31

บทที่ 2 อุปกรณพื้นฐานในระบบนิวแมติกส

Accessory Pneumatic System

ระบบนิวแมตกิส หมายถงึอุปกรณที่ใชลมอัดเปนตนกําลังในการทาํงานและถูกควบคุมการเคลื่อนที่ดวยวาลวควบคุมทศิทางของลมอดัที่จายใหแกอุปกรณทํางาน วิธีการควบคุมวาลวควบคุมทิศทางสามารถเลือกใชไดหลายรูปแบบ เชน ลมอัด ไฟฟา แรงเชิงกล(กลไกและมนษุย) รูปที ่2.1 และ 2.2 แสดงสัญลักษณของวงจรนิวแมติกสพื้นฐานและภาพภายอุปกรณจริงที่ตอตามวงจรนิวแมตกิส

รูปที่ 2.1 แสดงวงจรระบบนิวแมติกสพื้นฐาน

รูปที่ 2.2 แสดงภาพถายอุปกรณในระบบนิวแมติกสจากวงจรนิวแมตกิส รูปที ่2.1

32

2.1 อุปกรณทํางานพื้นฐานที่ใชลมอัดเปนตนกําลัง (Actuators pneumatic)

อุปกรณนิวแมติกสที่ใชลมอัดเปนตนกาํลังนั้นมกีารเคลื่อนทีท่ั้งเชิงเสนตรงและเชิงมมุ 2.1.1 กระบอกสูบทางเดียว (Single-acting cylinder)

อุปกรณมีลักษณะเปนทรงกระบอกภายในกลวงและมกีานสบูที่เคลือ่นที่ไปมาตามแกนกลาง ที่ปลายกานสบูมีซีลกันลมร่ัวและมีสปริงอยูระหวางกานสูบกับกระบอกสูบดังแสดงในรูปที ่2.3 และมีสวนประกอบตางดังแสดงในตารางที่ 2.1 ระยะการเคลื่อนที่ของกานสูบมีคาคงทีข้ึ่นกับความยาวของกระบอกสูบ การสั่งงานใหกานสบูเคลื่อนที่ไดเพียงทิศทางเดียว ดวยการจายลมอดัเขากระบอกสูบในทิศทางตานกับแรงกระทาํของสปริง เพื่อใหเกิดการเคลื่อนที่และเมื่อหยุดจายลมอัดใหกระบอกสูบ กานสูบจะเคลื่อนทีก่ลับมาตาํแหนงปกติดวยแรงกระทาํจากสปริงดงัแสดงในรูปที ่2.4

รูปที่ 2.3 แสดงองคประกอบภายในและหลักการทํางานของกระบอกสบูทางเดียว

รูปที่ 2.4 แสดงการสั่งงานใหกระบอกสบูทางเดียว

33

รูปที่ 2.5 โครงสรางภายในของกระบอกสบูทางเดียว (รายละเอยีดดังตารางที่ 2.1)

ตารางที่ 2.1 แสดงรายละเอียดโครงสรางของกระบอกสูบชนิดทาํงานทิศทางเดียว

หมายเลข รายละเอียด 1 ลูกสูบ (piston) 2 กานสบู (piston rod) 3 สปริงดันกลับ Return spring 4 ฝาครอบทาย (base end cover) 5 ฝาครอบหัว (head end cover) 6 กระบอกสูบ (cylinder tube) 7 รูตอลม (pressure connector ) 8 บูชกานสูบ (bush and sealing element)

9,10 ซีลลูกสูบ (piston seal)

กระบอกสูบแบบทางเดียวมใีหเลือก 2 ลักษณะ คือ แบบปกติเขา หรือแบบปกติออก ซึ่งการเขาหรือออกขึน้อยูกับตําแหนงสปริงภายใน แสดงดังรูปที่ 2.6

รูปที่ 2.6 แสดงสัญลักษณของกระบอกสบูทางเดียวแบบปกติเขาและปกติออก

2.1.2 กระบอกสูบสองทาง Double-acting cylinder

กระบอกสูบชนิดนี้จะมีลักษณะการทาํงานและรูปลักษณภายนอกเชนเดียวกับกระบอกสูบทางเดียว แตกตางเฉพาะภายในดังรูปที่ 2.7 และสามารถสั่งงานไดทั้งสองทิศทาง ดวยการจายลมอัดเขากระบอกทีห่ัวหรือทีท่ายกระบอกสูบจะทาํใหกานสูบเคลือ่นที่เขาหรือออก เมื่อจายลมอัดเขาทีท่ายกระบอกสูบจะทาํใหกานสูบเคลือ่นที่ออกและเกิดการระบายลมที่คางในกระบอกสูบออก

34

ทางดานหวักระบอกสูบ แสดงการทํางานดังรูปที่ 2.8 เมื่อไมมีลมอัดจายใหกระบอกสูบ กานสูบจะหยุดคางอยู ณ ตําแหนงสุดทายที่เคลื่อนที่และสามารถใชมือดึงกานสบูไดเคลื่อนไปมาไดโดยอิสระ แสดงสวนประกอบภายในกระบอกสูบสองทางดังรูปที ่ 2.9 และตารางที ่ 2.2 แสดงชื่อสวนประกอบภายในกระบอกสูบ

รูปที่ 2.7 แสดงองคประกอบภายในของกระบอกสูบสองทาง

รูปที่ 2.8 แสดง หลักการทาํงานภายในของกระบอกสูบสองทางเมื่อจายลมอัดภายใน

รูปที่ 2.9 โครงสรางภายในของกระบอกสบูชนิดทาํงานสองทิศทาง

35

ตารางที่ 2.2 แสดงรายละเอียดโครงสรางของกระบอกสูบชนิดทาํงานสองทิศทาง

หมายเลข รายละเอียด 1 ลูกสูบ (piston) 2 กานสบู (piston rod) 3 ฝาครอบทาย (base end cover) 4 ฝาครอบหัว (head end cover) 5 กระบอกสูบ (cylinder tube) 6 รูตอลมดานลกูสูบ (pressure connector , base side) 7 รูตอลมดานกานสูบ (pressure connector, head side) 8 ซีลกานสูบ (bush and sealing element) 9 ซีลลูกสูบ (piston seal)

รูปที่ 2.10 กระบอกสูบชนิดทํางานสองทางที่มีอุปกรณปองกันการกระแทก

จากรูปที ่2.10 เปนกระบอกสูบสองทางทีม่ีอุปกรณกันการกระแทก เพือ่ปองกันความเสียหายจากการชนของกานสูบกับกระบอกสูบ เมือ่กานสูบเคลื่อนที่ดวยความเร็วสูงหรือเมือ่มีการใชงานลมอัดความดันสงู หลักการในการลดความเร็วของกานสูบมีดังนี ้ คือ ปกติลมอัดภายในกระบอกสบูจะระบายออกทางเสนทางหมายเลข 9 และ 10 โดยสะดวก แตเมื่อเดือย(6) เคลื่อนทีม่าดันซีล(4) จะปดทางลมหมายเลข 10 ทาํใหความเร็วของกานสบูกอนการกระแทกจะลดลง เนื่องจากลมจะระบายออกจากกระบอกสบูไดเฉพาะเสนทางหมายเลข 9 ซึ่งสามารถปรับอัตราการไหลเสนทางหมายเลข 9 ไดจากการปรับวาลวลี่ลม(2) ทําใหเกิดแรงตานจากลมอัดที่คางอยูภายในกระบอกที่ไมสามารถระบายออกอยางรวดเร็วได

36

(ก) กระบอกสบูทางเดียว (ข) กระบอกสบูสองทาง

รูปที่ 2.11 ตัวอยางการใชงานกระบอกสูบสองทางและทางเดียวในเครือ่งปมข้ึนรูป

จากรูปที ่2.11 จะเห็นไดวาการใชงานกระบอกสูบชนิดควบคุมทิศทางเดียวหรือสองทางนั้น สามารถนํามาใชงานไดเหมอืนกนั แตวธิกีารควบคุมและอุปกรณที่ใชแตกตางกนั กระบอกสูบทีใ่ชในอุตสาหกรรมมีหลากหลายชนิด อาทิเชน ความยาวชวงชักตั้ง 1 mm จนถงึ 1 m หรือเสนฝาศนูยกลางต้ังแต 10 mm จนถึง 30 cm เปนตน ดังแสดงภาพถายกระสูบชนิดตาง ๆ ในรูปที่ 2.12

รูปที่ 2.12 แสดงตัวอยางกระบอกสูบชนดิตาง ๆ

37

2.1.3 กระบอกสูบชนิดพิเศษ

กระบอกสูบแบบสองกานสบูแสดงดังรูปที่ 2.13 (ก) ซึง่ก็คือกระบอกสูบปกติที่มกีานสูบยาวทะลทุัง้สองดานและเคลื่อนไปเขาและออกสลับดานกนัเสมอ

กระบอกสูบแบบชวงชกัหลายตําแหนง (Multi-Position cylinder) เปนการนํากระบอกสูบสองตัวตอกันดงัรูปที่ 2.13 (ข) ทําใหเกิดการเคลื่อนที่ได 4 ตําแหนง

(ก) กระบอกสูบแบบสองกาน

(ข) กระบอกสูบแบบหลายชวงชกั

รูปที่ 2.13 แสดงกระบอกสูบชนิดพิเศษและสัญลักษณกระบอกสูบชนิดตาง ๆ

38

2.1.4 กระบอกสูบโรตาร ี Rotary Actuator

กระบอกสูบชนิดนี้เมื่อจายลดอัดเขาภายใน กานสบูจะเกิดการหมุนไปมาไดแตไมสามารถมุมรอบตัวมากกวา 360 องศาได สามารถควบคุมการหมุนไดทั้งสองทิศทาง คือ ตามเขม็และทวนเข็ม ในการเลือกใชงานสามารถกําหนดมุมในการกวาดดวยการปรับต้ังสลักทีฐ่านหมนุ

2.1.5 มอเตอรลม Motor

เปนอุปกรณทีม่ีแกนกลางหมุนไดดวยลมอัด นิยมใชในงานที่มีการกระแทกสูง เชน สวานเจาะปูนซีเมนต หรือในบริเวณที่ไมตองการใหเกดิประกายไฟจากมอเตอรไฟฟา โดยขอแตกตางระหวางมอเตอรลมและกระบอกสูบโรตารี คือ กระบอกสูบโรตารีไมสามารถหมนุเกนิ 360 องศาได แตมอเตอรลมหมุนรอบไดเหมอืนมอเตอรไฟฟา

(ก) กระบอกสบูโรตารี

(ข) มอเตอรลม

รูปที่ 2.14 แสดงกระบอกสูบโรตารี มอเตอรลม และสัญลักษณ

39

rodless cylinder

Aluminum Alloy and stainless steel mini Cylinder

40

2.1.6 อุปกรณหยิบจับ Grippers เปนการอุปกรณในการจับยดึชิ้นงานโดยใชกลไกและกระบอกสูบทาํงานรวมกนั

สามารถหยิบจับชิ้นงานรูปทรงตาง ๆ ดังรูปที่ 2.15 และแสดงหลักการทํางานดังรูปที่ 2.16 นิยมใชงานรวมกับระบบอัตโนมัติและหุนยนตอุตสาหกรรมแสดงดงัรูปที่ 2.17

รูปที่ 2.15 แสดงตัวอยางอปุกรณหยิบจบัจากยีห่อ Festo

41

a) ปลายจับของขนาดเลก็แบบหนีบ b) ปลายจับของขนาดใหญแบบเลื่อน

c) หยิบจับ 3 นิ้ว d) ปลายจับหมุนได e) จับทอกลมกลวง f) จับทอกลมตนั

g)ลักษณะการจัดยึด Grippers

รูปที่ 2.16 แสดงหลักการทํางานภายในและการจับยึดชิ้นงานรูปทรงตาง ๆ

42

รูปที่ 2.17 แสดงตัวอยางการประยุกตอุปกรณหยิบจับที่ใชงานรวมกบัหุนยนตอุตสาหกรรม

2.1.7 อุปกรณจับยึดดวยระบบสุญญากาศ Vacuum generator & suction cup

อุปกรณดูดจับชิ้นงานที่มีผิวเรียบ โดยการใชถวยยางกดลงบนพื้นผวิแลวสรางสภาพสุญญากาศภายในถวยยางดวย vacuum generator ที่มีลักษณะคลายทอสามทางที่ปลายดานลางยึดติดกับถวยยาง เมื่อมีลมอัดผานชองทางลมดานบนจะเกิดแรงดูดอากาศภายในถวยยางออกทําใหเกิดสภาพสุญญากาศภายในถวยยางดังแสดงในรูปที่ 2.18 ขอจํากดัในการใชงานคอื ผิวของชิ้นงานที่ตองการดูดจับตองเปนผวิเรียบ ซึ่งผวิเรียบที่สามารถดดูจับไดนั้นนอกจากเปนระนาบแลว ยงัสามารถดูดจับทรงกลมไดโดยการเลอืกลักษณะถวยยางทีเ่หมาะสมดังแสดงในรูปที่ 2.19 และ 2.20 แสดงตัวอยางการประยุกตใชงานในอุตสาหกรรมประเภทตาง ๆ ดังแสดงในรูปที่ 2.21 ถึง 2.23

43

รูปที่ 2.18 แสดงหลักการในการสรางแรงดูดดวย vacuum generator

รูปที่ 2.19 แสดงตัวอยางกรวยจับชิน้งานชนิดตาง ๆ

44

รูปที่ 2.20 แสดงตัวอยางการดูดจับชิ้นงานที่มพีืน้ผิวเรยีบดวยถวยยางรูปแบบตาง ๆ

รูปที่ 2.21 แสดงตัวอยางการประยุกตอุปกรณดูดจับดวยสุญญากาศกับหุนยนตอุตสาหกรรม

45

(ก) การดูดยึดลําโพงวิทยุ เพื่อยกลงกลอง

(ข)

(ข) การดูดยึดกระปองน้ําผลไม เพื่อยกลงกลอง

รูปที่ 2.22 แสดงตัวอยางการประยุกตอุปกรณจับยึดดวยสุญญากาศ

46

(ก) การดูดยึดกลอง เพื่อเคลื่อนยายและขนสง

(ข) การดูดยดึไข เพื่อยกใสถาด

รูปที่ 2.23 แสดงตัวอยางการประยุกตอุปกรณจับยึดดวยสุญญากาศ

47

48

49

http://www.fezer.de

50

2.2 ตัวอยางในการประยกุตกระบอกสูบในงานระบบควบคุมอัตโนมัติ

ชุดปอนชิ้นงาน

ชุดปอนล็อกชิน้งาน

ชุดปอนเรียงชิน้งานทรงกระบอกแบบแถว

ชุดยายชิน้งานขามสายพานลําเลยีง

ชุดปอนชิ้นงานทรงกลมครั้งละ 2 ชิ้นงาน

ชุดปอนชิ้นงานทรงกลมทางเดียว

ชุดปอนชิ้นงานทรงกลม 2 ทาง

ชุดปอนชิ้นงานทรงกลมแบบโรตารี่

ชุดยายชิน้งานขามสายพานลําเลยีง

รูปที่ 2.24 แสดงตัวอยางการประยุกตใชกระบอกสูบในงานปอนชิ้นงาน

51

(ก) เครื่องมวนโลหะทรงกระบอก (ข) เครื่องพับขอบโคง

(ค) เครื่องปมเจาะรูชิ้นงาน

(ง) เครื่องปมเจาะโลหะแผนอัตโนมัติ

รูปที่ 2.25 แสดงตัวอยางการประยุกตใชกระบอกสูบในงานอัดและตัดรูปแบบตาง ๆ

52

(ก) ระบบบรรจุกระปองลงกลองอัตโนมัติ

(ข) เครื่องหอฟลมแบบตอเนื่อง

รูปที่ 2.26 แสดงตัวอยางการประยุกตใชกระบอกสูบในงานบรรจุภัณฑอัตโนมัติ

53

(ก) ชุดปมเจาะร ู (ข) ชุดปอนเจาะอัตโนมัติ

(ค) ชุดพับฉาก (ง) ชุดพบัข้ึนรูปอัตโนมัติ

(จ) ชุดตรวจสอบปริมาณและคัดแยกอัตโนมัติ

รูปที่ 2.27 แสดงตัวอยางการประยุกตใชกระบอกสูบในงานเจาะและการตรวจสอบ

54

2.3 สัญลักษณอุปกรณทํางานที่ใชลมเปนตนกําลังชนิดอ่ืน ๆ

ตารางที่ 2.3 แสดงอุปกรณในการทํางานที่ใชระบบลมเปนตนกาํลังอืน่ ๆ

The main pneumatic actuators ลูกสูบชนิดพิเศษ

วิธีการติดตั้งกระบอกลูกสูบแบบตาง ๆ