หลักพื้นฐานการเลือกใช้ กระบอกสูบ ในโรงงานอุตสาหกรรม

　บทความนี้จะอธิบายถึงข้อสำคัญในการเลือกใช้ กระบอกสูบ (Cylinder) สำหรับการออกแบบระบบ FA (Factory Automation) ที่มีการใช้งานกระบอกสูบ

 (1) สิ่งที่ต้องพิจารณาสำหรับการเลือกใช้กระบอกสูบ

No.	หัวข้อตรวจสอบ	หัวข้อในการพิจารณา
1	ทิศทางของแอคชูเอเตอร์	กระบอกสูบทางเดียว หรือ กระบอกสูบสองทาง
2	การเคลื่อนที่แบบเส้นตรงหรือแบบแกว่ง	เลือกรูปทรงของอุปกรณ์ช่วย (เคลวิสแฮงเกอร์ หน้าแปลน ฯลฯ)
3	แรงอัดที่ต้องการในการเคลื่อนย้ายโหลด	ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของกระบอกสูบ (การคำนวณแรงอัด) แรงดันที่ใช้งาน
4	ระยะทางในการเคลื่อนย้ายโหลด	ระยะชักของกระบอกสูบ [ ขีดจำกัดของระยะชักพิจารณาจากการโก่งเดาะของกระบอกสูบ (Bucking) ]
5	ความเร็วในการเคลื่อนย้ายโหลด	ขนาดวาล์ว ขนาดท่อ
6	แรงกระแทกที่ปลายกระบอกสูบ	ตัวกันกระแทก (ตรวจสอบผลของตัวกันกระแทก)
7	พิสัยของอุณหภูมิใช้งาน (ภายใน 5〜60℃ หรือไม่)	ประเภทวัสดุของปะเก็น
8	สภาพแวดล้อม (มีฝุ่นผง เศษตัด ของเหลวในกระบวนการ ฯลฯ)	ฝาครอบกันฝุ่น
9	ความกังวลด้านการกัดกร่อน	กระบอกสูบป้องกันการกัดกร่อน (กระบอกสูบที่ผ่านการชุบผิว หรือใช้วัสดุป้องกันการกัดกร่อน)

　แรงอัดจะถูกกำหนดโดยขนาดของกระบอกสูบ ขนาดของก้านสูบ และแรงดันที่ใช้งาน  (อ้างอิงตาม【แผนภาพที่ 1】) ก่อนที่จะไปสู่หัวข้อถัดไป เรามาดูการทำงานของกระบอกสูบ รวมไปถึงรูปแบบการเคลื่อนที่กันครับ

1.1.ทิศทางของแอคชูเอเตอร์

ทิศทางของแอคชูเอเตอร์นั้น มีด้วยกัน 2 รูปแบบ ดังนี้

1.2. รูปแบบการเคลื่อนที่

รูปแบบการเคลื่อนที่ มีด้วยกัน 2 รูปแบบ ดังนี้

1.2.1.การเคลื่อนที่แบบเส้นตรง

1.2.2.การเคลื่อนที่แบบแกว่ง

 (2) การคำนวณแรงอัดของ กระบอกสูบ

 2.1 หัวข้อพิจารณาในการเลือกใช้กระบอกสูบ กรณีเลือกใช้กระบอกสูบสองทาง

　แรงอัดจะถูกกำหนดโดยขนาดของกระบอกสูบ ขนาดของก้านสูบ และแรงดันใช้งาน (อ้างอิงตาม【แผนภาพที่ 1】)

■ แรงประสิทธิผลของกระบอกสูบ      FA＝F・μ＝ (A・P) ×μ 　　　FA：แรงประสิทธิผล [N] 　　　F ：แรงอัดตามทฤษฎี [N] 　　　P：แรงดันใช้งาน [MPa] 　　　A：พื้นที่รับแรงดันของลูกสูบ [mm2] 　　　μ：ประสิทธิผลของแรงอัดของกระบอกสูบ [％]

 2.1 กรณีใช้กระบอกสูบทางเดียว

　แรงอัดคือแรงลัพธ์ของแรงอัดในกระบอกสูบสองทางกับแรงดันกลับของสปริงภายในกระบอกสูบ (เพิ่มหรือลดแรงดัน) เพื่อให้กระบอกสูบกลับคืนตำแหน่งเดิม

■แรงอัดของกระบอกสูบทางเดียวแบบผลัก (ตาม【แผนภาพที่ 2】) 　　แรงอัด FPUSH＝π／4× (D2・P・μ) − (แรงดันกลับของสปริง) 　　　D：ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบ [mm]

■แรงอัดของกระบอกสูบทางเดียวแบบดึง 　　แรงดึง FPULL＝π／4× [ (D2—d2) ・P・μ ] − (แรงดันกลับของสปริง) 　　　d：ขนาดของก้านสูบ

 (3) ประสิทธิภาพของ กระบอกสูบ

　แรงอัดที่เกิดจากอากาศอัด จะมีขนาดต่ำกว่าแรงอัดทางทฤษฏี เนื่องจากแรงเสียดทานภายในโครงสร้างกระบอกสูบ ฯลฯ หากแรงดันใช้งานกำหนดที่ 0.3 MPa ขึ้นไป การเลือกใช้กระบอกสูบควรคำนวณโดยให้ค่าประสิทธิผลของแรงอัดของกระบอกสูบ : μ＝50 ％

 (4) โหลดด้านข้าง (Lateral Load) ของ กระบอกสูบ

　หากมีโหลดด้านข้างกระทำต่อก้านสูบ จะทำให้แรงดันจุดสัมผัสที่บุชชิ่งของฝาสูบหรือผนังด้านในท่อลมของกระบอกสูบเพิ่มขึ้นจนอาจทำให้เกิดรอยขูดได้ ขีดจำกัดของโหลดด้านข้างคำนวณจาก 1/20 ของค่าแรงอัดสูงสุดของกระบอกสูบ (μ＝100％)

จบกันไปแล้วนะครับ สำหรับความรู้พื้นฐานการในการเลือกใช้กระบอกสูบ หวังว่าเพื่อนๆ จะได้สาระความรู้เพิ่มเติมไม่มากก็น้อยจากบทความนี้ สุดท้ายนี้เรามีคำศัพท์ที่น่าสนใจมาฝากกันเหมือนเดิมครับ 

คำศัพท์ที่น่าสนใจ

No.	คำศัพท์	คันจิ	ฮิรางานะ	คาตาคานะ	คำอ่าน
1	กระบอกสูบ (cylinder)	–	–	シリンダ	Shi-rin-da