The words you are searching are inside this book. To get more targeted content, please make full-text search by clicking here.

SMCT P1-Introduction to practical pneumatic
COURSE CONTENT:
Properties of compressed air and its area of application
Basic pneumatic system
Compressed air theory
Compressed air production, purification and distribution
Construction and principle of operation of actuators and directional control valves
Ancillary pneumatic equipment
Symbols – ISO 1219 / 5599
Reading / design of control schematics
Practical exercises with troubleshooting

Discover the best professional documents and content resources in AnyFlip Document Base.
Search
Published by Learnmation Learnmation, 2023-10-10 11:42:27

BASIC OF PNEUMATIC AUTOMATION นิวแมติกส์เบื้องต้น

SMCT P1-Introduction to practical pneumatic
COURSE CONTENT:
Properties of compressed air and its area of application
Basic pneumatic system
Compressed air theory
Compressed air production, purification and distribution
Construction and principle of operation of actuators and directional control valves
Ancillary pneumatic equipment
Symbols – ISO 1219 / 5599
Reading / design of control schematics
Practical exercises with troubleshooting

Keywords: SMC,pneumatic,Air dryer,Air cylinder,solenoidvalve,Robot,AUTOMATION

International Training - 48 - 6.1.2 กระบอกลมแบบสองทาง (Double Acting Cylinder) กระบอกลมแบบสองทางทํางานไมวาจะเปนการเคลื่อนที่ออก หรือเคลื่อนที่เขาจะใชลมในการทํางานทั้งสองดาน รูปที่ 6.2 กระบอกลมทํางานสองทาง ก. โครงสรางและสวนประกอบของกระบอกลมแบบสองทาง รูปที่ 6.3แสดงโครงสรางและสวนประกอบ


International Training - 49 - ข. กันกระแทรกกระบอกลม กันกระแทกกระบอกลมทํางานดวยความเร็วขางสูง ชวงที่เคลื่อนที่ออกหรือเขาสุดของระยะชักจะทําใหเกิดการ กระแทกระหวางลูกสูบกับฝาปดดานหัวและทาย กรณีเปนกระบอกลมเล็ก ๆ อาจปองกันการกระแทกไดโดยใชแผนยาง ถา เปนกระบอกลมใหญการกันกระแทกจะเอาอากาศเปนตัวกันกระแทก (Air Cushioning) รูปที่ 6.4 แสดงการกันกระแทกโดยใชอากาศ 6.1.3 กระบอกลมแบบพิเศษ ก. กระบอกลมแบบสองกานสูบสองดาน (Double Rod) รูปที่ 6.5 แสดงโครงสรางและสัญลักษณ กระบอกลมแบบสองแกนจะทําใหความสามารถในการรับแรงดานขางดีขึ้นเปนผลมาจากโครงสรางที่มีจุดรองรับ แกนอยู 2 จุด และระยะหางไมมากนัก กระบอกลมชนิดนี้มักจะยึดแกนไวแลวใหตัวกระบอกลมเปนตัวเคลื่อนที่ ข. กระบอกลมแบบกานไมหมุน (Non Rotating Rod) รูปที่ 6.6 รูปแบบของแกนลูกสูบแบบไมหมุน


International Training - 50 - ค. กระบอกลมแบบกานคู (Twin Rod) รูปที่ 6.7 กระบอกลมแบบกานคู ง. กระบอกลมแบบทรงสี่เหลี่ยม (Flat Cylinder) กระบอกสูบแบบนี้ถูกออกแบบมาเพื่อตอบสนองในลักษณะของการติดตั้งที่กระบอกสูบแบบกลม หรือแบบ ธรรมดาไมสามารถติดตั้งได และกระบอกสูบแบบนี้สามารถประหยัดพื้นที่ในการติดตั้งอีกดวย รูปที่ 6.8 กระบอกลมแบบทรงสี่เหลี่ยม จ. กระบอกลมแบบเพิ่มแรงสองเทา(Tandem Cylinder) กระบอกลมแบบนี้เปนการรวมเอากระบอกลมแบบสองทางไวในตัวเดียวกันสองตัว รูปที่ 6.9 กระบอกลมแบบใหแรงสองเทา(แทนเดม) กระบอกลมแบบนี้ในการควบคุมการทํางานตองใหทิศทางลมไปในทิศทางเดียวกัน ดังนั้นจากโครงสรางจะเห็น ไดวาแรงที่ไดจากกานสูบจะสูง กระบอกลมแบบนี้จะไวทดแทนกระบอกลมทางแบบธรรมดาที่ขนาดเทากันแตตองการแรง ที่กานสูบมากเปนสองเทาของปกติ แตความยาวตัวก็จะเพิ่มขึ้นตามระยะชัก


International Training - 51 - ฉ. กระบอกลมแบบชวงชักหลายตําแหนง (Multi Position Cylinder) โดยทั่วไปกระบอกลมสองทางแบบธรรมดาจะมีแคสองตําแหนงคือ ชวงสุดระยะออกและเขาของระยะชัก หาก ตองการตําแหนงที่มากกวานี้สามารถใชกระบอกลมสองตัวที่มีระยะชักตางกันมาประกอบรวมอยูในตัวเดียวกัน ที่ 6.10กระบอกลมแบบชวงชักหลายตําแหนง


International Training - 52 - ก.การติดตั้งกระบอกลม(Cylinder Mounting) การติดตั้งกระบอกลมสามารถกระทําไดหลายวิธีขึ้นอยูกับลักษณะของงาน และความตองการในรูปที่ 6.11แสดง ตัวอยางการติดตั้งกระบอกลมแบบตาง ๆ 1. แบบตอตรง(Direct Mounting) 2. แบบตัวแอล (Foot Mounting) 3. แบบหนาแปลนหนา(Front Flange) 4. แบบหนาแปลนหลัง(Rear Flange) 5. แบบหมุนที่ทาย (Rear Clevis) 6. แบบหมุนกลาง (Trunnion) รูปที่ 6.11 การติดตั้งกระบอกลม


International Training - 53 - ตัวปรับเสนแนวแรงการเคลื่อนที่ของลูกสูบ(Floating Joint) ในการติดตั้งกานสูบเขากับชิ้นสวนเครื่องจักร หรืองานที่บางครั้งอาจมีปญหาในเรื่องของ Alignment สามารถใช Floating Joint ชวยนาการแกปญหาได รูปที่ 6.12 แนวแรงที่กระทํา การโกงงอของกานสูบ (Buckling Strength) การใชงานกระบอกลมเกินกําลัง หรือในงานบางลักษณะอาจสงผลใหกานสูบเกิดการโกงงอแรงที่กระทําตอกาน สูบสามารถแสดงใหเห็นอยูในรูปของความเคนของการกดการโกงงอของกานสูบขึ้นอยูกับวิธีการติดตั้ง ดังแสดงตัวอยางใน รูปที่ 6.13 รูปที่ 6.13


International Training - 54 - ข.ขนาดของกระบอกลม(Cylinder Sizing) แรงของกระบอกลมในเชิงทฤษฎี ขนาดมาตรฐานของกระบอกลมตาม ISO สามารถแสดงใหเห็นไดดังตอไปนี้ 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 140, 160, 200, 250, 320 mm. Force (N) = Piston area (m2 ) air pressure (N/m2 ) หรือ Force (lbf) = Piston area (in2 ) air pressure (lbf/in2 ) ก. สําหรับกระบอกลมแบบสองทาง ตอนเคลื่อนที่ออก : FE = D 2p 4 D = เสนผานศูนยกลางของลูกสูบ, p =ความดันเกจ ตอนเคลื่อนที่เขา: FR = (D2 – d2 )pg 4 d = เสนผานศูนยกลางของกานสูบ ข. สําหรับกระบอกลมทางเดียว FEs = D 2 pg – Fs (Fs =แรงสปง ;Spring force at the end of stroke) 4 ตารางหาขนาดกระบอกสูบ รูปที่ 6.14 ตารางความสัมพันธของแรง จากเสนผานศูนยกลางกระบอกลมกับความดันใชงาน


International Training - 55 - ตัวอยาง: ใหหาขนาดของกระบอกสูบเมื่อตองการแรง 1600 N ที่ความดัน 6 บาร FE = D 2p 4 = 0.0583 m = 58.3 mm จากมาตรฐานของกระบอกสูบสามารถเคลื่อนกระบอกสูบไดขนาด 63มม. แรงที่ตองการ (Required Force) แรงที่ตองการขึ้นอยูกับน้ําหนักของโหลด, ทิศทางในการเคลื่อนที่, มุม, ความเสียดทาน, ความดันที่ใช, พื้นที่หนาตัดจริงของลูกสูบที่รับความดัน โหลดจะประกอบไปดวยน้ําหนักของมวล (รูป 6.15a) แรงเสียดทาน (รูป 6.15b) ความเรงขณะที่โหลดเคลื่อนที่ (รูป 6.15 c)นอกจากนี้แรงยังขึ้นอยูกับมุมของกระบอกสูบในแนวแกน ดังแสดงในตัวอยางรูป 6.15 d รูปที่ 6.15 Component Forces Diagram สัดสวนของแรง (Load Ratio) Required Force = 100 % Theoretical Force กระบอกสูบไมควรจะมี Road Ratioสูงกวา 85% และหากมีการปรับแตงความเร็ว หรือแรงที่ตองการก็ควรอยูในชวง 60- 70%


International Training - 56 - ตารางที่ 6.1 จะไดคา Load Ratio สําหรับกระบอกสูบขนาดตั้งแต 25 ถึง 100มม. พรอมทั้งสัมประสิทธิ์การเสียดทาน โดยใช ความดันที่ 5บาร 60o 45o 30o Cyl. Horizontal Dia Mass (kg) Vertical μ0.01 μ0.2 μ0.01 μ0.2 μ0.01 μ0.2 μ0.01 μ0.2 25 100 50 25 12.5 - - - 51.8 - - (87.2) 43.6 - - (96.7) 48.3 - - 71.5 35.7 - - 84.9 342.5 - - 50.9 25.4 - - 67.4 33.7 4 2.2 1 0.5 80 40 20 10 32 180 90 45 22.5 - - - 54.9 (95.6) 47.8 - - - 53 78.4 39.2 - - (93.1) 46.6 - - 55.8 27.9 - - 73.9 37 4.4 2.2 1.1 0.55 - 43.9 22 11 40 250 125 65 35 - - - 54.6 - - - 47.6 - - - 52.8 - - 72.4 39 - - (86) 46.3 - (99.2) 51.6 27.8 - - 68.3 36.8 3.9 2 1 0.5 78 39 20.3 10.9 50 400 200 100 50 - - - 50 87 43.5 - - (96.5) 48.3 71.3 35.7 - - 84.8 42.4 - 50.8 25.4 - - 67.3 33.6 4 2 1 0.5 79.9 40 20 0 63 650 300 150 75 - - (94.4) 47.2 82.3 41.1 - - (91.2) 46.5 67.4 33.7 - - 80.1 40.1 48 24 - - 63.6 31.8 4.1 1.9 0.9 0.5 81.8 37.8 18.9 9.4 80 1000 50 250 125 - - (97.6) 48.8 85 42.5 - - (94.3) 47.1 69.7 34.8 - - 82.8 41.4 49.6 24.8 - - 65.7 32.8 3.9 2 1 0.5 78.1 39 19.5 9.8 100 1600 800 400 200 - - - 50 (87) 43.5 - - (96.5) 48.3 71.4 35.7 - - 884.4 42.2 50.8 25.4 - - 67.3 33.6 4 2 1 0.5 79.89 40 20 10 ตารางที่ 6.1 สัดสวนของโหลด ที่ความดัน 5 บาร


International Training - 57 - ในทางปฏิบัติเพื่อใหถูกตองในการเลือกขนาดของกระบอกสูบ จะตองรูเงื่อนไขตาง ๆ ที่เปลี่ยนแปลงไปที่มีผลตอ กระบอกสูบเพื่อความสะดวก ตารางที่ 6.2 จะแสดงน้ําหนักของโหลดในหนวย kg. Load Ratio 85% และความดันเปน 5 บาร Vertical 60o 45o 30o Cylinder. Horizontal Dia μ: 0.01 0.2 0.01 0.2 0.01 0.2 0.01 0.2 25 21.2 24.5 22 30 25 42.5 31.5 2123 106 32 39.2 45 40.5 54.8 46.2 77 58.2 3920 196 40 54.5 62.5 56.4 76.3 64.2 107 80.9 5450 272.5 50 85 97.7 88 119 100.2 167.3 126.4 8500 425 63 135 155 139.8 189 159.2 265.5 200.5 13500 675 80 217.7 250 225.5 305 256.7 428 323.5 21775 1089 100 340.2 390.5 390.8 352 476.2 669.25 505.5 34020 1701 ตารางที่ 6.2 โหลดที่เหมาะสม/ตามไดอะแกรมขนาดเสนผานศูนยกลางกับมุม การควบคุมความเร็ว (Speed Control) การควบคุมความเร็วของกระบอกสูบที่มี Load Ratioต่ําจะใหผลดีกวา Load Ratio สูง การควบคุมความเร็วของ กระบอกสูบสามารถกระทําไดสองลักษณะคือ การควบคุมลมเขา หรือการควบคุมลมออก โดยการควบคุมลมเขาเหมาะกับ กระบอกสูบขนาดเล็ก และควบคุมลมออกจะเหมาะกับกระบอกสูบขนาดใหญ และกรณีที่ควบคุมความเร็วคงที่ควรใช Load Ratio ประมาณ 75% แรงตอหนวยเวลา = (kg • m)/s2 ความเรง = m/s2 ตัวอยาง: น้ําหนักของโหลด 100กก. ความดันใชงาน 5 บาร, กระบอกสูบเสนผานศูนยกลาง 32 มม. เคลื่อนที่ในแนวนอน สัมประสิทธิ์เสียดทาน 0.2 แรงทางทฤษฎีเปน 401.2 นิวตัน วิธีการ : จากตารางที่ 6.1 ที่มวล 90 กก. Load Ratio เปน 43.9% ดังนั้นที่มวล 100 kg. จะมีคา Load Ratio เปน 43.9% 43.9 100 = 48.8% 90 แรงที่โหลดคือ 48.8% ของ 401.2 N = 196 N คิดประสิทธิภาพของกระบอกลมที่ 95%, 95-48.80% = 46.2%ของแรงสําหรับความเรงของโหลดคือ 185.7 N ความเรง 185.7 kg m s -2/100 kg.= 1.857 m•s-2 ถาปราศจากการควบคุมความเร็วเชิงทฤษฎีมีคาประมาณ 2 m/s


International Training - 58 - Air Flow and Consumption (อัตราการสูญเสียลม) ปริมาณลมอัดสําหรับกระบอกลมแบงได สองชนิดดวยกันคือ 1. ปริมาณลมอัดที่ใชเฉลี่ยตอชั่วโมงการทํางานหรือในขณะนั้น(อัตราการไหล)เพื่อใหทราบถึงปริมาณ ลมอัดในชวงเวลาสูงสุดต่ําสุด 2. ปริมาณลมอัดที่ใชปริมาณการใชสะสม ใชสําหรับนําไปคํานวณคาใชจายสําหรับปมลมที่นํามาผลิตลม อัด และนําลมอัดไปใชไดจริง = พื้นที่ลูกสูบ x ระยะชัก x จํานวนระยะชักตอนาที x ความดันสัมบูรณ(bar) (Piston areaStroke lengthnumber of single strokes per minute absolute pressure in bar) รูปที่ 6.16 อัตราการสูญเสียในเชิงทฤษฎี สามารถคํานวณหาคาไดจากสมการตอไปนี้ D (m) D (m) (p + 1.013)Stroke (m) n (strokes / min)103 (l / min) หรือ 4 D (mm) D (mm) (p+ 1.013)Stroke (mm)n (strokes / min) • 10-6 (l / min) 4


International Training - 59 - การสูญเสียลมสําหรับทอลม ระหวางวาลวลมกับกระบอกลมสามารถหาไดจากวาลวและกระบอกลมดังสมการ Inner Tube diameter(mm) x Inner Tube diameter(mm) x Tube Length(mm) x Gauge Pressure in MPa(0.1 bar) สวนตาราง 6.3แสดงอัตราการสูญเสียลมในเชิงทฤษฎีในหนวยลิตรตอ100มม.ของระยะชัก สําหรับกระบอกลม เสนผานศูนยกลาง 20มม. ถึง 100มม. และความดัน 3 ถึง 7 บาร Working Pressure in bar(litre) Piston dia. 3 4 5 6 7 20 0.124 0.155 0.186 0.217 0.248 25 0.194 0.243 0.291 0.340 0.388 32 0.319 0.398 0.477 0.557 0.636 40 0.498 0.622 0.746 0.870 0.933 50 0.777 0.971 1.165 1.359 1.553 63 1.235 1.542 1.850 2.158 2.465 80 1.993 2.487 2.983 3.479 3.975 100 3.111 3.886 4.661 5.436 6.211 ตารางที่ 6.3แสดงอัตราการสูญเสียลมในเชิงทฤษฎีในหนวยลิตร/100มม. ตัวอยาง1 : จากขอมูลคาพลังงานตอชั่วโมงของกระบอกลมแบบสองทางที่ เสนผานศูนยกลาง 80 มม. ความยาวชวงชัก 400 มม. ทํางาน 12 ครั้งตอนาที ที่ความดัน 6 บาร จากตาราง 7.3 จะเห็นไดวา เสนผานศูนยกลางกระบอกลม 80มม. ใชปริมาณลม 3.5 ลิตรตอ 100มม. โดยประมาณ ดังนั้น Q x 400 มม. st x จํานวนระยะชักตอนาที x ไปและกลับตอระยะชัก 100 มม. st. = 3.5 x 4 x 24 = 336 l/min จากกราฟและประสิทธิภาพโดยรวมเราจะพบวาปริมาณการใชกระแสไฟฟา 1 kw สําหรับ 0.12-0.15 m3 /minที่ ความดัน 7 bar มาเปน 1 m3 n /min เราจะไดปมลมขนาด 8 kw เมื่อเรานําไปคํานวณ 1 kw . hr ประมาณ 5 c จะได 5 c x 8 kw = 40 c/hr. จากตัวอยาง 0.336 m3 n /min • 40 c/hr = 13.4 c/hr 1 m3 n /min กระบอกลมทั้งหมดในเครื่องจักร สามารถคํานวณดวยวิธีการนี้ เพื่อหาปริมาณลมและคาใชจาย โดยมีขอควรใช ดังนี้ คาปริมาณลมอัดนอกเหนือจากจากตารางที่ให ไมไดรวมระยะจากขอตอ ทอลม ถึงวาลวทํางาน การเปลี่ยนแปลงพลังงานไมรวมการสูญเสีย จากลมรั่ว จากเครื่องมือวัด


International Training - 60 - สําหรับการเลือกขนาดสําหรับวาลวลมที่ใชสําหรับกระบอกลมตัวเดี่ยว เราสามารถเลือกตามขนาดอัตราการไหล สูงสุด ซึ่งจะแสดงใหเห็นความเร็วสูงสุดของกระบอกลม ปริมาณลมสูงสุดที่ไหลผานที่ทําใหกระบอกลมเคลื่อนที่ เพื่อนําไป เลือกชุด FRLตอไป สวนความสูญเสียทางดานความรอน ในเรื่องคุณสมบัติของกาซ (adiabatic change)เราจะพบวาเกิดการ เปลี่ยนแปลงตามทฤษฎีของ Boylep x V= คาคงที่ เปน p x V k = คาคงที่ ซึ่งคา k สําหรับลมอัดมีคา 1.4 สวน ตาราง 6.4อธิบายถึงการเพิ่มสําหรับคาคงที่ โดยสัดสวน isothermic/adiabatic compression Pabs 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 cr isothermic 0.987 1.987 2.974 3.961 4.948 5.935 6.923 7.908 8.895 9.882 cr adiabatic 0.991 1.633 2.178 2.673 3.133 3.576 3.983 4.38 4.749 5.136 factor 1 1.216 1.365 1.482 1.579 1.66 1.738 1.8 1.873 1.924 ตาราง 6.4 Isothermic/Adiabatic Correction Factors การชดเชยตามที่ปรากฏตามความสัมพันธกับการเปลี่ยนแปลง ทําใหความยุงยาก จากทฤษฎีการไหลมีการคูณ ทางดานแฟกเตอร 1.4 แทนคาเฉลี่ยที่ไดจากการทดสอบ ดังแสดงในรูปคาจะนอยกวาในทฤษฎี โดยที่คาการเปลี่ยนแปลง ทั่วไปไมถึง 100 % adiabatic ตาราง 6.5 แสดงขอมูลของตาราง 6.3 แตเปนขอมูลที่รวมคาแฟกเตอร Piston Diameter Air Consumption in litres/100 mm stoke(Working Pressure bar) (mm) 3 4 5 6 7 20 0.174 0.217 0.260 0.304 0.347 25 0.272 0.340 0.408 0.476 0.543 32 0.446 0.557 0.668 0.779 0.890 40 0.697 0.870 1.044 1.218 1.391 50 1.088 1.360 1.631 1.903 2.174 63 1.729 2.159 2.590 3.021 3.451 80 2.790 3.482 4.176 4.870 5.565 100 4.355 5.440 6.525 7.611 8.696 ตาราง6.5 การเปลี่ยนแปลง Adiabatic Correction Factor เพิ่มเติมจากตาราง 6.3 ตัวอยาง 2 :กระบอกลมเสนผานศูนยกลาง 63 มม. ระยะชัก 500มม. ที่ความดัน 6 บาร ใชปริมาณลม 15ครั้งตอนาที Q = 1.4 x (63 มม.)2 x ¶ x 500 มม. x 30ครั้งตอนาที x 6 บาร + 1.023บารx 10-6 มม 3 /ลิตร 4 1.013บาร = 453.195ลิตรตอนาที จากการใชตารางเราจะพบวา 3.021 ลิตรตอ 100มม.ระยะชัก โดยใชตัวคูณ 5 จะได 3.021 x5 x 30 ครั้งตอนาที=453.15 ลิตรตอนาที


International Training - 61 - 6.2 อุปกรณทํางานในแนวหมุน (Rotary Actuator) 6.2.1. แบบเฟองตรงและเฟองสะพาน Rack and Pinion Type อุปกรณทํางานแบบนี้จะใชลูกสูบสงกําลังผานเฟองสะพานที่ตอยูภายใน เมื่อเคลื่อนที่จึงไปขับเฟองตรงที่อยูใน แนวเสนรอบวงใหหมุนทํางาน ซึ่งมุมมาตรฐานที่นํามาใชกันจะเปน 90oหรือ180o ปจจุบันไดทําการปรับปรุงและสามารถ ทํามุมไดถึง 360o หมุนไปและหมุนกลับ รูปที่ 6.17 อุปกรณทํางานแบบเฟองตรงและเฟองสะพานเพื่อใชในแนวเสนรอบวง 6.2.2. Vane Type Rotary Actuators อุปกรณทํางานชนิดนี้นี้จะใชใบพัดเปนตัว ขับแกนเพลา โดยการทีทําการปองกันการรั่วโดยใช ซีลกันการรั่วจากหอง โดยทั่วไปที่พบมักจะเปนการ หลอซีลขึ้นรูป นอกจากนั้นแลวในสวนที่เปนสวนที่ ใชในการหยุดใบพัดกับเพลาก็จะเปนยาง มุมของ การหมุนที่พบดังนี้90o , 180oหรือ 270o นอกจากนั้นแลวในบางรุนยังสามารถที่จะทําการ ปรับมุนในการหมุนเพื่อใหเหมาะสมกับการใชงาน ไดเชนกัน รูปที่ 6.18 อุปกรณทํางานแบบใบพัด(Vane)


International Training - 62 - ก. ขนาดของ อุปกรณแบบหมุน Rotary Actuator) กําลังบิด(Torque)และความเฉื่อย(Inertia) กระบอกลมในแนวเสนตรงที่มีกันกระแทรกแบบลมที่ใชในการลดความเร็วของกระบอกลมที่มาปะทะเพื่อ ปองกันความเสียหายที่เกิดขึ้นนั้น แตเราสามารถนํากันกระแทรกที่นํามาคํานวณในการเคลื่อนไหววัตถุจาก = ½ mv2 ซึ่งสวนสําคัญที่นํามาคํานวณสําหรับโหลดก็มีความเสียดทาน และความเร็วที่สูง จึงเปน เรื่องสําคัญมากเพื่อใหเรา ทําความเขาใจถึงโหลดไดอยางถูกตองมากชึ้น เพื่อนําไปใชสําหรับหยุดน้ําหนักโหลดโดยปราศจากกันกระแทรก สําหรับ งานที่มีอยูในลักษณะการหมุนนี้ โดยจะอธิบายถึงพลังงานที่ตองใชและควรทําความเขาใจ รูปที่6.19 แสดงเกี่ยวกับโมเมนความเฉื่อยเพื่อใชในการคํานวณในลักษณะชิ้นงานตาง ๆ


International Training - 63 - เพื่อใหทราบถึงกําลังบิดที่ไดของโหลด นําไปแทนคาเพื่อหาคากําลังของโหลดตอพื้นที่หรือระยะในแนวการหมุน ตามสมการดังนี้ J = m • r2 • (kg • m2 ) สําหรับการหมุนนั้นทําใหเกิดการลื่นไถลของอุปกรณ ไมสมดุลกัน ตัวอยางดังรูป 6.19k แสดงใหเห็นความเฉื่อยที่ เกิดกับแขนสองดานไมเทากันในรูปแบบของเหลี่ยมของระยะทางกับจุดศูนยถวงของการหมุนของแกน สวนรูปที่ 6.20aแสดงใหเห็นเมื่อน้ําหนักไปหยุดที่ตําแหนงของตัวลดพลังงานกอนหยุด(Shock absorber) ซึ่งหาง จากแกนที่หมุนอยูที่ปลาย กับตําแหนงรูป 6.20b ซึ่งใกลกวา การหยุดในตําแหนงนี้สามารถทําไดแตจะเกิดแรงตานสูงแตเรา สามารถจะทําไดหากเปนจะที่เคลื่อนยายยอมรับได รูปที่ 6.20การหยุดของแขนหมุนทําใหเกิดแรงตาน ความเฉื่อยสําหรับการหมุนตัววัตถุคือการเคลื่อนยายมวล คือถึงการเคลื่อนไหวเชิงเสน.พลังงานคือ จํากัดความ โดยความเร็วของมันสําหรับการหมุนตัว,ความเร็ว คําจํากัดความโดยความเร็วเชิงมุม ω,แสดงในหนวย rad/secดังรูป 6.21ภาพประกอบ รูปที่ 6.21 นิยามของความเร็วเชิงมุม


International Training - 64 - ข. ความเร็วเฉลี่ยและความเร็วสูงสุด วาถึงกันกระแทรกสําหรับการเคลื่อนไหวเชิงเสน,สําหรับสูงที่สุด ยอมใหถึงการหยุดกระบอกลมแบบเสนรอบวง นี้เราจะพิจารณาความเร็วสุดทาย อัตราเรงโดยการอัดอากาศถาไมมีการจํากัดเฉพาะโดยหลัง-กอน-การแนใจอาจจะพิจารณา ถึงเกือบคาคงที่ที่ศูนยเริ่มตนการเคลื่อนไหวและเพิ่มขึ้นเปนสองเทาของความเร็วเฉลี่ย(ตอเวลา)ที่สิ้นสุดของระยะ สําหรับ การเคลื่อนไหวนิวแมติกสเร็วการคํานวณใหพื้นฐานสองเทาของความเร็วเฉลี่ยดังรูปที่6.22. รูปที่ 6.22 ความสัมพันธความเร็วเฉลี่ยและความเร็วสุดทาย


International Training - 65 - 6.3 อุปกรณการทํางานพิเศษ (Special Actuators) 6.3.1กระบอกลมแบบล็อคตําแหนงได (Locking Cylinder) กระบอกลูกลมแบบนี้จะติดตั้งหัวจับไวที่บริเวณสวนหัวซึ่งเอาไวจับกานสูบสามารถใหหยุด ณ ตําแหนงใดๆ ก็ได การล็อคจะใชการทํางานทางกล เพื่อความปลอดภัย แมแตในกรณีมีความดัน หรือกรณีเครื่องจักรมีปญหา ก็จะล็อคแนน รูปที่6.23 กระบอกลมชนิดสามารถล็อคตําแหนงได 6.3.2กระบอกลมไรกาน (Rodless Cylinders) - กระบอกลมแบบไรกานชนิดแมเหล็กในการเคลื่อนที่(With magnetic coupling, unguided) รูปที่ 6.24 กระบอกลมไรกาน กระบอกลมแบบนี้กานสูบจะอยูกับที่ตัวที่เคลื่อนที่คือ กระบอกภายนอก หลักการทํางานของกระบอกสูบแบบนี้ กลาวคือ ภายในกานสูบจะมีลูกสูบซึ่งมีแมเหล็กเปนสวนประกอบ และที่กระบอกภายนอกก็จะมีแมเหล็กถาวรติดอยู เชนเดียวกันซึ่งมีขั้วตรงกันขาม เปนผลใหลูกสูบภายในกานสูบ และกระบอกสูบดูดติดกันดวยอํานาจแมเหล็ก ดังนั้นเมื่อใส ความดันลมเขากานสูบลูกสูบภายในกานสูบเลื่อนก็จะทําใหกระบอกภายนอกเคลื่อนที่ไปดวย


International Training - 66 - กําลังที่มีใหจากแมเหล็กถาวรชนิดคู ทั้งในลูกสูบและที่เสื้อสูบ ของกระบอกลมไรแกนนี้มีขอจํากัด โดยแมเหล็กจะ สงวนกําลังไมเกินแรงที่ดูดไดปกติ สามารถใชความดันไดถึง 7 บาร เวนแตใชงานแบบไดนามิกจะทําใหเกิดแรงกระแทรก สูง ทําใหแตกหักเสียหายได การเคลื่อนไหวแนวตั้งไมแนะนํานอกจากขอบความปลอดภัย ขึ้นอยูกับขอจํากัดของผูจําหนาย คือเพื่อนําไปใชประโยชน เมื่อดูระหวาง ชุดพาและชุดโหลด Fo ไมไดอยูบนเสนแกนเดียวกัน คือระยะที่เยี่ยงศูนยแนนอน ซึ่งระยะ lo ในรูป เปนระยะที่อนุญาติใหรับโหลด นอยลง จากขอมูลผูขายแนะนําสําหรับการประกอบแลวเกิดการเยี่ยงศูนยอาจทําใหเกิดความ เสียหายสําหรับชุดพากระบอกลมไรแกนได รูปที่ 6.25 ความสัมพันธของกระบอกลมไรแกนกับการพาโหลด รูป6.26แสดงโดยชนิดไกดของกระบอกลมไรกานแบบที่เปนแมเหล็ ระหวางลูกสูบและชุดพา รูปที่ 6.26 กระบอกไรแกนแบบแมเหล็กที่มีไกด 6.3.3กระบอกลมไรแกนแบบแมคคานิกส กระบอกลมแบบนี้จะประหยัดพื้นที่ในการติดตั้งมากกวากระบอกสูบแบบสองทางธรรมดานอกจากนี้ก็ยังมีแบบที่ มีไกด ดังรูปขึ้นอยูกับชนิดของไกด ใชปญหาที่พบของการรับโหลดดานขาง สามารถแกใขโดยการใชลูกปนชนิดทรงกลม มาแกปญหา สวนการรับโหลดดานขางและระยะชักยาวๆ นั้น ขึ้นอยูกับความละเอียดของไกดรับแรง อยางไรก็ตามควรมี ระยะสําหรับพิกัดดานขางสําหรับความตานทาน สําหรับระยะชักที่ยาวควรมีแฟกเตอรของแรงมาเกี่ยวของ ใหทําการจับยึด จุดยึดตามระยะที่ผูผลิตไดใหคําแนะนําการใช เรียกจุดยึดนี้วาจุดยึดดานขาง


International Training - 67 - 6.3.4กระบอกสูบแบบไรกานชนิดอาศัยแม็กคานิกส (Guided, with mechanical coupling) รูปที่ 6.27 กระบอกลมไรกานแบบแมคคานิกส 6.3.5กระบอกลมแบบสองแกน(Slide Units) อุปกรณทํางานแบบนี้สวนมากจะใชในอุตสาหกรรมประกอบชิ้นสวนเครื่องจักร ใชเปนสวนประกอบของลักษณะ งานแบบหุนยนต รูปที่ 6.28 สําหรับงานที่ตองการความเที่ยงตรง ในแนวขนาน หรือที่มีการเคลื่อนที่ที่ตองการเปนเสนตรงกระบอกลชนิดนี้จะ ทําใหการเคลื่อนในสวนนี้เปนไปดวยความราบเรียบสม่ําเสมอ โดยที่เราสามารถใชงานใหกระบอกลมมีการจับยึดที่เสื้อก็ไดในรูป b ใหอยูกับที่แกนเคลื่อนไปมาไดสวนในรูป c เราสามารยึดกระบอกลมใหหัวทายอยูกับที่ โดยที่เสื้อเคลื่อนที่ไปมาได โดยทั้งสองวิธีเราสามารถที่จะทําการยึดหรือ ใชจุด ตอชองสําหรับเกลียวลมใชงานไดหลายวิธี


International Training - 68 - 6.3.6กระบอกลมแบบกานกลวง (Hollow Rod Cylinder) กระบอกสูบแบบนี้ถูกออกแบบมาใชในงาน Pick and Place โดยที่กานสูบสามารถตอโดยตรงเขากับจุดสราง สุญญากาศ รูปที่ 6.29 กระบอกลมกานกลวง 6.3.7กระบอกลมแบบเสนตรงรวมกับกระบอกลมแบบหมุน(Rotating Cylinder) โดยการนําเอากระบอกลมแบบเสนตรงมาประกอบกับกระบอกลมที่หมุนในแนวเสนรอบวง โดยที่แขนการหมุน สามารถที่หมุนกอนหรือหลังหรือพรอมๆ กันกับการที่กระบอกแบบเสนตรงเคลื่อนที่ เหมาะสําหรับงานจับเคลื่อนยาย ชิ้นงาน รูปที่ 6.30 กระบอกลมแบเสนตรงรวมกับกระบอกลมแบบหมุน


International Training - 69 - 6.3.8กระบอกลมแบบมือจับชิ้นงาน (Air Chuck, Gripper) อุปกรณทํางานประเภทนี้ถูกออกแบบมาใชสําหรับเปนมือจับของแขนหุนยนตในงานอุตสาหกรรม รูปที่ 6.31 กระบอกลมแบบมือจับชิ้นงาน ตัวอยาง: การประยุกตใชงานในอุตสาหกรรม รูปที่ 6.32ตัวอยางการใชกระบอกลมแบบมือจับชิ้นงานและแบบเสนตรงพรอมกับกระบอกลมแบบหมุน


International Training - 70 - บทที่ 7 วาลวเปลี่ยนทิศทางลมอัด Directional Control Valve 7.1 หนาที่ของวาลว (Valve Function) วาลวเปลี่ยนทิศทางลม จะทําหนาที่เปลี่ยนทิศทางลมจากจุดที่จะตอไปใชงานซึ่งอาจจะปลอยลม หรือปดลม แลวแตวาลวแตละตัว หรือการนําไปใชงาน โดยที่การเปลี่ยนแปลงดังกลาวนี้จะเกิดขึ้นภายในตัววาลว การเรียกชื่อวาลวจะ ขึ้นตนดวยจํานวนจุดหลังรูตอลม, จํานวนตําแหนงในการทํางาน, ตําแหนงปกติ และวิธีการในการเลือกวาลว วาลวเปลี่ยน ทิศทางลมที่ใชในระบบนิวแมติกสตามมาตรฐาน ISO/AS สามารถแสดงใหเห็นไดในตารางตอไปนี้ ตาราง 7.1สัญลักษณวาลว รายละเอียดและการใชงาน


International Training - 71 - Directional Control Valves Poppet Valves Sliding Valves Spool Valve Rotary Valve Plane Slide Valves Elastomere Seal Metal Seal 7.2การกําหนดจุดตอของวาลว ตารางตอไปนี้จะแสดงการใชตัวอักษร ตัวเลขที่กําหนดอยูบนตัววาลว Supply NC output NO output Exhaust of NC Exhaust of NO Pilot for NC Pilot for NO P A B R S Z Y P A B R 1 R 2 Z Y P A B E A E B P A P B 1 4 2 5 3 1 4 1 2 ตารางที่ 7.2 จุดตอสําหรับวาลวมาตราฐาน ISO5599 7.3 ชนิดและโครงสรางของวาลว วาลวเปลี่ยนทิศทางลมโดยทั่วไปหากแบงประเภทออกตามโครงสรางสามารถแบงออกไดเปน 2 กลุมดวยกันคือ วาลวแบบนั่งบา (Poppet Valve) และวาลวแบบสไลด (Slide Valve) รูปที่ 7.1 การแบงประเภทของวาลวตามโครงสราง


International Training - 72 - 7.3.1 วาลวแบบนั่งบา (Poppet Valve) วาลวที่มีโครงสรางแบบนี้จะควบคุมทิศทางโดยใชแผนชีส หรือลูกบอล วาลวที่มีโครงสรางแบบนี้ปญหาชีลชํารุด จะมีนอยกวาแบบอื่นแตแรงที่ใชในการเลื่อน หรือเปลี่ยนตําแหนงวาลวคอนขางมาก รูปที่ 7.2 แสดงโครงสรางของวาลวแบบนั่งบา ตัวอยาง วาลว 3/2 ปกติปดสั่งงานทางกล และเลื่อนกลับตําแหนงปกติดวยสปริง รูปที่ 7.3 โครงสรางและหลักการทํางานของวาลว 3/2 ปกติปด จากรูป A คือสภาวะปกติลมจาก Pไมสามารถผาน A และ R ตอถึงกัน รูป B คือสภาวะทํางานเมื่อวาลวโดนกดลม จาก P สามารถผานไป A ได และ R ถูกปด ISO Symbol รูปที่ 7.4 แสดงโครงสรางของวาลวที่สามารถตอลมได 2 ทิศทาง วาลว 3/2สามารถตอในลักษณะการทํางานบางแบบเปนแบบปกติปดหรือปกติเปดได เชน N.Oสามารถใชความ ดันต่ําสลับกลับความดันสูงไดหรือกลับดวยสปงสามารถนํามาใชเรื่องความปลอดภัยหรือวงจร A P R


International Training - 73 - 7.3.2วาลวลูกสูปเลื่อน(Sliding Valves) วาลวที่อาศัยการเคลื่อนที่ เปนแบบเคลื่อนที่ในแนวระนาบหรือแนวนอน เชน Spool, Rotaryและแบบแผนเลื่อน จะใชการเลื่อนปด และเปดรูลม ก. Spool Valve ลักษณะโครงสรางของวาลวแบบนี้ อาศัยแกนลูกสูบเคลื่อนที่ผานชองของหองโดยที่ลมอัดจะไหลผานไปทาง ดานขวาของหอง คือชอง B และมีการทําใหลมสมดุลยภายในหอง เมื่อมีการเคลื่อนที่ลูกสูบภายในจากลมอัดก็จะทําใหแกน ถูกเคลื่อนเปลี่ยนทิศทางการไหลของลมไปสูดานซายในชอง A แทน แบงออกได 2 ชนิด 1. Elastomer seal Elastomer Seal หรือซีลที่ยืดหยุนได แสดงอยูในรูปที่ B, C และ 7.5 ในรูปที่ 7.15 O-ring จะติดอยูในชวงบน Spool และเคลื่อนไปดานในตัวโครงสราง มีทั้งแบบที่ยึดติดกับตัวแกนลูกสูบ ชนิดที่ยึดติดกับโครงสราง ชนิดที่หลอติดกับแกน ลูกสูบ รูปที่ 7.5 Spool Valve with O-ring รูปที่ 7.6 ซีลจะติดตั้งอยูกับตัววาลว(Spool Valve with Sleeve) รูป 7.7 จะแสดง Spool with Oral Rings(ซีลชนิดหลอขึ้นรูป) ซึ่งซีลแบบนี้จะมีแรงเสียดทานนอย


International Training - 74 - 2. Metal Seal โครงสรางของวาลวแบบนี้จะทําดวยโลหะที่ลูกสูบ(Spool)และโครงสรางจะตองเหมาะสมเพื่อใหความเสียดทาน มีคานอยที่สุด ระยะระหวาง Metal Spoolและ Sleeve Valve ประมาณ 0.003มม. มีสัดสวนการรั่วภายในประมาณ หนึ่งลิตร ตอนาที ในบางครั้งไมเหมาะสําหรับวาลวชนิด 5/3ปกติปด รูปที่ 7.8 โครงสรางของ Sealless Spool และ Sleeve Valve 7.3.3. วาลวแบบแผนเลื่อน (Plane Slide Valve) การควบคุมทิศทางลมจะใชแผนเลื่อนในการควบคุม ซึ่งอาจนํามาจากแผนโลหะไนลอน หรือพลาสติก รูปที่ 7.9 วาลว 5/2แบบแผนเลื่อน


International Training - 75 - 7.3.4. วาลวแบบหมุน (Rotary Valve) ชองตอลมสําหรับแผนเลื่อนจะมีการตอถึงกัน ใหความดันจากดานหนึ่งไปสูอีกดานหนึ่ง ซึ่งมีการรั่วที่ผิวเล็กนอย เมื่อมีความดันสูงที่แผนเลื่อน รูปที่ 7.10วาลเลื่อนแบบแผนหมุนในตําแหนงปกติปด 7.4 การสั่งงานวาลว การกระทําทางกลในการทํางานที่เปนระบบก็มักจะใชวาลวที่เลื่อน หรือเปลี่ยนตําแหนงดวยวิธีนี้ 7.4.1การสั่งงานทางกล(ดวยแมคคานิกส) การทําใหเครื่องจักรเคลื่อนที่เปนไปอยางอัตโนมัติ ใหสั่งงานใหวาลวสามารถเปดปด สั่งงานเปนจังหวะตามรอบ ของเครื่องจักร การสั่งงานโดยตรงดังรูป 7.11 รูปที่ 7.11 ชนิดที่ทํางานทางกล


International Training - 76 - ขอควรพิจารณาในการใชRoller Levers Valve ในการใช Roller Levers Valveการติดตั้งไมควรติดตั้งไวสุดระยะขั้วโดยตรง และควรทํามุมประมาณ 30องศา รูปที่ 7.12คําแนะนําสําหรับการติดตั้ง 7.4.2การเลื่อนโดยใชเครื่องมือหรือกลามเนื้อ สวนมากใชในการสั่งเริ่มตนการทํางาน หยุดการทํางาน การหยุดฉุกเฉิน ในทองตลาดปจจุบันมีใหเลือกอยูมากมาย หลายรูปแบบขึ้นอยูกับลักษณะการใชงาน รูปที่ 7.13 ชนิดแบบปุมกด รูปที่ 7.14 ชนิดที่เปนลูกบิด


International Training - 77 - 7.4.3การเลื่อนโดยใชลมตรงในการเลื่อนตําแหนง วาลวที่ใชลมเลื่อนโดยสวนมากจะเปนวาลวหลัก หรือวาลวที่ใชในการควบคุมการทํางานของกระบอกลม หรือ อุปกรณทํางานในระบบนิวแมติกส รูปที่ 7.15 3/2 Piloted Valve and Air Assited Spring Ruturn ตัวอยาง วาลว 3/2 ปกติปดเลื่อนการทํางานดวยลม และตําแหนงปกติเปดดวยลม (3/2 Piloted Vale with Air Return) รูปที่ 7.16 3/2 Pilot Valve with Air Return ตัวอยาง วาลว 5/2 เลื่อนการทํางานดวยลมทั้งสองดาน (Bistable Double Piloted 5/2 Valve) รูปที่ 7.17 5/2สั่งงานดวยลมทั้งสองดาน(Bistable Double Piloted 5/2 Valve) หมายเหตุ : วาลวแบบนี้อาจเรียกอีกอยางหนึ่งวา Memory Valve


International Training - 78 - 7.4.4วาลวที่ใชลมชวยในการเลื่อนตําแหนง การใชแรงเลื่อนวาลวโดยตรงจะใชแรงสูงกวาวาลวที่ใชลมชวยในการเลื่อนวาลว ดังนั้นไดมีการออกแบบวาลว ลมชวยเพื่อทําใหลดแรงที่ใชในการกระทํากับวาลวลมเมื่อมีขนาดใหญขึ้น รูปที่ 7.18 สั่งงานโดยทางออมชวยในการกดออกแรงเลื่อน 7.4.5วาลวที่ใชไฟฟาชวยในการเลื่อนตําแหนง (Solenoid Valve) ในระบบที่ใชอุปกรณไฟฟา หรืออิเลคทรอนิคสควบคุมการทํางานแนนอนวาการเลื่อนวาลวจะตองใชไฟฟาซึ่ง เรียกวา “โซลินนอยดวาลว” ก็ได รูปที่ 7.19 2/2หรือ 3/2 สั่งงานดวยโซลินอยด(คอยล)


International Training - 79 - ในขดลวดโซลินนอยดจะมีแกนเหล็กออน เมื่อใสไฟที่โซลินนอยดจะเกิดเปนอํานาจแมเหล็กดูดแกนเหล็กขึ้น ดานบนทําใหวาลวเปลี่ยนตําแหนง และเมื่อตัดไฟแกนเหล็กจะถูกปลอยกลับตําแหนงเดิมโดยสปริง โซลินนอยดวาลว 5/2 ที่เลื่อนดวยไฟฟาโดยตรง และเลื่อนกลับตําแหนงปกติดวยสปริงแสดงใหเห็นโครงสราง ภายในรูปที่ 7.20และจากรูปจะเปนแบบ Sealless Lapped Spool และ Sleeve Type ซึ่งจะใหแรงเสียดทานที่นอยมาก รูปที่ 7.20 การสั่งงานตรงดวยคอยล เพื่อเปนการลดขนาดของโซลินอยด และประหยัดกระแสไฟฟา จึงมีการพัฒนาโดยการใชลมชวยในการทํางาน รูปที่ 7.21 5/2สั่งงานทางออมดวยลมโดยใชโซลีนอยดกลับดวยสปง วาลว 5/3ตําแหนงกลางซึ่งเปนตําแหนงปกติปดเลื่อนดวยโซลินอยดทั้งสองดาน ดังแสดงในรูปที่ 7.22 รูปที่ 7.22 5/3สั่งงานทางออมดวยลมโดยใชโซลีนอยดกลับดวยสปงทั้งสองดาน


International Training - 80 - 7.5 การติดตั้งวาลว การตอตรง เปนวิธีการที่ธรรมดาที่สุดของการตอขอตอเขาที่มีวาลวโดยตรง โดยมีขอตอที่จะตอเขากับกระบอกสูบ ตําแหนงตัวจายลมเขากับตัววาลว และตัวเก็บเสียงซึ่งติดตั้งที่รูระบาย ดังรูปที่ 7.20 เปนการติดตั้งวาลวบนฐานซึ่งเรียกวา Sub Base Manifolds : 7.5.1ฐานสําหรับวาลวหลายตัวชนิดเกลียว(Manifolds) จะเปนฐานที่ใชสําหรับติดตั้งตัววาลว โดยจะมีแหลงจายลมเขาและรูระบายลมออกรวมกัน แตรูที่จะตอไปใชงาน แยกอยูที่วาลวแตละตัวโดยที่วาลวที่นํามาติดตั้งอาจจะตางกันก็ได เชน 5/3 หรือ 5/2 เลื่อนดวยโซลินนอยดดานเดียว หรือ สองดานก็ได ดังตัวอยางในรูปที่ 7.23 รูปที่ 7.23 โซลินอยดวาลววางอยูบนฐานรวมกันชนิดที่ใชวาลวเปนชองตอไปใชงาน 7.5.2ฐานสําหรับวาลวหลายตัวชนิดใชสําหรับฐานวางเทานั้น(Multiple Sub Bases) จะมีลักษณะคลายกับ Manifoldsกลาวคือ จะมี แหลงจายลมเขารวมกัน รูระบายลมออกรวมกัน สวนรูที่จะ นําไปใชงาน หรือควบคุมการทํางานของกระบอกสูบจะวาง ไวอยูที่ฐานของวาลวเพื่องายตอการถอดประกอบวาลว กับ อุปกรณเมื่อตองการเปลี่ยน ดังแสดงในรูปที่ 7.24 รูปที่ 7.24 โซลินอยดวาลววางบนฐานสําหรับวาลวหลายตัวชนิด ใชสําหรับฐานวางเทานั้นสําหรับตอไปใชงาน


International Training - 81 - 7.5.3. ฐานและวาลวที่สามารถเพิ่มหรือลดจํานวนตัวชองวาลว( Ganged Sub Bases) จะเปนการนําวาลวที่มีลักษณะการติดตั้งแบบ Sub Bases ซึ่งแยกแตละตัวมารวมอยูในชุดเดียวกันโดยที่สามารถ เพิ่มขยายหรือลดจํานวนได ดังแสดงตัวอยางในรูปที่ 7.25 รูปที่ 6.25 เปนวาลวชนิดที่สามารถนําฐานและวาลวมาประกอบกันตามจํานวนที่ตองการ 7.6 การหาขนาดของวาลว 7.6.1. ปริมาณการไหล ขนาดของพอรทหรือรูของวาลวไมไดเปนตัวบอก หรือแสดงความแสดงความสามารถในการไหลของวาลวเสมอ ไป การเลือกขนาดของวาลวจะขึ้นอยูกับความตองการปริมาณการไหลของลมและความดันตกครอมที่ตัววาลวที่รับได ในกระบวนการผลิตจะใชปริมาณการไหลผานวาลว ซึ่งปริมาณการไหลดังกลาวมักจะระบุเปนมาตราฐานการ ไหล Qnในหนวยลิตรของการปลอยสูบรรยากาศตอนาที ที่ความดัน 6 บาร และความดันใชงานที่ 5 บาร หรือใชแฟกเตอร การไหล Cv หรือ kvหรือ การไหลเทียบเทากับพื้นที่ S ซึ่งทั้งสามแฟกเตอร สามารถคํานวณหาคาไดจากสมการตอไปนี้ เมื่อ Cv, kv = ประสิทธิภาพของการไหล S = พื้นที่หนาตัดเทียบเทาของทอ (mm) Q = อัตราไหลของลมอัด (Liters/min) P2 = ความดันดานใชงาน (bar) Δp = ความดันตกครอมที่ยอมได (bar) o = อุณหภูมิใชงาน ( o C)


International Training - 82 - จากการคํานวณแลวเราจะพบวาขอมูลที่ไดจากความเปนจริงนั้นมีคาอัตราการบริโภคลมอัดที่สูงกวาเนื่องจากไดมี ความสูญเสียผานวาลว กระบอกลมขอตอตางๆ ทอ ซึ่งทําใหเกิดความสัมพันธกับตารางเปรียบเทียบความสัมพันธของคาS = m 3 /Pa ดังกลาวขึ้น 1 CV = 1 KV = 1 S = 981.5 68.85 54.44 1 14.3 18 0.07 1 1.26 0.055 0.794 1 ตารางที่ 7.3 ตารางความสัมพันธคาCV/KV/S 7.6.2. การตออนุกรมของทอ (Orifices in Series Connection) กอนที่เราจะหาขนาดของวาลวและทอ เราจะตองดูความดันตกครอมที่ Orifices ที่อนุกรมกัน โดยสามารถใช สมการตอไปนี้ รูปที่ 7.26 ผมรวมของพื้นที่ที่นํามาตออนุกรมกันและอัตราการไหล ในรูปที่ 7.26 แสดงความสัมพันธระหวางจํานวนของ Orificesที่เทากันมาตออนุกรม และผลลัพธของปริมาณการ ไหล


International Training - 83 - 7.6.3. การหาอัตราการไหลของลมอัดภายในทอ(Flow Capacity of Tubes) สามารถหาคาไดจากสมการตอไปนี้ เมื่อ d เปนเสนผานศูนยกลางภายในของทอ (mm) L เปนคาความยาวทอ (m) α เปนคาสัมประสิทธิ์ของทอ α = 0.0844ct d 0.155 ct = 1.6 สําหรับทอแกส, เทากับ 2.0สําหรับทอพลาสติก, ทอยาง และทอทองแดง นอกจากนี้เพื่อความสะดวกเรายังสามารถหาคา Sไดจากแผนภาพทางดานลางตอไปนี้ รูปที่ 7.27 แผนภูมิแสดงขนาดของทอ


International Training - 84 - การหาอัตราการไหลของลมอัดภายในขอตอ หากตองการหาคา Sของขอตอ (Fitting)แบบ Push-in หรือแบบ One Touchรูปที่ 4.21 และ Insert รูปที่ 4.20 สามารถหาคาไดจากตารางตอไปนี้ Length Fittings Insert Type One Touch Tube Dia. (mm) Material I 1 m 0.5 m Straight Elbow Straight Elbow Total 0.5 m tube+ 2 strt. fittings 4 x 2.5 N, U 1.86 3.87 1.6 1.6 5.6 4.2 1.48 3.18 6 x 4 N, U 6.12 7.78 6 6 13.1 11.4 3.72 5.96 8 x 5 U 10.65 13.41 11 (9.5) 11 18 14.9 6.73 9.23 8 x 6 N 16.64 20.28 17 (12) 16 26.1 21.6 10.00 13.65 10 x 6.5 U 20.19 24.50 35 (24) 30 29.5 29.5 12.70 15.88 10 x 7.5 N 28.64 33.38 30 (23) 26 41.5 41.5 19.97 22.17 12 x 8 U 33.18 39.16 35 (24) 30 46.1 46.1 20.92 25.05 12 x 9 N 43.79 51.00 45 (27) 35 58.3 58.3 29.45 32.06 ตาราง 7.4ตารางแสดงอัตราการไหลของขอตอ


International Training - 85 - กรณีที่ความดันใชงาน และความดันตกครอมเปลี่ยนแปลงไปสามารถใชกราฟในรูปที่ 7.28หาคาแฟกเตอร (cf : correction functions) มาคูณหาในตารางที่ 7.5 Average piston speed in mm/s Dia. Mm 50 100 150 200 250 300 400 500 750 1000 8, 10 0.1 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.75 1 12, 16 0.12 0.23 0.36 0.46 0.6 0.72 1 1.2 1.8 2.4 20 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.6 2 3 4 25 0.35 0.67 1 1.3 1.7 2 2.7 3.4 5 6.7 32 0.55 1.1 1.7 2.2 2.8 3.7 4.4 5.5 8.5 11 40 0.85 1.7 2.6 3.4 4.3 5 6.8 8.5 12.8 17 50 1.4 2.7 4 5.4 6.8 8.1 10.8 13.5 20.3 27 63 2.1 4.2 6.3 8.4 10.5 12.6 16.8 21 31.5 42 80 3.4 6.8 10.2 13.6 17 20.4 27.2 34 51 68 100 5.4 10.8 16.2 21.6 27 32.4 43.2 54 81 108 125 8.4 16.8 25.2 33.6 42 50.4 67.2 84 126 168 140 10.6 21.1 31.7 42.2 52.8 62 84.4 106 158 211 160 13.8 27.6 41.4 55.2 69 82.8 110 138 207 276 Equivalent Flow Section in mm2 ตารางที่ 7.5 ผลรวมสําหรับพื้นที่ของการประกอบทอ (วาลวและทอ)


International Training - 86 - 7.6.4 วาลวกับกระบอกสูบ ขนาดจริงของวาลวจะมีคาสูงกวาคาในทางทฤษฎี เนื่องจากจะตองมีการชดเชยความดันตกครอมในจุดตอทอ และ ขอตอดังกลาวในตอนตน เพื่อทําใหสิ่งเหลานี้งายขึ้น ตารางที่ 7.5 จะใชในการหาคา S สําหรับวาลวและสําหรับเลือกทอ และ ขอตอดังตารางที่ 7.4 โดยที่ตารางทั้งสองจะใชความดันที่ 6 บาร และความดันตกครอม 1บาร กอนเขากระบอกสูบวัดคาที่ อุณหภูมิ 20องศา รูปที่ 7.28 คาแฟกเตอรสําหรับแรงดันที่เขากับแรงดันตกครอม ตัวอยางที่ 1 : กระบอกสูบเสนผานศูนยกลาง 80มม.ระยะ 400มม. ทํางานที่ความดัน 6 บาร ความดันตกครอมสูงสุด 1 บาร ถากระบอกสูบทํางานดวยความเร็ว 500มม./วินาที ใหหาคา CV ต่ําสุดของวาลว วิธีการ : จากตารางที่ 6.5 สามารถหาคา Sไดเปน 34 มม. ซึ่งสามารถหาคาCVไดโดยการหารดวย 18 ดังนี้ CV = 34/28 = 1.89 (1CV = 18 S) ขนาดของทอลม 12X9 มม. พรอมดวยขอตอแบบ One Touchเพื่อใหไดความเร็วสูงสุด ตัวอยางที่ 2 : กระบอกสูบเสนผานศูนยกลาง 50มม.ทํางานดวยความเร็ว 400มม./วินาที ความดันใชงานเปน 7 บาร และ ความดันเปน 2.5 บาร ซึ่งหมายถึงวาความดันที่ใชงานที่ลูกสูบจริงเปน 4.5 บาร วิธีการ : จากตารางที่ 6.5 คา Sเปน 10.8 มม. และจากกราฟในรูปที่ 6.28 เราจะใชคา cf คือ 0.66 ดังนั้น คา Sที่แทจริงก็คือ (10.8 X 0.66) = 7.128 มม. เลือกวาลวตามคาที่ได หรือใหญกวาและเลือกทอลม 8 X 5หรือ 8 X 6มม.


International Training - 87 - 7.7 วาลวสนับสนุนหรือวาลวชวย (Auxiliary Valves) 7.7.1วาลวที่ใหลมไหลเพียงทิศทางเดียว (Non-Return Valves)หรือ วาลวกันกลับ รูปที่ 6.29 วาลวกันกลับ หลักการทํางาน: จากรูป a หากความดันไหลเขาตามหลักลูกศรจะไมสามารถผานไปอีกสายหนึ่งได และหากตองการใหสามารถ ไหลผานอีกดานหนึ่งได ใชเปลี่ยนทิศทางการปอนลมใหมดังรูป b 7.7.2 วาลวควบคุมความเร็ว (Speed Controllers) รูปที่ 7.30 ชนิดของวาลวควบคุมความเร็ว หลักการทํางาน: จากรูปและสัญลักษณอาจเรียกวาลวแบบนี้อีกอยางหนึ่งวาวาลวควบคุมความเร็วแบบพิเศษทางเดียว วาลวแบบนี้ จะควบคุมปริมาณที่สะดวกไปอีกดานหนึ่งสวนมากจะใชในการควบคุมความเร็วของกระบอกสูบ หรืออุปกรณการทํางาน โดยการหมุนที่หัวปรับจะทําใหปรับลดพื้นที่ลงเปนผลใหปริมาณลมที่ผานไปอีกดานจะลดลง สวนในทางตรงขามเมื่อมีลม ผานก็จะทําใหมีการผานของลมไดอยางสะดวกขึ้นอยูกับความเร็วสูงสุดที่ทําได


International Training - 88 - 7.7.3วาลวลมเดี่ยว (Shuttle Valve) รูปที่ 7.31 วาลวทางเดียว หลักการทํางาน: ไมวาจะใสลมดานซาย ดานขวา หรือทั้งสองดานก็ตามก็จะมีลมออกไปดานบน หรือดานใชงาน วาลวแบบนี้อาจ เรียกอีกอยางหนึ่งวา Or Gateจากหลักการทํางานดังกลาวอาจเปรียบเทียบการทํางานเหมือนกับวงจรขนานทางไฟฟาก็ได 7.7.4วาลวเรงระบาย (Quick Exhaust Valves) ในกรณีที่ตองการใหกานสูบเคลื่อนที่เร็วกวาปกติไมวาจะเปนการเคลื่อนที่ออก หรือมีการนําเขาอุปกรณที่นํามา ชวยในการทํางานดังกลาวคือ วาลวเรงระบาย ทั้งนี้ความเร็วกระบอกลมก็จะไมสามารถทําไดเกิดความเร็วสูงสุดที่กระบอก ลมแตละรุนหรือแตละยี่หอจะทําไดเปนตน รูปที่ 7.32วาลวเรงระบาย


International Training - 89 - หลักการทํางาน: เมื่อลมอัดเขามาดานอินพุท ลิ้นวาลวจะปดดานระบายออก(Ex) สัญญาณลมจะเขาไปยังกระบอกสูบ และกรณีไมมี ลมเขามาทางดานอินพุท (In) แรงดันลมจากกระบอกสูบจะดันใหลิ้นวาลวปดดานอินพุท (In) ความดันลมจะระบายออกสู ภายนอก การติดตั้งวาลวแบบเรงระบายนี้โดยสวนใหญจะติดตั้งใหใกลกับกระบอกสูบมากที่สุด เพื่อปดกั้นแรงดันตกครอม


International Training - 90 - บทที่ 8 สัญลักษณและวงจรนิวแมติกสพื้นฐาน 8.1 สวนประกอบ สัญลักษณสําหรับระบบพลังของไหล และคอมโพแนนท ตามมาตราฐาน ISO 1219(AS1101) ตามมาตราฐานได รวมสัญลักษณไฮดรอริกและนิวแมติกสไวดังแสดงใหเห็นดังรูปจากหนาที่ เนื่องจากมาตาฐานไมไดระบุเกี่ยวกับโครงสราง ดังตัวอยาง ตามก ISO/ASที่ไมไดมีความแตกตางในสัญลักษณระหวางกระบอกลมสองทาง และกระบอกลมแแบบสองแกน ถึงแมวาบางผูผลิตไดมีการแนะนําในสวนสัญลักษณที่แยกออกไป 8.2 สัญลักษณ 8.2.1 สัญลักษณอุปกรณทําความสะอาดลมอัด สัญลักษณพื้นฐานสําหรับลมอัดที่สะอาดและแหง ในสวนของสี่เหลี่ยมโดยมีเสนทางเขาและเสนทางออกจาก ทางดานซายมือและมุมทางดานขวามือ ในสวนของหนาที่การทํางานจะระบุไวภายในของชองสี่เหลี่ยมรูปเพชรนี้ ดังรูปขาง ลาวจะแสดงใหเห็น พื้นฐานของสัญลักษณของวาลวปรับความดันในรูปสี่เหลี่ยมพรอมกับเสนทางเขาและเสนทางออกในสวนบริเวณ ตรงกลางดานซายและดานขวา เสนทางเดินของลมอัดจะแสดงดวยลูกศร การตั้งหรือปรับคาของสปงจะมีรูปรางเปนเสนตรง ซิกแซกสลับกัน แลวตัดดวยลูกศรที่สามารถปรับได ดังรูป 8.1 รูปที่ 8.1 สัญลักษณสําหรับการทําความสะอาดลมอัด ISO 1219/AS 1101.1


International Training - 91 - 8.2.2 สัญลักษณกระบอกลม กระบอกลมเสนตรงจะเขียนภาพจากซายไปขวาดังรูป หรือไมก็ไมแตกตางกันระหวางลูกสูบและกระบอกชนิด อื่นๆ สวนกระบอกลมแบบหมุน(Rotary )จะเปนแบบเฟองตรงกับเฟองสะพานแและแบบเวนดังรูป รูปที่ 8.2 ISO/AS สัญลักษณกระบอกลม 8.2.3 สัญลักษณวาลว สัญลักษณพื้นฐานของวาลวควบคุมจะแบงออกเปนกลุมเปนรูปสี่เหลี่ยม โดยที่ทางเขาและทางออกจะเขียน ดานลาง ออกดานบน โดยที่สี่เหลี่ยมๆแตละชองจะแบงหนาที่ เชนวาลวควบคุมที่ทําหนาที่ สองและสามฟงกชัน สี่เหลี่ยมใน แนวนอน จะเปนตัวบอกหนาที่การทํางาน โดยจะมีการแบงออกเปนหองๆ แสดงถึงการทํางานของวาลวที่มีชองตอถึงกัน


International Training - 92 - ภายในถาหามีสัญลักษณ แสดงกวาปด Τ ลมปอนระบบ ลมระบายทิ้ง เสนลม ลมชวย ลมระบาย สัญลักษณสําหรับตัวดําเนินการจะมีรูปรางเล็กดานขางทั้งสองดานของสี่เหลี่ยม โดยสัญลักษณจะแสดงดาน ซายมือ ยกเวนสปงจะวางไวดานตรงขามของดานที่ดําเนินการทางแมคคานิกส ซึ่งเปนเทคนิคของตัวดําเนินการ โดยจะมีการ ยายชองหากมีการทํางาน


International Training - 93 - รูป 8.3 จะอธิบายถึงสัญลักษณและการนํามารวมกันของสวนตางๆ 8.3 วงจรควบคุม 8.3.1 วงจรควบคุมพื้นฐาน ไดอะแกรมสําหรับการเขียนวงจรพื้นฐานสําหรับตําแหนงการควบคุมเครื่องจักร เริ่มจากแหลงจายลมอัด จากรูป เปนการรวมเอาระบบไฟฟามารวม โดยที่สวนประกอบทั้งหมดในรูปจะบอกตําแหนงและผลการทํางานดังรูป 8.4 รูปที่ 8.4 พื้นฐานและสวนประกอบสําหรับวงจรนิวแมติกสพื้นฐาน


International Training - 94 - 8.3.2ตําแหนงหยุด(Resr Position) การสั่งงานสําหรับวาลวแมคคานิกสนั้นเราสามารถทําใหกระบอกลมทํางานในตําแหนงปกติโดยมีรูปแสดง อยูใน รูปของสี่เหลี่ยมดานซายมือในรูปเปนการสั่งดวยไฟฟา สําหรับวาลวแบบ 5/2 นั้นผลเมื่อเราทําการปอนลมเขาทางชองปอน ลมอัด ลมอัดจะผานไปยังกระบอกลมทางดานขวามือ เปนผลใหกระบอกลมอยูในลักษณะปกติทํางานคือหดอยู จนเมื่อเรามี การสั่งโซลีนอยดไฟฟาใหทํางาน เปนผลใหแกนภายในของวาลวเคลื่อนที่ไปทางดานขวามือกลาวคือเปนการเปลี่ยนทิศ ทางการเคลื่อนทําใหลูกสูบที่อยูภายในของกระบอกลมเคลื่อนที่ออกไปทางดานขวามือ และเมื่อทําการปลดการสั่งการดวย โซลีนอยดไฟฟาก็จําทําใหวาลวเคลื่อนที่กลับดวยสปง เปนผลใหกระบอกลมเคลื่อนที่กลับสูตําแหนงเดิม(ปกติหด) ก. วาลวที่สั่งงานดวยมือ(Manually Operated Valves) รูปที่ 8.5 กฎการเชื่อมตอของวาลวชนิดตําแหนงของวาลวสั่งงานดวยมือ ข. วาลวสั่งงานดวยไฟฟาและสั่งงานดวยลม ตําแหนงการสั่งงานดวยโซลีนอยดผานไปยังวาลวลม ตําแหนงการสั่งงานดวยลมผานไปยังวาลวลม 3/2 ปกติปด (N.C) 3/2 ปกติเปด(N.O) รูปที่ 8.6 กฎและตําแหนงปกติทํางานในการสั่งงานดวยโซลีนอยดและลม


International Training - 95 - ค. การสั่งงานวาลวดวยแมคคานิกส วาลวปกติปด(N.C) วาลวปกติเปด(N.O) รูปที่ 8.7 กฎและตําแหนงปกติทํางานในการสั่งงานวาลวดวยแมคคานิกส


International Training - 96 - 8.3.3 สัญลักษณและการออกแบบวงจรนิวแมติกส ในวงจรไดอะแกรมการทํางาน ทิศทางการไหลจากดานลางจนถึงดานบนสําหรับวงจรพื้นฐานนิวแมติกส การ ทํางานจากทางดานซายมือไปขวามือ เริ่มจากการปอนลมอัดผานชุด FRLจากดานลางมุมขวามือ ผานมาสูวาลวลมตรง สวนกลาง สวนบนจะเปนวาลวปรับความเร็วและบนสุดคือที่วางตําแหนงของกระบอกลมทํางาน จากสวนที่เปนกระบอกลม วาลวควบคุมความเร็วและวาลวหลัก เราจะเรียกวาสวนกําลัง(POWER LEVEL) ในรูป 8.8 จะแสดงไว สวนที่สองจะปน ตกรรก(LOGIC LEVEL)และสวนสุดทายจะเปนสวนสัญญาณ(SIGNAL LEVEL) ในสวน นี้เราจะใชวาลว 3/2แบบลูกกลึ้งใชสําหรับควบคุมตําแหนงของกระบอกลมในการขับเคลื่อนชิ้นสวน ซึ่งเปนสวนลางสุด ระหวางสวนที่เปนสวนกําลัง(POWER UNIT)และสวนที่เพิ่มเติมสําหรับวาลวเพื่อทําการตามวงจรเงื่อนไขตางๆ เพื่อใหเปนไปตามการควบคุมที่เแมนยําเราจึงใชเปนสวนของตกรรก(LOGIC FUNCTION) ซึ่งบล็อคไดอะแกรมดังรูป 8.8 ไดอธิบายไวแลว รูปที่8.6 วงจรพื้นฐานสําหรับนิวแมติกส


International Training - 97 - ก.วิธีเรียกแตละตําแนง จากรูปขางตนวงจรนิวแมติกสนํามาเขียนวงจร โดยใชวาลวแบบลูกกลิ้งมาไวที่ตําแหนงบนเพื่อทําหนาใหลูกเบี้ยว ทํางานที่ตําแหนงสุดทายของกระบอกลม ในวงจรสมัยใหมไดนําเอาการตอวงจรและวิธีการเขียนเสน สัญลักษณเหลานี้มา เพื่อดําเนินการดังรูป 8.5 แลวใชเสนในแนวตั้งเปนตัวกํากับสัญญาณ เสนตรงใชสําหรับบอกจะหมายปลายทางที่เครื่องจักร ทํางานโดยการเขียนในรูปสัญลักษณ โดยที่เราจะนําอุปกรณตางๆ จากหนาที่ตางๆ เริ่มตนจากตนกําลังซึ่งใชอักษรตัวหนา เขียนแทนตัวสั่งงาน ยกตัวอยางเชน Cเปนตัวจับชิ้นงาน สวน D เปนสวาน โดยการแบงหนาที่ของกระบอกลม ในสวนที่เปนวาลวกําลังและมีตัว สวิทซที่เปนแบบลูกกลิ้งอยูที่ปลายทั้งสองขาง ตําแนงเริ่มตนจะใหเปนC0 สวนตําแหนงทํางาน(ยืด)คือ C1 จากตัวอยางรูป เราจะใชรูปที่ 8.6, 8.7มาเพื่อที่จะทํางาน จากรูปที่ 8.9จะอธิบายการทํางานไดดังนี้ วาลวลูกกลิ้งใน ตําแหนง C0ถูกกดอยูทําใหมีลมผานมาที่วาลวปดเปดแตยังไมทํางานจนกระทั่ง เมื่อทําการเปดวาลวปดเปด(start/stop) ทํา ใหลมผานวาลวปดเปดไปเปลี่ยนทิศวาลวหลัก C+ ทําใหลมผานไปดันกระบอกลมใหลูกสูบเคลื่อนไปดานหนา ขณะเดียวกันสวิทซ C0ก็จาก จนกระทั่งลูกสูบเคลื่อนที่มาแตะสวิทซ C1 เปนผลใหวาลว C1ถูกกดลมไหลผาน C1ไปทํา ใหวาลวหลัก C-ทํางานเลื่อนชองวาลวไปดานซาย ทําใหลมไหลผานชองวาลวทําใหลูกสูบเคลื่อนที่กลับ(หด)ครบหนึ่งรอบ รูปที่ 8.9 การเขียนวงจรในการทํางาน


Click to View FlipBook Version