ระบบนิวเมติก หรือระบบลม มีจุดเริ่มต้นจากการที่มนุษย์คิดค้น และพัฒนาเอาคุณสมบัติจากลมมาใช้ให้เกิดประโยชน์ โดยอาศัยหลักการง่ายๆ คือใช้ลมดันลูกสูบที่อยู่ภายในกระบอกสูบให้เคลื่อนที่ และนำประโยชน์จากกำลังงานที่ได้นั้นมาใช้ในงานอุตสาหกรรมด้านต่างๆ ได้แก่ เครื่องยนต์กลไกในงานอุตสาหกรรมต่างๆ เครื่องบรรจุ และเครื่องจักรที่ใช้ในการขนถ่ายวัสดุ เป็นต้น

Table of Content

ระบบนิวเมติก

ในปัจจุบันระบบนิวเมติกได้ถูกพัฒนา ปรับปรุง ความสามารถ และความปลอดภัยในการใช้งานขึ้นจากในอดีตมาก ด้วยคุณประโยชน์และคุณสมบัติต่างๆ ที่ระบบนี้เป็นที่นิยมนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ

ทำไมโรงงานอุตสาหกรรมนิยมใช้ระบบนิวเมติก

  • ความปลอดภัย ระบบนิวเมติกเป็นระบบที่มีลมเป็นตัวกลางในการทำงาน จึงไม่มีการระเบิดหรือติดไฟ อันเป็นสาเหตุให้เกิดความเสียหายจากอัคคีภัย จึงช่วยลดค่าใช้จ่ายในส่วนของระบบป้องกันการเกิดเพลิงไหม้
  • ความแม่นยำและรวดเร็วในการทำงาน โดยปกติความเร็วในการทำงานของระบบนิวเมติกอยู่ที่ 1-2 เมตรต่อวินาที [m/s] แต่ในบางระบบที่ต้องการความเร็วในการใช้งานที่สูงกว่า ก็สามารถใช้กระบอกสูบชนิดพิเศษ ซึ่งสามารถทำความเร็วได้สูงถึง 10 เมตรต่อวินาที และเพิ่มรอบการทำงานด้วยอุปกรณ์ควบคุมความเร็วได้สูงถึง 800 รอบต่อนาที [rpm]
  • ความสะอาด เนื่องจากลมที่เป็นตัวกลางในการทำงานของระบบนิวเมติกเป็นสิ่งที่สะอาด ทำให้สิ่งที่เหลือหรือถูกระบายออกจากระบบที่เกินจากความจำเป็นของระบบ เป็นสิ่งที่สะอาดและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้ว
  • ความง่ายในการนำมาประยุกต์ใช้กับงาน โรงงานอุตสาหกรรมสามารถเพิ่มหรือลด และปรับเปลี่ยนอุปกรณ์ต่างๆ ที่ทำงานร่วมกันในระบบได้ง่าย เช่น ปรับระยะก้านสูบ ขนาดกระบอกสูบ เพิ่มหรือลดความดันลม เป็นต้น
  • ความเหมาะสมในการทำงาน ระบบนิวเมติกนั้นเป็นระบบที่มีลมเป็นตัวกลางในการทำงาน ดังนั้นระบบนี้จึงสามารถทำงานได้ในสถาวะที่มีอุณหภูมิแตกต่างกัน

ทั้งหมดนี้ก็เป็นเหตุผลส่วนหนึ่งที่โรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ นิยมนำระบบนิวเมติกไปใช้ในส่วนของการประกอบของสายการผลิต

อุปกรณ์ระบบนิวเมติกส์

เราแบ่งแยกอุปกรณ์ต่างๆในระบบนิวเมติกออกเป็นกลุ่มๆ ตามหน้าที่ ซึ่งแม้ว่าในปัจจุบันการพัฒนาและเทคโนโลยีของอุปกรณ์แต่ละชนิดจะมีมากกว่าในอดีต แต่หน้าที่และหลักการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ ยังคงไม่เปลี่ยนไปจากเดิม ดังนั้นในส่วนนี้เราจะมาทำความเข้าใจถึงหน้าที่ของอุปกรณ์ต่างๆเหล่านี้ว่ามีอะไรบ้าง

1. อุปกรณ์ต้นกำลัง (Power unit)

วงจรของระบบนิวเมติก

ทำหน้าที่สร้างลมอัดที่มีคุณภาพเพื่อใช้ในระบบนิวแมติก ประกอบด้วย

  • อุปกรณ์ขับ (Driving unit) ทำหน้าที่ขับเครื่องอัดลม ได้แก่เครื่องยนต์หรือมอเตอร์ไฟฟ้า
  • เครื่องอัดลม (Air compressor) ทำหน้าที่อัดอากาศที่ความดันบรรยากาศ ให้มีความดันสูงกว่าบรรยากาศปกติ
  • เครื่องระบายความร้อน (After cooler) ทำหน้าที่หล่อเย็นอากาศอัดให้เย็นตัวลง
  • ตัวกรองลมหลัก (Main line air filter) ทำหน้าที่กรองลมก่อนที่จะนำไปใช้งาน
  • ถังเก็บลม (Air reciever) เป็นอุปกรณ์ใช้เก็บลมที่ได้จากเครื่องอัดลมและจ่ายลมความดันคงที่สม่ำเสมอให้แก่ระบบนิวเมติก ถังเก็บลมจะต้องมีลิ้นระบายความดัน (Pressure relief valve) เพื่อระบายความดันที่เกินสู่บรรยากาศ เป็นการป้องกันอันตรายที่เกิดขึ้นเมื่อความดันสูงกว่าปกติส่วนสวิตช์ควบคุมความดัน (Pressure switch ) ใช้ควบคุมการเปิด-ปิดการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าที่ขับเครื่องอัดลมเมื่อความดันของลมสูงถึงค่าที่ตั้งไว้
  • เครื่องกำจัดความชื้น (Seperator) อุปกรณ์นี้จะช่วยแยกเอาความชื้นและละอองน้ำมันที่แฝงมากับอากาศอัด ก่อนที่อากาศอัดจะถูกนำไปใช้งาน ในบางครังเรียกอุปกรณ์นี้ว่าเครื่องทำลมแห้ง

2. อุปกรณ์ปรับปรุงคุณภาพลมอัด (Compressed air Treatment component) 

ส่วนนี้จะทำให้ลมปราศจากฝุ่นละออง, คราบน้ำมันและน้ำมันก่อนที่จะนำไปใช้ในระบบนิวแมติก ประกอบด้วย

  • กรองลม (Air filter)
  • วาล์วปรับความดันพร้อมเกจ (Pressure regulator )
  • อุปกรณ์ผสมน้ำมันหล่อลื่น (Lubricator )
ระบบนิวเมติก

3. อุปกรณ์ควบคุมการทำงาน (Controlling component) 

หมายถึงวาล์วควบคุมชนิดต่างๆ ในระบบนิวแมติก ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมการเริ่มและหยุดการทำงานของวงจร ควบคุมทิศทางการไหลของลม ควบคุมอัตราการไหลของลม และควบคุมความดัน

4. อุปกรณ์การทำงาน (Actuator or working component)

อุปกรณ์การทำงาน ทำหน้าที่เปลี่ยนกำลังงานของไหลให้เป็นกำลังกล เช่น กระบอกสูบลมชนิดต่าง ๆ และมอเตอร์ลม

กระบอกลมนิวเมติก

5. อุปกรณ์ในระบบท่อทาง (Piping system)

อุปกรณ์ในระบบท่อทาง ใช้เป็นท่อทางไหลของลมในระบบนิวแมติก ระบบท่อนี้รวมถึงท่อส่งลมอัดและข้อต่อชนิดต่าง ๆ ด้วย

ข้อควรระวังในการใช้ระบบนิวเมติกในโรงงานอุตสาหกรรม

  • สภาวะเสียงดัง เนื่องจากระบบนิวเมติก จะต้องมีการระบายลมบางส่วนที่เกิดความจำเป็นของอุปกรณ์ หรือของระบบออกอยู่ตลอดเวลา หากปล่อยให้ลมที่ปล่อยออกมานั้นทิ้งไปตามธรรมชาติ จะทำให้เกิดเสียงดังภายในพื้นที่ปฏิบัติงาน โรงงาน และสถานที่ใกล้เคียง
  • ความสามารถหรือข้อจำกัดของอุปกรณ์นิวเมติก ข้อนี้เป็นปัญหาที่เราสามารถพบเจอและเกิดกับหลายๆโรงงาน เมื่อมีการขยายพื้นที่การผลิต มีการเพิ่มเครื่องจักรเข้ามาในระบบ และมีการเพิ่มเติมอุปกรณ์นิวเมติกเข้าไปในระบบ แต่ผู้ออกแบบอาจไม่ได้คำนึงถึงความสามารถในการสร้างปริมาณลมของเครื่องอัดลม [Air Compressor] ทำให้เกิดปัญหาการทำงานของระบบคลาดเคลื่อนในบางจังหวะ ความแม่นยำในการควบคุมลดลง
  • ขีดจำกัดของอุปกรณ์ แม้ว่าอุปกรณ์ในระบบนิวเมติกจะสามารถปรับเปลี่ยนและประยุกต์ใช้ให้เหมาะกับงาน และพื้นที่ติดตั้งก็ตาม แต่อุปกรณ์บางชนิดก็มีข้อจำกัดในการผลิต และติดตั้งเช่นกัน เช่น กระบอกสูบ หากต้องการแรงที่ส่งจากอุปกรณ์มาก ขนาดของกระบอกสูบก็จะมีขนาดที่ใหญ่ขึ้น ซึ่งในบางกรณีนั้น ไม่สามารถติดตั้งในพื้นที่ที่จำกัดได้
  • อุณหภูมิ เนื่องจากระบบนิวเมติก ใช้ลมเป็นตัวกลางในการทำงานของระบบ เมื่ออุณหภูมิในพื้นที่ หรือโรงงานเปลี่ยนแปลง ย่อมส่งผลโดยตรงต่อความดัน [Pressure] ในระบบ กล่าวคือ เมื่ออุณหภูมิในพื้นที่สูง ความดันในระบบก็จะสูงตามไปด้วย และหากอุณหภูมิต่ำ ความดันในระบบนิวเมติกก็จะลดต่ำลงด้วยเช่นกัน แล้วอีกสิ่งที่ตามมาหลักจากความดันมีการลดลงก็คือ จะเกิดหยดน้ำที่กลั่นตัวจากลม เนื่องจากลมที่เข้าไปในระบบนั้นมีความชื้นปนอยู่ด้วยนั้นเอง