ระบบนิวแมติกส์

ในปัจจุบันนี้ความหมายของคำว่า “PNEUMATIC” ที่เราส่วนมากเข้าใจกันก็คือ การนำเอาอากาศอัด มาเป็นวัสดุใช้งานในงานทางอุตสาหกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งทางด้านการขับเคลื่อน หรือควบคุมเครื่องจักร และอุปกรณ์เครื่องช่วยต่าง ๆ ที่สามารถใช้แทนแรงงานคน ส่วนวิศวกรที่ทำงานทางด้านนี้ได้ให้ความหมายคำว่า “นิวเมติก “ไว้ว่า หมายถึง ระบบการส่งกำลังจากต้นทางไปยังปลายทางโดยอาศัยลมเป็นตัวกลางในการส่งกำลังและควบคุมการทำงานด้วยระบบลม

ประวัติความเป็นมาของนิวเมติก (PNEUMATIC)

อากาศที่อัดตัวจนมีแรงดันสูง (COMPRESSED AIR) เป็นพลังงานรูปหนึ่งที่มนุษย์ได้นำเอามาดัดแปลงใช้งาน โดยนำเอาคุณสมบัติทางฟิสิกส์ที่เปลี่ยนแปลงไปของอากาศ เมื่อมีแรงดันเพิ่มขึ้นจะสามารถนำมาใช้ให้เป็นประโยชน์กับงานต่าง ๆ มากมาย

        การนำเอากาศเป็นวัสดุใช้งานนั้น มนุษย์ได้รู้จักทำกันมาเป็นพัน ๆ ปีแล้ว แต่ลักษณะการนำไปใช้งานที่แตกต่างกันออกไป  ในสมัยโบราณเราเร่งให้ไฟติดได้เร็วด้วยลมธรรมชาติ  ในขณะที่ไม่มีลมตามธรรมชาติ เราก็ต้องสร้างลมขึ้นเองโดยใช้การพัด – โบก เมื่อเจริญขึ้นมามาก ๆก็มีการคิดค้นปั๊มโดยใช้เป็นคันโยก เพื่อลดการทำงานของมนุษย์ การนำเอาแรงลมมาใช้ให้เป็นประโยชน์มีอีกมากมายที่จะยกตัวอย่าง เช่น การใช้แรงลมไปขับพาเรือให้เคลื่อนที่ไป (เรือใบ) หรือ เอาแรงลมมาหมุนกังหัน และ ต่อเอากำลังที่เพลาของกังหันไปใช้ในงานลักษณะต่าง ๆ กัน เช่น วิดน้ำ , สีขาว, โม่แป้ง เป็นต้น

      ถึงแม้ว่าเราจะรู้จักกับ PNEUMATICs มาเป็นระยะเวลาอันยาวนานแล้วก็ตาม แต่การวิจัยและค้นคว้ากันอย่างจริง ๆ จัง ๆ เพื่อนำมาใช้ในวงการอุตสาหกรรม เพิ่งจะเริ่มทำการค้นคว้ากันอย่างจิงจังเมื่อต้นศตวรรษที่แล้วนี่เอง และตั้งแต่ปี ค.ศ 1950 จึงสามารถที่จะกล่าวได้อย่างมั่นใจว่า ได้นำเอาอากาศมาดัดแปลงใช้กับงานด้านอุตสาหกรรม ได้อย่างแท้จริง

        ก่อนที่จะมีการค้นคว้าถึงการนำเอาแรงดันมาใช้กับงานด้านอุตสาหกรรม ก็ได้มีการนำอากาศแรงดัน ไปดัดแปลงใช้กับงานบ้างอย่าง เช่น งานในเหมือง ,งานก่อสร้าง และในรถไฟ (ใช้อากาศแรงดันกับระบบเบรก) งานที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งของอากาศแรงดันที่เราเห็นกันอยู่เสมอคือ  ใช้อากาศแรงดันมาเป่าทำความสะอาดในโรงงาน ในปัจจุบันได้นำระบบนิวแมติกส์มาใช้แทนระบบการควบคุมด้วยมอเตอร์ไฟฟ้ากันอย่างแพร่หลายเนืองจากการควบคุมด้วยระบบนิวแมติกส์นี้มีข้อดีหลายอย่างเมื่อเปรียบเทียบกับระบบมอเตอร์ไฟฟ้า เช่น การส่งด้วยกำลังงานทำได้ง่าย การเคลื่อนที่ในแนวตรงไม่ต้องมีระบบแมคคานิกส์เข้ามาช่วย การปรับความเร็วง่าย ระบบเบรกไม่ยุ่งยาก มีความปลอดภัยสูงกว่าและบำรุงรักษาง่าย  คุณสมบัติที่เหนือกว่า

อากาศที่อยู่บนผิวโลกนั้น  จะมีความหนาแน่นต่างกันไป ตามระดับความสูง  ซึ่งน้ำหนักของอากาศ ทั้งหมดที่กระทำต่อพื้นที่ เรียกว่า ความดันบรรยากาศมีค่าประมาณ 1 kgf/cm2

ข้อดีและข้อเสียของการควบคุมระบบนิวเมติก 

ข้อดี

1. การเคลื่อนที่ในแนวตรง ในระบบนิวเมติกการเคลื่อนที่ในแนวตรงกระทำได้ง่ายกว่าคือจะใช้อุปกรณ์ทำงานประเภทกระบอกสูบ ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้ระบบแมคคานิกส์เข้ามาช่วย

2. ระบบเบรกหรือระบบหยุด ในระบบนิวแมติกส์กระทำได้ง่ายกว่ามาก ถ้าเราให้การทำงานเครื่องหยุดที่ตำแหน่งใด เราจะเลือกกระบอกสูบที่มีระยะชักตามตำแหน่งที่เราต้องการ

3. การปรับความเร็ว ในระบบนิวเมติกสะดวกเร็วกว่ามาก โดยจะใช้อุปกรณ์ควบคุมความเร็วต่อเข้ากับระบบ ง่าย สะดวก รวดเร็ว และราคาถูก

4. การบำรุงรักษาและซ่อมบำรุงง่าย ในระบบนิวเมติกการบำรุงรักษาไม่ยุ่งยากเหมือนระบบไฟฟ้าโดยเฉพาะการตรวจหาข้อบกพร่องของเครื่องจักรง่ายกว่าระบบไฟฟ้าไม่จำเป็นต้องตัดกำลังที่ส่งให้ระบบออกนอกจากวงจร

5. มีความปลอดภัยสูง  อุปกรณ์ระบบลมไม่เกิดการเสียหายถึงแม้ว่าจะใช้งานเกินกำลัง เมื่อเกิดปัญหาในวงจรก็ไม่เกิดอันตราย

ข้อเสีย

1. มีเสียงดัง เมื่อป้อนลมเข้าไปในระบบการควบคุม อุปกรณ์ทำงานต่างๆ ของระบบจะต้องระบายลมออกมาทางด้านวาล์วควบคุม แม้ว่าที่วาล์วควบคุมจะมีตัวเก็บเสียง (SILENOCER) ติดอยู่ก็ตาม ก็จะยังทำให้มีเสียงดังขณะที่เครื่องจักรทำงาน

2. ความดันของลมเปลี่ยนแปลงเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ความดันของลมจะมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นและความดันจะลดลงเมื่ออุณหภูมิลดลง   เป็นผลทำให้การควบคุมในระบบเปลี่ยนแปลง

3. ลมอัดมีความชื้น เมื่อลมอัดถูกทำให้เย็นลงหลักจากการอัดเข้าในถังเก็บ ซึ่งจะทำให้เกิดการกลั่นตัวเป็นหยดน้ำ และเมื่อความชื้นเข้าไปในระบบการควบคุม ก็จะทำให้ตัวทำงานและวาล์วควบคุมต่าง ๆ เกิดจากสนิมและจะทำให้อายุการทำงานของอุปกรณ์สั้นลง

4. เนื่องจากลมสามารถอัดตัวได้  จึงทำให้การเคลื่อนที่ของตัวทำงานในขณะที่มีโอกาสเคลื่อนที่ไม่สม่ำเสมอ