ระบบนิวเมติกส์ (Pneumatic System)

ระบบนิวเมติกส์ (Pneumatic System) มีความสำคัญในวงการเครื่องกลและได้รับการนำมาใช้พัฒนาโซลูชันสำหรับระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม ระบบเหล่านี้มีความเกี่ยวข้องกับระบบไฮดรอลิก แต่แตกต่างกันที่ระบบนิวเมติกส์ใช้อากาศอัดแทนน้ำมันไฮดรอลิก คำว่า ‘Pneuma’ ในภาษากรีกหมายถึง ‘อากาศ’ ซึ่งในที่นี้หมายถึงการใช้อากาศอัดในการทำงานที่เฉพาะเจาะจง

อากาศที่ถูกบีบอัดในบรรยากาศเมื่อปริมาตรลดลงจะเพิ่มความดันและเรียกว่าอากาศอัด โดยทั่วไปอากาศอัดใช้เป็นสื่อกลางในการทำงานที่ความดันระหว่าง 6 กก./ตร.มม. ถึง 8 กก./ตร.มม. ด้วยระบบนิวเมติกส์ สามารถพัฒนาแรงได้สูงสุดถึง 50 กิโลนิวตัน บทความนี้จะกล่าวถึงภาพรวมของระบบนิวเมติกส์ที่ใช้กับแอปพลิเคชันต่างๆ

การสร้างระบบนิวเมติกส์สามารถทำได้โดยใช้ส่วนประกอบต่างๆ ซึ่งประกอบด้วยตัวกรองอากาศ (Intake filter), คอมเพรสเซอร์ (Compressor), ตัวทำความเย็น (Cooler), ตัวคั่น (Separator), ศูนย์ควบคุมมอเตอร์ (Motor control), ตัวรับสัญญาณ (Receiver), สวิตช์ความดัน (Pressure switch), การบำบัดอากาศรอง (Secondary air treatment), วาล์วควบคุม (Control valve) และแอคชูเอเตอร์ (Actuator) ด้านล่างนี้คือแผนภาพเส้นของระบบนิวเมติกส์

• ตัวกรองอากาศ (Intake Filter) : ตัวกรองไอดีใช้เพื่อกรองมลพิษออกจากอากาศซึ่งเรียกอีกอย่างว่าตัวกรองอากาศ
• คอมเพรสเซอร์ (Compressor) : หน้าที่หลักของคอมเพรสเซอร์นี้ คือ การลดปริมาณอากาศและเพิ่มความดันอากาศ
• ศูนย์ควบคุมมอเตอร์ (Motor Control Center) : มอเตอร์ในระบบนี้ใช้ เพื่อจ่ายพลังงานกลให้กับ คอมเพรสเซอร์เนื่องจากหน้าที่ของมอเตอร์คือการเปลี่ยนพลังงานจากไฟฟ้าเป็นเครื่องกล
• คูลเลอร์ (Cooler) : เครื่องทําความเย็นใช้เพื่อลดอุณหภูมิของอากาศอัด
• เครื่องสกัด (separator) : ตัวคั่นใช้เพื่อแยกความชื้นหรือไอน้ําภายในอากาศ
• ตัวรับสัญญาณ (Receiver) : ตัวรับสัญญาณในระบบเป็นถังแรงดันสูงซึ่งใช้ในการจัดเก็บอากาศอัดซึ่งมาจากเครื่องทําความเย็นอากาศ
• ระบบบำบัดอากาศอัด (Air Treatment) : การบําบัดอากาศในระบบข้างต้นสามารถแยกออกเป็นสามขั้นตอน ดังนั้น ในระยะแรกอนุภาคขนาดใหญ่จะถูกห้ามไม่ให้เข้าสู่คอมเพรสเซอร์ผ่านตัวกรองไอดี
• สวิตช์ความดัน (Pressure Switch) : สวิตช์ความดันในระบบข้างต้นใช้ เพื่อ ตรวจจับการเพิ่มขึ้น หรือลดลงของความดันอากาศซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงได้หรือไม่สามารถปรับได้ สวิตช์เหล่านี้ใช้ในการใช้งานสูญญากาศหรือแรงดัน
• วาล์วควบคุม (Control Valve) : วาล์วควบคุมในระบบด้านบนใช้เพื่อเปลี่ยนทิศทางการไหลของอากาศ
• แอคชูเอเตอร์ (Air Actuator) : ในระบบนิวเมติกส์ แอคชูเอเตอร์อากาศ เป็นส่วนสําคัญและหน้าที่หลักของสิ่งนี้คือการใช้พลังงานอากาศอัดซึ่งเรียกอีกอย่างว่าพลังงานความดัน และ เปลี่ยนเป็นพลังงานกล ดังนั้น เราจึงสามารถรับเอาต์พุตสุดท้ายจากแอคชูเอเตอร์อากาศ

Pneumatic System Components

มีส่วนประกอบมากมายที่เชื่อมต่อกันเพื่อสร้างระบบนิวเมติกที่สมบูรณ์ ระบบนิวเมติกส์เกือบทั้งหมดประกอบด้วยรายการเหล่านี้:

• วิธีการสร้างอากาศอัดเพื่อจ่ายพลังงานให้กับระบบ โดยปกติจะเป็นเครื่องอัดอากาศในโรงงาน และมักประกอบด้วยถังแรงดัน สำหรับอากาศสำรอง และท่อจ่ายอากาศไปยังเครื่องจักรและอุปกรณ์

• วิธีการควบคุมทิศทางการไหลของอากาศ โดยทั่วไปจะเป็นวาล์วหนึ่งประเภทขึ้นไป ทางเลือกที่ดีในการควบคุมเครื่องจักรคือวาล์วไอเสียตรงกลาง 5 ทิศทาง 3 ตำแหน่ง โดยตำแหน่งปิดตรงกลางจะปล่อยอากาศจากทั้งสองด้านของกระบอกสูบเมื่อกดหยุดฉุกเฉินและถอดกำลังออก โดยทั่วไปวาล์วนี้ทำงานโดยใช้โซลินอยด์ 24 VDC สองตัว การเพิ่มพลังงานให้กับโซลินอยด์แต่ละตัวจะขยายหรือหดกระบอกสูบที่สอดคล้องกัน

• อุปกรณ์ทำงานที่ขับเคลื่อนด้วยอากาศตั้งแต่หนึ่งเครื่องขึ้นไป สิ่งเหล่านี้อาจเป็นตัวกระตุ้นเชิงเส้นหรือแบบหมุน (กระบอกสูบ) กริปเปอร์ มอเตอร์ หัวจ่ายลม ฯลฯ

• ชุด ข้อต่อและท่อ เพื่อเชื่อมต่อส่วนประกอบทั้งหมดของระบบนิวเมติกส์ ซึ่งรวมถึงท่อและท่อแข็ง หรือท่อหรือท่ออ่อน กระบอกสูบส่วนใหญ่มีการควบคุมการไหลของทั้งสองพอร์ต เพื่อจำกัดความเร็วของกระบอกสูบโดยการจำกัดอากาศขณะที่ออกจากกระบอกสูบ

มีประสิทธิภาพ

แม้ว่าการออกแบบโดยใช้นิวเมติกส์จะเรียบง่าย แต่ก็มีเทคนิคบางอย่างที่ช่วยสร้างระบบที่ดีขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น สิ่งสำคัญคือต้องกำจัดการรั่วไหล ควรแก้ไขสัญญาณของการรั่วไหลของอากาศทันที ที่เกี่ยวข้องกับสิ่งนี้คือความยาวของท่อ ความยาวท่อที่สั้นลงจะช่วยลดปริมาตรของระบบที่ต้องเพิ่มแรงดันและการสูญเสียในแต่ละรอบ ส่งผลให้การใช้อากาศน้อยที่สุด วาล์วที่ติดตั้งโดยตรงกับกระบอกสูบเป็นตัวอย่างที่ชัดเจน ซึ่งให้การตอบสนองของระบบนิวเมติกส์ที่เร็วที่สุดเช่นกัน

เมื่อเลือกส่วนประกอบแบบนิวเมติกส์ ต้องแน่ใจว่าไม่ได้มีขนาดใหญ่เกินไป ซึ่งรวมถึง กระบอกลม วาล์ว สายลมและท่อ ใช้เครื่องมือสิ้นเปลืองอากาศแบบนิวเมติกส์แบบออนไลน์เพื่อช่วยในเรื่องนี้ โดยพื้นฐานแล้ว ให้กำหนดแรงที่จำเป็นในการทำงาน โดยคำนวณขนาดรูกระบอกสูบตามสิ่งนี้และแรงดันที่มีอยู่ เมื่อทราบความดันและกระบอกสูบแล้ว ให้คำนวณปริมาตรอากาศของวาล์วเป็นลูกบาศก์ฟุตต่อนาที (CFM) โดยใช้ความดัน กระบอกสูบ ความยาวช่วงชัก และเวลาสำหรับช่วงชัก

ในขณะที่กระบอกสูบกำลังทำงาน เช่น ระหว่างการจับยึด แรงดันการออกแบบที่เหมาะสมจะอยู่ที่ 60 ถึง 80 PSI เป็นเรื่องปกติ อย่างไรก็ตาม การดึงแคลมป์กลับคืนที่ความดันต่ำกว่าจะใช้พลังงานน้อยลง ดังนั้นให้พิจารณาใช้แรงดันกลับหรือแรงดันต่ำ

หลักการทํางานของระบบนิวเมติกส์

ในตอนแรกอากาศจะถูกนํามาโดยตรงจากชั้นบรรยากาศโดยใช้ตัวกรองอากาศ อากาศนี้ได้รับการทําความสะอาด และฟอกให้บริสุทธิ์ภายในตัวกรองอากาศ ตัวกรองเหล่านี้มีความสําคัญ เพราะหากใช้อากาศโดยตรงจากชั้นบรรยากาศอาจทําให้คอมเพรสเซอร์เสียหายได้ หลังจากนั้นอากาศสามารถจ่ายให้กับเครื่องอัดอากาศซึ่งขับเคลื่อนด้วยพลังงานกลที่ผลิตโดย มอเตอร์ไฟฟ้า    เครื่องอัดอากาศจะเพิ่มความดันอากาศและลดระดับเสียง เมื่อความดันอากาศเพิ่มขึ้นอุณหภูมิก็สามารถเพิ่มได้ ดังนั้น ในขั้นตอนต่อไปอากาศอัดจะถูกส่งไปยังเครื่องทําความเย็นอากาศซึ่งจะช่วยลดอุณหภูมิ แต่ความดันจะยังคงเหมือนเดิมแม้หลังจากลดอุณหภูมิลงแล้ว    หลังจากนั้นอากาศที่ระบายความร้อนจะถูกส่งและเก็บไว้ในถังรับ หลังจากนั้นอากาศนี้สามารถส่งไปยังห้องบําบัดอากาศซึ่งเรียกอีกอย่างว่าน้ํามันหล่อลื่นควบคุมตัวกรอง หรือ FRL เมื่ออากาศถูกย้ายเข้าไปในห้องนี้แล้วจึงแห้ง    ในระบบนิวเมติกส์ กระบวนการนี้มีความสําคัญมากเนื่องจากส่วนประกอบที่ใช้ใน ระบบนิวเมติกส์ มีความละเอียดอ่อน หากไม่ได้ใช้การบําบัดอากาศนี้อากาศอาจเปียก และ อุ่นและส่งตรงไปยังถังรับดังนั้นสิ่งนี้จะมีผลกระทบร้ายแรงต่อส่วนที่เหลือ ดังนั้นเมื่อใช้สิ่งนี้ประสิทธิภาพและประสิทธิภาพของระบบจึงสามารถเพิ่มขึ้นได้    อากาศจากการบําบัดอากาศจะถูกส่งไปยังวาล์วควบคุมเพื่อเปลี่ยนทิศทางการไหลตามความต้องการ ในที่สุดแอคชูเอเตอร์อากาศใช้พลังงานของอากาศและแปลงเป็นกลไกดังนั้นเราจึงสามารถรับเอาต์พุตสุดท้ายจากแอคชูเอเตอร์นี้ได้

ปัญหาทั่วไปในระบบนิวเมติกส์ ได้แก่ การเคลื่อนที่ช้าของแอคชูเอเตอร์, ความดันที่ลดลง, การรั่วของซีลอากาศ, การสำลักของอากาศมากเกินไป, ตัวกรองที่เสียหาย, การลอยตัวของทรงกระบอก, และการไหลของอากาศที่ไม่เปลี่ยนแปลงภายในวาล์วควบคุม เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ การบำรุงรักษาระบบนิวเมติกส์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ดังนั้น การบำรุงรักษาระบบนิวเมติกส์ควรดำเนินการดังนี้

• สําหรับสัปดาห์ละครั้งตัวกรองสายการบินต้องระบายและตรวจสอบการทํางานของกับดักน้ํา
• ทุกๆ 4 สัปดาห์ เราจําเป็นต้องตรวจสอบการรั่วไหลของอากาศและซีล
• ทุกสี่สัปดาห์จําเป็นต้องเพิ่มน้ํามันหล่อลื่นลงในสารหล่อลื่นหมอก
• สําหรับสัปดาห์ละครั้งจําเป็นต้องทําความสะอาดส่วนประกอบและแอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าภายนอก
• จําเป็นต้องตรวจสอบการเคลื่อนไหวของส่วนประกอบจุดหมุนและกระบอกสูบหล่อลื่น
• สําหรับครึ่งปีเราจําเป็นต้องเปลี่ยนตัวกรองอากาศ
• จําเป็นต้องทําความสะอาดและเปลี่ยนตัวเก็บเสียงที่เสียบอยู่หากจําเป็น

การใช้งานระบบนิวเมติกส์

• ระบบเหล่านี้ใช้ในอุตสาหกรรมการผลิต เช่น อุตสาหกรรมยานยนต์และชิ้นส่วนอะไหล่ยานยนต์
• ระบบเหล่านี้ใช้ในอุตสาหกรรมแปรรูป เช่น การแปรรูปอาหารเคมีสิ่งทอกระดาษปิโตรเคมี เป็นต้น
• สิ่งเหล่านี้ใช้ในรถโค้ชรถไฟระบบเบรกรถยนต์เกวียนและแท่นพิมพ์
• สิ่งเหล่านี้ใช้ในหุ่นยนต์อุตสาหกรรมเพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันเช่นการบรรจุการบรรจุการเจาะการปั๊มการเจาะการโฮสต์การหนีบ
• ระบบการประกอบ
• เครื่องจักรพลาสติก
• ล้างรถ
• ระบบทดสอบ
• ใช้ในการขับเคลื่อนทั้งแบบหมุนและเชิงเส้นและแอคชูเอเตอร์
• ระบบน้ําหล่อเย็น
• เปิดและปิดประตู
• ตลาดปิโตรเลียม
• สิ่งเหล่านี้ใช้ในอุปกรณ์ประเภทต่างๆสําหรับการขนถ่ายวัสดุ
• อุปกรณ์ทางการแพทย์
• การผลิตชิ้นส่วนที่ใช้กับลมอัดและของเหลว
• ใช้ในการทํางานของเครื่องมือเครื่องจักร

สรุป

ดังนั้นนี่คือภาพรวมของระบบนิวเมติกส์ที่ทำงานและการใช้งาน ระบบเหล่านี้ใช้พลังงานจากอากาศอัด ซึ่งทำให้พลังงานที่สร้างขึ้นโดยระบบเหล่านี้เชื่อถือได้มากขึ้น มีค่าใช้จ่ายน้อยกว่า มีความยืดหยุ่นมากขึ้น และไม่เป็นอันตรายเมื่อเทียบกับอุปกรณ์อื่นๆ ที่สร้างพลังงานในรูปแบบที่แตกต่างกัน เช่น มอเตอร์ไฟฟ้าหรือแอคชูเอเตอร์

อ้างอิง : elprocus.com, Burkert, Ross, Aignep, Airtec

กรุณาติดต่อเราสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม:

โทร: 02-384-6060  | ไลน์: @flutech.co.th  | อีเมล: [email protected]  | เฟสบุ๊ค: @flutech.co.th