Actuator คืออะไร - ประเภทของแอคชูเอเตอร์และการใช้งาน

Actuator คืออะไร ?

แอคชูเอเตอร์ หรือ Actuator คืออุปกรณ์ที่รับพลังงานเข้าและแปลงเป็นการเคลื่อนไหวหรือแรง และเป็นส่วนประกอบสำคัญในเทคโนโลยีและวิศวกรรมสมัยใหม่หลายๆ สาขา ตั้งแต่หุ่นยนต์ไปจนถึงพลังงานหมุนเวียน แอคทูเอเตอร์มีบทบาทสำคัญในการควบคุมและทำให้กระบวนการและระบบต่างๆ เป็นอัตโนมัติ(Automation) มีรูปแบบและประเภทที่แตกต่างกันมากมาย โดยแต่ละประเภทมีความสามารถและการใช้งานเฉพาะตัว เช่น แอคชูเอเตอร์ลม(Pneumatic actuator) (รูปที่ 1) หรือแอคชูเอเตอร์ไฟฟ้า(Electric actuator) (รูปที่ 2)

ประเภทของแอคชูเอเตอร์ (Types of actuators)

แอคชูเอเตอร์มีหลายรูปแบบ และแต่ละประเภทมีจุดประสงค์เฉพาะขึ้นอยู่กับการใช้งาน โดยมีการแบ่งประเภทของ Actuators  2 รูปแบบ ได้แก่ การเคลื่อนไหวและแหล่งพลังงาน

ประเภทการเคลื่อนไหวของแอคชูเอเตอร์ (Movement type)

แอคชูเอเตอร์สามารถแบ่งประเภทตามประเภทการเคลื่อนไหว ทั้งแบบเชิงเส้น(Linear) หรือแบบหมุน(Rotary) Linear actuators จะสร้างการเคลื่อนที่เชิงเส้นเป็นเส้นตรง ในขณะที่ Rotary actuators จะสร้างการเคลื่อนที่แบบหมุนในเส้นทางวงกลม

แอคชูเอเตอร์เชิงเส้น (Linear actuators)

• Linear actuators จะเคลื่อนวัตถุตามแนวเส้นตรง และใช้สายพานและลูกรอก แร็คแอนด์พีเนียน หรือบอลสกรูเพื่อแปลงการหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้าให้เป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้น
• แอคทูเอเตอร์เชิงเส้นหยุดที่ระยะห่างเชิงเส้นคงที่ และขึ้นชื่อในด้านความสามารถในการทำซ้ำและความแม่นยำในการวางตำแหน่งสูง ติดตั้งและใช้งานง่าย บำรุงรักษาต่ำ และความสามารถในการทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
• แอคชูเอเตอร์เหล่านี้มักใช้ในการแปรรูปอาหาร ยานยนต์ การขนถ่ายวัสดุ และอื่นๆ สำหรับงานต่างๆ เช่น การดัน การดึง การยก และการวางตำแหน่ง

ภาพที่ 3.1: ตัวอย่างการเคลื่อนไหวของ Linear Actuator

แอคชูเอเตอร์แบบโรตารี่ (Rotary actuators)

• Rotary actuators แปลงพลังงานเป็นการเคลื่อนที่แบบหมุนผ่านเพลาเพื่อควบคุมความเร็ว ตำแหน่ง และการหมุนของอุปกรณ์ แอคชูเอเตอร์เหล่านี้มีมอเตอร์หมุนอย่างต่อเนื่องและใช้งานได้หลากหลายรูปแบบ
• มอเตอร์ไฟฟ้าคือตัวกระตุ้นแบบหมุนที่ขับเคลื่อนโดยสัญญาณไฟฟ้า มีแรงบิดสูง แรงบิดคงที่ในระหว่างการหมุนเต็มมุม เข้ากันได้กับเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกัน เพลากลวงที่ไม่มีระยะฟันเฟืองเป็นศูนย์ กำลังสองเท่า มีการบำรุงรักษาต่ำ และสามารถหมุนได้ทุกระดับ
• แอคชูเอเตอร์แบบโรตารีใช้ในอุปกรณ์ทางการแพทย์ เรดาร์และระบบตรวจสอบ หุ่นยนต์ เครื่องจำลองการบิน อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ การผลิตเครื่องจักรพิเศษ และการป้องกัน

 

ภาพที่ 3.2: ตัวอย่างการเคลื่อนไหวของ Rotary Actuator ขอบพระคุณภาพจาก CTi Controltech

แหล่งพลังงานของแอคชูเอเตอร์ (Power sources)

Actuators มีหลายประเภท รวมถึงนิวแมติก ไฮดรอลิก ไฟฟ้า แม่เหล็ก ความร้อน และเครื่องกล ซึ่งแต่ละประเภทมีข้อดีและข้อเสียเฉพาะตัว ประเภทของแอคชูเอเตอร์ที่ใช้ในงานขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะของงานนั้น เช่น ระดับแรงบิด เวลาตอบสนอง และระยะเวลาการใช้งานที่ต้องการ

• แอคชูเอเตอร์ลม(Pneumatic actuator): แอคชูเอเตอร์แบบนิวแมติก (ภาพที่ 4) ใช้อากาศอัดเพื่อสร้างการเคลื่อนไหว สามารถใช้งานได้หลากหลาย เช่น การเคลื่อนย้ายชิ้นส่วนเครื่องจักรหรือการควบคุมตำแหน่งวาล์ว มักนิยมใช้กับงานที่ต้องใช้แรงสูง เวลาตอบสนองที่รวดเร็ว หรือสภาพแวดล้อมที่ป้องกันการระเบิด
• แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้า(Electric actuator): แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้า (รูปที่ 3) ใช้พลังงานไฟฟ้าเพื่อสร้างการเคลื่อนไหว สามารถขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ AC หรือ DC และมักใช้ในการใช้งานที่ต้องการการควบคุมที่แม่นยำ เสียงรบกวนต่ำ และการบำรุงรักษาต่ำ แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้ามักใช้ในระบบอัตโนมัติ อุปกรณ์ทางการแพทย์ และอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการ
• แอคชูเอเตอร์ไฮดรอลิก(Hydraulic actuator): แอคชูเอเตอร์ไฮดรอลิกใช้แรงดันของเหลวเพื่อสร้างการเคลื่อนไหว โดยทั่วไปจะใช้สำหรับการใช้งานหนัก เช่น อุปกรณ์ก่อสร้าง เครื่องจักรการผลิต และหุ่นยนต์อุตสาหกรรม แอคชูเอเตอร์แบบไฮดรอลิกให้แรง ความทนทาน และความน่าเชื่อถือในระดับสูง
• แอคชูเอเตอร์แม่เหล็กและความร้อน(Magnetic and thermal actuators): แอคชูเอเตอร์แม่เหล็กและความร้อนเป็นแอคชูเอเตอร์สองประเภทที่ใช้การเปลี่ยนแปลงของแม่เหล็กและอุณหภูมิเพื่อสร้างการเคลื่อนไหวตามลำดับ แอคชูเอเตอร์แม่เหล็กใช้สนามแม่เหล็กเพื่อสร้างแรง ตัวกระตุ้นความร้อนใช้การขยายตัวหรือการหดตัวของวัสดุเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ แอคทูเอเตอร์ทั้งสองชนิดนี้มักใช้ในระบบเครื่องกลไฟฟ้าขนาดเล็ก (MEMS) และการใช้งานขนาดเล็กอื่นๆ
• แอคทูเอเตอร์แบบกลไก(Mechanical actuator): แอคชูเอเตอร์แบบกลใช้กลไกทางกายภาพ เช่น คันโยก เกียร์ หรือลูกเบี้ยวเพื่อสร้างการเคลื่อนไหว แอคชูเอเตอร์แบบกลไกมักใช้ในการใช้งานที่มีความสำคัญด้านต้นทุนที่ต่ำ การใช้งานที่เรียบง่าย และความทนทาน ตัวอย่าง ได้แก่ เครื่องหมุนด้วยมือ ระบบวาล์วแบบแมนนวล และระบบล็อคแบบกลไก

Actuator valve คืออะไร ?

ภาพที่ 4: ตัวอย่างการใช้งาน Actuator Valve ในโรงงาน

Actuator valve หรือ วาล์วแอ็กชูเอเตอร์ เป็นการนำแอคชูเอเตอร์ประเภทต่าง ๆ ด้านบนที่กล่าวไว้ มาประกอบเข้ากับวาล์ว เพื่อใช้ในการควบคุมการไหลโดยใช้แรงของแอคชูเอเตอร์เพื่อเปิดหรือปิดวาล์วตามคำสั่งที่ได้รับ วาล์วที่มีอัตราการไหลสูงและการควบคุมที่แม่นยำต้องการการควบคุมโดยใช้อุปกรณ์อย่างที่สามารถปรับเปลี่ยนการเปิดหรือปิดวาล์วได้อย่างแม่นยำ เช่น ควบคุมวาล์วด้วยไฟฟ้า ลม หรือไฮดรอลิค ซึ่งอาจจะใช้กับระบบที่ต้องการควบคุมแบบอัตโนมัติหรือระบบออโตเมชั่นในการควบคุมการไหลของของเหลวหรือก๊าซในอุตสาหกรรมต่าง ๆ หรือแม้แต่ในการปรับเปลี่ยนการไหลของน้ำในระบบน้ำภาคครัวเรือนก็ทำได้เช่นกัน ซึ่งในประเทศไทยอาจมีการใช้ชื่อเรียกอื่น ๆ สำหรับอุปกรณ์ชนิดนี้ เช่น วาล์วหัวขับ หรือ หัวขับวาล์ว เป็นต้น

การเลือกใช้งาน Actuators

แอคชูเอเตอร์มีการใช้งานที่หลากหลายในโลกสมัยใหม่ในเครื่องจักร รถยนต์ และระบบอัตโนมัติ ตารางต่อไปนี้อธิบายแอปพลิเคชันทั่วไป อุปกรณ์ที่เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันดังกล่าว และแอคชูเอเตอร์ที่จ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ ตารางที่ 1: แอปพลิเคชัน อุปกรณ์ และแอคชูเอเตอร์

สรุป

แอคชูเอเตอร์ (Actuator) หรือหัวขับเป็นอุปกรณ์สำหรับในระบบออโตเมชั่นหรือควบคุมอุปกรณ์อื่น ๆ จากระยะไกล มีหลากหลายประเภท การเลือกใช้งานควรพิจารณาให้เหมาะสมตามตัวอย่างที่เราได้แสดงไว้ข้างต้น (ตารางที่ 1)

คำถามที่พบบ่อย

Q: บทบาทของแอคชูเอเตอร์ในระบบคืออะไร? A: แอคชูเอเตอร์แปลงพลังงานให้เป็นงานโดยตอบสนองต่อสัญญาณควบคุม ส่งผลให้เกิดการเคลื่อนไหว Q: อะไรอาจทำให้แอคทูเอเตอร์ทำงานล้มเหลวก่อนเวลาอันควร? A: โดยทั่วไปแล้ว แอคทูเอเตอร์จะล้มเหลวเนื่องจากข้อผิดพลาดในการใช้งาน เช่น โหลดมากเกินไป การติดตั้งไม่แน่นหนา การเดินสายไฟไม่ถูกต้อง และรอบการทำงานเกิน ปัญหาดังกล่าวสามารถหลีกเลี่ยงได้ด้วยการตรวจสอบระบบอย่างละเอียดและการบำรุงรักษาตามปกติ Q: แอคชูเอเตอร์สามารถซ่อมแซมได้หรือไม่? A: ความล้มเหลวของแอคชูเอเตอร์มักเกิดขึ้นเนื่องจากการใช้งานที่ไม่เหมาะสม เช่น การบรรทุกมากเกินไป การติดตั้งที่ไม่เหมาะสม การเดินสายไฟที่ไม่ถูกต้อง หรือเกินรอบการทำงานที่แนะนำ Q: จะทดสอบได้อย่างไรว่าแอคชูเอเตอร์ทำงานหรือไม่? A: เชื่อมต่อมัลติมิเตอร์แบบอนุกรมกับปลายด้านหนึ่งของสายแอคชูเอเตอร์ สังเกตค่าที่อ่านได้ของแอมป์ขณะหดและยืดก้านออก การอ่านค่าจะระบุกำลังที่จำเป็นสำหรับการจับฉลากปัจจุบัน Q: Valve actuator คืออะไร? A: แอคชูเอเตอร์วาล์วใช้เพื่อควบคุมการเปิดและปิดของวาล์ว [elementor-template id="3298"]