±2 HRC |
| ลูกบอล | 100Cr6 | ชุบแข็งถึง 60 ±2 HRC |
รุ่นสเตนเลส (ตามคำขอ):
| ส่วนประกอบ | วัสดุ | ความแข็ง |
|---|---|---|
| เพลาสกรูบอล | 1.4112 | ร่องทางวิ่งลูกบอลชุบแข็งถึง 56 ±2 HRC |
| น็อตสกรูบอล | 1.4034 | ชุบแข็งถึง 56 ±2 HRC |
| ลูกบอล | 1.4034 | ชุบแข็งถึง 56 ±2 HRC |
หมายเหตุ
ในรุ่นสเตนเลส ค่า Cstat และ Cdyn จะลดลงประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์
ระดับความคลาดเคลื่อน
Tolerance classes
สกรูบอลของ Karl Hipp GmbH ผลิตตามระดับความคลาดเคลื่อนระดับ 1 ถึง 10 ตามมาตรฐาน DIN ISO 3408 ระดับความคลาดเคลื่อนและค่าความคลาดเคลื่อนสำหรับระยะชักใช้งาน lu เป็นไปตามมาตรฐาน ISO/DIS 286/1
| ความยาวที่วัด [mm] | IT1 [µm] | IT3 [µm] | IT5 [µm] | IT7 [µm] |
|---|---|---|---|---|
| – 315 | 6 | 12 | 23 | 52 |
| 316 – 400 | 7 | 13 | 25 | 57 |
| 401 – 500 | 8 | 15 | 27 | 63 |
| 501 – 630 | 9 | 16 | 30 | 70 |
| 631 – 800 | 10 | 18 | 35 | 80 |
| 801 – 1000 | 11 | 21 | 40 | 90 |
| 1001 – 1250 | 13 | 24 | 46 | 105 |
| 1251 – 1600 | 15 | 29 | 54 | 125 |
| 1601 – 2000 | 18 | 35 | 65 | 150 |
| 2001 – 2500 | 22 | 41 | 77 | 175 |
| 2501 – 3150 | 26 | 50 | 93 | 210 |
ค่าความคลาดเคลื่อนตามมาตรฐาน DIN ISO 3408-3
คุณภาพ
Quality
Karl Hipp GmbH ได้รับการรับรองมาตรฐาน DIN ISO 9001 ตั้งแต่ปี 1997 สกรูบอลทุกตัวผ่านการตรวจสอบด้วยเครื่องวัดและเครื่องทดสอบที่ทันสมัยที่สุด และมีรหัสกำกับตามลำดับ
เมื่อร้องขอ เราสามารถจัดส่งรายงานทดสอบเกี่ยวกับ
- ความแม่นยำของค่าลีด (Lead accuracy)
- แรงบิด (Torque)
- ค่าความคลาดเคลื่อนรูปร่างและตำแหน่ง (Shape and positional tolerances)
- ค่าความคลาดเคลื่อนของขนาด (Dimensional tolerances)
Karl Hipp GmbH · ใบรับรอง DIN EN ISO 9001:2015 (ออกโดย Intertek)
ประสิทธิภาพ
Efficiency
เราแบ่งแยกระหว่างประสิทธิภาพเชิงทฤษฎีและประสิทธิภาพเชิงปฏิบัติ ประสิทธิภาพเชิงปฏิบัติและค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานขึ้นอยู่กับปัจจัยต่อไปนี้:
- โหลด (Load)
- ความเร็ว (Speed)
- การหล่อลื่น (Lubrication)
สูตรต่อไปนี้ใช้คำนวณประสิทธิภาพของสกรูบอล:
| มุมลีด | tan α = P / (do · π) α = มุมลีด [°], P = ค่าลีด [mm], do = เส้นผ่านศูนย์กลางวงกลมพิตช์ลูกบอล [mm] |
|---|---|
| แปลงแรงบิดเป็นแรงตามแนวยาว | η = tan α / tan (α + ρ) ρ = มุมแรงเสียดทาน [°] ประมาณ 0.2° ถึง 0.35° |
| แปลงแรงตามแนวยาวเป็นแรงบิด | η' = tan (α − ρ) / tan α |
| ประสิทธิภาพเชิงปฏิบัติ | ηp = η · 0.9 0.9 คือค่าเฉลี่ยของโหลด ความเร็ว และการหล่อลื่น |
ความแกร่ง
Rigidity
ความแกร่งของสกรูบอลส่งผลต่อความแม่นยำเชิงเรขาคณิตและความแม่นยำในการจัดตำแหน่ง ในสกรูบอลรุ่นจิ๋วของเรา เราใช้น็อตเดี่ยวไร้ระยะคลอนพร้อมพรีโหลดสี่จุดเพื่อให้ได้ค่าความแกร่งที่ดีมาก
พิกัดโหลดสถิต
Static rating
พิกัดโหลดสถิตคือแรงตามแนวแกนที่กระทำร่วมศูนย์ ซึ่งสอดคล้องกับการเสียรูปถาวรรวมของลูกบอลหรือร่องทางวิ่งลูกบอลเท่ากับ 0.0001 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางลูกบอล ณ บริเวณสัมผัสที่รับแรงมากที่สุดของลูกบอลหรือร่องทางวิ่ง ในรุ่นสเตนเลส พิกัดโหลดสถิตจะลดลงประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์
พิกัดโหลดพลวัต
Dynamic rating
พิกัดโหลดพลวัตคือแรงตามแนวแกนที่กระทำร่วมศูนย์ ซึ่งภายใต้แรงนี้สกรูบอลสามารถมีอายุใช้งานพิกัดได้ 10 ล้านวงจร ในรุ่นสเตนเลส พิกัดโหลดพลวัตจะลดลงประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์
โหลดในแนวรัศมี
Radial loads
โหลดในแนวรัศมีอาจเกิดขึ้นได้จากค่าความคลาดเคลื่อนในการประกอบ แต่ควรควบคุมให้ต่ำกว่า 5% ของโหลดตามแนวแกนที่น้อยที่สุด
ความเร็วรอบ
Speeds
เมื่อออกแบบสกรูบอล ควรให้ความสนใจกับความเร็วรอบวิกฤตของการโค้งงอ (ซึ่งเป็นจุดที่เกิดการสั่นพ้องที่เพลา) และความเร็วรอบสูงสุด ซึ่งทั้งสองค่านี้ถูกกำหนดในระดับสูงโดยรูปแบบของน็อตและชนิดของระบบหมุนเวียนลูกบอลที่ใช้
แนวทางความเร็วรอบสูงสุด [1/min]
| ค่าลีด [mm] | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.5 | 4,000 | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| 1 | 4,500 | 4,500 | 3,200 | – | 1,800 | – | – | – | – | – |
| 2 | – | 4,500 | 4,200 | 4,000 | 3,400 | 3,000 | – | – | – | – |
| 2.5 | – | – | 4,200 | – | 3,400 | 3,000 | – | – | – | – |
| 3 | – | – | – | – | 3,400 | – | – | – | – | – |
| 4 | – | – | 4,200 | – | 3,600 | 4,000 | – | – | – | – |
| 5 | – | – | 4,000 | – | 3,600 | 4,200 | 4,000 | 3,800 | 3,500 | 2,700 |
| 10 | – | – | – | – | 3,600 | 4,200 | 4,000 | 3,800 | 3,500 | 3,000 |
"–" หมายถึงไม่มีค่าที่สอดคล้องกันในแคตตาล็อกต้นฉบับ
ดูเพิ่มเติม
See also
การคำนวณอายุการใช้งาน การหล่อลื่น ข้อกำหนดการประกอบ ยางกันฝุ่น และอุณหภูมิใช้งาน
เนื้อหาข้างต้นอยู่ในบท "อายุการใช้งานและการหล่อลื่น" (แคตตาล็อกผลิตภัณฑ์ Karl Hipp หน้า 14 · Lifetime / Lubrication / Assembly specifications / Wiper / Operating temperature) ดูเนื้อหาฉบับเต็มได้ที่หน้า อายุการใช้งาน การหล่อลื่น และการประกอบ