การเคลื่อนที่หรือการเคลื่อนย้ายของวัตถุนั้นมีหลายแบบหลายประเภท ซึ่งแต่ละประเภทก็จะมีการทำงานและเทคนิคที่แตกต่างกันออกไป บ้างก็ใช้แรงงานมนุษย์ เครื่องจักร หรืออุปกรณ์ไฟฟ้า ซึ่งวิธีเหล่านี้จะเป็นวิธีที่เราสามารถพบเห็นได้ง่ายโดยทั่วไป ในบทความนี้แอดมินจะมานำเสนอเทคนิคการเคลื่อนที่หรือเคลื่อนย้ายวัตถุด้วยแรงดันอากาศจากอุปกรณ์นิวเมติกที่ใครหลายๆท่านยังไม่ค่อยคุ้นหูที่ชื่อว่า "กระบอกลมนิวเมติก" กันค่ะ
โดยทั่วไปแล้วกระบอกลมนิวเมติกหรือที่เราเรียกกันสั้นๆว่ากระบอกลมนั้นจะทำงานในลักษณะกลไกสำหรับผลิตพลังงานเพื่อใช้ในการเคลื่อนที่ของวัตถุด้วยแรงดันอากาศสูง เทคโนโลยีนี้จะเป็นจะเป็นเทคนิคการเปลี่ยนพลังงานที่ได้จากการอัดอากาศแรงดันสูงให้กลายมาเป็นพลังงานจลน์แล้วนำมาใช้ควบคุมหรือขับเคลื่อนวัตถุนั่นเอง
เคยสงสัยมั้ยว่าพลังงานจลน์คืออะไร และเป็นยังไง?
สรุปง่ายๆก็คือ พลังงานจลน์ (Kinetic Energy) จะเป็นพลังงานแบบหนึ่งที่เกิดขึ้นในขณะที่วัตถุมีการเคลื่อนที่และสามารถเปลี่ยนรูปไปมาได้ ซึ่งปริมาณของพลังงานที่ได้และการเปลี่ยนรูปนั้น จะขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของวัตถุว่ามีการเคลื่อนที่เร็วหรือช้าและมวลของวัตถุ ยกตัวอย่างเช่น ถ้าวัตถุเคลื่อนที่เร็วจะทำให้เกิดพลังงานจลน์มากกว่าวัตถุที่มีขนาดเดียวกันแต่เคลื่อนที่ช้ากว่า หรือวัตถุที่มีมวลมากกว่าจะให้พลังงานจลน์มากกว่าวัตถุที่มีมวลน้อยกว่าเมื่อมีการเคลื่อนที่เท่ากัน โดยเราสามารถพบเห็นการเกิดพลังงานจลน์แบบง่ายๆ ได้ในชีวิตประจำวันของเราเองเช่น เวลาเราเดินไปมา เวลารถกำลังวิ่งอยู่บนท้องถนนหรือตอนที่เครื่องบินกำลัง landing/takeoff แบบนี้เป็นต้น โดยสิ่งเหล่านี้จะเป็นการสร้างพลังงานจลน์ด้วยกันทั้งสิ้น
กลับเข้าสู่ประเด็นที่ว่าแล้วกระบอกสูบหรือกระบอกลมนิวเมติกนั้นเกี่ยวข้องกับพลังงานจลน์ยังไง? พลังงานจลน์ที่ได้จากการอัดอากาศแรงดันสูงของกระบอกลมนิวเมติกนั้นจะสามารถขยายตัวเพิ่มขึ้นได้โดยที่ไม่จำเป็นที่จะต้องใช้พลังงานหรืออากาศภายนอกมากกระตุ้น การขยายตัวดังกล่าวจะเป็นปัจจัยหนึ่งที่สำคัญในการสร้างพลังงานจลน์ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสถานะความดันที่เกิดขึ้นในขณะบีบอัดอากาศนั้นความอัดของอากาศที่อัดจะมีมากกว่าความดันของอากาศภายนอกมาก ดังนั้นการขยายตัวของอากาศนี้จึงสามารถที่จะนำไปบังคับให้ลูกสูบของกระบอกลมเลื่อนไปในทิศทางที่เราต้องการได้นั่นเอง
กระบอกลม สำหรับ งานนิวเมติก โดยทั่วไปส่วนใหญ่นั้นจะเป็นอุปกรณ์ที่ใช้แรงดันอากาศในการขับเคลื่อนวัตถุในแนวเชิงเส้น(หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า Linear Pneumatic Cylinder) โดยภายในกระบอกลมจะมีก้านลูกสูบและลูกสูบเป็นหัวใจหลักของการทำงานนี้ กระบอกลมที่ทำงานในลักษณะดังกล่าวจะมีให้เราได้เห็นกันบ่อยๆก็คือ กระบอกลมนิวเมติกแบบทางเดียว (SAC: Single-acting cylinder) และกระบอกลมนิวเมติกแบบสองทาง (DAC: Double-acting cylinder) และก็จะมีกระบอกลมประเภทอื่นๆอีกด้วยเช่น กระบอกลมแบบไม่มีแกนลูกสูบ (หรือที่เราเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า Rodless cylinder) ซึ่งกระบอกลมแบบไม่มีแกนลูกสูบนี้จะเป็นแบบพิเศษกว่ากระบอกลมแบบธรรมดาทั่วไป กล่าวคือ กระบอกลมแบบไม่มีแกน จะมีขนาดเล็ก ใช้พื้นที่ในการติดตั้งน้อยกว่าขนาดปรกติ(ถือว่าเป็นข้อดีอีกอย่างหนึ่งของ กระบอกลม ที่มีขนาดเล็ก) และมีช่วงชักและแรงสำหรับใช้ขับเคลื่อนที่สม่ำเสมอทั้งสองด้าน เราสามารถนำกระบอกลมแบบไม่มีแกนนี้ไปใช้กับงานที่ต้องการช่วงชักที่ยาวๆได้
ในปัจจุบันตามท้องตลาดอุปกรณ์นิวเมติก จะมีกระบอกลมหลายขนาด และหลายประเภทให้เราเลือกใช้ เช่นกระบอกลมยี่ห้อ Festo, กระบอกลม CKD, หรือกระบอกลมยี่ห้อ SMC โดยประสิทธิภาพที่ได้จากกระบอกลม จะขึ้นอยู่กับขนาดของแกนลูกสูบและเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกสูบเป็นหลัก โดยขนาดลูกสูบนี้จะมีให้เราได้เลือกใช้งานตั้งแต่ 2.5mm. ซึ่งมีขนาดที่เล็กมาก สามารถนำไปติดตั้งพวกอะไหล่อิเล็กทรอนิกส์หรืออุปกรณ์อื่นๆ ที่มีขนาดไม่ใหญ่มากได้ ไปจนถึงกระบอกลมที่มีลูกสูบขนาด 400 mm. ซึ่งด้วยขนาดของลูกสูบนี้สามารถที่จะนำไปยกรถได้เลยล่ะค่ะ และลูกสูบในกระบอกลมบางรุ่นยังมีขนาดถึง 1,000 mm. เลยทีเดียวและสามารถนำไปใช้แทนกระบอกสูบไฮโดรลิคได้ หากเราพบกว่ากระบอกสูบไฮโดรลิคของเรามีการรั่วไหลของน้ำมันไฮโดรลิคซึ่งอาจจะก่อให้เกิดอันตรายแก่ผู้ใช้งาน
การนำกระบอกลมนิวเมติกไปใช้งาน จะขึ้นอยู่กับการออกแบบจากผู้ผลิตเป็นหลัก แต่ละประเภทก็จะมีหน้าที่และการทำงานที่ไม่เหมือนกัน แต่กระบอกลมสามารถรองรับกับงานได้หลายประเภท ยกตัวอย่างเช่น งานที่ต้องการให้โหลดทำงานหลายจังหวะโดยที่ไม่ต้องให้มีจังหวะหยุดหรือเหตุการณ์ใดเหตุการณ์หนึ่งมาแทรกแซงเพื่อให้ขั้นตอนการทำงานโดยรวมหยุดทำงาน
อย่างที่อธิบายก่อนหน้านี้ไปแล้วว่ากระบอกลมนิวเมติกนั้นสามารถรองรับกับงานได้หลายประเภท มีความยืดหยุ่นสูง ราคาไม่แพงเมื่อเทียบกับอุปกรณ์อื่นๆที่ทำงานในลักษณะเดียวกัน ทำให้ผู้ผลิตรายใหญ่และรายย่อยต่างก็ทุ่มเทที่จะผลิตกระบอกลมรุ่นใหม่ๆ ออกมาอย่างต่อเนื่องเพื่อปิดข้อจำกัดของการใช้งานในบางประเภทของกระบอกลมนิวเมติกเองยกตัวอย่างเช่น ผู้ผลิตกระบอกลมยี่ห้อ/แบรนด์ SMC, FESTO เป็นต้น ซึ่ง 2 ยี่ห้อนี้จะเป็นยี่ห้อที่ได้รับความนิยมมากในประเทศไทยเราและต่างประเทศค่ะ
สุดท้ายนี้หวังว่าทุกท่านคงจะพอเข้าใจเทคนิคการอัดแรงดันอากาศให้เป็นพลังงานจลน์ เพื่อใช้ในการขับเคลื่อนวัตถุของกระบอกลมกันคร่าวๆ แล้วว่ามีการทำงานอย่างไร โดยในปัจจุบันนี้ท่านอาจจะได้เห็นเทคนิคหรือวิธีดังกล่าว ถูกนำมาประยุกต์ใช้งานในอุตสาหกรรมบ้านเราอย่างแพร่หลาย เพราะเหตุผลสั้นๆที่ว่า "มีความหลากหลาย ยืดหยุ่นสูง และที่สำคัญ ราคาไม่แพงค่ะ"