กระบอกลม (Cylinder) คืออะไร

กระบอกลม คืออะไร

กระบอกลม (Cylinder) หรือ กระบอกสูบ คือ อุปกรณ์กลที่ใช้พลังงานจากอากาศแรงดันสูงเพื่อผลิตแรง อุปกรณ์ประกอบไปด้วยลูกสูบ, ก้านลูกสูบ, และกระบอกสูบ ความดันอากาศที่เพิ่มขึ้นภายในกระบอกสูบทำให้ลูกสูบเคลื่อนไปตามทิศทางที่กำหนด และก้านลูกสูบจะส่งต่อแรงที่ได้ไปยังวัตถุที่ต้องการเคลื่อนที่

ของเหลวที่ใช้ในกระบอกสูบนิวเมติกคืออากาศอัด ซึ่งทำให้กระบอกสูบนิวเมติกเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่ต้องการความสะอาดระดับสูง เนื่องจากไม่มีการปนเปื้อนจากของเหลวหากเกิดการรั่วไหล นอกจากนี้ กระบอกสูบนิวเมติกยังทำงานได้อย่างเงียบสงบและไม่จำเป็นต้องใช้ถังเก็บขนาดใหญ่สำหรับเก็บอากาศอัดที่ใช้งาน

กระบอกสูบนิวเมติกถูกใช้งานในระบบอัตโนมัติของเครื่องจักรและกระบวนการอุตสาหกรรม แรงและการเคลื่อนที่ที่สร้างโดยกระบอกสูบนิวเมติกนี้สามารถนำไปใช้กับกลไกต่างๆ เช่น การคีบ การดัน การปิด และการยกของ ในโรงงาน มักใช้กระบอกสูบนิวเมติกในการจับและวางวัตถุซ้ำๆ ลงในเครื่องจักรหรืออุปกรณ์ ส่วนในระบบท่อ ใช้สำหรับการควบคุมวาล์ว

ส่วนประกอบของกระบอกลม

กระบอกลม ทำงานอย่างไร

หลักการทำงานของกระบอกสูบนิวแมติกจะแตกต่างกันไปตามประเภทของกระบอกสูบ ไม่ว่าจะเป็นแบบเดี่ยวหรือแบบคู่ สำหรับคำอธิบายที่ละเอียดยิ่งขึ้น คุณสามารถศึกษาจากบทความที่เปรียบเทียบกระบอกลมแบบ Single Acting กับ Double Acting เพื่อทำความเข้าใจถึงความแตกต่างและการใช้งานที่เหมาะสมกับแต่ละประเภท

ในกระบอกสูบนิวแมติกแบบ single acting สปริงจะติดตั้งรอบก้านลูกสูบซึ่งช่วยในการหดกลับของชุดลูกสูบและก้าน อากาศอัดจะเข้าสู่ฝาสูบอันใดอันหนึ่งและเติมเพียงด้านเดียวของห้อง สิ่งนี้ทําให้ชุดลูกสูบและก้านเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงและขยายไปในทิศทางเดียวในขณะที่บีบอัดหรือยืดสปริง เมื่อก้านลูกสูบทําแรงขับสูงสุดสปริงจะกลับสู่ตําแหน่งเดิมพร้อมกับชุดลูกสูบและก้าน อากาศถูกปล่อยออกมาที่ช่องระบายอากาศในฝาปิดอันใดอันหนึ่ง ในกรณีที่สูญเสียแรงดันหรือไฟฟ้าขัดข้องลูกสูบก็จะกลับสู่ตําแหน่งฐาน

กระบอกสูบแบบ single-acting อาจเป็นทรงกระบอกแบบกดหรือแบบดึง ในกระบอกสูบแบบกดอากาศที่มีแรงดันจะดันก้านลูกสูบออกจากกระบอกสูบ (ออกจังหวะหรือส่วนขยาย) ในกระบอกสูบแบบดึงอากาศที่มีแรงดันจะดึงก้านลูกสูบด้านในของกระบอกสูบ (ในจังหวะหรือการหดกลับ)

กระบอกสูบแบบ Double acting อนุญาตให้ใช้อากาศอัดทั้งสองด้านของลูกสูบได้ ชุดลูกสูบและก้านสามารถเคลื่อนที่ไปยังด้านข้าง เมื่อแรงดันภายในลดลง การประกอบลูกสูบและก้านจึงเป็นไปได้ทั้งในจังหวะการยืดตัวและการหดตัวกลับ ชุดลูกสูบและก้านจะกลับไปยังตำแหน่งเริ่มต้นด้วยการจ่ายอากาศแรงดันจากด้านตรงข้ามของกระบอกสูบ

แรงขยายของกระบอกสูบแบบดับเบิลแอคติ้งมีมากกว่าแรงหดกลับ เพราะพื้นที่ด้านข้างของลูกสูบที่อยู่ใกล้ฝาครอบด้านหลังมีมากกว่า สิ่งนี้จะเป็นจริงเมื่ออากาศที่มีแรงดันเท่ากันถูกจ่ายไปทั้งสองด้านของลูกสูบ นอกจากนี้ความเร็วในการหดกลับยังเร็วกว่าความเร็วในการขยาย เนื่องจากแกนที่ลดปริมาณที่มีประสิทธิภาพทำให้ห้องที่เต็มไปด้วยอากาศอัดเร็วขึ้น

กระบอกสูบแบบ Double-acting มีประโยชน์ในการเปิดและปิดประตูและวาล์ว ใช้สําหรับการใช้งานที่ต้องการความเร็วสูงและแรงสูง พวกเขามีแรงส่งออกที่แข็งแกร่งและคงที่มากขึ้นและจังหวะที่ยาวขึ้น ดังนั้นจึงต้องการระบบกันกระแทกที่แข็งแรงขึ้น การเคลื่อนที่ของชุดลูกสูบและก้านสูบนั้นรวดเร็วและควบคุมได้มากขึ้น เนื่องจากอากาศที่มีแรงดันจะเคลื่อนที่ได้ทั้งสองทาง อย่างไรก็ตาม กระบอกสูบแบบ double-acting มีการใช้อากาศอัดสูงกว่าและมีราคาแพงกว่า ไม่สามารถกําหนดตําแหน่งของลูกสูบได้ในกรณีที่แรงดันหรือไฟฟ้าดับกะทันหัน

ความยาว (Stroke length) ความเร็ว (Speed) และเวลาของจังหวะ (Time) ของกระบอกลม

ความยาวของจังหวะกระบอกสูบนิวเมติก, เวลาของจังหวะ, และความเร็วมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิผลและความสามารถในการทำงานของกระบอกสูบภายในระบบ

• ความยาวจังหวะ (Stroke length): ความยาวจังหวะของกระบอกสูบนิวแมติกคือระยะทางที่กระบอกสูบนิวแมติกสามารถเคลื่อนย้ายโหลดได้สูงสุด
• เวลาจังหวะเต็ม (Full stroke time): เวลาที่ต้องการสำหรับแกนกระบอกสูบในการเคลื่อนที่จากการยืดออกสุดไปจนถึงการหดเข้าสุดหรือในทางกลับกัน
• ความเร็ว (Speed): ความเร็วของก้านลูกสูบคำนวณได้จากการหารความยาวจังหวะด้วยเวลาจังหวะ

แรงคํานวณ (Calculating force)

เมื่อเลือกกระบอกนิวแมติก สำคัญที่จะต้องเข้าใจว่าต้องการใช้แรงเท่าไหร่ในการย้ายโหลดด้วยความเร็วที่ต้องการ กระบอกสูบที่ถูกเลือกสำหรับการย้ายโหลดควรจะมีแรงที่สูงกว่าที่จำเป็นเพียงเล็กน้อย

มาตรฐาน (Standards) ISO สําหรับกระบอกสูบนิวเมติก

การออกแบบกระบอกสูบทั่วไปจะปฏิบัติตามมาตรฐาน ISO ซึ่งทำให้สามารถใช้งานร่วมกับผลิตภัณฑ์จากผู้ผลิตต่างๆ ได้ ดังนั้นขนาดการติดตั้ง รูกระบอกสูบ ระยะชัก ลักษณะของก้านลูกสูบ และช่องลมจะขึ้นอยู่กับประเภทและมาตรฐานของการใช้งาน อ่านบทความเพิ่มเติมเกี่ยวกับมาตรฐาน ISO

มาตรฐาน ISO 15552 กำหนดขนาดผลิตภัณฑ์, การติดตั้ง, และอุปกรณ์เสริมพื้นฐานสำหรับกระบอกสูบนิวเมติกทั้งแบบก้านเดี่ยวและก้านคู่ ไม่ว่าจะมีเซ็นเซอร์แม่เหล็กหรือไม่ก็ตาม มาตรฐานนี้ใช้กับกระบอกสูบนิวเมติกที่มีแรงดันสูงสุดไม่เกิน 10 บาร์ และมีขนาดรูปืนจาก 32 มม. ไปจนถึง 320 มม.

มาตรฐาน ISO 6432 นั้นเหมาะสำหรับกระบอกสูบนิวเมติกแบบก้านเดี่ยวขนาดเล็กที่มีขนาดรูตั้งแต่ 8 มม. ถึง 25 มม. และสามารถรองรับแรงดันได้สูงสุดถึง 10 บาร์

มาตรฐาน ISO 21287 นั้นเหมาะสำหรับกระบอกสูบนิวเมติกแบบกะทัดรัดที่มีก้านเดี่ยว ซึ่งมีขนาดรูระหว่าง 20 มม. ถึง 100 มม. และสามารถทนแรงดันได้สูงสุด 10 บาร์ กระบอกสูบตามมาตรฐานนี้ไม่ได้มีระบบกันกระแทกที่สามารถปรับได้ แต่ใช้กันชนยางเพื่อลดการกระแทกแทน สำหรับกระบอกสูบนิวเมติกที่มีขนาดรูตั้งแต่ 32 มม. ถึง 100 มม. สามารถใช้ตัวยึดปลายตามมาตรฐาน ISO 15552 ได้

สรุป