บอลสกรู

Ball Screw
            บอลสกรู ( Ball Screw ) เป็นระบบขับเคลื่อนหรือส่งกำลังประเภทหนึ่ง มีส่วนประกอบ 2 ส่วน ได้แก่ เพลาเกลียว ( Screw Shaft ) เป็นเกลียวกลม และนัท ( Nut ) ซึ่งมีเม็ดลูกปืนกลม ( Ball ) จำนวนมากอยู่ภายในตัวนัท ร่องเกลียวกลมบนสกรู ใช้วิธีการชุบแข็ง และเจียรผิวให้เรียบ เพื่อให้รับน้ำหนักได้ดี + ลดแรงเสียดสี ดังนั้นจะช่วยให้เวลาเคลื่อนที่บอลสกรู ( Ball Screw) จะเกิดระยะฟรี ( Backlash ) ขณะเกิดการหมุนของแกนสกรู/เพลา ที่ไม่ทำให้โต๊ะงานหรือแท่นเลื่อนเกิดการเคลื่อนไหว ส่งผลกับระยะการเคลื่อนที่จริงไม่ตรงกับที่กำหนด ซึ่งระยะฟรีจะน้อยกว่าหลีดสกรู ( Lead Screw ) มาก ทำให้ระยะเคลื่อนที่มีประสิทธิภาพสูง + แม่นยำ เพราะฉะนั้น ราคาของบอลสกรู จะสูงด้วยเช่นกัน

ควร/ไม่ควรใช้สารหล่อลื่นกับบอลสกรู ( Ball Screw )
            เทคนิคง่ายๆมีอยู่ 2 หลักเกณฑ์ คือ
                        1.ถ้าเป็นงานไม้หรือพลาสติก จะพยายามไม่ใช้สารหล่อลื่นกับสกรู เพราะเศษผงต่างๆเกิดจากการกัดชิ้นงานจะเข้าไปเกาะ และปนรวมกับสารหล่อลื่นตามร่องเกลียว เมื่อเพลาสกรูหมุน นัทเคลื่อนที่ เกลียวจะเกิดการสึกหรอ แต่ถ้าเศษผงเกิดการรวมตัว และเป็นก้อนจนเกิดการแข็งตัว จะทำให้เกิดความเสียหายมาขึ้น
                        2.ถ้าเป็นงานกัดกลึงโลหะจำพวกเหล็ก การใช้สารหล่อลื่นนั้นถูกต้องแล้ว เพราะการตัด การเฉือนจะใช้แรงในการเคลื่อนที่มาก และจะเกิดความร้อนได้ง่าย สารหล่อลื่นจึงเสมือนเป็นเนื้อฟิล์มบางๆ คอยเคลื่อนเพลาสกรู และจะช่วยลดการสึกหรอ รวมถึงการเสียดสีระหว่างเพลาสกรูกับเม็ดลูกปืนในตัวนัท รวมถึงการทำงานจะนิ่มนวลขึ้น เสียงก็จะเบาลง

การหล่อลื่นบอลสกรู ( Ball Screw Lubrication )
            การหล่อลื่นมีความสำคัญมาก เพื่อที่จะให้ Ball Screw ทำงานได้อย่างดี และมีประสิทธิภาพ ดังนั้น การใช้สารหล่อลื่น และวิธีการหล่อลื่นต้องทำอย่างถูกวิธีด้วยน้ำมันหรือจารบี โดยปกติสารหล่อลื่นที่มีความหนืดต่ำจะใช้กับบอลสกรู ( Ball Screw ) ที่ทำงานด้วยความเร็วสูง ที่มีส่วนช่วยในการลดการขยายตัวของสกรู ( Screw ) เนื่องจากความร้อนนั่นเอง และในทางตรงกันข้ามสารหล่อลื่นที่มีความหนืดสูง จะใช้กับบอลสกรู ( Ball Screw ) ที่ทำงานด้วยความเร็วต่ำ หรือมีการเคลื่อนที่ช้า มีการสั่นสะเทือน ( Vibration ) และมีแรงมากระทำ ( Load ) ค่อนข้างสูง

            สารหล่อลื่นในขณะที่บอลสกรู ( Ball Screw) ทำงานนั้น ความที่จะมีอยู่สม่ำเสมอ เมื่อไหร่ก็ตามที่สารหล่อลื่นไม่พอ แน่นอนทำให้การหล่อลื่นไม่ดี การเคลื่อนที่เดินไม่เรียบ ( Smooth ) แต่ถ้ามีสารหล่อลื่นที่มากเกินไป ไม่ว่าจะเป็นน้ำมันหรือจารบี จะทำให้เกิดความร้อน และยังเพิ่มแรงเสียดทาน ในการเคลื่อนที่ของบอลสกรู เราจึงต้องให้น้ำมันหรือจารบีเหมาะสมในการหล่อลื่น

การเติมสารหล่อลื่น (Add Lubrication )
            แนะนำการเติมสารหล่อลื่นมากน้อยกับบอลสกรู ( Ball Screw ) จะขึ้นอยู่กับระยะชัก ( Stroke ) ชนิดของน้ำมัน และสภาพการทำงานในหน้างานนั้นๆ หัวใจหลักสำคัญก็คือ ลดแรงเสียดทาน และลดอุณหภูมิในการใช้งาน ดังนั้นตัวแปรต่างๆ จำเป็นต้องดูจากหน้างานจริง และคนใช้งานต้องมีความรู้ และประสบการณ์ จากสภาวะการทำงานในขณะนั้น ด้วยเงื่อนไขข้างต้นเพื่อความเหมาะสม

ระยะเวลาที่ควรเติมสารหล่อลื่นให้กับบอลสกรู ( Ball Screw )
1.สังเกตการณ์ใช้งานของบอลสกรู การทำงานในหนึ่งรอบ ( Cycle ) ระยะชัก ( Stroke ) ระยะเวลาในการทำงานในแต่ละวัน ( Working Time ) สภาพแวดล้อม ( Surrounding ) เพื่อเก็บข้อมูลในสภาวะจริง
2.จัดทำข้อมูลอ้างอิง คือ ช่องเวลาการเติม หรือเปลี่ยนสารหล่อลื่น 1-3 เดือน ความสะอาด ฝุ่น สิ่งแปลกปลอม จำเป็นต้องตรวจสอบว่ามีติดค้างกับบอลสกรู  หรือไม่
3.เมื่อทราบข้อมูลโดยรวม ระบบสารหล่อลื่นของบอลสกรู ( Ball Screw ) ให้เราดูแลสารหล่อลื่นของเราให้สะอาดอยู่เสมอ หรืออาจจะเปลี่ยนหรือเติม หรือล้างถังน้ำมัน สารหล่อลื่น จารบี ( โดยปกติแล้วควรล้างหรือเปลี่ยนเติมปีละ 1 ครั้ง ) เมื่อสารหล่อลื่นสะอาด และจัดช่วงในการเติมหล่อลื่นในบอลสกรู อย่างดีแล้วจะช่วยยืดอายุในการใช้งานของบอลสกรู ได้อย่างแน่นอน

การป้องกันฝุ่นกับบอลสกรู ( Dust Protection For Ball Screw )
            เราจำเป็นที่จะป้องกันชุดบอลสกรู จากฝุ่น และสิ่งแปลกปลอมที่จะเข้าไป ภายในจะมีวงจรกับเม็ดลูกปืน ( Ball Bearing ) ฝุ่นและสิ่งแปลกปลอม จะเป็นศัตรูตัวร้าย ที่จะทำให้บอลสกรู ( Ball Screw ) เคลื่อนที่ หรือแรงกระทำทั้งหมด จะถูกส่งผ่านเม็ดลูกปืน ( Ball Bearing ) ขนาดที่เม็ดลูกปืนจะวิ่งบนบอลสกรู การที่มีฝุ่นหรือสิ่งแปลกปลอม อยู่ภายในบอลสกรูหรือตัวสกรูเอง ทำให้ชุดบอลสกรูเสียหาย และเกิดการสึกหรอเร็วขึ้น ดังนั้นวิธีป้องกันคือ
1.โดยปกติชุดนัท ( Nut ) ของบอลสูกรูจะมีซีล ( Seal ) กันฝุ่นติดมากับบอลสกรู ของแต่ละชุด ซึ่งบางครั้งเป็น      ซีลยาง ( Rubber Seal ) หรือซีลพลาสติก ( Plastic Seal ) ดังนั้นจำเป็นต้องตรวจสอบให้ดีว่า ซีลของชุดนัทบอลสกรู อยู่ในสภาพสมบูรณ์ เมื่อเวลาผ่านไปจากการใช้งาน ซีลอาจเสียหาย แตก หัก กรอบ สึกหรอ ทำให้ประสิธิภาพในการป้องกันฝุ่นลดลง แก้ปัญหาได้ด้วยการเปลี่ยนซีล
2.ควรมีชุดป้องกันฝุ่น สะเก็ดไฟ เศษเหล็ก หรือสิ่งแปลกปลอมอื่นๆ ให้กับชุดบอลสกรูด้วย การมีโคฟเวอร์กันฝุ่น ยางกันฝุ่น ( Bellow Cover / Telescopic )

ข้อควรรู้ในการใช้งานบอลสกรู ( Ball Screw )
1.บางครั้งบอลสกรูไม่ได้ถูกประกอบมาเป็นชุด ซึ่งแยกมาเป็นตัวนัท และสกรู หากไม่มีความรู้ในการประกอบบอลสกรู อาจเกิดความเสียหายได้ดังนี้
     1.1สภาพแวดล้อมในการประกอบ ควรเป็นห้องที่สะอาด ( Clean room ) เพราะถ้าในระหว่างประกอบมีฝุ่นเข้าไปในชุดบอลสกรู จะส่งผลถึงความเที่ยงตรงของบอลสกรู ( Accuraoy of ball screw )
     1.2การประกอบต้องมั่นใจว่าตัวนัท กับแกนสกรู อยู่ในระนาบเดียวกันอย่างสมบูรณ์ เพื่อป้องกันเม็ดหลุดปืนภายในตัวนัทหลุด จนเกิดความเสียหายได้
     1.3การประกอบต้องมั่นใจว่า ชิ้นส่วนทุกชิ้นมีความสมบูรณ์ แกนสกรูไม่มีรอยขีดข่วน ร่องลูกปืนไม่เป็นตามด ไม่บิ่นหรือแตกหัก ภายในตัวนัทสมบูรณ์ไม่มีสิ่งสกปรก ถ้าพบความเสียหายเหล่านี้ จะส่งผลให้ความสามรารถในการทำงานลดลง
2.ไม่ควรใช้ความเร็วกินกำหนดที่บอลสกรูรองรับ แต่ละรุ่นนั้นๆรับได้
3.บอลสกรูถูกออกแบบให้ใช้งานในอุณหภูมิที่ไม่สูงมากนัก หรือราวๆ 80องศาเซลเซียส เพราะจะส่งผล ทำให้บอลสกรูเสียหายโดยตรง ทั้งวงจรเม็ดลูกปืน จะมีซีลกันฝุ่นด้วย

วิธีการเก็บรักษาบอลสกรู
            1.เมื่อผลิตเสร็จโรงงานผู้ผลิตจะซีลทับท่ออย่างดีเพื่อป้องกันฝุ่น เพื่อบรรจุลงลังหรืวัสดุที่กันกระแทกเพื่อไม่ให้บอลสกรูเกิดการเสียหายนั้นคือวิธีที่ป้องกันความเสียหาย
            2.หากเรามีการเปิดซีลหีบห่อแล้ว ต้องการปิดกลับก็ควรใช้บรรจุภัณฑ์เดิมปิดให้สนิท หรอถ้าเปลี่ยนหีบห่อใหม่ก็ ควรมั่นใจว่าหีบห่อใหม่มีความสะอาด ถ้าจะให้ดีที่สุด ควรชโลมด้วยน้ำมันก่อนจะเก็บ จะช่วยในการป้องกันสนิมด้วย แล้วจึงปิดให้สนิท
            3.ให้วางบนพ้นราบและเก็บในที่สะอาด

การประกอบนัทเข้ากับตัวสกรู/ประกอบบอลสกรู
            1.ตรวจสอบนัท และสกรูว่าสมบูรณ์ร้อยเปอร์เซ็นต์หรือไม่ และสะอาดพร้อมประกอบหรือไม่
            2.ดูทิศทางของนัทที่จะประกอบว่า หันหน้าแปลนไปด้านไหน
            3.เอาสายรัดหรือสลิง ออกจากปลอกของตัวนัท
            4.นำปลอกของตัวนัท ดันให้ชิดกับปลายของแกนสกรู จังหวะนี้อย่าให้ตัวนัทหลุดออกจากปลอก เพราะจะทำให้เม็ดลูกปืนหลุด
            5.เลื่อนนัทให้ชนกับบ่าของเม็ดลูกปืนที่ปลายของสกรู
            6.หมุนชุดนัทเบาๆ หมุนตามเกลียว จนปลายสกรุโผล่เลยปลายนัท จึงเอาปลอกของตัวนัทออก เป็นอันเสร็จวิธีในการประกอบ

จุดสำคัญในการประกอบบอลสกรู ( Ball Screw )
1.ขณะประกอบบอลสกรู ( Ball Screw ) ปลายบอลสกรูต้องชิด และขนานตรงกันกับปลอกของตัวนัทตลอดเวลา
2.อย่าให้ปลอกหลุดออกจากตัวนัท ก่อนที่จะประกอบสำเร็จ

เทคนิคเพิ่มเติม/บทความทางเทคนิค
            1.การถอดหรือประกอบนัท ( Nut ) กับสกรู ( Screw ) ขนาดของท่อร้อยนัท หรือปลอกร้อยนัท ควรจะน้อยกว่าเส้นผ่าศูนย์กลาง ของร่องเม็ดลูกปืนที่แกนสกรูประมาณ 0.2-0.4 มิลลิเมตร
            2.การใช้บอลสกรู ในสภาวะที่มีฝุ่น เศษเหล็ก น้ำ หรือสิ่งสกปรกต่างๆ จะทำให้อายุการใช้งานของบอลสกรูสั้นลงมาก เช่น จากเดิมเคยใช้ 2 ปี ถ้าเจอสภาพแวดล้อมไม่ดี ขาดการป้องกัน และบำรุงรักษา อาจจะใช้จริงได้ไม่เกินครึ่งปี ดังนั้น แนะนำให้มีชุดครอบกันฝุ่น ( Bellow Cover หรือ Telescopic Cover ) เศษเหล็ก หรือน้ำ เพื่อให้อายุของชุดบอลสกรูใช้งานได้นานขึ้น
            3.เคล็ดลับในการรักษาชุดบอลสกรู คือ ใช้น้ำมันหรือจารบี ชโลมไปที่ตัวแกนสกรู และอัดจารบีที่ตัวนัท ( Ballnut ) ให้สม่ำเสมอ เพื่อเคลือบลูกปืน และร่องลูกปืนตลอดเวลา
            4.ตรวจสอบร่องเม็ดลูกปืนที่บอลสกรูให้สม่ำเสมอ หากทีสิ่งสกปรก หรือมีร่องรอยความเสียหาย รอยบิ่น ตามด ฯลฯ จะทำให้ความสามรถในการทำงานของชุดบอลสกรูลดลง และความเสียหายในงานได้

หน้าที่ของบอลสกรู
            บอลสกรู () ประกอบไปด้วยชิ้นส่วนหลัก 2 ส่วนคือ            1.ตัวแกนสกรู ( Ball Screw ) 2.นัท ( Nut ) ที่ประกอบด้วยเม็ดลูกปืนอยู่ภายใน ที่เรียงตัวกันอย่างเป็นระบบระเบียบ ซึ่งทั้งสองสิ่งทำงานร่วมกันหน้าที่หลักก็คือ การเคลื่อนที่จากจุด A ไปจุด B โดยเปลี่ยนจากแนวหมุน เป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้น และการรับโหลด ( Load ) รับแรงก็ทำได้ดี ตามขนาดและจำนวนเม็ดลูกปืนในตัวนัทนั่นเอง ข้อดีอีกประการที่ต้องพูดถึงคือ การใช้เม็ดลูกปืนนั้นจะลดแรงเสียดทาน ไม่ให้เกลียวบนสกรู มีการเสียดสีกับตัวนัทโดยตรง จากการเคลื่อนที่ ทำให้ชุดบอลสกรูมีประสิทธิภาพมาก และยังมีความเที่ยงตรงแม่นยำ ( Precision ) รับแรงดีกว่าใช้หลีดสกรู ( Lead Screw ) มาก แต่ราคาก็จะสูงกว่ามากเช่นกัน ดังนั้นต้องถามตัวเองว่าจุดประสงค์การใช้งานคืออะไร

ข้อดีของบอลสกรู
            1.การส่งกำลังที่มีประสิทธิภาพสูง สร้างกำลังได้มากแบบแม่แรง
            2.ผลกระทบที่เกิดจากความร้อนต่ำ
            3.รู้อายุการใช้งานที่แน่นอน
            4.เมื่อเทียบกับหลีดสกรู ( Lead Screw) โดยมีเงื่อนไขที่รับแรงกระทำที่เท่ากัน บอลสกรู (Ball Screw) จะมีนขนาดที่เล็กกว่า
            5.มีการเคลื่อนไหวในแนวแกนที่นิ่มนวล และแม่นยำใช้กับงานที่มีความละเอียดสูง

ข้อเสียของบอลสกรู
            1.ราคาสูงเมื่อเทียบกับหลีดสกรู ( Lead Screw )
            2.การออกแบบ วิธีการผลิตมีความซับซ้อน
            3.จำเป็นต้องมีสารหล่อลื่นเคลือบอยู่เสมอ เพื่อลดการเสียดสี

เราสามารถแบ่งบอลสกรูออกเป็น 2 ชนิดหลักๆ
            1.บอลสกรูแบบรีด ( Rolled Ball Screw )
                        ผลิตโดยการรีดเพลาออกมาเป็นเกลียว ซึ่งสามารถผลิตได้ความละเอียด หรือค่าความผิดเพี้ยน () ในระดับหนึ่ง และจะสะสมไปตามความยาว และจำนวนครั้งที่รีด
                        ข้อสังเกตคือ สีสันของเพลาเกลียวจะมีร่องเล็กๆ และสีจะหมองกว่า บอลสกรูชนิดนี้ เหมากับการส่งกำลัง แต่ความเที่ยงตรงอยู่ในระดับกลางๆ โดยจะมีราคาถูกกว่า และผลิตได้เร็วกว่า

            2.บอลสกรูแบบเจียร ( Grounde Ball Screw or Precision Ball Screw )
                        ผลิตโดยการนำเพลาที่ชุบแข็งแล้ว ( Hardening ) มาเจียร โดยการเจียรจะสามารถคุมค่าความละเอียดได้ตามความต้องการ และค่าความผิดเพี้ยน ( Lead Error ) จะมีค่าเป็นช่วง และไม่สะสมเหมือนแบบรีด จึงเหมาะกับงานที่ต้องการความละเอียดสูง เช่น เครื่อง CNC ฯลฯ

การบบำรุงรักษาบอลสกรู ( Ball Screw) และหลีดสกรู ( Slide Screw )
            1.ก่อนอื่นใช้ผ้าสะอาดเช็ดเศษผงสิ่งสกปรกต่างๆออก
            2.ใช้แปลงทองเหลืองขนอ่อน แปลงตามเกลียวตามร่อง เอาคราบสกปรกออก
            3.ใช้ผ้าสะอาดเช็ดอีกครั้งนึง และชโลมน้ำมันให้ทั่วเพลาสกรู
            4.หมั่นตรวจสอบสภาพผิวสกรู ว่ามีตามด หรือรอยแตก ของเกลียวหรือไม่ ( ถ้าหากมีความเสียหายมากควรจะเปลี่ยน เพื่อไม่ให้งานที่ผลิตเสียหาย )
            5.มีการบันทึกและเติมหรือเปลี่ยนสารหล่อลื่นอยู่เสมอ เพื่อให้ชุดบอลสกรูทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด
            6.เลือกใช้สารหล่อลื่นให้เหมาะสม

Slide Screw,Lead Screw,Rolled Ball Screw,Precision Ball Screw,Power Screw,บอลสกรู,Screw,Nut,Lead,สกรู