นิวเเมติกส์ (pneumatic)

 

นิวเเมติกส์ (pneumatic)

ตุลาคม 11, 2563

 

หลักการทำงาน Pneumatics Control

นิวเเมติกส์ (pneumatic) เป็นคำที่มาจาก pneuma ซึ่งเป็นภาษากรีกโบราณ หมายความว่า “ก๊าซที่มองไม่เห็น” ในปัจจุบันนิวเมติกส์หมายถึงระบบที่ใช้อากาศอัดส่งไปตามท่อลมเพื่อเป็นตัวกลางในการถ่ายทอดกำลังงานของไหลให้เป็นกำลังงานกล โดยระบบการทำงานของนิวเมติกส์นั้นจะประกอบไปด้วยอุปกรณ์พื้นฐาน ดังนี้

1. อุปกรณ์ต้นกำลังนิวแมติก (power unit) ทำหน้าที่สร้างลมอัดเพื่อนำไปใช้ในงานระบบนิวแมติก ประกอบไปด้วย

• อุปกรณ์ขับ (driving unit) ทำหน้าที่ขับเครื่องอัดอากาศ

• เครื่องอัดอากาศ (air compressor) ทำหน้าที่อัดอากาศที่ความดันบรรยากาศ ให้มีความดันสูงกว่าบรรยากาศปกติ

• เครื่องกรองอากาศขาเข้า (intake filter) ทำหน้าที่กรองอากาศก่อนที่จะนำไปเข้าเครื่องอัดอากาศ เพื่อให้อากาศที่จะอัดปราศจากฝุ่นละออง เพราะถ้าอากาศที่อัดมีฝุ่นละอองจะทำให้เกิดความเสียหายแก่เครื่องอัดอากาศและจะทำให้ระบบมีประสิทธิภาพต่ำได้

• เครื่องหล่อเย็น (aftercooler) ทำหน้าที่ในการหล่อเย็นอากาศอัด ให้เย็นตัวลง

• เครื่องแยกน้ำมันและความชื้น (seperator) อุปกรณ์ที่ช่วยแยกความชื้นและละอองน้ำมันที่มากับอากาศ ก่อนที่อากาศอัดจะถูกอัดเก็บลงในถังเก็บลม

• ถังเก็บลมอัด (air receiver) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้เก็บอากาศอัดที่ได้จากเครื่องอัดอากาศและทำหน้าที่ในการจ่ายอากาศอัดที่มีค่าคงที่และสม่ำเสมอให้แก่ระบบนิวแมติกส์

ภาพ air reservoirs รุ่น CRVZS ของ FESTO

ถังเก็บลมรุ่น CRVZS ของ FESTO มีคุณภาพสูงสามารถใช้งานในอุณหภูมิที่สูงถึง 100 องศาเซลเซียส และสามารถทนต่อความดันได้ถึง 16 bar

2. อุปกรณ์ควบคุมคุณภาพลมอัด (treatment component)

ชุดอุปกรณ์ควบคุมคุณภาพลมอัด หรือ ชุดบริการลมอัด หรือ FRL Unit มีหน้าที่ปรับปรุงคุณภาพลม ทำให้อากาศอัดปราศจากฝุ่นละอองคราบน้ำมันและน้ำก่อนที่จะไปใช้ในระบบนิวแมติก ประกอบด้วย

• ตัวกรองลมอัด (air filter: F) ทำหน้าที่กรองสิ่งสกปรก เช่น ไอน้ำ ฝุ่นผง หรือสารต่างๆ ที่ล่องลอยในบริเวณเครื่องอัดอากาศ

ภาพ Filter รุ่น MS-LF ของ FESTO

Filter รุ่น MS-LF มีความสามารถในการกรองสิ่งสกปรกได้ละเอียดถึง 40 μm มีอัตราการไหลสูงถึง 1700 l/min มีให้เลือกหลากหลายขนาดทั้ง G1/8, G1/4, G3/8

• ชุดควบคุมความดัน (air regulator: R) ทำหน้าที่ปรับหรือควบคุมความดันจ่ายที่ออกมามีค่าคงที่

ภาพ Regulator รุ่น MS-LR ของ FESTO

Regulator รุ่น MS-LR มีรูปแบบการควบคุมการไหลหลากหลายให้เลือก ไม่ว่าจะเป็น การควบคุมการไหลจากซ้ายไปขวา หรือจากขวาไปซ้าย ใช้กับความดันสูงๆ ได้อย่างดี สามารถใช้กับอัตราการไหลสูงถึง 22000 l/min

• ตัวผสมละอองน้ำมันหล่อลื่น (air lubricator: L) ทำหน้าที่ในการเติมน้ำมันหล่อลื่นให้กับลมอัด เพื่อหล่อลื่น ลดแรงเสียดทาน และป้องกันอุปกรณ์ที่เคลื่อนที่สัมผัสกันโดยตรง

ภาพ Lubricator รุ่น MS-LR ของ FESTO

3. อุปกรณ์ควบคุมการทำงาน (controlling component) หมายถึงลิ้นควบคุมชนิดต่างๆ ในระบบนิวแมติก ทำหน้าที่ในการเริ่มและหยุดการทำงานของวงจร ควบคุมทิศทางการไหลของลมอัด ควบคุมอัตราการไหลของลมอัดและควบคุมความดัน อุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมในระบบนิวเมติกส์ หรือวาล์วควบคุมในระบบนิวเมติกส์ (Pneumatic valves) ในระบบนิวเมติกส์พื้นฐานจะแบ่งวาล์วควบคุมได้ ดังนี้

• วาล์ควบคุมทิศทาง (Directional control valves) หรือที่เรียกกันว่า โซลินอยด์วาล์ว (Solenoid Valve) มีหน้าที่ในการควบคุมทิศทางลม สั่งงานด้วยขดลวดไฟฟ้า

ภาพ Directional control valve ของ FESTO

 วาล์วชนิดนี้สามารถเปิด-ปิดการไหลของลมได้อย่างแม่นยำ นิยมใช้กันอย่างกว้างขวางในงานด้านอุตสาหกรรมต่างๆ หรือแม้กระทั่งตามบ้านเรือน หากผู้อ่านท่านใดสนใจต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ หลักการทำงาน, วิธีการเลือก, การนำไปประยุกต์ใช้งานต่างๆ ของโซลินอยด์วาล์ว สามารถเข้าไปเลือกศึกษาได้ตาม link ที่แนบได้เลยนะครับ

(อ่านข้อมูล เพิ่มเติมเกี่ยวกับ “โซลินอยด์วาล์ว” ได้ที่นี่)

• วาล์วลมอัดไหลทางเดียว (Non-return valve) ทำหน้าที่ควบคุมการไหลของลมอัดให้ไหลผ่านทางเดียว สามารถจำแนกออกได้เป็น 4 ประเภท คือ วาล์วกันกลับ (check valve) หรือลิ้นกันกลับเป็นลิ้นที่ยอมให้ลมไหลผ่านเพียงแค่ทางเดียว มีทั้งแบบที่มีสปริงและไม่มีสปริงภายใน, วาล์วลมเดียว (shuttle valve) จะเป็นวาล์วที่มีทางต่อลมเข้าได้สองทางแต่มีทางออกเพียงทางเดียว วาล์วประเภทนี้จะสามารถควบคุมลมออกได้หลายทาง เมื่อมีลมเข้าข้างใดข้างหนึ่ง ข้างที่มีความดันลมอัดสูงจะดันลูกปืนไปปิดทางลมที่ต่ำกว่าแล้วผลักดันไว้ไม่ให้ลมอัดรั่วจากนั้นก็จะส่งลมออกไปใช้งาน, วาล์วทิ้งลมเร็ว (quick exhaust valve) หรือลิ้นเร่งระบาย ช่วยให้ลมภายในออกจากกระบอกสูบได้เร็วเพื่อเพิ่มความเร็วลูกสูบ โดยจะประกอบไว้ทางระบายลมใกล้กระบอกสูบที่สุดให้ระบายลมออกสู่ภายนอกได้ทันทีโดยไม่ต้องผ่านท่อยาง และสุดท้ายคือ วาล์วความดันสองทาง (two pressure valve) วาล์วประเภทนี้จะคล้าย วาล์วลมทางเดียว ต่างกันตรงที่ ต้องมีลมเข้ามาทั้งสองทางจึงจะมีลมอัดออกไปใช้งาน

• วาล์วควบคุมความดัน (Pressure control vales) ทำหน้าที่ควบคุมความดันสูงสุดของระบบควบคุมการทำงานของปั๊ม ปรับความดันให้ได้ตามต้องการ ซึ่งวาล์วประเภทนี้ที่เป็นที่นิยมใช้ ได้แก่ วาล์วจำกัดความดัน (Relief valve) ทำหน้าที่จำกัดความดันในระบบ ป้องกันอันตรายที่จะเกิดขึ้นจากความดันที่สูงเกินไป และวาล์วลดความดัน (Pressure reducing valve) ทำหน้าที่ในการปรับลดความดันตามที่ปรับตั้งเอาไว้

ภาพ Pressure control vales ของ FESTO

• วาล์วควบคุมอัตราการไหล (Flow control vales) ทำหน้าที่ควบคุมปริมาณการไหลของลมอัดที่จะส่งไปยังระบบนิวเมติกส์ให้คงที่ สามารถควบคุมความเร็วของก้านสูบในขณะทำงานได้ โดยติดตั้งท่อทางลมอัดที่ต่อเข้าระหว่างกระบอกสูบกับวาล์วควบคุมทิศทาง

ภาพ Flow control vales ของ FESTO

• วาล์เปิด-ปิด และวาล์วผสม (Shut-off vales and Valve combination) วาล์วเปิด-ปิด (Shut-off vales) เป็นวาล์วควบคุมแบบสองทิศทาง ใช้ควบคุมการปิด-เปิดการไหลของลม ส่วนวาล์วผสม (Valve combination) เป็นวาล์วที่นำวาล์วนิวเมติกส์มารวมกัน วาล์วผสมนี้มีอยู่หลายแบบ เช่น วาล์วหน่วงเวลา (time delay valve) วาล์วกำเนิดการสั่น (vibrative impulse generator valve) หรือวาล์วชุดควบคุมการป้อน (air control block)

ภาพ Shut-off vales ของ FESTO

4. อุปกรณ์การทำงาน (actuator or  working component) ทำหน้าที่เปลี่ยนกำลังงานของไหลให้เป็นกำลังกล เช่น กระบอกสูบลมชนิดต่างๆ เช่น กระบอกสูบทางเดียว (single-acting cylinders), กระบอกสูบสองทิศทาง (Double-acting cylinders) หรือกระบอกสูบชนิดมีตัวกันกระแทก (cushioned cylinders) หรือมอเตอร์ลม

5. อุปกรณ์ในระบบท่อทาง (piping system) ใช้เป็นท่อทางไหลของลมอัดในระบบนิวแมติกส์ท่อลมที่ใช้ในระบบนิวเมติกส์ จะทำมาจาก ท่อเหล็ก ท่อทองแดง หรือท่อพลาสติก ซึ่งการนำไปใช้งานจะขึ้นอยู่กับลัษณะของงานและความเหมาะสมในการใช้งาน นอกจากเรื่องวัสดุแล้วสิ่งที่ควรคำนึงคือสภาพการทนต่อการใช้งานต่างๆ สิ่งที่ควรดูเลยคือการทนต่อความดันลม ซึ่งไม่ควรให้น้อยกว่า 12 bar โดยท่อลมของ FESTO มีให้เลือกหลากหลายรูปแบบ มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางให้เลือกตั้งแต่ 6 mm ถึง 28 mm ทนต่อความดันลมได้ถึง 30 bar ทนต่ออุณหภูมิการใช้งานได้ถึง 75 องศาเซลเซียส

ภาพ pipe ของ FESTO

นอกจากท่อลมแล้ว ข้อต่อท่อลม (couplings) ที่ดีก็จะช่วยเสริมสร้างประสิทธิภาพและช่วยอำนวยความสะดวกให้แก่การทำงานมากยิ่งขึ้น และอีกหนึ่งอุปกรณ์เสริมที่จะช่วยลดเสียงที่เกิดเนื่องจากการระบายลมทิ้งของวาล์วควบคุมได้ นั้นคือ อุปกรณ์เก็บเสียง (silencers)

ภาพ couplings ของ FESTO

6. อุปกรณ์ตรวจจับตำแหน่งของกระบอก (Sensor) อุปกรณ์ตรวจจับตำแหน่งของกระบอกที่ใช้กันนั้นคือ Proximity sensor เป็นเซ็นเซอร์ที่ถูกสร้างมาเพื่อใช้ตรวจจับวัตถุ โดยไม่ต้องสัมผัส วิธีการเลือกใช้นั้นให้พิจารณาจากหลายๆ ส่วน เช่น สัญญาณเอาท์พุตที่ใช้เป็นแบบ NPN หรือ PNP ต้องใช้สายแบบใด ความยาวเท่าไร ขนาดของหัว sensor หากผู้อ่านสนใจสามารถเข้าไปอ่านวิธีการเลือกซื้อ Proximity sensor ได้เลยครับ

ภาพ Proximity sensor ของ FESTO

7. อุปกรณ์วัดความดันลมในระบบ (Pressure sensor) Pressure sensor อุปกรณ์ตรวจวัดแรงดันลม มีหน้าที่ในการควบคุม แสดงผลค่าแรงดันลมตามที่ต้องการได้ หน่วยในการแสดงผลมีให้เลือกหลายแบบ เช่น Bar, mbar, kpa, psi, mmHg มีสัญญาณ Output ให้เลือกหลายแบบ เช่น Analog 4-20mA, 0-10VDC, NPN, PNP เป็นต้น ต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมหรือวิธีการเลือกเกี่ยวกับ Pressure sensor สามารถเข้าไปเลือกศึกษาได้ตาม link ที่แนบเลยนะครับ