อุปกรณ์พื้นฐานของระบบนิวเมติกมีอะไรบ้าง

อุปกรณ์นิวเมติก

รูปภาพ อุปกรณ์นิวเมติก

นิวเมติกส์คืออะไร? ทำงานอย่างไร?

คุณเคยสงสัยกับคำว่า นิวเมติก(Pneumatic) นี้หรือไม่ว่ามันคืออะไร หรือการทำงานมันเป็นอย่างไร มีอุปกรณ์แบบใดบ้างที่เรียกว่า อุปกรณ์นิวเมติก แน่นอนว่าคนที่คลุกคลีอยู่กับงานวิทยาศาสตร์หรือเทคโนโลยีด้านอุตสาหกรรมจะต้องเจอกับคำนี้อยู่แล้ว และบางท่านอาจจะเข้าใจความหมายของคำว่า นิวเมติกคืออะไร ตลอดจนการทำงานของมันเป็นอย่างดี

แต่สำหรับบางท่านที่ยังไม่รู้จักกับคำว่านิวเมติกนั้น วันนี้ก็ได้เวลามาทำความรู้จักกันดีกว่าค่ะ แท้จริงแล้วระบบนิวเมติกนั้นจะเป็นศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับอากาศและแรงดันเป็นหลัก โดยพูดอีกอย่างหนึ่งก็คือระบบที่มีอุปกรณ์ที่ใช้แรงดันอากาศเป็นตัวขับเคลื่อนให้ตัวเองหรือระบบโดยรวม(งาน)ทำงาน เช่นให้มีการเคลื่อนที่จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง เป็นต้น

อุปกรณ์นิวเมติกโดยทั่วไปนั้นจะอาศัยแรงดันอากาศจากภายนอกมากระตุ้นให้ทำงานและจะถูกควบคุมการทำงานด้วยอุปกรณ์นิวเมติกประเภทวาล์ว เช่น วาล์วควบคุม โซลินอยด์วาล์ต่างๆ เซ็นเซอร์วาล์ว เป็นต้น

ข้อดีของระบบนิวเมติก

  • ระบบโดยรวมออกแบบ และติดตั้งง่าย แม้ในพื้นที่ที่จำกัด
  • สามารถควบคุมการทำงานของระบบโดยรวมได้ง่ายกว่าระบบอื่นที่ทำงานในลักษณะที่คล้ายกันเช่นระบบไฮโดรลิค
  • อุปกรณ์ส่วนใหญ่มีวางขายเป็นจำนวนมาก หาซื้อได้ง่าย ราคาถูก สามารถนำมาทดแทนหรือดัดแปลงเป็นระบบที่เราต้องการได้อย่างหลากหลาย
  • มีผู้นำไปใช้งานอย่างแพร่หลายในวงอุตสาหกรรมเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง
  • ขับเคลื่อนการทำงานด้วยอากาศหรือแก๊สเป็นหลัก ดังนั้นจึงหมดห่วงหรือมลพิษหรือสารปนเปื้อนที่อาจจะก่อให้เกิดต่อสภาพแวดล้อมและสังคม
  • มีคู่มือการใช้งานทั้งแบบ PDF หรือคู่มือออนไลน์ให้เราได้ศึกษาเพิ่มเติมมากมาย
  • สามารถลดแรงงานคนลงได้ถ้าหากนำไปใช้ในระบบอุตสาหกรรม และมีการทำงานที่แม่นยำกว่ามนุษย์หลายเท่า
  • การดูแลบำรุงรักษาทั้งในระยะสั้นและระยะยาวสามารถทำเองได้ โดยไม่ต้องอาศัยผู้เชี่ยวชาญเฉพาะทาง
  • มีอายุการใช้งานของอุปกรณ์ที่สูงถ้าหากมีการออกแบบ ติดตั้ง และดูแลบำรุงรักษาอย่างถูกวิธี

ข้อเสียของระบบนิวเมติก

  • การออกแบบ และติดตั้งระบบนิวเมติกจะต้องได้มาตฐาน โดยต้องคำนึงว่าอุปกรณ์แต่ละตัวทำงานอย่างไร และมีขอบเขตสูงสุดในการทำงานได้มากสุดเท่าไหร่ หากมีการออกแบบ หรือติดตั้งที่ไม่ถูกต้องตามคู่มือการใช้งานจะทำให้ระบบนิวเมติกของเราทำงานได้ไม่เต็มประสิทธิภาพได้
  • ระบบนิวเมติกสามารถมีความชื้นหรือหยดน้ำจากลมหรือแก๊สที่เกิดการอัดตัวแล้วกลายเป็นหยดน้ำ ดังนั้นควรหมั่นตรวจสอบการรั่วซึมของหยดน้ำหรือความชื้นอย่างสม่ำเสมอ เพราะไม่เช่นนั้นแล้วหยดน้ำหรือความชื้นเหล่านี้อาจจะไปกระทบกับอุปกรณ์อื่นๆใกล้เคียงได้ และอาจจะก่อให้เกิดความเสียหายให้กับระบบนิวเมติกของเราได้ หรือท่านสามารถนำอุปกรณ์ประเภทเครื่องกำจัดความชื้น(Air Dryer) มาช่วยดูดซับความชื้นหรือความเย็นเหล่านี้ออกจากระบบนิวเมติกของคุณได้เช่นกัน
  • การทำงานของระบบนิวเมติกทั่วไปจะมีเสียงดัง ดังนั้นในการติดตั้งระบบควรมีการระบายลมเสียทิ้งออกจากระบบด้วย อีกทั้งควรมีการติดตั้งระบบหรือท่อเพื่อเก็บเสียงให้กับระบบนิวเมติกของเราด้วย
  • ส่วนใหญ่อุปกรณ์นิวเมติกจะไม่ค่อยรองรับกับงานหรือโหลดที่มีการใช้งานหนักหรือใหญ่มาก ดังนั้นหากงานของเราต้องการใช้แรงดันอากาศสูงกว่าปรกติ เราควรหาอุปกรณ์นิวเมติกที่มีการจ่ายแรงดันอากาศที่มากกว่าความต้องการของโหลด

อุปกรณ์พื้นฐานของนิวเมติกมีอะไรบ้าง?

สำหรับท่านใดที่กำลังมองหาอุปกรณ์นิวเมติกไปใช้ในระบบนิวเมติกของท่าน ท่านสามารถศึกษารายละเอียดของอุปกรณ์นิวเมติกเพิ่มเติมจากบทความนี้ได้ เนื่องจากในบทความนี้จะมาอธิบายเกี่ยวกับอุปกรณ์นิวเมติกที่ได้รับความนิยมอย่างต่อเนื่องในอุตสาหกรรมในประเทศไทยเรา โดยแต่ละประเภทที่จะนำมาเสนอนี้ส่วนใหญ่จะทำงานด้วยแรงดันอากาศหรือแก๊สเป็นหลัก

ซึ่งจะประกอบด้วยอุปกรณ์ต่างๆดัวยกันดังนี้คือ:

  • กระบอกสูบแบบทางเดียว(Single-acting Cylinder)
  • กระบอกสูบแบบสองทาง(Double-acting Cylinder)
  • กระบอกสูบแบบพิเศษ(Specials Cylinder)
  • กระบอกสูบโรตารี่(Rotary Actuators)
  • มอเตอร์ลม(Air Motor)
  • อุปกรณ์หยิบจับชิ้นงาน(Grippers)
  • อุปกรณ์ประเภทจับยึดด้วยสุญญากาศ(Vacumm Generator)

1 – กระบอกสูบแบบทางเดียว(Single-acting Cylinder)

กระบอกสูบแบบทางเดียวโดยทั่วไปจะมีลักษณะเป็นทรงกระบอก ภายในจะมีก้านสูบที่เคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลาในช่วงขณะทำงาน ปลายก้านกระบอกสูบนั้นจะมีซีลสำหรับป้องกันลมออกรั่วออกนอกกระบอกสูบและมีชุดสปริงที่ติดอยู่ระหว่างก้านลูกสูบและกระบอกสูบ ช่วงชักหรือระยะการเคลื่อนที่ของก้านสูบนั้นจะขึ้นอยู่กับความยาวของลูกสูบที่อยู่ภายในกระบอกสูบ กระบอกสูบแบบทางเดียวนี้จำเป็นที่ต้องใช้ลมในการอัดกระตุ้นเพื่อให้กระบอกสูบทำงานและสามารถเคลื่อนที่ได้เพียงทางเดียวเท่านั้น เมื่อมีการอัดแรงดันลมเข้าทางด้านลูกสูบจะทำให้ลูกสูบเคลื่อนที่ออกและจากนั้นกระบอกสูบจะทำการระบายลมทั้งทางด้านก้านสูบ การใช้งานกระบอกสูบแบบทางเดียวนี้จะนิยมไปใช้กับงานจับยึดชิ้นงาน หรืองานกดอัดชิ้นงาน

การควบคุมการจ่ายแรงดันอากาศออกจากกระบอกสูบนั้นเราสามารถนำอุปกรณ์ประเภทโซลินอยด์วาล์วมาควบคุมการเปิด-ปิดการจ่ายอากาศได้ โดยโซลินอยด์วาล์วที่จะนำมาใช้ควบคุมนั้นส่วนใหญ่จะเป็นรุ่น 5/2 ทาง, 4/2 ทาง และ 3/2 ทาง ข้อดีของกระบอกสูบแบบทางเดียวคือ เราสามารถดัดแปลงขนาดของสปริงเพื่อเพิ่มแรงดันอากาศภายในกระบอกสูบได้ จากการทดสอบการนำไปใช้งานจริงพบว่า กระบอกสูบแบบทางเดียวที่มีขนาดของลูกสูบที่ใหญ่และขนาดของกระบอกสูบที่ยาวกว่าจะให้แรงดันอากาศมากกว่ากระบอกสูบที่มีขนาดลูกสูบเล็กและสั้นกว่า ทั้งนี้ทั้งนั้นขึ้นอยู่กับการติดตั้งและนำไปใช้งานด้วย ราคา กระบอกสูบ นิวเมติก มีราคาถูกกว่าแบบสองทางอยู่พอสมควร ส่วนข้อเสียก็คือสามารถจ่ายแรงดันอากาศได้ทางเดียวเท่านั้นและจำเป็นต้องมีการอัดอากาศเพื่อกระตุ้นให้กระบอกสูบทำงาน

กระบอกสูบแบบทางเดียว

รูปภาพ กระบอกสูบทางเดียว

2 – กระบอกสูบแบบสองทาง(Double-acting Cylinder)

กระบอกสูบแบบสองทาง โดยปรกติจะคล้ายๆกับกระบอกสูบแบบทางเดียว แต่จะแตกต่างกันตรงที่กระบอกสูบแบบสองทางนั้นสามารถทำงานได้ทั้งสองทิศทาง และจ่ายแรงดันอากาศได้ทั้งสองทิศทางโดยจะสลับกันทำงาน ยกตัวอย่างเช่นหากเราอัดอากาศเข้าที่ส่วนหัวของกระบอกสูบจะทำให้กระบอกสูบเคลื่อนที่เข้าหรือออก และเมื่อเราอัดอากาศเข้าที่ท้ายกระบอกสูบจะทำให้ก้านลูกสูบเคลื่อนที่ออกและทำให้อากาศแรงดันสูงที่ค้างอยู่ในกระบอกสูบออกทางด้านหัวกระบอกสูบ ถ้ากระบอกสูบไม่มีการอัดอากาศเข้า ก้านสูบก็จะหยุดค้างอยู่ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งโดยตำแหน่งนี้จะเป็นตำแหน่งสุดท้ายของการเคลื่อนที่ และเราสามารถดึงก้านลูกสูบให้เคลื่อนที่ไปมาได้

การควบคุมการจ่ายแรงดันอากาศให้กับระบบนิวเมติกจากกระบอกสูบแบบสองทางนี้จะเหมือนกับกระบอกสูบแบบทางเดียวคือเราสามารถนำโซลินอยด์วาล์วแบบ 5/2ทาง แบ 4/2ทาง หรือ 3/2ทาง แบบขดลวดไฟฟ้ามาควบคุมการจ่ายแรงดันอากาศได้เช่นกัน

ข้อดีของกระบอกสูบแบบสองทางนี้จะเป็นในเรื่องของจำนวนช่องที่จ่ายอากาศที่มากกว่าแบบทางเดียวคือจ่ายได้ทั้ง 2 ทาง เหมาะสำหรับการใช้งานกับโหลดหรืองานที่ต้องการแรงดันอากาศสูง งานที่มีขนาดใหญ่หรือหนัก หรืองานที่ต้องการช่วงชักที่ยาวๆ และไม่จำเป็นต้องใช้แรงดันอากาศภายนอกมากระตุ้นให้กระบอกสูบทำงานเหมือนกับแบบทางเดียว

กระบอกสูบแบบสองทาง

รูปภาพ กระบอกสูบสองทาง

3 – กระบอกสูบแบบพิเศษ(Specials Cylinder)

กระบอกสูบแบบพิเศษที่หมายถึงนี้คือกระบอกสูบที่ออกแบบมาใช้กับงานที่มีลักษณะเฉพาะงาน โดยทั่วไปแล้วกระบอกสูบประเภทนี้จะมีอยู่ด้วยกันหลายแบบเช่น กระบอกสูบแบบมีสองก้านสูบ ซึ่งเป็นกระบอกสูบที่มีก้านสูบยาวทะลุออกมาทั้งสองด้านของตัวกระบอกสูบและสามารถเคลื่อนที่กลับไปกลับมาระหว่างทั้งสองด้านได้อีกด้วย

กระบอกสูบแบบพิเศษอีกหนึ่งที่พบเห็นกันมากในปัจจุบันคือกระบอกสูบแบบMulti-positionหรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่ากระบอกสูบแบบมีช่วงชักหลายตำแหน่ง โดยกระบอกสูบแบบมีช่วงชักหลายตำแหน่งนี้จะเป็นการเอากระบอกสูบสองตัวมาต่อรวมกันให้เป็นกระบอกสูบตัวเดียว

กระบอกสูบแบบพิเศษ multi-position

รูปภาพ กระบอกสูบแบบ Multi-position

4 – กระบอกสูบโรตารี่(Rotary Actuators)

กระบอกสูบแบบโรตารี่นี้จะมีการทำงานที่แตกต่างจากกระบอกสูบแบบทั่วไป ทั้งแบบทางเดียวและสองทาง กล่าวคือเมื่อเราอัดอากาศเข้าไปภายในกระบอกสูบแบบโรตารี่นี้ จะให้ทำก้านสูบของกระบอกสูบหมุนไปมาได้ แต่ไม่เกิน 360องศา กระบอกสูบชนิดนี้จะมีข้อพิเศษอีกอย่างก็คือสามารถหมุนได้ทั้งสองทาง ควบคุมการหมุนได้ทั้งตามเข็มและทวนเข็ม สำหรับการนำไปใช้งานนั้นจะต้องมีการกำหนดมุมสำหรับการหมุนของกระบอกสูบที่สลักฐานหมุนด้วย

กระบอกสูบโรตารี่

รูปภาพ กระบอกสูบแบบโรตารี่

5 – มอเตอร์ลม(Air Motor)

มอเตอร์ลมนี้จะเป็นอุปกรณ์นิวเมติกที่มีแกนกลางที่หมุนได้โดยการกระตุ้นด้วยการอัดลมเข้าไป การนำไปใช้งานส่วนใหญ่จะเป็นงานที่มีการกระแทกสูงหรืองานที่ต้องใช้แรงดันอากาศเพื่อไปกระทบกับชิ้นงานที่สูงกว่างานปรกติเช่น งานเกี่ยวกับการเจาะปูน คอนกรีตต่างๆ หรืองานที่ไม่ต้องการให้เกิดประกายไฟฟ้าบริเวณสถานที่ปฏิบัติงานจากอุปกรณ์ประเภทมอเตอร์ไฟฟ้า มอเตอร์ลมจะแตกต่างจากกระบอกสูบโรตารี่คือกระบอกสูบโรตารี่นั้นจะไม่สามารถหมุนได้เกิน 360องศาแต่มอเตอร์ลมนี้สามารถหมุนได้รอบ 360องศาเนื่องจากพื้นฐานของอุปกรณ์นั้นเป็นมอเตอร์

มอเตอร์ลมนี้จะนิยมนำไปใช้งานในอุตสาหกรรมประเภทเครื่องปั่น เครื่องผสมอาหาร และในสถานที่ที่มีอันตรายต่อมนุษย์สูง เมื่อเทียบกับมอเตอร์ไฟฟ้าแล้วมอเตอร์ลมนั้นไม่จำเป็นต้องควบคุมรอบ/ความเร็วในระหว่างทำงาน อุณหภูมิในขณะทำงานจะต่ำกว่ามอเตอร์ไฟฟ้าทั่วไป สามารถนำไปใช้งานที่สถานที่ที่มีอุณหภูมิสูงได้เป็นอย่างดี

Air Motor มอเตอร์ลม

รูปภาพ มอเตอร์ลม

6 – อุปกรณ์หยิบจับชิ้นงาน(Grippers)

อุปกรณ์หยิบจับชิ้นงาน(Grippers) นี้จะทำงานแบบกลไกโดยนำกระบอกสูบมาร่วมทำงานด้วย นิยมนำไปออกแบบในระบบนิวเมติกเพื่อใช้ในการหยิบหรือจับวัสดุหรือชิ้นงานในรูปทรงต่างๆ เช่นระบบหุ่นยนต์ที่ทำงานแบบอัตโนมัติเป็นต้น

เราจะเห็นได้ว่าในปัจจุบันตามโรงงานอุตสาหกรรมด้านการผลิตหรือประกอบชิ้นส่วนรถยนต์หรือโรงงานที่เน้นคุณภาพการผลิตเป็นหลักจะนิยมนำอุปกรณ์ประเภทนี้ไปใช้งานเป็นอย่างมาก เนื่องจากสามารถลดแรงงานที่เป็นมนุษย์ได้มาก อีกทั้งไม่ต้องเสี่ยงความความปลอดภัยเหมือนกับการใช้แรงงานจากมนุษย์ มีความแม่นยำในการทำงานสูง

grippers มือจับและวาง smc

รูปภาพ อุปกรณ์หยิบจับชิ้นงาน

7 – อุปกรณ์จับยึดด้วยสุญญากาศ(Vacuum Generators)

อุปกรณ์ยึดหรือจับชิ้นงานด้วยสุญญากาศนั้นจะแบ่งออกเป็น 2 ส่วนหลักๆคืออุปกรณ์สำหรับจับชิ้นงานนั่นก็คือถ้วยที่เป็นยางและท่อแบบสามทางที่ด้านหนึ่งของท่อจะต่ออยู่กับถ้วยยาง เมื่อเราใช้ถ้วยยางกดลงไปบนพื้นผิวชิ้นงานที่มีลักษณะเรียบแล้วใช้อากาศอัดเข้าที่ปลายท่อที่ต่อเข้ากับถ้วยยางก็จะเกิดแรงดูดอากาศภายในถ้วยอากาศขึ้นมา การใช้งานอุปกรณ์ประเภทนี้ผิวพื้นงานจะต้องเรียบ สามารถดูดหรือจับได้ สามารถนำไปดูดจับได้ทั้งแนบระนาบ ดูดจับวัตถุทรงกลม โดยการใช้งานแต่ละประเภทก็จะมีลักษณะของถ้วยยางที่แตกต่างกันออกไป

Vacuum Generators

รูปภาพ อุปกรณ์จับยึดด้วยสุญญากาศ

อุปกรณ์นิวเมติกอื่นๆที่น่าสนใจ

นอกจากอุปกรณ์นิวเมติกแบบต่างๆที่ได้กล่าวไปแล้วในข้างต้น ยังมีอุปกรณ์อื่นๆที่สามารถนำไปใช้งานกับระบบนิวเมติกของเราได้ไม่ว่าจะเป็น ปืนลม ข้อต่อลม ข้อต่อสำหรับปรับความเร็วลม air service unit แบบต่างๆ สายลม แอร์วาล์ว ฟุตวาล์ว แฮนด์วาล์ว หรือพวกอุปกรณ์ที่เป็นเกจต่างๆเช่น เกจวัดแรงดันลม สวิทช์ควบคุมแรงดันต่างๆ ข้อต่อสวมเร็ว และอื่นๆอีกมากมาย ดังนั้นท่านจะเห็นว่าอุปกรณ์นิวเมติกนั้นจริงๆแล้วมีอยู่หลายประเภท ซึ่งแต่ละประเภทก็จะมีรูปแบบการทำงานที่แตกต่างกันออกไป ดังนั้นหากคุณต้องการเพิ่มประสิทธิภาพให้กับการทำงานในระบบนิวเมติกของคุณ อุปกรณ์นิวเมติกเหล่านี้สามารถตอบโจทย์ได้เป็นอย่างดีเลยทีเดียว

มีอุปกรณ์นิวเมติกยี่ห้อใดบ้างที่อยากจะแนะนำ

อุปกรณ์นิวเมติก smc

อุปกรณ์นิวเมติก festo

จริงๆแล้วในบ้านเราตอนนี้จะเห็นได้ว่าอุปกรณ์นิวเมติกและไฮโดรลิคนั้นก้าวไกลไปมาก และได้มีผู้ให้บริการทั้งรายใหญ่ รายย่อยที่เป็นตัวแทนจำหน่ายและเป็นผู้ผลิตด้วย ผุดตัวขึ้นมาให้เราได้เลือกซื้ออุปกรณ์อย่างมากมายเช่น SMC, Festo และแบรนด์อื่นๆที่ทยอยเข้ามาตีตลาดในไทย ซึ่งทั้ง 2 แบรนด์ที่กล่าวไปนั้นจะเป็นแบรนด์ที่ค่อนข้างได้รับความนิยมในตลาดบ้านเราอยู่พอสมควร ทั้งนี้ทั้งนั้นก่อนตัดสินใจเลือกใช้บริการจากผู้ให้บริการใด เราควรพิจารณาข้อสำคัญในหลายๆประเด็นด้วยเช่น ที่มาของแบรนด์ การบริการทั้งก่อนขายและหลังการขาย จำนวนฐานลูกค้าที่ใช้บริการอยู่ในปัจจุบัน รีวิวอื่นๆที่จำเป็น เพื่อให้การเข้าเลือกใช้บริการของเรามีโอกาสที่จะได้รับการบริการที่คุ้มค่ามากที่สุดในขั้นตอนต่อไป

อุปกรณ์นิวเมติกเหล่านี้หาซื้อได้ที่ไหนบ้าง?

หากท่านต้องการซื้ออุปกรณ์มาใช้งานในระบบนิวเมติก ท่านสามารถค้นหาสินค้าประเภทที่ต้องการได้ในอินเตอร์เน็ต เนื่องจากปัจจุบันผู้ให้บริการขายอุปกรณ์นิวเมติกนั้นได้มีบริการจำหน่ายสินค้าผ่านหน้าเว็บไซต์ด้วย ซึ่งเป็นช่องที่สะดวกแก่ลูกค้าอย่างเราๆท่านๆ ก่อนการสั่งซื้อสินค้าหรืออุปกรณ์นิวเมติกจากผู้ให้บริการ ท่านโปรดแน่ใจว่าข้อมูลเบื้องต้นที่ท่านต้องการใช้งานนั้นมีอะไรบ้างเช่น สินค้าที่ท่านต้องการสั่งซื้อนั้นคืออุปกรณ์นิวเมติกประเภทใด ราคาประมาณเท่าไหร่ เป็นรุ่นเก่าหรือรุ่นใหม่ สามารถใช้รุ่นอื่นหรือยี่ห้ออื่นใช้ทดแทนได้หรือไม่กรณีที่ไม่สามารถหาซื้ออุปกรณ์รายการดังกล่าวจากผู้ให้บริการในอินเตอร์เน็ตได้