سیستم های حرکتی
از تجهیزات حرکتی متنوعی در دستگاه های پرینتر سه بعدی استفاده می شود که هر کدام از آنها دارای مزایا و معایب خاص خود هستند. به عنوان مثال، در دستگاه های پرینتر سه بعدی معمولی معمولاً از تجهیزات حرکتی نسبتاً ارزان شفت و بال بوشینگ استفاده می کنند. ولی اخیراً اکثر پرینترهای سه بعدی با استفاده از تجهیزات حرکتی ریل و واگن طراحی و به بازار عرضه می شوند. در این مقاله سعی شده است تا اطلاعات مفیدی در زمینه های زیر در اختیار علاقه مندان این نوع تجهیزات ارائه شود:
ریل و واگن چیست؟
انواع ریل و واگن
مزایای ریل و واگن
معایب ریل و واگن
پر کاربردترین نوع ریل و واگنها در دستگاه های پرینتر سه بعدی
روغن کاری و نگهداری ریل و واگن ها
1- ریل و واگن چیست؟
ریل و واگن که در برخی موارد به آن سیستم حرکت خطی و یا اسلایدر خطی نیز به آن گفته می شود، یکی از متداول ترین نوع سیستم های حرکت خطی است که در مقایسه با سایر سیستم های خطی بسیار نرم تر حرکت می کنند و توانایی جابجایی بارهای زیادتری را با دقت بالا دارند. ریل و واگن ها استفاده های بسیار زیادی در دستگاه های مختلف و بخصوص دستگاه های سی ان سی و پرینتر سه بعدی دارند و می توان گفت که محبوب ترین و متداولترین سیستم حرکت خطی است.
کاربرد ریل و واگنها در پرینتر سه بعدی
نمای برش خورده ریل و واگن
همانطور که از اسم ریل و واگن مشخص است، این سیستم حرکتی از یک ریل فولادی سخت کاری شده و یک عدد بلوک حرکتی تشکیل شده است که بر روی ریل حرکت خطی می کند. اکثر بلوک های خطی دارای ساچمه هایی کروی و یا استوانه ای هستند که در بین بلوک و ریل قرار گرفته و در یک مسیری بسته حرکت می کنند و بدین ترتیب امکان حرکت نرم و کم اصطکاک بر روی ریل را فراهم می کنند.
همچنین شکل خاص ریل باعث می شود تا اتصال بدون لقی خاصی ایجاد شود و بلوک بتواند به آسانی بارهای واره را تحمل نموده و در مسیر خود به حرکت نرم و بدون اصطکاک ادامه دهد.
با در نظر گرفتن اصطکاک بسیار کم بین بلوک و ریل به دلیل استفاده از ساچمه ها، نیروی بسیار کمی جهت جابجایی بلوک نیاز است و همین موضوع باعث می شود تا با صرف کمترین میزان انرژی امکان جابجایی سریع بارهای زیاد توسط ریل و واگن فراهم شود. توجه داشته باشید که ریل و واگنها توانایی تحمل بارهای افقی و عمودی و همچنین گشتاورهای زیادی را دارند.
2- انواع ریل و واگن
تنوع ریل و واگن با توجه به پر کاربرد بودن آنها در صنعت زیاد است و در شکل ها و اندازه های مختلفی طراحی و تولید می شوند. انتخاب و بکارگیری ریل و واگن وابستگی بسیار زیادی به نوع نیروهای وارده و همچنین میزان نیروهای وارده دارد و به همین دلیل در هنگام انتخاب انها باید توجه لازم را داشته باشید.
بطور کلی تمامی واگنها از یک و یا چندین ردیف ساچمه تشکیل شده اند که در یک مسیر بسته حرکت می کنند و جنس ساچمه ها تاثیر بسیار زیادی بر میزان تحمل بارهای وارده دارد. هر چقدر تعداد ردیف های ساچمه در بلوک بیشتر باشد به همان اندازه توانایی جابجایی بار نیز زیاد خواهد بود. علاوه بر تعداد ردیف های ساچمه، نوع ساچمه ها مهم می باشد. در صورتی که قصد استفاده از ریل و واگن جهت جابجایی بارهای زیاد هستید توصیه می شود از نوع استوانه های استفاده نمائید.
کاربرد ریل و واگنها در پرینتر سه بعدی
انواع ریل و واگن
اندازه و سطح نشیمن گاه بلوک نیز پارامترهای دیگری است که در دارای تنوع زیادی است و این پارامترها نیز تعیین کننده میزان تحمل بارهای وارده هستند. هر چقدر طول واگن بیشتر باشد به همان اندازه تحمل بارهای وارده نیز بیشتر خواهد بود. علاوه بر آن، واگنها معمولا در دو مدل معمولی و لبه دار عرضه می شوند که مدل لبه دار دارای دو لبه اضافه است که جهت کاربری های خاص مورد استفاده قرار می گیرد.
ریل و واگن ها همانند سایر قطعات مکانیکی، در اندازه های مختلفی تولید و عرضه می شوند که از بین آنها می توان به سایزهای 8، 12، 15 و یا 20 اشاره نمود که بیشترین کاربرد را در صنعت و بخصوص دستگاه های صنعتی متوسط مانند دستگاه های پرینتر سه بعدی را دارند. معمولاً ریل و واگن های سایز کوچک را ریل و واگن های مینیاتوری می نامند که قیمت بسیار بالاتری نسبت به مدلهای دیگر دارند.
توجه داشته باشید که تمامی ریل و واگن ها حرکت کاملاً خطی ندارند و برخی از مدلهای ریل و واگن جهت حرکت منحنی وار و یا دایره ای طراحی و ساخته شده اند. بطور کلی، قبل از انتخاب و خرید ریل و واگن، توصیه می شود اطلاعات فنی ریل و واگن را به دقت بررسی نموده و متناسب با نیاز خود آنها را تهیه نموده و استفاده نمائید.
کاربرد ریل و واگنها در پرینتر سه بعدی
ریل و واگن لبه دار و معمولی
3- مزایای ریل و واگنها در دستگاه های پرینتر سه بعدی
اکثر دستگاه های پرینتر سه بعدی حرفه ای با استفاده از سیستم حرکتی ریل و واگن ساخته و عرضه می شود. نوع و اندازه ریل و واگن ارتباط مستقیمی با سایز و اندازه پرینتر سه بعدی دارد. در پرینترهای سه بعدی سایز کوچک و یا متوسط از ریل و واگن های سایز 12 با بلوکهایی ساچمه ای تک ردیفه و یا دو ردیفه استفاده می شود و از ریل و واگن سایز 15 در دستگاه های پرینتر سه بعدی سایز متوسط و یا بزرگ استفاده می شود که نوع و اندازه بلوک با توجه به نوع و مدل طراحی می توانند متفاوت باشد.
استفاده از ریل و واگن در پرینتر سه بعدی باعث می شود تا حرکت محورهای پرینتر سه بعدی به نرمی و با کمترین میزان اصطکاک انجام گیرد. یکی از مزایای استفاده از ریل و واگن در پرینتر سه بعدی، استحکام آنها در مقابل کمانش و یا افتادگی است. به عبارت دیگر، به دلیل شکل سطح مقطع ریل، این تجهیزات در مقابل بارهای عرضی مقاومتر از سایر تجهیزات هستند و به همین دلیل دقت دستگاه های پرینتر سه بعدی با سیستم ریل و واگن بیشتر از سایر دستگاه ها است.
علاوه بر آن، ریل و واگن ها توانایی تحمل گشتاور زیادی نسبت به سایر سیستم های حرکتی دارند و به همین دلیل در برخی از موارد برخلاف سایر سیستم های حرکتی می توان تنها از یک ریل و واگن در یک محور استفاده نمود و این موضوع می تواند تاثیر بسزایی در قیمت تمام شده پرینتر سه بعدی داشته باشد.
توجه داشته باشید که در حال حاضر در خیلی از پرینترهای سه بعدی که به صورت کیت ارائه می شوند تنها از یک ریل و واگن در محورها استفاده می شود. مزیت دیگر استفاده در ریل و واگن در پرینتر سه بعدی، پائین بودن اصطکاک و در نتیجه حرکت نرم روان این تجهیزات است که باعث می شود پرینتر سه بعدی با صدای کمتر و همچنین دقت بالاتری پروسه پرینت سه بعدی را انجام دهد.
با مقایسه تمامی سیستمهای حرکت خطی قابل استفاده در پرینتر سه بعدی، می توان گفت که سیستم ریل و واگن دارای طول عمر بالاتری نسبت به بقیه تجهیزات است و این موضوع تنها در صورتی صدق می کند که روغن کاری و تمیزکاری و یا به اصطلاح دیگر سرویس و نگهداری پرینتر سه بعدی به درستی و در بازه های زمانی مربوطه انجام گیرد.
و در نهایت می توان گفت که استفاده از ریل و واگن در پرینتر سه بعدی باعث می شود تا پروسه نصب و تولید این محصول با سرعت بیشتر و همچنین با دقت بالاتری نسبت به سایر سیستم های حرکتی انجام شود که خود این موضوع می تواند هزینه های تولید را تا حدودی کاهش دهد. استفاده از ریل و واگن در پرینتر سه بعدی باعث می شود تا پروسه کالیبراسیون این دستگاه ها که پروسه ای زمان بر و گاهی خسته کننده است با دقت بیشتر و سریعتر انجام شود.
4- معایب ریل و واگن در دستگاه های پرینتر سه بعدی
هر تجهیزاتی دارای مزایا و معایب خاص خود است. پیش از این در مورد مزایای سیستم حرکتی خطی ریل و واگن صحبت شد و در این قسمت به معایب این سیستم حرکت خطی پرداخته می شود. بزرگترین ایراد ریل و واگن، قیمت زیاد آن در مقایسه با سایر سیستمهای حرکتی مانند شفت و بال بوشینگ است.
بطور معمول، هزینه استفاده از سیستم ریل و واگن در پرینتر سه بعدی تقریباً دو تا چهار برابر سایر سیستمهای متداول است که این موضوع باعث می شود تا خیلی از تولید کنندگان پرینتر سه بعدی همچنان به دنبال استفاده از سیستمهای ارزان تر باشند.
ایراد دیگر ریل و واگن، نحوه کار و یا به اصطلاح دیگر نحوه استفاده و حمل و نقل ان است. بر خلاف بال بوشینگ ها، استفاده از ریل و واگن نیازمند کمی تجربه و تخصص است و در صورتی که به درستی جابجا نشود و یا جاگذاری بلوک بر روی ریل مربوطه بدون دقت انجام شود، احتمال ریختن ساچمه ها و یا آسیب رسیدن به آنها و در برخی موارد وارد شدن اشیای خارجی به داخل آن و جلوگیری از حرکت نرم و پیوسته آن وجود دارد که این موضوع با در نظر گرفتن قیمت ریل و واگن از اهمیت بالایی برخوردار است.
5- پر کاربرد ترین نوع ریل و واگنها در دستگاه های پرینتر سه بعدی
همانطور که گفته شد هیچ قانون و یا استاندارد خاصی در راستای انتخاب و استفاده از ریل و واگن در دستگاه های پرینتر سه بعدی وجود ندارد و تنها میزان نیروهای وارده و همچنین نوع و مدل سیستم طراحی شده تعیین کننده نوع ریل و واگن است. با این وجود، پر کاربرد ترین سیستم ریل و واگن در دستگاه های پرینتر سه بعدی، ریل های نمره 12 با بلوک های ساچمه ای تک ردیفه در هر سمت و ریل های نمره 15 با بلوک های ساچمه ای دو ردیفه در هر سمت پرکاربردترین نوع هستند. شکل ریل و همچنین مشخصات ظاهری بلوک و اندازه های بلوک می تواند متغیر باشد.
کاربرد ریل و واگنها در پرینتر سه بعدی
استفاده از ریل و واگن در پرینتر سه بعدی
لازم به ذکر است که مدلهای مختلفی از ریل و واگن ها توسط تولید کنندگان مختلفی تولید می شود که ارزان ترین و پرکاربردترین آنها، ریل و واگن های چینی است که قیمت پائینی دارد و بعد از ان نوبت به ریل و واگنهای تایوانی می رسد که از کیفیت و دقت بسیار خوبی برخوردار هستند. گرانترین و دقیق ترین ریل و واگن مربوط به تولید کنندگان ژاپنی و یا آلمانی است که می توان گفت قیمت آنها در برخی موارد سه الی چهار برابر مدلهای چینی است.
تنها نکته ای که در هنگام تهیه ریل و واگن جهت پرینتر سه بعدی باید به آن توجه داشته باشید میزان لقی و یا تلرانس و یا به عبارت دیگر دقت و طول عمر ریل و واگن است.
6- روغن کاری و نگهداری ریل و واگن ها در دستگاه های پرینتر سه بعدی
ریل و واگنها نیز همانند تمامی تجهیزات حرکتی و چرخشی مکانیکی نیازمند سرویس، نگهداری و یا به عبارت دیگر تمیز کاری و وان کاری هستند و در صورتی که به این نکته دقت لازم نشود، طول عمر آنها کاهش یافته و یا به مرور زمان از دقت آنها کاسته خواهد شد.
اکثر ریل و واگنها مجهز به ورودی گریس جهت پمپاژ گریس به داخل آن هستند که این کار باید با دستگاه پمپاژ گریس انجام گیرد. در برخی از موارد و بخصوص در مورد ریل و واگنهای سایز کوچکتر مانند سایر 12، امکان پمپاژ گریس به داخل ریل وجود ندارد و روان کاری باید با استفاده از روغن مخصوص انجام گیرد.
نحوه تمیز کاری و سرویس ریل و واگن همانند سایر سیستمهای حرکتی است. جهت افزایش طول عمر و همچنین جلوگیری از کاهش طول عمر و دقت ریل و واگن، توصیه می شود ریل های دستگاه پرینتر سه بعدی با استفاده از دستمال خشک و تمیز شده و یا با استفاده از گوش پاک کن و سپس روغن و یا گریس مربوطه را به داخل بلوک تزریق نمائید و بعد از آن بلوک را جابجا نمائید تا گریس و یا روغن به داخل مجرای ساچمه نفوذ نموده و روان کاری به درستی انجام گیرد.
کاربرد ریل و واگنها در پرینتر سه بعدی
نحوه تمیز نمودن ریل و واگن
لازم به ذکر است که تمامی شرکتهای تولید کننده ریل و واگن، دفترچه و یا مشخصات فنی مربوطه را که در بر گیرنده تمامی اندازه های هندسی و همچنین ماکزیمم میزان نیروها و گشتاورهای قابل تحمل توسط ریل و واگن است را ارائه می دهند که این می تواند کمک بسیار خوبی در راستای انتخاب و بکارگیری این تجهیزات در ساخت دستگاه های مختلف و بخصوص دستگاه های پرینتر سه بعدی باشد.
شرکت برنا نو آوران پویا یکی از اولین تولید کنندگان انواع دستگاه های پرینتر سه بعدی در سایز ها و مدل های مختلف آماده ارائه تمامی مشاوره های لازم در راستای انتخاب و بکارگیری و همچنین سرویس و نگهداری ریل و واگنها است. جهت کسب اطلاعات بیشتر می توانید با کارشناسان واحد فنی و مهندسی این مجموعه تماس حاصل نموده و مشاوره های لازم را دریافت دارید.