วิธีการใช้งาน ลิเนียร์บุชชิ่ง ในเครื่องจักรอย่างง่าย

เมื่อเพื่อนๆ จะออกแบบกลไกแบบเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง เชื่อว่ากลไกที่มักจะนึกถึงเป็นอันดับต้นๆ เลยก็คือ ใช้เพลาคู่กับ ลิเนียร์บุชชิ่ง (Linear Bushing) แต่ทำไมต้องใช้ลิเนียร์บุชชิ่งล่ะ เพื่อนๆ สามารถหาคำตอบได้ในบทความนี้ เราได้รวบรวมทั้งข้อดีของการใช้งานอุปกรณ์ รวมไปถึงตัวอย่างการใช้งานในเครื่องจักรร่วมกับกลไกแบบต่างๆ ไว้อย่างครบถ้วน

ข้อดีของการใช้ลิเนียร์บุชชิ่ง (Linear Bushing) ในการออกแบบเครื่องจักร

1. เป็นอุปกรณ์สำหรับรองรับการเคลื่อนที่แนวเส้นตรง ที่ช่วยสร้างความสมดุลในการเคลื่อนที่ได้ในราคาย่อมเยา (ประสิทธิภาพสูงเมื่อเทียบกับต้นทุน)
2. ง่ายต่อการเลือกใช้แอคชูเอเตอร์ เพราะมีค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานต่ำ (ใช้งานร่วมกับกระบอกสูบ หรือ มอเตอร์ก็ได้)
3. ใช้งานร่วมกับสายพานไทม์มิ่งได้ โดยไม่เกิดเสียงรบกวน และทำให้กลไกขับเคลื่อนมีน้ำหนักเบา
4. กรณีใช้งานเคลื่อนที่ตามแนวตั้ง สามารถใช้เป็นแกนกลางขับเคลื่อนได้ ทำให้โครงสร้างมีรูปแบบที่เรียบง่าย และขนาดกะทัดรัด

ตัวอย่างการใช้งานลิเนียร์บุชชิ่ง (Linear Bushing)

เราได้นำตัวอย่างการใช้งานลิเนียร์บุชชิ่งร่วมกับอุปกรณ์อื่นๆ มาให้เพื่อนๆ ได้ศึกษากันครับ โดยมีด้วยกัน 4 หัวข้อ ดังนี้

(1) สเต็ปปิ้งมอเตอร์กับการขับเคลื่อนสายพานไทม์มิ่ง

　ข้อดีที่ได้เมื่อใช้งานขับเคลื่อนสายพานไทม์มิ่ง ได้แก่ ทำงานเงียบ โครงสร้างมีน้ำหนักเบา ต้นทุนต่ำ ไม่ต้องเติมน้ำมันหล่อลื่น และอื่นๆ กรณีใช้งานร่วมกับโต๊ะงาน 2 แกน XY หากแกน Y ที่อยู่ชั้นบนมีน้ำหนักเบา ก็จะช่วยลดภาระโหลดน้ำหนักของมอเตอร์แกน X ที่อยู่ชั้นล่างลงด้วย นี่เป็นเหตุผลที่ทำให้สายพานไทม์มิ่ง มักจะถูกออกแบบให้ใช้งานบนแกน Y

a) [แผนภาพที่ 1] เป็นกลไกการขับเคลื่อน 3 แกน XYZ แบบทั่วไป

　ให้แกน X เป็นสไลด์ไกด์ ขณะที่แกน Y และแกน Z ใช้ลิเนียร์บุชชิ่ง (Linear bushing) ในการขับเคลื่อนด้วย สายพานไทม์มิ่ง และ บอลสกรู

b) [รูปที่ 1] เป็นตัวอย่างการใช้งานเครื่องลำเลียง IC Chip บนแกน Y โดยที่การเคลื่อนที่บนแกน Y ถูกแปลงเป็นการเคลื่อนที่แบบไปกลับโดยสายพานไทม์มิ่ง

c) [แผนภาพที่ 2] เป็นตัวอย่างการใช้งานโรบอท 1 แกน โดยมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้

(2) สเต็ปปิ้งมอเตอร์และบอลสกรูขับเคลื่อน

• การขับเคลื่อนด้วยบอลสกรูมีอัตราการส่งกำลังและประสิทธิภาพของมอเตอร์ที่ดีเยี่ยม เนื่องจาก [1] สามารถแปลงการหมุนของมอเตอร์เป็นการเคลื่อนที่แนวเส้นตรงได้โดยตรง [2] บอลสกรูพิทช์มีคุณสมบัติการทำงานที่ใช้เป็นอุปกรณ์ลดความเร็วได้
• [แผนภาพที่ 4] เป็นกลไกขับเคลื่อนโดยใช้ลิเนียร์บุชชิ่งและบอลสกรูบนแกน Y นิยมใช้ในกลไกที่ต้องการความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งและต้องการลด Takt Time

■คำอธิบายเพิ่มเติม

a) คุณสมบัติของสเต็ปปิ้งมอเตอร์
สเต็ปปิ้งมอเตอร์สามารถจ่ายทอร์คสูงด้วยความเร็วรอบต่ำ (ใช้ทอร์คสูงขณะสตาร์ทเครื่องและขณะลดความเร็ว) จึงเหมาะสำหรับใช้ควบคุมการเคลื่อนที่หลายตำแหน่งด้วยระยะทางเคลื่อนที่สั้น

b)ความแม่นยำที่ต้องการของมอเตอร์ตามความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งที่ต้องการ
หากความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งที่ต้องการ＝±0.01 (mm) โดยเลือกใช้บอลสกรูที่มีระยะลีดพิทช์＝10 (mm/rev) จะสามารถคำนวณความแม่นยำที่ต้องการของสเต็ปปิ้งมอเตอร์ (จากการคำนวณ) ได้ตามสมการต่อไปนี้

(3) ใช้ ลิเนียร์บุชชิ่ง รวมกับกระบอกลมขับเคลื่อน

• [แผนภาพที่ 5] เป็นตัวอย่างของอุปกรณ์รองลื่นสำหรับกระบอกลมขับเคลื่อน ที่ใช้ในกลไกแคลมป์ยึดจับ ส่วน [รูปที่2] เป็นตัวอย่างของกระบอกลมขับเคลื่อนที่เชื่อมต่อด้วยแม่เหล็ก ทั้งคู่มีการใช้ลิเนียร์บุชชิ่ง(ตรงปลายลูกศรชี้)
• กระบอกลมขับเคลื่อนไม่สามารถควบคุมความเร็วขณะสตาร์ทเครื่องและขณะหยุดทำงานได้ จึงต้องใส่ชิ้นส่วนโช้คอัพเพื่อช่วยลดแรงกระแทกขณะหยุดทำงาน ([รูปที่2])

(4) ใช้ ลิเนียร์บุชชิ่ง ร่วมกับอุปกรณ์นำทางการเคลื่อนที่ในแนวตั้ง

ตัวอย่างนี้เลือกใช้ลิเนียร์บุชชิ่งแบบมีหน้าแปลน เป็นอุปกรณ์นำทางการเคลื่อนที่ในแนวตั้ง สามารถติดตั้งลิเนียร์บุชชิ่งได้อย่างแน่นสนิทโดยไม่ต้องพึ่งอุปกรณ์รองรับน้ำหนักเสริม ทำให้กลไกมีความเรียบง่ายและมีขนาดกะทัดรัด (ส่วนสไลด์ไกด์จำเป็นต้องใช้แผ่นติดตั้งในแนวดิ่งสำหรับยึดราง)

• โครงสร้างที่คล้ายคลึงกับ [รูปที่4] อย่างเช่น อุปกรณ์เคลื่อนที่ขึ้นลงที่อยู่ใต้สายพานลำเลียง ([แผนภาพที่ 6]) กลไกกำหนดตำแหน่ง ([แผนภาพที่ 7]) ฯลฯ ก็สามารถเลือกใช้ลิเนียร์บุชชิ่งแบบมีหน้าแปลนได้เช่นกัน

คำศัพท์ที่น่าสนใจ