應用於平台噴印機之滾珠螺桿
滾珠螺桿(ball screw)亦稱為球螺桿,導螺桿….等,其包含螺桿,螺帽,循環系統及鋼珠,滾珠螺桿為工具機和IT,光電,半導體,醫療等精密設備上最常用的傳動元件,其主要功能為將旋轉運動換為線性運動,或將扭矩轉換為軸向反覆作用力,同時兼具高精度,可逆性和高效率的特色,滾珠螺桿都能滿足各領域上不同的使用要求尤其是在平台式噴印機的應用。
滾珠螺桿的特性 :
滾珠螺桿在使用上有很多的優點,舉凡高效率,可逆性,零背隙,高剛性,導程精度高及其他多項優點,與傳統艾克姆螺桿(ACME)相比較,滾珠螺桿在螺桿與螺帽間,加入鋼珠,將傳統螺桿的滑動磨擦傳動以鋼珠滾運動取代,以大大降低磨擦損秏,有助於維持高效率及高精度。
(1)高效率及可逆性
由於滾珠螺桿軸及螺帽均是點接觸之滾動運動,所以其效率可高達90%以上,因此其傳動扭矩僅只有傳統導螺桿的1/3,滾珠螺桿的機械效率遠高於傳統導螺桿。滾珠螺桿在牙型表面採以超精密加工,以降低珠槽與鋼珠間的接觸摩擦,又鋼珠與珠槽間為點接觸之滾動運轉,有低摩擦力及高運轉效率的優點,故可降低馬達驅動力要求,進而降低成本。
(2)零背隙及高剛性
CNC工具機,IT及半導體設備對於傳動螺桿的要求為零背隙,最小彈性變形(高剛性)及高順暢感,歌德式為牙型滾珠螺桿採用施加預壓力,來達到CNC機台的重現性及全行程的高剛性,但過大的預壓力,會增加操作扭矩,如此增加的磨擦扭矩將會產生熱及降低預期壽命,透過特別的設計及製程,業者可提供最佳化的滾珠螺桿─零背隙和最低熱損失。
(3)高導程精度
滾珠螺桿精度等級依循ISO,JIS及DIN標準製造亦可依顧客需求生產所須精度等級,採用精密雷射量測儀器來保證滾珠螺桿精度並隨每支研磨級滾珠螺桿附有導程精度表,予以100%品質保證。
(4)壽命預測
不同於傳統導桿的壽命取決於接觸面之磨秏 : 滾珠螺桿則取決於材料的疲勞損壞,為確保滾珠螺桿在預期壽命之可靠度,不管設計,材質,熱處理及製程等都須採以最嚴格的專業考量,滾珠螺桿預期壽命必須考慮設計品質及製程等幾項的安全因素,但最主要須以動負荷為依據。
(5)低起動扭矩及順暢度
傳統導螺桿因為是金屬與金屬間的面接觸,所以為克服起動摩擦力,則必須採以較高的起動力,然而滾珠螺桿是由鋼珠滾動接觸,只須很小的起動扭力即可克服摩擦力,採用最佳的牙型設計係數(形狀係數)及專業製造技術以達成最佳真實牙型,並使用牙型測量設備,來監測每一製程的牙型,如此可確保符合設定之扭力範圍。
(6)靜音
高品質機械設備於快速行進及重負荷操作下,依然必須要求低噪音。嚴格控管循環系統及牙型設計,組裝技術,並嚴密檢測表面精密加工及尺寸,可以達到低噪音的目標。
(7)優於氣/液壓制動器的優點
若制動器中採用滾珠螺桿取代傳統的氣壓或液壓驅動可得到許多的優點 : 不會滲漏,不須過濾,省能源及重現性高。
平台式噴印機就是利用其精密滾珠螺桿的高分辨率與伺服傳動系統定位精度使重複多次覆蓋打印的圖像不會失真,這就是為何平台式噴印機都必須採用的原因。
