กระบอกลม (Pneumatic Cylinder) หรือ Air Cylinder คือ อุปกรณ์ในระบบนิวเมติกส์ที่ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานลมอัดให้เป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นแบบลูกสูบ เพื่อใช้ในการขับเคลื่อน ยก ดัน จับ หรือเคลื่อนย้ายชิ้นงานในระบบอัตโนมัติและเครื่องจักรอุตสาหกรรม
Pneumatic Cylinder ได้รับความนิยมอย่างมากในงานอุตสาหกรรม เนื่องจากใช้งานง่าย ตอบสนองรวดเร็ว มีความทนทาน และช่วยลดต้นทุนในการควบคุมการเคลื่อนที่เมื่อเทียบกับระบบอื่น อีกทั้งยังสามารถใช้งานร่วมกับระบบ Automation ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ปัจจุบัน Cylinder มีให้เลือกหลายประเภท เช่น Single Acting Cylinder, Double Acting Cylinder, Rodless Cylinder และ Compact Cylinder ซึ่งแต่ละประเภทเหมาะกับลักษณะงานที่แตกต่างกัน การเลือกกระบอกลมที่เหมาะสมจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องจักรและยืดอายุการใช้งานของระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ
สารบัญเนื้อหา
- ส่วนประกอบของกระบอกลม
- หลักการทํางานของกระบอกลม
- ระยะสโตรค ความเร็ว และเวลา
- การคํานวณแรง
- กระบอกลมมาตรฐาน ISO
- กระบอกสูบไร้ก้าน
- กันกระแทก
- อุปกรณ์เสริมกระบอกสูบนิวเมติกส์
- เกณฑ์การคัดเลือก
- การบํารุงรักษากระบอกสูบนิวเมติกส์
- คําถามที่พบบ่อย
สินค้าแนะนำ
ส่วนประกอบของกระบอกลม
ส่วนประกอบหลักของ กระบอกลมแบบ Double Acting
- พอร์ตปลายก้าน (Cap-end port)
- แกนยึด (Tie rod)
- พอร์ตปลายท่อ (Rod-end port)
- ลูกสูบ (Piston)
- กระบอกสูบ (Barrel)
- แกนลูกสูบ (Piston rod)
หลักการทำงานของกระบอกลมนิวเมติกส์
กระบอกลมแบบ Double-acting
กระบอกลม แบบ Double-acting เป็นประเภทที่พบบ่อยที่สุดเนื่องจากให้ผู้ใช้ควบคุมการเคลื่อนไหวของลูกสูบได้อย่างสมบูรณ์ รูปภาพด้านล่าง แสดงถึงการเคลื่อนที่ของลูกสูบและก้านลูกสูบเมื่ออากาศอัดเข้าสู่ลูกสูบและแกนลูกสูบ ตําแหน่งเชิงลบ คือ เมื่อแกนลูกสูบหดกลับและตําแหน่งบวกคือเมื่อก้านลูกสูบขยายออก เมื่ออากาศอัดเข้าสู่พอร์ตปลายก้าน จะดันลูกสูบไปข้างหน้า ขยายก้านลูกสูบ (ในรูปฝั่งขวา) อากาศถูกบังคับให้ออกจากพอร์ตปลายก้าน ในการหดก้านลูกสูบอากาศอัดจะเข้าสู่พอร์ตปลายท่อบังคับให้อากาศออกจากพอร์ตปลายก้าน และ บังคับให้ลูกสูบหดกลับไปยังตําแหน่งลบ (ในรูปฝั่งซ้าย)
กระบอกลม แบบ Double-acting ช่วยให้ผู้ใช้สามารถควบคุมได้อย่างเต็มที่ความยาวจังหวะลูกสูบที่ยาวขึ้นและแรงเอาต์พุตคงที่ตลอดจังหวะทั้งหมด นอกจากนี้ยังสามารถทํางานได้ในอัตรารอบที่สูงขึ้น อย่างไรก็ตามไม่ควรใช้กระบอกสูบแบบ double-acting หากแอปพลิเคชันต้องการตําแหน่งฐานในสถานการณ์ที่ไม่ปลอดภัยเนื่องจากสูญเสียอากาศอัด เนื่องจากใช้อากาศอัดทั้งสองทิศทางจึงใช้พลังงานมากขึ้น
กระบอกลมแบบ Double-acting สามารถใช้งานได้หลายวิธี ในภาพเราจะเห็นแอปพลิเคชันการเลือกและวางสูญญากาศที่ใช้กระบอกสูบนิวเมติกเพื่อย้ายตําแหน่งของถ้วยดูด
กระบอกลมที่ใช้แรงดันในการเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว
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)
กระบอกลมโปรไฟล์ Profile ISO 15552 (32-320 mm)
กระบอกลมแบบ Compact ISO 21287 (20-100 mm)
กระบอกสูบไร้ก้าน (Rodless Cylinder)
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
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?
กระบอกลม (Pneumatic Cylinder) เป็นอุปกรณ์ในระบบนิวเมติกส์ที่ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานลมอัดให้เป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นแบบลูกสูบ เพื่อใช้ในการดัน ยก จับ หรือเคลื่อนย้ายชิ้นงานในเครื่องจักรและระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม
กระบอกลมสามารถหยุดตำแหน่งระหว่างทางได้หรือไม่?
กระบอกลมแบบ Double Acting Cylinder สามารถหยุดตำแหน่งระหว่างจังหวะการเคลื่อนที่ได้ในบางการใช้งาน แต่หากต้องการความแม่นยำสูง ควรเลือกใช้กระบอกลมที่มีระบบล็อกตำแหน่ง (Locking Cylinder) หรือใช้งานร่วมกับเซ็นเซอร์ตรวจจับตำแหน่งเพื่อเพิ่มความแม่นยำในการควบคุม
กระบอกลมทำงานอย่างไร?
กระบอกลมทำงานโดยใช้อากาศอัดในการผลักดันลูกสูบให้เคลื่อนที่ โดยกระบอกลมแบบ Double Acting จะใช้อากาศอัดในการเคลื่อนที่ทั้งขาเข้าและขาออก ส่วนกระบอกลมแบบ Single Acting จะใช้อากาศอัดเพียงด้านเดียว และใช้สปริงช่วยดันกลับในอีกทิศทางหนึ่ง
กระบอกลมมีกี่ประเภท?
กระบอกลม (Pneumatic Cylinder) มีหลายประเภทให้เลือกใช้งานตามลักษณะของระบบ เช่น Single Acting Cylinder, Double Acting Cylinder, Compact Cylinder และ Rodless Cylinder โดยแต่ละประเภทมีจุดเด่นและการใช้งานที่แตกต่างกัน เพื่อให้เหมาะกับงานอุตสาหกรรมและระบบ Automation แต่ละรูปแบบ
ระยะชัก (Stroke) ของกระบอกลม คืออะไร?
ระยะชัก หรือ Stroke คือ ระยะทางทั้งหมดที่ก้านลูกสูบของกระบอกลมสามารถเคลื่อนที่ได้ในหนึ่งจังหวะ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการเลือกใช้งานกระบอกลมให้เหมาะกับลักษณะงานและพื้นที่ติดตั้ง
อ้างอิง: tameson.com, AIRTEC, PNEUMAX, FPC, AIGNEP
กรุณาติดต่อเราสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม: โทร: 02-384-6060 | ไลน์: @flutech.co.th | อีเมล: sales@flutech.co.th | เฟสบุ๊ค: @flutech.co.th

