یکی از انواع موتور الکتریکی که در صنعت استفاده می شود، موتور اسپیندل است. این موتورها از نظر طراحی و ساخت، نحوه کارکرد، طریقه نصب و... با دیگر موتورهای الکتریکی تفاوت های زیادی دارند. در این مقاله به طور کامل به توضیح مواردی چون موتور اسپیندل چیست، چگونه کار می کند، راه اندازی و سایر ویژگی های آن می پردازیم.
اسپیندل موتور چیست؟
می توان گفت اسپیندل موتورها (Spindle Motor)، همان موتورهای دور بالا هستند؛ چرا که دور این موتورها می تواند 6000 دور بر دقیقه، 12000 دور بر دقیقه و بالاتر باشد.
اسپیندل موتورها به صورتی طراحی شده اند که قابلیت چرخش به صورت مداوم را دارند. در موتورهای اسپیندل دور موتور بسیار بالاتر از دیگر موتورهای الکتریکی است. لازم به ذکر است در صورتی که موتورهای اسپیندل با دور و فرکانس پایین کار کنند، به سرعت می سوزند.
اجزای موتور اسپیندل
همانطور که پیش از این اشاره شد، موتور اسپیندل به نسبت دیگر موتورهای الکتریکی مکانیزم متفاوتی دارد. این کالای صنعتی از 3 بخش اصلی: شافت (محور) اسپیندل، موتور و نگهدارنده ابزار تشکیل شده است.
البته موتور اسپیندل اجزا دیگری نیز دارد؛ مانند: روتور، استاتور، بلبرینگ، خنک کننده، انکودر و... .
بیشتر بدانید ⇐ انکودر چیست؟
یکی از نکاتی که می توان در این بخش به آن اشاره کرد، جنس بلبرینگ ها است. به دلیل اینکه موتورهای اسپیندل در دور و سرعت های بالا به مدت زیاد کار می کنند، به سرعت داغ می شوند. به همین دلیل اگر جنس بلبرینگ ها از سرامیک باشد، هم از گرم شدن زیاد بلبرینگ جلوگیری می کند و هم طول عمر آن را بالا می برد.
علاوه بر این، به دلیل اینکه دمای بالای موتور اسپیندل به آن آسیب نزند و البته طول عمر دستگاه نیز افزایش یابد؛ از خنک کننده استفاده می شود.
کاربرد موتور اسپیندل در صنایع
سرعت بالای چرخش موتور اسپیندل و البته سبک طراحی و حرکت این دستگاه به گونه ای است که در صنایعی که به براده برداری نیاز دارند، به خوبی کاربرد دارد.
به طور کلی در انواع صنایع فرزکاری، تراشکاری، حکاکی و... استفاده از موتور اسپیندل باعث داشتن خروجی بسیار با کیفیت در مدت زمان کم شده است. به عنوان مثال یکی از معروف ترین کاربردهای موتور اسپیندل، در دستگاه CNC است.
انواع ابزارهای کاربردی دستگاه های براده بردار، به راحتی در موتور اسپیندل قرار می گیرد. یک نکته مهم به منظور بالا بردن کیفیت کار، داشتن سرعت بالای اسپیندل موتور است. در صورت داشتن سرعت چرخش بالا، خروجی بسیار با کیفیت تر خواهد بود.
بیشتر بدانید ⇐ آشنایی با هندسه ابزار تراشکاری و بررسی زوایای آن
موتورهای اسپیندل انواع مختلفی دارند و دسته بندی های متفاوتی برای انواع اسپیندل موتور ارائه شده است که در ادامه به آن ها می پردازیم.
انواع موتور اسپیندل براساس سیستم خنک کننده
سیستم خنک کننده موتور اسپیندل ها متفاوت است به همین دلیل براساس خنک کننده می توان موتور اسپیندل را دسته بندی کرد.
موتور اسپیندل آب خنک
موتور اسپیندل های آب خنک با استفاده از لوله های ورودی و خروجی و به وسیله آب، خنک می شوند. این دسته از موتور اسپیندل ها نسبت به نوع هوا خنک که در ادامه به آن ها می پردازیم، مزیت های مختلفی دارند. از جمله امکان کار در توان های بالا، بدون صدا و طول عمر بالاتر.
اما توجه به این نکته ضروری است که اگر آب به داخل موتور اسپیندل نفوذ کند، باعث خسارت و سوختن آن می شود.
موتور اسپیندل هوا خنک
همانگونه که از اسم آن مشخص است، این نوع از موتورهای اسپیندل به وسیله فن و عبور جریان هوا، خنک می شوند.
این دسته از موتورها در هنگام کار کردن اگر که به درستی نصب و استفاده شوند، هوا را با شدت بالایی (بسته به دور موتور) به بیرون می دهند. همچنین هر چقدر فن بزرگتر و سرعت چرخش بیشتر باشد، آلودگی صوتی آن نیز به مراتب بالاتر می رود.
انواع موتور اسپیندل براساس انتقال نیرو
نحوه کار و سیستم انتقال نیرو این دستگاه ها متفاوت است و می توانیم به 4 دسته تقسیم بندی کنیم.
اسپیندل یکپارچه
این نوع از اسپیندل ها از پرکاربردترین نوع آن در صنایع مختلف محسوب می شود. به طور کلی موتور اسپیندل یکپارچه، بدون واسطه نیروی خود را منتقل می کند. همچنین صدا و لرزش کمتری نیز دارد.
اسپیندل تسمه ای
در این نوع موتور اسپیندل برای انتقال نیرو از تسمه استفاده می شود. همین امر موجب قیمت پایین تر آن شده است. البته باید دقت داشت که در این نوع موتور اسپیندل به دلیل لرزش، صدای زیاد، نداشتن دقت کافی؛ راندمان و کیفیت کار آنچنان مطلوب نیست.
اسپیندل با کوپل مستقیم
با استفاده از سیستم کوپلینگ مستقیم، انتقال نیرو انجام می شود. این سیستم نسبت به نوع تسمه ای از طول عمر خروجی و کیفیت بالاتری برخوردار است.
بیشتر بدانید ⇐ کوپلینگ چیست و انواع آن
اسپیندل گیربکسی
با استفاده از گیربکس نیروی موتور به اسپیندل انتقال داده می شود. این ویژگی باعث می شود که قدرت براده برداری در موتور اسپیندل زیادتر شود. با این وجود سرعت کار در این نوع پایین است.
انواع موتور اسپیندل براساس بخش نگهدارنده
دسته بندی بعدی براساس تفاوت میان بخش نگهدارنده ابزار در انواع اسپیندل است.
اسپیندل کولت
در واقع کولت به بخشی از اسپیندل می گویند که به شفت خروجی اسپیندل متصل می شود و از سمت دیگر ابزار در آن قرار می گیرد. این نوع نگهدارنده مخصوص موتور اسپیندل هایی است که دارای شفت خروجی هستند.
اسپیندل مورس
این قطعه مخصوص موتور اسپیندل های تول چنجر (tool changer) است. چرا که به دلیل نداشتن شافت خروجی در این نوع موتور اسپیندل، نمی توان از مدل کولت استفاده کرد.
برای راحتی کار و بهتر متوجه شدن تمامی انواع موتور اسپیندل، در جدول زیر انواع تقسیم بندی موتورهای اسپیندل را با ذکر مزایا و معایب توضیح داده ایم:
نوع موتور اسپیندل | مزایا | معایب |
اسپیندل آب خنک | کم صدا طول عمر بالا لرزش کم امکان کار در توان های بالا | در صورت نفوذ آب، می سوزد |
اسپیندل هوا خنک | با استفاده از فن خنک می شود | در توان های بالا صدای زیادی تولید می کند |
اسپیندل یکپارچه | پر کاربرد صدا و لرزش کم | هزینه تعمیر و نگهداری بالا |
اسپیندل تسمه ای | هزینه تعمیر و نگهداری کم | لرزش و صدای زیاد دقت پایین |
اسپیندل با کوپل مستقیم | طول عمر و دقت بالا تر نسبت به نوع تسمه ای | وزن و قیمت بالا |
اسپیندل گیربکسی | گشتاور زیاد | هزینه تعمیر و نگهداری بالا سرعت کم |
اسپیندل کولت | قابلیت اتصال به موتور اسپیندل های دستی و دارای شفت خروجی | - |
اسپیندل مورس | قابلیت اتصال به موتور اسپیندل های تول چنجر (tool changer) | - |
ویژگی های موتور اسپیندل
همانطور که در ابتدا اشاره کردیم، این موتورها مخصوص کار در سرعت های بالا طراحی شده اند. در ادامه ویژگی های موتور اسپیندل را معرفی می کنیم:
- نوع حرکت: حرکت چرخشی یا دوار این موتور، آن را از سایر الکتروموتورها متمایز کرده است.
- دور و سرعت بالا: در دور های 6000rpm و 12000rpm و بالاتر به راحتی و با دقت بالا کار می کند.
- نوع روتور: اسپیندل موتورها دارای روتورهای سنکرون هستند.
نکات مهم در استفاده از موتورهای اسپیندل
در هنگام استفاده از موتورهای اسپیندل لازم است نکات مهمی را رعایت کنیم، تا هم طول عمر دستگاه افزایش یابد و هم راندمان کاری بالاتر رود.
- جهت چرخش: روی موتورهای اسپیندل یک فلش وجود دارد که جهت چرخش را مشخص کرده. در صورتی که خلاف آن جهت، موتور را بچرخانیم، به سرعت می سوزد. چرا که عملیات خنک کنندگی به درستی انجام نمی شود.
- فرکانس: هنگام راه اندازی و حین کار حتما به فرکانس درج شده روی دستگاه توجه نمایید. استفاده از فرکانس های پایین منجر به سوختن اسپیندل موتور می شود.
- استفاده از درایو صنعتی یا اینورتر: برای راه اندازی و کار موتورهای اسپیندل حتما از اینورترها استفاده کنید. توجه داشته باشید که هنگام خرید اینورتر برای اسپیندل موتور، فرکانس خروجی درایو باید با موتور اسپیندل همخوانی داشته باشد. درایو هایی که فرکانس خروجی معادل 400 هرتز، 600 هرتز یا بیشتر دارند؛ مناسب اسپیندل موتورها هستند.
بیشتر بدانید ⇐ نحوه راه اندازی اینورتر
- دور ابتدایی: در ابتدای کار و برای شروع، لازم است موتور را با فرکانس پایین تر راه اندازی کرده و سپس آن را افزایش داد. توجه داشته باشید به مدت خیلی کوتاه از فرکانس پایین استفاده کنید. در غیر اینصورت موتور می سوزد.
- سیستم خنک کننده: توجه به سیستم خنک کننده بسیار اهمیت دارد. اگر از نوع اسپیندل آب خنک باشد، بسیار مهم است که در مسیر جریان آب چیزی وجود نداشته باشد که منجر به مسدود شدن آن شود.
کلام پایانی
در این مقاله سعی کردیم تا با بیانی ساده به بررسی مهم ترین نکات در رابطه با موتور اسپیندل، راه اندازی، ویژگی ها، کاربرد های آن و... بپردازیم.
توجه داشته باشید با توجه به انواع مختلف موتور اسپیندل، بهتر است پیش از خرید، ابتدا مطمئن شوید کدام مدل برای صنعت شما کارآمدتر است. علاوه بر این پس از خرید و استفاده نیز بسیار مهم است که به سرویس، یا درصورت نیاز تعمیر آن توجه نمایید.