بررسی وزنه تعادل counterbalance و اهمیت آن در ماشین ابزار
در ابتدا به تعریفی از وزنه تعادل در ماشین ابزار می پردازیم و سپس با ذکر انواع آن در ماشین ابزار به اهمیت این ابزار مکانیکی اشاره خواهیم کرد.
وزنه تعادل در تعریف ساده عبارت است از یک وزنه که با اعمال فشار در جهت مخالف وضعیتی تعادلی و ثابت را برای یک سیستم مکانیکی فراهم می آورد. هدف از این عملکرد افزایش بهره وری و صرفه جویی در مصرف انرژی میباشد.
ورنه تعادل در بسیاری از سیستم ها کاربرد دارد . مانند آسانسور ها ، جرثقیل ها و نظایر آن . در این مکانیزم وزن قطعه ی تعادلی باید بر اساس وزن سمت مخالف در فاصله ای قرار گیرد تا بتواند بالانس مناسب را موجب شود.
نحوه محاسبه جرم وزنه تعادلی :
برای مثال وزنه تعادلی برای یک تیر آهن را محاسبه می کنیم :
وزن تیر آهن 2 تن ( 2000 پوند ) میباشد ، فاصله قطعه تا تکیه گاه را اندازه گیری میکنیم. 50 فوت (1524 سانتی متر ) این عدد را در وزن قطعه ضرب کنید :
4000 x 50=200.000 pounds
عدد بدست آمده محاسبه فشاری است که در طرف مقابل باید جبران شود .
حال فاصله ی وزنه تعادلی تا تکیه گاه را اندازه میگیریم، به عنوان مثال این فاصله 20 فوت ( 609 سانتی متر ) میباشد با تقسیم 200.000 پوند بر 20 وزن مناسب بدست می آید :
بنابراین وزنه تعادلی ، جرمی برابر 10.000 پوند دارد.
حال در خصوص وزنه های تعادلی یا counterbalance در ماشین ابزار می پردازیم. این سیستم ها در ماشین های سنتر عمودی ، ماشین سنتر های افقی ، ماشین های دروازه ای ، بورینگ و بسیاری ماشین آلات دیگر برای کنترل وزن و کاهش فشاری های ناشی از گرانش زمین بکار برده می شود.
وزنه تعادلی شامل انواع مختلف میگردد :
1- وزنه تعادل زنجیری chain type
2- وزنه تعادل پنوماتیک pneumatic type
3-وزنه تعادل هیدرولیک hydraulic type
4-بدون وزنه تعادل با استفاده از توان بیشتر موتور بالا برنده counter less
اهمیت و نقش وزنه تعادل همسان سازی نیرو ها در دو جهت(+/ - ) حرکت محور Z میباشد. پایین رفتن محور Z بدلیل نیروی گرانش زمین به راحتی انجام میگردد اما زمانیکه محور Z به سمت بالا حرکت میکند نیروی گرانش زمین دشمن اصلی است و موجب فشار بر روی سروو موتور می شود. این بدان معناست که head در پایین رفتن شتاب بیشتری را در مقایسه با حرکت به سمت بالا دارد. این مهم می تواند باعث کاهش سرعت حرکت در محور Z و در نهایت نیاز به موتور بزرگتر و قوی تر برای جبران این مطلب میباشد.
به همین خاطر تجهیز وزنه تعادل بر روی محور Z میتواند در جهت افزایش عملکرد محور Z دستگاه cnc بکار رود.
مزایای استفاده از سیستم های تعادلی :
1- ایجاد صافی سطح بهتر ( از بین بردن micro-shocks )
2- کاهش هزینه های تعمیرات موتور
3- کاهش شکست ابزار
4- دقت بالاتر
5- استفاده از موتور متعارف به دلیل جبران فشار توسط وزنه تعادل و در نتیجه هزینه کمتر
در برخی موارد بدلیل قطع شدن ناگهانی برق و عدم کنترل محور Z توسط موتور ، head مقداری به پائین سقوط میکند برای این موارد میتوان از وزنه های تعادلی با عملکرد پنوماتیک و یا هیدرولیک استفاده نمود تا این افت به صفر برسد.
روش استفاده از وزنه تعادل بر روی محور Z
به سادگی میتوان وزنه تعادل را به وسیله کابل و یا زنجیری های رولی بر روی محور Z نصب کرد . مهم ترین بخش پیدا کردن و تعبیه نمودن وزنه تعادل در فضای مناسب میباشد. باید اطمینان حاصل نمود که حرکت وزنه تعادل موجب کاهش لرزش اسپیندل می گردد و نه بر عکس.چرا که با نصب اشتباه وزنه تعادل جرم اسپیندل و در نتیجه فشار های ناخواسته را چند برابر خواهد کرد.
وزنه تعادل زنجیری :
در این سری از وزنه ها یک قطعه مکانیکی به عنوان جبران کننده وزن اسپیندل در فضایی در پشت اسپیندل تعبیه میگردد و به صورت زنجیر با استفاده از تکیه گاه به head نصب میگردد.
وزنه تعادل پنوماتیک :
در این سری از وزنه ها از سیلندر گاز نیتروژن برای تعادل محور Z استفاده میگردد. در این روش افت میز به صفر میرسد و صدای ایجاد شده بسیار کمتر از نمونه زنجیری میباشد. کنترل لرزش های احتمالی (micro-shock) به وسیله این روش موجب صافی سطح بیشتر و دقت بالاتر و همچنین هزینه های ابزار و سرویس دستگاه را کم تر می نماید.
دلیل استفاده از گاز نیتروژن در آکومولاتور سیستم پنوماتیک این است که گاز نیتروژن واکنشی با روغن هیدرولیک در سیستم انجام نمی دهد. این درحالی است که اگر از کمپرس های معمولی استفاده کنیم اکسیژن و روغن هیدرولیک اگر در فشار بالا ترکیب شوند منفجر می گردد و بسیار خطرناک است.
یکی دیگر از مزایای سیستم های تعادلی پنوماتیک و هیدرولیک در مقایسه با نمونه زنجیری نیاز به فضای کمتر برای تعبیه آن میباشد.
وزنه تعادل هیدرولیک :
در این سری از وزنه های تعادل به جای استفاده از گاز نیتروژن از سیستم هیدرولیکی و روغن بهره برده می شود.
مقاله فوق در واحد تحقیق و توسعه خاوران صنعت پاسارگاد تهیه و تنظیم گردیده است.
استفاده از مقاله ی فوق با ذکر نام بلامانع میباشد.
