ชุดยึดปลายลูกสกรูบอลซีรีส์ FF

I. การกำหนดตำแหน่งหลักและการตั้งชื่อเรียก

การวางตำแหน่ง: ระบบสกรูบอลที่มีชุดรองรับปลายแบบลอยสองด้าน เป็นวิธีการรองรับที่ไม่ใช่มาตรฐานทั่วไป แต่ถูกออกแบบมาเฉพาะทางสูง

การตีความศัพท์บัญญัติ:

• F ตัวแรก: ระบุว่าปลายด้านหนึ่งของสกรูถูกรองรับด้วยปลายแบบลอย
• F ตัวที่สอง: ระบุว่าปลายอีกด้านหนึ่งของสกรูก็ถูกรองรับด้วยปลายแบบลอยเช่นกัน

คุณค่าหลัก: ออกแบบมาเพื่อจัดการกับการยืดตัวตามแนวแกนอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากการขยายตัวจากความร้อนในสกรูที่มีช่วงชักยาวพิเศษ หรือสำหรับการจัดวางพิเศษที่สกรูถูกขับเคลื่อนจากส่วนกึ่งกลาง

II. โครงสร้างหลักและหลักการทำงาน

การจัดเรียงแบบ FF ทิ้งแบบจำลองการยึดปลายด้านหนึ่งแบบดั้งเดิมไป โดยหลักการทำงานมีดังนี้:

ปลดปล่อยแรงดึงดูดจากความร้อนอย่างสมบูรณ์:
ปลายทั้งสองด้านอนุญาตให้มีการเคลื่อนที่ตามแนวแกนได้อย่างอิสระ ทำให้สกรูสามารถขยายตัวอย่างอิสระในทั้งสองทิศทางเมื่อได้รับความร้อน แทนที่จะถูกบังคับให้ขยายตัวไปยังปลายด้านใดด้านหนึ่งเพียงด้านเดียวเหมือนในระบบยึดปลายด้านเดียว
ผลลัพธ์: แรงเครียดเชิงอัดตามแนวแกนภายในสกรูที่เกิดจากการขยายตัวจากความร้อนจะถูกลดให้น้อยที่สุด ซึ่งเป็นพื้นฐานในการป้องกันความเสี่ยงของการโก่งตัว (การโค้ง) ในสกรูยาวเนื่องจากความเครียดจากความร้อน

การถ่ายโอนจุดอ้างอิงตำแหน่งตามแนวแกน:
ในระบบ BK-FK แบบดั้งเดิม ปลาย BK จะทำหน้าที่เป็นจุดอ้างอิงตำแหน่งตามแนวแกนสัมบูรณ์
ในระบบ FF ตัวลูกสูบนัท (หรือโต๊ะทำงานที่เชื่อมต่ออย่างแข็งแรงกับนัท) จะกลายเป็นจุดอ้างอิงตำแหน่งตามแนวแกนของระบบ ส่วนเพลาสกรูสามารถ "ลอยตัว" ได้อย่างอิสระภายในจุดรองรับที่ปลายทั้งสองด้าน ในขณะที่ตำแหน่งของนัทถูกควบคุมและล็อกโดยระบบขับเคลื่อน (เช่น มอเตอร์เซอร์โว)

วิธีการขับเคลื่อนทั่วไป:

• ขับเคลื่อนบริเวณตอนกลาง: มอเตอร์ขับเคลื่อนส่วนกลางของสกรูผ่านสายพานไทม์มิ่งหรือเกียร์ นี่คือสถานการณ์การใช้งานที่พบบ่อยที่สุดสำหรับการรองรับแบบ FF โดยที่ปลายทั้งสองด้านของสกรูจะได้รับการรองรับ แต่ไม่ส่งถ่ายแรงบิดขับเคลื่อน
• ขับเคลื่อนจากปลาย (พบได้น้อยกว่า ต้องออกแบบพิเศษ): แม้จะขับเคลื่อนจากปลายด้านเดียว ปลายดังกล่าวจะใช้การรองรับแบบลอยตัว และจำเป็นต้องมีอุปกรณ์รองรับแรงบิดที่เหมาะสม (เช่น ฟันเลื่อยหรือกุญแจนำทาง) เพื่อต้านทานแรงบิดหมุน ขณะที่ยังคงอนุญาตให้มีการเคลื่อนที่ในแนวแกน

III. คุณสมบัติหลักและข้อได้เปรียบ

• ออกแบบสำหรับช่วงชักยาวพิเศษ:
  นี่คือข้อได้เปรียบหลักของการรองรับแบบ FF เมื่อความยาวของสกรูมีขนาดยาวมาก (เช่น เกิน 3-4 เมตร) การยืดตัวสะสมจากการเพิ่มอุณหภูมิจะมีค่าสูงมาก การออกแบบแบบลอยตัวสองด้าน (double floating) จึงเป็นวิธีแก้ปัญหาทางวิศวกรรมที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ที่สุดในการจัดการกับการขยายตัวจากความร้อนในระดับสูงนี้
• ลดความเสี่ยงจากการโก่งงอ เพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ:
  แก้ไขปัญหาความไม่เสถียรและปัญหาการโก่งตัวของสกรูขนาดเล็กยาวภายใต้แรงความร้อนและแรงอัดได้อย่างสมบูรณ์ ส่งผลให้เพิ่มความปลอดภัยในการทำงานและความแม่นยำคงที่ของระบบช stroke ยาวได้อย่างมาก
• ความยืดหยุ่นในการจัดวาง:
  อนุญาตให้ขับเคลื่อนจากส่วนกลาง ทำให้มอเตอร์ขับเคลื่อนขนาดใหญ่สามารถติดตั้งอยู่ตรงกลางช่วงช stroke หรือบนโครงเครื่องจักรแทนที่จะอยู่ปลายช่วงช stroke ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพศูนย์ถ่วงโดยรวมและการออกแบบโครงสร้างของอุปกรณ์
• ลดข้อกำหนดที่เข้มงวดต่อความแม่นยำในการติดตั้งจุดรองรับ:
  เนื่องจากปลายทั้งสองด้านไม่ต้องทำหน้าที่ตำแหน่งตามแนวแกนอย่างเคร่งครัด จึงสามารถผ่อนปรนข้อกำหนดเกี่ยวกับความแม่นยำของตำแหน่งสัมพัทธ์ในแนวแกนของพื้นผิวติดตั้งยูนิตรองรับทั้งสองจุดได้บ้าง (แม้ว่าข้อกำหนดเรื่องความขนานและความร่วมศูนย์ยังคงต้องสูงอยู่)

IV. สถานการณ์การประยุกต์ใช้งานทั่วไป

การออกแบบแบบ FF support เป็นแนวทางที่เน้นการแก้ปัญหา โดยใช้เป็นหลักในสาขาเฉพาะทางต่อไปนี้:

• เครื่องมือกลซีเอ็นซีขนาดใหญ่พิเศษ: เช่น แกน X (คานแบบกันท์รี) ของเครื่องกัดแนวตั้งแบบกันท์รี และเครื่องเจาะ/ไสแบบตั้งพื้น ที่มีช่วงการเคลื่อนที่ยาวถึงหลายสิบเมตร
• เครื่องตัดเลเซอร์ขนาดใหญ่/เครื่องตัดไฮโดรเจ็ท: อุปกรณ์แปรรูปวัสดุแผ่นขนาดกว้าง
• อุปกรณ์วัดขนาดใหญ่: เช่น เครื่องวัดพิกัดชนิดโครงสะพาน (CMM), เครื่องวัดชนิดรางเลื่อน
• อุปกรณ์อุตสาหกรรมหนักพิเศษ: เช่น เครื่องขัดใบพัดกังหันลม เวทีเชื่อมส่วนตัวเรือ
• อุปกรณ์ระบบอัตโนมัติพิเศษที่ใช้ขับเคลื่อนตรงกลางช่วง: ในกรณีที่ข้อจำกัดของการจัดวางโครงสร้างจำเป็นต้องวางมอเตอร์ขับเคลื่อนไว้ตรงกลางช่วงการเคลื่อนที่

V. การเปรียบเทียบกับระบบแบบยึดปลายเดียวแบบดั้งเดิม (BK-FK)

VI. ข้อพิจารณาและข้อควรระวังที่สำคัญเกี่ยวกับการออกแบบ

• กลไกป้องกันการหมุน: เนื่องจากปลายทั้งสองด้านของสกรูไม่ได้ยึดแน่น การป้องกันไม่ให้สกรูหมุนโดยไม่ตั้งใจเมื่อเทียบกับจุดยึดในระหว่างการขับเคลื่อนจึงมีความจำเป็น สำหรับระบบขับเคลื่อนที่ตำแหน่งกึ่งกลางหรือปลาย ส่วนใหญ่จะติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันการหมุน เช่น คู่เฟืองสปลายน์ (spline pair), กุญแจนำทาง หรืออุปกรณ์ล็อกการหมุน ใกล้กับปลายจุดยึดด้านหนึ่ง ซึ่งจะอนุญาตเฉพาะการเคลื่อนที่ตามแนวแกนเท่านั้น แต่สามารถถ่ายโอนแรงบิดจากการหมุนไปยังโครงได้
• ความแข็งแรงของนัทเป็นเกณฑ์อ้างอิง: ความแข็งแรงตามแนวแกนโดยรวมของระบบขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของการเชื่อมต่อระหว่างนัทกับโต๊ะทำงาน ซึ่งจำเป็นต้องมีการเสริมความแข็งแรงโดยเฉพาะ
• การตอบสนองตำแหน่ง: เอ็นโค้ดเดอร์ของมอเตอร์ให้ข้อมูลตำแหน่งเพลาของมอเตอร์ ไม่ใช่ตำแหน่งของโต๊ะทำงาน สำหรับระบบที่ต้องการความแม่นยำสูง จำเป็นต้องใช้ระบบฟีดแบ็กแบบวงจรปิดสมบูรณ์ (เช่น เอ็นโค้ดเดอร์เชิงเส้น/มาตรา) ที่วัดตำแหน่งของโต๊ะทำงานโดยตรง
• การเลือกจุดยึด ตัวรองรับแบบลอยน้ำที่ปลายทั้งสองด้านสามารถเป็นแบบ BF, FK หรือ EF ได้ ขึ้นอยู่กับพื้นที่และประเภทของเพลาสกรู แต่ทั้งสองด้านจะต้องมีฟังก์ชันการรองรับแบบลอยน้ำ
• ไม่ใช่วิธีการปรับปรุงสมรรถนะ: FF ถูกออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อแก้ปัญหา "การขยายตัวจากความร้อนในระยะยาว" สำหรับอุปกรณ์ที่มีระยะช strokes มาตรฐาน วิธีการยึดปลายด้านเดียวแบบดั้งเดิมจะมีข้อดีในด้านความแข็งแรง ต้นทุน และความง่ายในการติดตั้ง

การจัดวางระบบสนับสนุนแบบ FF เป็นโซลูชันทางวิศวกรรมเฉพาะทางสูงที่ออกแบบมาเพื่อตอบโจทย์ปัญหา "การจัดการความร้อนสำหรับช่วงชักยาวพิเศษ" โดยสามารถรับประกันความปลอดภัยและความมั่นคงในระดับขีดสุด ด้วยการปลดปล่อยสกรูออกจาก "ข้อจำกัดในแนวแกน" อย่างสมบูรณ์ การเลือกใช้ระบบ FF บ่งชี้ว่าการออกแบบอุปกรณ์ได้เข้าสู่โดเมนเฉพาะของการประยุกต์ใช้งานขนาดใหญ่และหนักหน่วง ซึ่งต้องการให้วิศวกรเข้าใจอย่างลึกซึ้งและออกแบบอย่างละเอียดรอบคอบมากยิ่งขึ้นในด้านพลศาสตร์ความร้อน กลศาสตร์โครงสร้าง และการควบคุมการเคลื่อนไหว แม้จะไม่ใช่ตัวเลือกทั่วไป แต่ในขอบข่ายการใช้งานที่เหมาะสม ถือเป็นเทคโนโลยีหลักที่ขาดไม่ได้