กระบอกลม กระบอกสูบ (Pneumatic Cylinders) คืออะไร ทำงานอย่างไร

กระบอกลม (Pneumatic Cylinder) คืออะไร ทำงานอย่างไร

กระบอกลม (Pneumatic Cylinder) กระบอกลมนิวเมติกส์จะแปลงพลังงานลมอัดให้เป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นแบบลูกสูบกลับ ใช้งานง่ายและเป็นโซลูชันที่ประหยัดต้นทุนในการเคลื่อนย้ายโหลดเชิงเส้น ทำให้มักใช้ในระบบอัตโนมัติของเครื่องจักรและกระบวนการทางอุตสาหกรรม บทความนี้ให้ภาพรวมที่สมบูรณ์เกี่ยวกับวิธีการทำงานของกระบอกสูบนิวเมติกส์ กระบอกสูบนิวเมติกส์ ประเภทต่างๆ คุณสมบัติที่สำคัญ และวิธีการเลือกใช้กระบอกลมสำหรับการใช้งาน

สารบัญเนื้อหา

สินค้าแนะนำ

pneumax cylinder

กระบอกลม PNEUMAX SPA

Aignep กระบอกลม (Cylinder)

กระบอกลม AIGNEP ITALY

FPC กระบอกลม (Cylinder)

กระบอกลม FPC

Airtec กระบอกลม (Cylinder)

กระบอกลม AIRTEC

ส่วนประกอบของกระบอกลม

ส่วนประกอบของ กระบอกลม pneumatic-cylinder-design

ส่วนประกอบหลักของ กระบอกลมแบบ Double Acting

  • พอร์ตปลายก้าน (Cap-end port)
  • แกนยึด (Tie rod)
  • พอร์ตปลายท่อ (Rod-end port)
  • ลูกสูบ (Piston)
  • กระบอกสูบ (Barrel)
  • แกนลูกสูบ (Piston rod)
กระบอกลมแบบเดี่ยว จะมีเฉพาะ พอร์ตปลายก้าน หรือ พอร์ตปลายท่อ และใช้สปริงเชิงกลสําหรับการเคลื่อนที่ทุติยภูมิ กระบอกลม ถูกปิดผนึกที่ปลายทั้งสองด้านด้วย ฝาปิดหัวและฝาท้าย อากาศอัด (หรือสปริง) จะเคลื่อนลูกสูบ และต่อมาแกนลูกสูบ ความยาวจังหวะของกระบอกลมนิวเมติกส์ คือ ก้านลูกสูบสามารถขยายได้

หลักการทำงานของกระบอกลมนิวเมติกส์

กระบอกลมแบบ Double-acting

กระบอกลม แบบ Double-acting เป็นประเภทที่พบบ่อยที่สุดเนื่องจากให้ผู้ใช้ควบคุมการเคลื่อนไหวของลูกสูบได้อย่างสมบูรณ์ รูปภาพด้านล่าง แสดงถึงการเคลื่อนที่ของลูกสูบและก้านลูกสูบเมื่ออากาศอัดเข้าสู่ลูกสูบและแกนลูกสูบ ตําแหน่งเชิงลบ คือ เมื่อแกนลูกสูบหดกลับและตําแหน่งบวกคือเมื่อก้านลูกสูบขยายออก เมื่ออากาศอัดเข้าสู่พอร์ตปลายก้าน จะดันลูกสูบไปข้างหน้า ขยายก้านลูกสูบ (ในรูปฝั่งขวา) อากาศถูกบังคับให้ออกจากพอร์ตปลายก้าน ในการหดก้านลูกสูบอากาศอัดจะเข้าสู่พอร์ตปลายท่อบังคับให้อากาศออกจากพอร์ตปลายก้าน และ บังคับให้ลูกสูบหดกลับไปยังตําแหน่งลบ (ในรูปฝั่งซ้าย)

กระบอกลม นิวเมติกส์, กระบอกสูบนิวเมติกส์ (Pneumatic Cylinders) - pneumatic-cylinder-movement

กระบอกลม แบบ Double-acting ช่วยให้ผู้ใช้สามารถควบคุมได้อย่างเต็มที่ความยาวจังหวะลูกสูบที่ยาวขึ้นและแรงเอาต์พุตคงที่ตลอดจังหวะทั้งหมด นอกจากนี้ยังสามารถทํางานได้ในอัตรารอบที่สูงขึ้น อย่างไรก็ตามไม่ควรใช้กระบอกสูบแบบ double-acting หากแอปพลิเคชันต้องการตําแหน่งฐานในสถานการณ์ที่ไม่ปลอดภัยเนื่องจากสูญเสียอากาศอัด เนื่องจากใช้อากาศอัดทั้งสองทิศทางจึงใช้พลังงานมากขึ้น

กระบอกสูบนิวเมติกส์ - pneumatic-cylinder-pick-place

กระบอกลมแบบ Double-acting สามารถใช้งานได้หลายวิธี ในภาพเราจะเห็นแอปพลิเคชันการเลือกและวางสูญญากาศที่ใช้กระบอกสูบนิวเมติกเพื่อย้ายตําแหน่งของถ้วยดูด

กระบอกลมที่ใช้แรงดันในการเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว

กระบอกลมที่ใช้แรงดันในการเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว (Single-acting pneumatic cylinder) ใช้อากาศอัดเพื่อขับเคลื่อนลูกสูบในทิศทางเดียวเท่านั้น สปริงเชิงกลจะเคลื่อนลูกสูบไปในทิศทางตรงกันข้าม รูปภาพด้านล่างแสดงความเป็นไปได้ในการออกแบบทั้งสอง สปริงขยาย (A) หรือหดกลับ (B) ลูกสูบ กระบอกสูบแบบ single-acting มักใช้สําหรับการใช้งานที่ไม่ปลอดภัยซึ่งลูกสูบต้องอยู่ในตําแหน่งที่แน่นอนเมื่อสูญเสียอากาศอัด ดังนั้นกระบอกลมแบบเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวจึงมีตําแหน่ง “ฐาน”     เนื่องจากสปริงเชิงกลกระบอกลม แบบเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว ไม่ได้ให้แรงเอาต์พุตที่สม่ําเสมอตลอดความยาวจังหวะลูกสูบเต็มเนื่องจากแรงสปริงตรงข้าม นอกจากนี้จังหวะของกระบอกสูบแบบเดี่ยวยังมี จํากัด เนื่องจากพื้นที่ของสปริงอัด ดังนั้นความยาวการก่อสร้างของกระบอกสูบแบบเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวจึงยาวกว่าความยาวสโตรคจริง
กระบอกลม แบบ single acting cylinder section

Single-acting pneumatic cylinder

ระยะสโตรค ความเร็ว และเวลา

ความยาวสโตรคของกระบอกสูบนิวเมติก เวลาจังหวะเต็ม และความเร็วส่งผลต่อประสิทธิภาพและประสิทธิภาพของกระบอกสูบในระบบอย่างมาก

  • ความยาวสโตรค/ระยะเคลื่อนที่: ความยาวจังหวะของกระบอกสูบนิวเมติกคือระยะทางสูงสุดที่กระบอกสูบนิวเมติกสามารถเคลื่อนย้ายโหลดได้
  • เวลาจังหวะเต็ม: เวลาที่จําเป็นสําหรับแกนกระบอกสูบในการเคลื่อนที่จากที่ขยายเต็มที่ไปจนถึงหดกลับจนสุดหรือในทางกลับกัน
  • ความเร็ว: ความเร็วของก้านลูกสูบถูกกําหนดโดยการหารความยาวสโตรคด้วยเวลาจังหวะ

การคํานวณแรง

ในการเลือกกระบอกสูบนิวเมติกสิ่งสําคัญคือต้องเข้าใจก่อนว่าต้องใช้แรงเท่าใดในการเคลื่อนย้ายโหลดด้วยความเร็วที่ต้องการ กระบอกสูบที่เลือกเพื่อเคลื่อนย้ายโหลดควรมีระดับแรงสูงกว่าแรงที่จําเป็นในการเคลื่อนย้ายโหลดเล็กน้อย

กระบอกลมมาตฐาน ISO

การออกแบบกระบอกลม มักจะเป็นไปตาม มาตรฐาน ISO ทําให้สามารถใช้แทนกันได้กับผลิตภัณฑ์ของผู้ผลิตหลายราย ดังนั้นขนาดการติดตั้ง กระบอกสูบ ระยะชัก ลักษณะแกนลูกสูบ และพ็อตช่องอากาศขึ้นอยู่กับประเภท / มาตรฐานและการใช้งาน อย่างไรก็ตามยังมีกระบอกสูบที่ไม่ได้มาตรฐานจํานวนมากสําหรับการใช้งานพิเศษ

กระบอกลมแบบ Round ISO 6432 (8-25 mm)

ISO 6432 เป็นมาตรฐาน ISO เมตริกที่ใช้บังคับกับกระบอกลม แบบทางเดียว ที่มีรูตั้งแต่ 8 mm. ถึง 25 mm. และแรงดันใช้งานสูงสุด 10 bar (1000,6432 k Pa) โดยทั่วไปจะเรียกว่ากระบอกลมขนาดเล็กหรือกระบอกสูบกลม มาตรฐานนี้กําหนดชุดเมตริกของขนาดการติดตั้งที่จําเป็นสําหรับความสามารถในการเปลี่ยนกระบอกสูบ มาตรฐานกระบอกลม นี้ไม่มีการปรับลดแรงสั่นสะเทือนด้วยตนเอง ISO 6432 เป็นกระบอกสูบขนาดกะทัดรัดที่สมบูรณ์แบบเหมาะสําหรับระบบอัตโนมัติในเครื่องมือวินิจฉัยการบรรจุภัณฑ์, อุตสาหกรรมยานยนต์ และ เชิงพาณิชย์ เลือกดูสินค้ากระบอกลมมาตฐาน ISO ได้ที่นี่
กระบอกลมสแตนเลส (Stainless Steel Pneumatic Cylinder) PNEUMAX ITALY - MICRO CYLINDER TYPE 1280

Stainless Steel Cylinder to ISO 6432 Type 1280.32.80.AM

PNEUMAX - MICRO CYLINDER BORE 32 MM. STROKE 75 MM. TYPE 1280.32.75.A.M

Stainless Steel Micro Cylinder to ISO 6432 Type 1280.32.75.AM

กระบอกลม ยี่ห้อ FPC - MI Micro Cylinder ISO 6432

กระบอกลม MI Series มาตรฐาน ISO 6432

กระบอกลมโปรไฟล์ Profile ISO 15552 (32-320 mm)

ISO 15552 กำหนดขนาดการติดตั้งแบบเมตริก ลักษณะการติดตั้ง ลักษณะแกนลูกสูบระยะชักสำหรับกระบอกลมก้านเดี่ยวหรือคู่ที่มีแรงดันใช้งานสูงสุดถึง 10 bar (1000 k Pa) และขนาดรูตั้งแต่ 32 mm. ถึง 3 mm. มาตรฐานนี้ใช้กับกระบอกสูบที่มีการติดตั้งแบบถอดได้ VDMA 24562 มีอยู่ทั่วไปในเยอรมนีและมีไว้สำหรับกระบอกสูบโปรไฟล์และก้านสูบ ชุดกระบอกลม ISO 15552 มีการลดแรงกระแทกแบบปรับได้ ซึ่งช่วยให้ลดแรงสั่นสะเทือนได้อย่างสมบูรณ์แบบ ดังนั้น กระบอกลม ISO 15552 จึงเหมาะสำหรับการเคลื่อนย้ายที่มีประสิทธิภาพของโหลดขนาดใหญ่ โดยทั่วไปจะใช้ในระบบอัตโนมัติทั่วไปในเครื่องจักรและระบบต่างๆ อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม ฯลฯ ISO 15552 ได้เข้ามาแทนที่มาตรฐานเก่าอย่าง ISO 6431 และ VDMA 24562 ดูสินค้ากระบอกลม ISO 15552 ของเราได้ที่นี่
PNEUMAX - กระบอกลม CYLINDER TYPE 1321 BORE 40 MM. STROKE 100 MM.

Cylinder to ISO 15552 Type 1321.40.100.01

กระบอกลมนิวเมติกส์ มาตฐาน ISO 15222 รุ่น DNC ยี่ห้อ FPC

กระบอกลม รุ่น DNC มาตรฐาน ISO 15552

AIGNEP - แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าพร้อมตัวยึดมอเตอร์แบบอินไลน์ ELECTRIC ACTUATOR WITH IN-LINE MOTOR MOUNT H SERIES

AIGNEP – Electric Actuator H Series

กระบอกลมแบบ Compact ISO 21287 (20-100 mm)

ISO 21287 ใช้กับกระบอกลม ขนาดกะทัดรัดแบบทางเดียวที่มีแรงดันใช้งานสูงสุด 10 bar (1000 k Pa) และขนาดรูตั้งแต่ 20 mm. ถึง 100 mm. ชุดกระบอกลม นี้ไม่ได้ติดตั้งระบบกันกระแทกแบบปรับได้ อย่างไรก็ตามมีกันชนยางที่ปลายทั้งสองด้านเพื่อกันกระแทก ชุดกระบอกลม ISO 21287 มีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบา ดังนั้น จึงเป็นที่ต้องการสําหรับการใช้งานที่มีข้อจํากัดด้านพื้นที่ ดูสินค้ากระบอกสูบ ISO 21287 ของเราได้ที่นี่
กระบอกลม PNEUMAX ITALY COMPACT CYLINDER BORE 40 mm. STROKE 60 mm.TYPE : 1561.40.60.02.1

Compact Cylinder TYPE 1561.40.60.02.1 ISO 21287

กระบอกลม มาตรฐาน ISO ยี่ห้อ FPC - AND SERIES ISO 21827

กระบอกลมคอมแพค รุ่น AND มาตรฐาน ISO 21287

AIRTEC - Series NYE-Compact Single Acting, ISO 21287

SERIES NYE Compact Single Acting ISO 21287

กระบอกสูบไร้ก้าน (Rodless Cylinder)

กระบอกสูบไร้แกน คล้ายกับ กระบอกลม คือ ใช้อากาศอัดเพื่อเคลื่อนย้ายโหลดในเส้นทางเชิงเส้น อย่างไรก็ตามกระบอกสูบแบบไม่มีก้านจะเคลื่อนย้ายโหลดไปพร้อมกับลูกสูบแทนที่จะผลักหรือดึงโหลด ดังนั้นจึงไม่มีการโก่งก้านลูกสูบแรงเท่ากันทั้งสองทิศทางและมีขนาดกะทัดรัดกว่าสําหรับความยาวสโตรคเดียวกัน กระบอกสูบแบบไม่มีก้านมักใช้สําหรับการจัดการวัสดุการโหลดการยกการตัดเว็บ อ่าน บทความทางเทคนิคของกระบอกสูบไร้ก้าน ของเราสําหรับข้อมูลเพิ่มเติม ดูสินค้าสำหรับกระบอกสูบไร้ก้าน

กันกระแทก (Cushioning)

การเคลื่อนที่ของลูกสูบในกระบอกสูบนิวเมติกสามารถทําได้เร็วมากเมื่ออากาศอัดเข้าสู่กระบอกสูบ การเคลื่อนไหวที่รวดเร็วนี้สามารถสร้างแรงกระแทกอย่างหนักเมื่อลูกสูบกระแทกศีรษะหรือฝาท้าย แรงกระแทกนี้ทําให้เกิดความเครียดกับส่วนประกอบกระบอกลมส่งเสียงดังและส่งแรงสั่นสะเทือนไปยังโครงสร้างเครื่องจักร เพื่อป้องกันสิ่งนี้จะใช้การกันกระแทกที่ฝาปิดเพื่อชะลอความเร็วลูกสูบ การกันกระแทกยังสามารถป้องกันไม่ให้ลูกสูบดีดตัว (กระเด้ง) ออกจากตําแหน่งสิ้นสุด กระบอกสูบนิวเมติกส่วนใหญ่มีการกันกระแทกแบบ end-of-stroke ด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งต่อไปนี้:

  • โช้คอัพแบบยืดหยุ่น (Flexible shock absorbers): โช้คอัพเหล่านี้เหมาะที่สุดสําหรับความเร็วในการทํางานช้าโหลดต่ําและจังหวะที่สั้นลง วัสดุของพวกเขามักจะเป็นอีลาสโตเมอร์ที่มาในรูปแบบของแหวน
  • ปรับแรงกระแทกแบบนิวเมติกได้ (Adjustable pneumatic cushioning): การกันกระแทกสไตล์นี้มีไว้สําหรับกระบอกสูบนิวเมติกขนาดใหญ่ที่มีความเร็วลูกสูบสูงกว่าหรือแรงขึ้น ปริมาณอากาศที่แน่นอนซึ่งติดอยู่ที่ตําแหน่งท้ายของลูกสูบจะดูดซับแรงกระแทก
  • ปรับเองนิวเมติกกันกระแทก (Self-adjusting pneumatic cushioning): การกันกระแทกสไตล์นี้ยังใช้อากาศที่ติดอยู่เพื่อดูดซับแรงกระแทก แต่สามารถปรับให้เข้ากับแรงที่แตกต่างกันได้ ไม่จําเป็นต้องปรับด้วยตนเอง การกันกระแทกด้วยลมแบบปรับได้เองเหมาะที่สุดสําหรับการใช้งานที่มีแรงต่างกัน

อุปกรณ์เสริมกระบอกลมนิวเมติกส์

เซ็นเซอร์กระบอกสูบนิวเมติกส์ ให้การตอบสนองตำแหน่งลูกสูบกับระบบควบคุมในเครื่องจักรและอุปกรณ์อัตโนมัติ โดยปกติแล้วลูกสูบจะมีแม่เหล็กอยู่ในตัวกระบอกสูบ จากนั้น สามารถติดตั้งเซ็นเซอร์เข้ากับตัวกระบอกสูบนิวแมติกดังรูปที่ 6 แสดง เพื่อกำหนดตำแหน่งของลูกสูบ สามารถตรวจจับการยืด การหด หรือตำแหน่งแต่ละตำแหน่งตามตัวกระบอกสูบ ขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่ติดตั้งเซ็นเซอร์ สามารถติดตั้งเซ็นเซอร์หลายตัวเข้ากับตัวกระบอกสูบได้หากต้องการการตอบสนองหลายตำแหน่ง 

Reed sensors เป็นเซ็นเซอร์ประเภทที่พบได้บ่อยที่สุด เนื่องจากมีวงจรชีวิตที่ยาวนาน (มากกว่า 10 ล้านตัว) และโดยทั่วไปแล้วไม่ใช่จุดแรกของความล้มเหลวสำหรับการใช้งานที่มีการกระแทกหรือการสั่นสะเทือนสูง อ่านบทความเซ็นเซอร์กระบอกลมของเราเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการทำงาน

กระบอกลมนิวเมติกส์ ,เซ็นเซอร์กระบอกลมนิวเมติกส์ - iso-15552-sensor-mount-label

กระบอกสูบนิวเมติกส์ที่มีเซนเซอร์ (C) ติดตั้งผ่านสกรูตัวหนอน (B) พร้อมไขควง (A)

กริปเปอร์นิวเมติกส์

กริปเปอร์นิวเมติกส์ เป็นอุปกรณ์หยิบและวางที่ใช้อากาศอัดเพื่อใช้งานขากรรไกรกริปเปอร์หรือที่เรียกว่านิ้วมือ พวกเขามักจะมีสองหรือสามนิ้วและมีกระบอกสูบนิวเมติกภายในเพื่อใช้งานและควบคุมพวกเขา ส่วนใหญ่จะใช้ในกระบวนการผลิตอัตโนมัติเพื่อจับชิ้นงาน อ่านบทความกริปเปอร์นิวเมติกส์ของเราเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการทํางาน

อุปกรณ์ติดตั้ง

อุปกรณ์เสริมสําหรับติดตั้งใช้เพื่อติดตั้ง กระบอกสูบนิวเมติกส์ หรือสําหรับเชื่อมต่อก้านลูกสูบเข้ากับโหลด โดยทั่วไปจะได้รับการออกแบบตามมาตรฐาน ISO ของกระบอกสูบนิวเมติก อุปกรณ์เสริมสําหรับติดตั้งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพของระบบความน่าเชื่อถือและการออกแบบโดยรวม หน้าแปลน, อาหารติดตั้ง, เดือย, วงเล็บมุมและตาทรงกลมเป็นเพียงบางส่วนของอุปกรณ์เสริมการติดตั้งที่แตกต่างกัน อ่านบทความของเราเกี่ยวกับอุปกรณ์เสริมสําหรับติดตั้งและปลายก้าน

เกณฑ์การคัดเลือก

การเลือกกระบอกสูบนิวเมติกส์ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่อไปนี้

  • ความยาวสโตรค/ระยะเคลื่อนที่
  • รูปแบบการติดตั้ง
  • คําติชมของตําแหน่ง
  • กันกระแทก
  • เส้นผ่าศูนย์กลางกระบอกสูบ
  • แรงดันใช้งาน
  • ขนาดการเชื่อมต่อ
  • มาตรฐาน ISO

การบํารุงรักษากระบอกสูบนิวเมติกส์

กระบอกสูบนิวเมติกส์ มีความน่าเชื่อถือ แต่สามารถสะสมการสึกหรอและความเสียหายเมื่อเวลาผ่านไป สิ่งนี้นําไปสู่ประสิทธิภาพที่แย่ลงและที่เลวร้ายที่สุดคือความล้มเหลว การบํารุงรักษาที่เหมาะสมรวมถึงการตรวจสอบและซ่อมแซมซึ่งสามารถช่วยป้องกันปัญหาเกี่ยวกับกระบอกสูบยืดอายุการใช้งาน

คำถามที่พบบ่อย

กระบอกลม ทำหน้าที่อะไร ?

กระบอกลมนิวเมติกส์ เป็นอุปกรณ์เชิงกลที่แปลงพลังงานอากาศอัดเป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นแบบลูกสูบ

กระบอกลม สามารถหยุดจังหวะกลางคันได้หรือไม่ ?

กระบอกลมแบบ Double-acting สามารถหยุดจังหวะกลางได้ สำหรับการใช้งานที่มีความแม่นยำสูง ควรใช้กระบอกล็อคแบบพิเศษและการตอบสนองตำแหน่ง

กระบอกลม ทํางานอย่างไร?

กระบอกลม แบบ Double-Acting ใช้อากาศอัดเพื่อเคลื่อนลูกสูบ เข้าและออก ในขณะที่กระบอกลมสำหรับการเคลื่อนที่ทางเดียว จะใช้อากาศอัดสำหรับการเคลื่อนที่ทางเดียวและสปริงกลับสำหรับอีกทางหนึ่ง

ระยะชักหมายถึงอะไรสำหรับกระบอกลม?

ระยะชัก คือระยะทางทั้งหมดที่ก้านลูกสูบสามารถเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวได้

อ้างอิง: tameson.com, AIRTEC, PNEUMAX, FPC, AIGNEP

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