หลักพื้นฐานการเลือกใช้ กระบอกสูบ ในโรงงานอุตสาหกรรม
สารบัญ
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
1.1.1. กระบอกสูบทางเดียว (Single Acting ylinder)
จากรูปเห็นได้ว่ามีการจ่ายลมเพียงทิศทางเดียว เพื่อใช้ในการควบคุมการเคลื่อนที่ของก้านสูบ เมื่อไม่มีการจ่ายลมจะเห็นว่า ก้านสูบจะเคลื่อนที่กลับสู่ตำแหน่งเริ่มต้นด้วยแรงของสปริง
1.1.2. กระบอกสูบสองทิศทาง (Double Acting Cylinder)
จากรูปจะเห็นว่าโครงสร้างภายในนั้นไม่มีสปริง จึงทำให้การเคลื่อนที่ของก้านสูบนั้น ขึ้นอยู่กับแรงดันลม(หรือน้ำมัน) ที่จ่ายเข้าทางฝั่งนั้น ๆ ของกระบอกสูบ
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 |
