เฟือง หรือ เกียร์ ทำหน้าที่อะไรในหุ่นยนต์

มอเตอร์เกียร์ (Gear Motor) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดหนึ่ง โดยอาศัยหลักการทำงานจากมอเตอร์ในการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลเพื่อทำให้วัตถุเคลื่อนที่ และมีฟันเฟืองหรือเกียร์ทำหน้าที่ลดรอบความเร็วหรือทดรอบ และเพิ่มแรงบิดเพื่อให้สามารถขับงานได้ตามที่ต้องการ ปัจจุบันมอเตอร์เกียร์มีขนาดและรูปแบบที่หลากหลาย นิยมใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ เพื่อควบคุมงานเครื่องจักรอุตสาหกรรม อาทิ งานสายพานลำเลียง งานผสมวัตถุดิบ งานรอกเครน งานยก งานกวน งานปั่น ตีน้ำ เป็นต้น

Compact Gear motor

เป็นมอเตอร์เกียร์ (Gear Motor) ขนาดเล็ก เหมาะสำหรับงานเครื่องจักรขนาดเล็ก และงานขับสายพานลำเลียง ทางบริษัทนิวแอนด์ไฮด์ จำกัด มีจำหน่ายหลากหลายแบรนด์ เช่น ORIENTAL, WSS เป็นต้น และทางเรายินดีให้คำปรึกษางานด้านมอเตอร์เกียร์ทุกชนิด

สินค้าแนะนำจากแบรนด์ Oriental (Oriental Motor Gear)

โอเรียนทัลมอเตอร์เกียร์ และ หัวเกียร์ทดรอบ เหมาะสำหรับงานเครื่องจักรขนาดเล็ก มาตรฐานจากประเทศญี่ปุ่น ได้มาตรฐาน UL, CSA และ EN และเครื่องหมาย CE มีขนาดตั้งแต่ 1 วัตต์ (1/750 แรงม้า) ถึง 2.2 กิโลวัตต์ (3 แรงม้า) และมีอัตราทดรอบ 1/3 ถึง 1/1,200

ORIENTALMOTOR Head Gear - KII series and Head Gear JL/JH

• มอเตอร์รุ่น : World K-Series Induction Motor
• กำลังเอาต์พุต : 6 ถึง 90 วัตต์
• ขนาดของหน้าแปลน : 60 ถึง 90 มิลลิเมตร
• ความเร็ว : 8.3 ถึง 3,600 รอบต่อนาที

ORIENTALMOTOR Head Gear - BLE2 Gearhead JB and JV

• หัวเกียร์ขาเจบีเกียร์ 200W, IP44
• เกียร์ออลอินวันแบบขาเกียร์อัตราทดสูง 1/1200
• หัวเกียร์แบบเพลาขนาน JV Gear 200W, IP66
• เพลาสแตนเลสอัตราทดเกียร์สูง 1/450

ORIENTALMOTOR Head Gear - GN-KF Parallel Shaft Gearheads

• World K series รุ่นใช้กับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟในเอเชีย
• 6W ถึง 40W มอเตอร์ที่มีเฟืองแบบ GN
• 60W, 90W มอเตอร์ที่มีเฟืองแบบ GE

ORIENTALMOTOR Head Gear - Right-Angle Gearheads

• เพลากลวง (ชนิด RH)
• เพลาตัน (ชนิด RA)
• เหมาะสำหรับใช้ลดขนาดของเครื่องจักร

สินค้าแนะนำจากแบรนด์ WSS (WSS Motor Gear)

WSS Micro Gear Motor ดับบริวเอสเอสไมโครเกียร์มอเตอร์พร้อมชุดปรับรอบเหมาะสำหรับงานเครื่องจักรขนาดเล็ก และงานสายพานลำเลียงมาตรฐานจากประเทศไต้หวัน มีขนาดตั้งแต่ 6 วัตต์ ถึง 250 วัตต์ และมีอัตราทดรอบ 1/3 ถึง 1/200

ด้วยคุณลักษณะนี้ จึงทำให้เฟืองสามารถนำมาใช้ส่งผ่านแรงหมุน ปรับความเร็วแรงหมุนและทิศทางการหมุนในเครื่องจักรได้ โดยระบบเฟืองหรือระบบส่งกำลังนี้ มีความสามารถคล้ายคลึงกับระบบสายพาน แต่ดีกว่าตรงที่ระบบเฟืองจะไม่สูญเสียพลังงานไปกับการยืดหดและการลื่นไถลของสายพานนั่นเอง

เฟืองมีกี่ประเภท?

เราสามารถแบ่งเฟืองที่ใช้ในอุตสาหกรรมนั้น ได้เป็น 8 ประเภท ดังนี้

1. เฟืองเกลียวสกรู (Spiral Gears)

นิยมใช้ในระบบเฟืองส่งกำลังของรถยนต์หรือเครื่องจักรที่ต้องการเปลี่ยนมุมในการส่งกำลัง เป็นเฟืองเกลียวที่ใช้ส่งกำลังระหว่างเพลาที่ทำมุมกัน 90 องศา การใช้งานเฟืองชนิดนี้ส่วนมากจะใช้ในการเปลี่ยนทิศทางในการส่งกำลังของเพลา เฟืองเกลียวสกรูจะถูกนำไปใช้กับชุดเฟืองที่มีการทดรอบมาก การสึกหรอจะเกิดขึ้นค่อนข้างมากเนื่องจากลักษณะการเคลื่อนที่ส่งกำลังของเฟืองจะมีลักษณะในการลื่นไถล (Sliding Contact) ระหว่างผิวของฟันเฟืองคู่ที่ใช้ส่งกำลัง ไม่เหมาะที่จะใช้กับระบบส่งกำลังที่มีกำลังมาก ๆ

2. เฟืองตัวหนอน (Worm Gears)

เฟืองตัวหนอนประกอบด้วย 2 ชิ้นส่วนคือ ล้อตัวหนอน (Worm Wheel) และตัวเฟือง (Worm Gear) เป็นเฟืองที่มีการทำงานแบบ Self-locking คือ ทำงานในรูปแบบการหมุน แนวเพลาขับและเพลาตามของเฟืองตัวหนอนจะทำมุมกันที่มุมฉาก 90 องศา เฟืองตัวหนอนทำงานเสียงเงียบและมีแรงสั่นสะเทือนเกิดขึ้นน้อย

• ข้อดี คือสามารถใช้กับอัตราการทดเฟืองที่มากขึ้นและเสียงในการทำงานเงียบ
• ข้อเสีย คือการสูญเสียพลังงานที่สูงและเกิดแรงกระทำบนตัวหนอนที่สูงไม่แพ้กัน

3. เฟืองดอกจอก (Bevel Gears)

มักถูกนำไปใช้งานในยานพาหนะทั้งทางบกและทางน้ำ เช่น ยานยนต์โดยเฉพาะในระบบส่งกำลังและขับเคลื่อน รถแทรกเตอร์ ใช้ในระบบเฟืองส่งกำลังของเรือ เป็นต้น ลักษณะของเฟืองดอกจอกจะมีรูปทรงคล้ายกับกรวย เป็นเฟืองสองตัวที่ขบกัน ใช้สำหรับส่งกำลังจากเพลาหนึ่งไปยังอีกเพลาหนึ่ง มุมระหว่างเพลาทำมุมกันที่ 90 องศา

• ข้อดี คือเหมาะกับการใช้ในอัตราทดของเฟืองที่มีมาก ๆ ประสิทธิภาพในการใช้งานและการส่งถ่ายกำลังสูง เสียงเงียบ และเฟืองแบบเฉียงถูกออกแบบให้อัตราการทดมีมากกว่า จึงแข็งแรงและทนทานมากกว่าเฟืองดอกจอกแบบตรง
• ข้อเสีย คือเฟืองดอกจอกแบบเฉียงจะประกอบยาก เมื่อเวลาทำงานจริงแล้วต้องการปรับเปลี่ยนมุมก็ยิ่งยากและเพลาทำงานหนักจากการกระแทกสูง จึงต้องเลือกตลับลูกปืน ที่มีความทนทานสูงเช่นกัน

4. เฟืองเฉียง (Helical Gears)

มีลักษณะคล้ายเฟืองตรง แต่ลักษณะแนวของฟันเฟืองจะไม่ขนานกับเพลาแต่จะทำมุมเฉียง โดยอาจะเอียงไปด้านซ้ายหรือด้านขวาขึ้นอยู่กับการนำไปใช้งานหรือการออกแบบของผู้ผลิต ในการใช้งานเฟืองเฉียงจะใช้เป็นคู่ ฟันเฟืองหนึ่งจะเอียงไปทางซ้ายและอีกฟันเฟืองหนึ่งจะเอียงไปทางขวาในมุมที่เท่ากัน จุดเด่นของเฟืองเฉียงคือสามารถรับ Load ได้มากกว่าเฟืองตรงที่มีขนาดเท่ากัน การที่ฟันเฟืองมีลักษณะเอียงจึงทำให้ความยาวของฟันเฟืองยาวกว่าและพื้นที่หน้าสัมผัสของฟันมีมากกว่าเฟืองตรง เสียงในขณะทำงานของเฟืองเฉียงจะเงียบกว่าเฟืองตรง เนื่องจากการขบกันของเฟืองจะกระทำอย่างนิ่มนวลกว่า เพราะมุมที่เฉียงของฟันเฟืองทำให้เกิดการเหลื่อม (Overlap) กันของฟันเฟืองขณะหมุน

• ข้อดี คือการทำงานเงียบ เสียงน้อย ทำงานอย่างราบลื่นและต่อเนื่อง
• ข้อเสีย คือประสิทธิภาพในการทำงานค่อนข้างต่ำ การสูญเสียพลังงานมีสูงเกิดจากการลื่นไถลที่มากขึ้น

5. เฟืองเฉียงก้างปลา (Herringbone Gears)

เฟืองก้างปลาถูกพัฒนามาจากเฟืองเฉียง มีลักษณะของฟันเฟืองที่เฉียงเข้าหากันในมุมที่เท่ากัน ทำให้ช่วยลดแรงรุน (Trust) ด้านข้างขณะทำงานได้ซึ่งแรงรุนจะมีค่าเท่ากับศูนย์ เฟืองก้างปลาขณะทำงานจะมีเสียงเงียบ สามารถรับ Load ได้มากกว่าเฟืองตรง ขณะทำงานเกิดแรงสั่นสะเทือนน้อยกว่าเฟืองตรง ข้อดีของเฟืองชนิดก้างปลาคือ เฟืองจะเลื่อนออกจากกันไม่ได้

6. เฟืองวงแหวน (Internal Gears)

จะมีลักษณะคล้ายเฟืองตรงคือมีลักษณะเป็นวงกลมแต่ฟันเฟืองจะอยู่ด้านในของวงกลม มีเฟืองคู่กันขนาดเล็กกว่าขบกันอยู่ด้านใน โดยปกติของเฟืองวงแหวนแล้วเฟืองตัวเล็ก (Pinion Gear) ที่อยู่ด้านในจะทำหน้าที่เป็นตัวขับ เช่น เป็นเฟืองสำหรับปั๊มน้ำมันเครื่องของเครื่องยนต์ โดยที่เฟืองตัวเล็กที่อยู่ภายในเป็นตัวขับส่วนตัวใหญ่จะหมุนในลักษณะการเยื้องศูนย์เพื่อดูดน้ำมันเครื่องส่งไปใช้งาน

7. เฟืองสะพาน (Rack Gears)

ในหนึ่งชุดของเฟืองสะพานจะประกอบด้วย 2 ส่วนคือ ส่วนที่เป็นเฟืองขับลักษณะเป็นวงกลม และ ส่วนที่เป็นเฟืองสะพานมีลักษณะเป็นแท่งยาวตรง โดยฟันเฟืองทั้ง 2 ส่วนวางขบกันอยู่ การทำงานของเฟืองสะพานคือ จะใช้ในการเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ จากการเคลื่อนที่แบบหมุนหรือเชิงมุมให้เป็นการเคลื่อนที่แบบเส้นตรงหรือแบบกลับไปกลับมา เฟืองสะพานถูกนำไปใช้งานในการส่งถ่ายกำลังในเครื่องจักรกล การส่งถ่ายกำลังในระบบบังคับเลี้ยวของรถยนต์ ใช้กับเครื่องพิมพ์หรือเครื่อง Plot ขนาดใหญ่ หรือใช้ในอุตสาหกรรมหุ่นยนต์ ใช้ในเครื่องกลึงยันศูนย์ที่ช่วยให้แท่นเลื่อนเคลื่อนที่ ซ้าย-ขวา หรือใช้ในเครื่องเจาะเพื่อเคลื่อนเพลาเครื่องเจาะให้ขึ้น-ลงได้นั่นเอง

• ข้อดี คือเมื่อใช้งานร่วมกับเฟืองตรงหรือเฟืองแบบตัวเล็ก ก็จะทำให้เกิดการเคลื่อนที่แบบเชิงเส้นได้ทันที และมีการติดตั้งรูมาเป็นจำนวนมากและจัดเรียงกันมา จึงทำให้เลือกใช้งานได้อย่างหลากหลาย ไม่ว่าจะรูด้านข้าง ด้านใน หรือรูเจาะคว้าน ที่เป็นไปตามการใช้งานแต่ละแบบ
• ข้อเสีย คือเฟืองจะไม่สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่อง เพราะต้องเคลื่อนที่ไปเรื่อยๆ และจะต้องไปจบที่ปลายสะพานอยู่ตลอดอีกด้วย

8. เฟืองตรง (Spur Gears)

เป็นเฟืองที่นิยมใช้กันมากที่สุด เนื่องจากสามารถหาซื้อได้ง่าย มีประสิทธิภาพการทำงานที่สูงและง่ายในการประกอบ ไม่มีแรงรุน (Trust) ที่เกิดขึ้นในแนวแกน (No Axial Force) ในขณะที่ทำงาน และหน้ากว้างของเฟืองตรงสามารถเพิ่มได้เพื่อให้เกิดผิวสัมผัสที่มากขึ้น จะช่วยลดการสึกหรอให้น้อยลงได้ เฟืองตรงเป็นเฟืองที่มีโครงสร้างง่ายไม่สลับซับซ้อน มีลักษณะเฉพาะคือฟันของเฟืองจะเป็นแนวขนานไปกับรูเพลา มักถูกนำมาใช้ในระบบส่งกำลัง

• ข้อดี คือประสิทธิภาพในการใช้งานสูง ประกอบง่าย ซี่ฟันจัดวางในแนวนอนก็พร้อมใช้งาน และสูญเสียพลังงานต่ำเพราะแรงลื่นไถลมีน้อย
• ข้อเสีย คือเวลาใช้งานแล้วรอบเริ่มเร็วจะเสียงดังมาก ใช้งานแบบคู่ขนานได้เท่านั้น และความแข็งแรงก็ค่อนข้างน้อยกว่าเฟืองชนิดอื่น

🤔 วิธีการผลิตเฟืองเป็นแบบไหนกัน?

การผลิตเฟืองมีกรรมวิธีในการผลิตที่หลากหลายรูปแบบ เช่น การปั๊มขึ้นรูป การทำโมลด์พลาสติก การหล่อ การตัดเลเซอร์และการแปรรูปด้วยเครื่องจักร เป็นต้น ซึ่งการที่ผู้ผลิตจะผลิตเฟืองเพื่อใช้ในด้านอุตสาหกรรมจำเป็นต้องคำนึงถึงชนิดของเฟือง จำนวนที่ผลิตและต้นทุนที่ใช้ในการผลิตเฟือง เพื่อให้เกิดการใช้งานที่คุ้มค่าและประหยัดมากที่สุด

ในปัจจุบันมีวัสดุที่ใช้ในการผลิตเฟืองมีหลากหลายชนิด หลายรูปแบบขึ้นอยู่กับการใช้งาน วิศวกรที่เป็นผู้ออกแบบเฟืองสามารถเลือกใช้วัสดุได้หลากหลาย เช่น อะลูมิเนียม, ไม้, พลาสติก, ไททาเนียม, แมกนีเซียม, ทองแดง, ทองเหลือง, เหล็กหล่อ, เหล็กเหนียว รวมไปถึงการนำวัสดุต่าง ๆ มาผสมกันเพื่อผลิตเฟืองได้

องค์ประกอบนการเลือกวัสดุเพื่อผลิตเฟืองมีดังนี้

• ค่าใช้จ่ายในการผลิต

• น้ำหนัก

• ความต้านทานในการสึกหรอ

• ความต้านทางต่อการกัดกร่อน

• ความต้านทางต่อแรงกระแทก

• ความสามารถในการโก่งงอ

• ความทนต่อความถี่ของความเค้น

👉 การหล่อลื่นอุณหภูมิในการทำงานและความเร็วในการหมุน เป็นปัจจัยสำคัญที่สามารถช่วยเพิ่มมูลค่าของกระบวนการผลิตและวัสดุที่ใช้ เช่น มีการปรับเปลี่ยนสภาพผิวของเฟืองเพื่อเพิ่มความทนทาน เนื่องจากการทำงานในที่ที่มีอุณหภูมิสูงจำเป็นต้องมีการใช้วัสดุในการผลิตเฟืองที่มีความทนทานมากกว่าการทำงานในอุณหภูมิปกติ

จะเห็นได้ว่าเฟืองแต่ละชนิดมีการทำงานและมีความแตกต่างกันอยู่ ดังนั้นควรศึกษาให้ดีเพื่อนำไปเลือกใช้งานตามความเหมาะสม หวังว่าบทความนี้จะทำให้หลาย ๆ คนได้เข้าใจถึงความหมายของเฟืองกันมากขึ้นด้วย 🥰

อุปกรณ์ชนิดใดเป็นตัวส่งกำลังทำให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ได้

ส่วนประกอบใดของหุ่นยนต์สำคัญที่สุด

หุ่นยนต์ทำมาจากวัสดุใด

อุปกรณ์ทางกลมีอะไรบ้าง