ระะบบสายพานลำเรียง/ระบบAGV

สายพานลำเลียง

ระบบสายพานลำเลียง คืออะไร ?

            ระบบสายพานลำเลียง คือ เครื่องจักรที่ใช้ในการลำเลียงวัตถุจากจุดๆ หนึ่งไปยังจุดอื่นๆ ด้วยสายพาน ระบบสายพานลำเลียง = เครื่องจักร + สายพาน + ใช้เพื่อลำเลียง

            นอกจากนี้ยังมีระบบสายพานแบบอื่นๆ อีกมากมาย โดยแต่ละแบบจะมีชื่อเรียกที่ต่างกันไปตามรูปลักษณ์ และวัสดุที่ใช้ เช่น

      -Belt Conveyor คือ ระบบสายพานลำเลียงแบบทั่วไป คือใช้สายพานในการลำเลียง

      -Mini Belt Conveyor คือ ระบบสายพานลำเลียงขนาดเล็ก ส่วนใหญ่ใช้สายพานเป็น PVC หรือ PU

      -Rubber Belt Conveyor คือ ระบบสายพานลำเลียงที่ใช้สายพานที่มีวัสดุเป็นยางสีดำ

      -Roller Conveyor คือ ระบบสายพานลำเลียง ที่ไม่ใช้สายพาน แต่จะใช้เพียงแค่ลูกกลิ้งเพื่อลำเลียงสินค้า

      -Top Chain Conveyor คือ ระบบสายพานลำเลียงที่ใช้โซ่พลาสติก หรือโซ่สเตนเลสมาใช้แทนสายพาน

      -Wire Mesh Conveyor คือ ระบบสายพานลำเลียงที่นำตะแกรงโลหะมาใช้แทนสายพาน

      -Modular Belt Conveyor คือ ระบบสายพานลำเลียงที่ใช้สายพานเป็นพลาสติกชนิดพิเศษทนทานสูง

      -Overhead Conveyor คือ ระบบสายพานลำเลียงที่จะลำเลียงวัตถุไว้ที่ความสูงระดับเหนือศรีษะขึ้นไป


รถ AGV 

             คืออะไร รถ AGV (Auto Guiding Vehicle) หรือเรียก กันว่า รถขนส่ง อัตโนมัติ มีระบบควบคุมเส้นทาง และ นำทางการขับเคลื่อนด้วยการเหนี่ยวนำของสนาม แม่เหล็กที่ฝังอยู่ในพื้นผิวทางเดินรถ AGV หรือแบบ ควบคุมโดยการตรวจจับด้วยแสงเลเซอร์ เพื่อให้รถ AGV สามารถเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางที่กำหนดได้ ด้วยการประมวลผลควบคุมการทำงาน โดยไมโคร- คอนโทรลเลอร์


ประโยชน์ของรถ AGV

         รถขนส่งเคลื่อนที่อัตโนมัติ (Automated Guided Vehicles)

         รถขับเคลื่อนอัตโนมัติ (AGV)

            เป็นรถที่มีการขับเคลื่อนโดยไม่มีคนขับ  เคลื่อนไปตามทางบนเส้นลวดที่ฝังไว้ใต้พื้นของโรงงาน  สามารถควบคุมเส้นทางเดินของรถได้โดยคอมพิวเตอร์  ในปัจจุบันมีการใช้อัลกอริทึม (algorithms) หลาย ๆ แบบเพื่อการคำนวณเส้นทางของลวดที่จะฝังลงบนพื้นและคำนวณเส้นทางที่น่าพอใจที่สุดของรถจากจุดเริ่มต้นไปสู่จุดหมาย  เส้นทางที่กล่าวถึงอาจเป็นแบบแสง (passive  fluorescent) หรือแบบแม่เหล็ก (magnetic  line) ถูกทาสีบนพื้นหรือการใช้ลวดนำทาง (active  guide  wire) ฝังไปในพื้น

             ส่วนประกอบของการนำทางของ AGV ประกอบด้วยตัวนำทิศทางระบบซึ่งปล่อยรถออกและควบคุมการนำทาง  การติดต่อกับรถทำได้โดยลวดนำทางซึ่งฝังไว้ใต้พื้น  ตัวนำระบบถูกติดต่อกับรถทั้งหมดตลอดเวลา แต่ละคันมีความถี่นำทางของมันเองและตามลวดนำทางไปกับการช่วยของตัวตรวจรู้ (sensor) ความถี่การติดต่อระดับสูงกว่าถูกใช้สำหรับการถ่ายทอดข้อมูลระหว่างตัวนำระบบกับแผงคอมพิวเตอร์ (on-boardcomputers) ดังนั้นตัวนำระบบจะได้รับการแจ้งตลอดเวลาเกี่ยวกับตำแหน่งและสภาวะของการยกของรถ ตำแหน่งของรถสามารถแสดงได้บนสถานี(terminal) วัสดุซึ่งอยู่บนรถถูกกำหนดโดยการอ่านสัญลักษณ์บาร์โค๊ด (barcode) และข่าวสารถูกถ่ายทอดไปโดยช่องของข้อมูลไปยังตัวนำระบบ  การเดินทางของรถทั่วทั้งโรงงานถูกกำหนด ณ จุดยุทธศาสตร์เนื่องจากผลตอบสนองในพื้นและตัวรับในรถ ณ จุดที่กำหนดรถได้รับคำแนะนำในการติดตามเส้นทางที่ให้ไว้


หน้าที่ที่จำเป็นของตัวนำระบบมีดังนี้

            1. การเลือกของรถและการจัดการกับรถที่ว่าง

            2. การควบคุมของการจัดสรรลำดับของรถ

            3. การเก็บข้อมูลของตัวขนถ่าย

            4. การควบคุมของทิศทางที่ถูกต้อง


ส่วนประกอบของ AGV

            1. ส่วนของตัวรถ

            2. ส่วนของตัวตรวจเช็คเส้นทาง (Guided sensor)

            3. ส่วนของตัวตรวจเช็คความปลอดภัย (Safety sensor)

            4. ส่วนของต้นก าลัง (Motor)

            5. ส่วนของไฟฟ้ าภายในตัวรถ (Power supply)

            6. ส่วนของอิเล็กทรอนิกส์ก าลัง (Power electronics)

            7. ส่วนของตัวควบคุม (Controller)


ระบบการนำทางและวางแผนเส้นทาง

          จากการช่วยของโมดูล (module) การนำทางและการวางแผนเส้นทางรถสามารถคำนวณเส้นทางของมันตามพื้นโรงงานมันจะพยายามวางแผนเส้นทางที่น่าพอใจมากที่สุดระหว่างตำแหน่งเริ่มและตำแหน่งเป้าหมายและมันพยายามที่จะอยู่บนเส้นทางนั้น  หลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางและการชนที่เป็นไปได้  ระบบการนำทางต้องถูกปรับปรุงในการใช้งาน  บ่อยครั้งงานง่ายๆในระบบการเก็บวัสดุสามารถที่จะแก้ไขได้โดยการคำนวณคงที่ (dead  reckoning) ของรถจากจุดเริ่มถึงจุดเป้าหมาย

           1. ที่ระดับการวางแผน  ผู้วางแผนวาดเส้นทางที่เป็นไปได้และไม่มีการชนเกิดขึ้นโดยการใช้อัลกอริทึมที่ชาญฉลาด (expert  knowledge) อย่างไรก็ตาม ณ จุดเริ่มต้นรถต้องคำนวณจุดเริ่มของมัน  สิ่งนี้ทำโดยเริ่มตรงที่รู้โดยตัวตรวจรู้ (sensor) ผู้วางแผนอาจจะลองค้นหาเพื่อเจอแผนที่ดีที่สุด  ตามเงื่อนไขของการพึงพอใจมากที่สุดแล้วอาจจะเป็นเส้นทางที่สั้นที่สุดหรือเส้นทางที่มีสิ่งกีดขวางอยู่น้อยที่สุด

            2. ที่ระดับการนำทางมีโมดูล (module) การวางแผนท้องถิ่นซึ่งมีความรู้เกี่ยวกับเส้นทาง  วัตถุของมันและสิ่งกีดขวางที่เป็นไปได้  การวางแผนที่ดีของการนำทางถูกทำบนพื้นฐานของแผนซึ่งถูกร่างจากระดับก่อนหน้านี้  ดังนั้นสภาวะท้องถิ่นทั้งหมดอาจจะถูกพิจารณามันเป็นสิ่งสำคัญในการเข้าใจสิ่งกีดขวางที่ไม่รู้โดยการใช้ตัวตรวจรู้(sensors)และรายงานสภาวะที่ไม่ปกติให้กับระบบวางแผนปัญหาทั้งหมดต้องถูกพิจารณาเพื่อการวางแผนในอนาคต

             3. ที่ระดับการขับเป็นสิ่งที่ถูกกระทำเป็นหน้าที่การควบคุมเบื้องต้นของรถ  สำหรับการวางแผนเส้นทางเดิน  แผนที่ของโลกถูกใช้ในการแสดงเส้นทางที่จะเดินทางในรายละเอียด  สำหรับการปฏิบัติการง่ายๆแผนที่สองมิติก็เพียงพอสำหรับเส้นทาง  ทางแยกย่อยแลทางตัด  กับการช่วยของแผนที่ส่วนของเส้นทางถูกคำนวณ


 ประโยชน์ที่ได้รับ

- ลดต้นทุนการผลิต

- มีการวางแผนการผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ

- บริหารบุคลากรได้อย่างคุ้มค่าและมีประสิทธิภาพ

- ลดอุบัติเหตุ



วิดีโอประกอบ

AGV

การส่งกำลังโดยใช้สายพาน

สายพาน (Belts)

           การส่งกำลังด้วยสายพานเป็นการส่งกำลังชนิดแบบอ่อนตัวได้ซึ่งมีข้อดีข้อเสียหลายอย่าง เมื่อเปรียบเทียบระหว่างการส่งกำลังแบบเฟืองและการส่งกำลังแบบโซ่ ข้อดีคือ มีราคาถูกและใช้งานง่าย รับแรงกระตุกและการสั่นสะเทือนได้ดี ขณะใช้งานไม่มีเสียงดัง เหมาะสำหรับการส่งกำลังระหว่างเพลาที่อยู่ห่างกันมาก ๆ และค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาค่อนข้างต่ำ อย่างไรก็ตามข้อเสียของการขับด้วยสายพานก็มี คือ อัตราการทดที่ไม่แน่นอนนักเนื่องจากการสลิป (Slip) และการครีฟ (Creep) ของ สายพานและต้องมีการปรับระยะห่างระหว่างเพลาหรือปรับแรงดึงในสายพานระหว่างการใช้งาน นอกจากนั้นยังไม่อาจใช้งานที่มีอัตราทดสูงมากได้


หน้าที่สายพาน

          สายพานในปัจจุบันใช้สำหรับส่งกำลัง การเคลื่อนที่และส่งถ่ายสิ่งของในรูปแบบต่าง ๆ สายพานถูกออกแบบให้เหมาะสมกับสภาพของการทำงาน ที่นิยมใช้กันมาก ได้แก่ สายพานวี สามารถส่งกำลังได้ดีกว่าสายพานแบบอื่น ๆ และมีราคาถูก ส่วนสายพานชนิดอื่นก็ขึ้นอยู่กับการใช้งาน


ชนิดของสายพาน

ชนิดของสายพานเราสามารถแบ่งออกได้ 4 ชนิด ด้วยกันคือ
1. สายพานแบน (Flat Belts)

 

 

แสดงลักษณะของสายพานแบน (Flat Belts)
         สายพานแบน เป็นอุปกรณ์อีกชนิดที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย ใช้ในการส่งถ่ายกำลังจากพูลเลย์ของเพลาขับไปยังพูลเลย์ของเพลาตาม (เป็นอุปกรณ์หรือเครื่องจักรที่เราต้องการให้เกิดการทำงาน เช่น ปั๊มน้ำ  หรือ พัดลม เป็นต้น) โดยกำลังที่ส่งถ่ายจะขึ้นอยู่กับตัวแปรต่าง ๆ ดังต่อไปนี้
- ความเร็วของสายพาน
- ความตึงของสายพานที่พาดผ่านชุดพูลเลย์
- มุมที่สายพานสัมผัสกับพูลเลย์ (Arc of Contact) โดยเฉพาะพูลเลย์ตัวที่เล็กกว่า
- สภาพแวดล้อมที่สายพานนั้นถูกใช้งาน เช่น มีความชื้นอยู่ตลอดเวลา หรือมีไอแอมโมเนีย ซึ่งจะส่งผลให้อายุของสายพานสั้นลง
2. สายพานวี (V – Belts)

 

หน้าที่การใช้งานสายพานวี
         สายพานส่วนใหญ่ใช้กับเครื่องจักรกลตามโรงงานต่าง ๆ สามารถส่งกำลังได้ในตำแหน่งต่าง ๆ ได้ แต่ไม่สามารถส่งกำลังแบบไขว้เหมือนกับสายพานแบน ลักษณะการใช้งานของสายพานวี เช่น สายพานของเครื่องกลึง สายพานของรถไถนาเดินตาม เป็นต้น
3. สายพานกลม (Ropes Belts)

 

         สายพานกลมที่มีหน้าตัดเป็นรูปวงกลม การส่งกำลังด้วยสายพานกลมจะให้ความยืดหยุ่นสูงมาก และสามารถปรับตั้งทิศทางการหมุนได้หลายทิศทางตามความต้องการของผู้ใช้ สายพานกลมทำจากพลาสติกโพลียูริเทน จะต้านทานน้ำ น้ำมัน จาระบี และน้ำมันเบนซิน ขณะการทำงานจะไม่เกิดเสียงดัง
4. สายพานไทมิ่ง (Timing Belts)

สายพานไทมิ่งมีหน้าตัดเป็นรูปสี่เหลียมคางหมู และจะมีฟันเฟืองตลอดความยาวของสายพาน เป็นสายพานที่มีแกนรับแรงด้วยลวดเหล็กกล้า หรือทำด้วยลวดไฟเบอร์ฝังอยู่ในยางเทียม ฟันของสายพานทำด้วยยางเทียม แต่สูตรประสมพิเศษเพื่อให้คงรูปพอดีกับล้อของพูลเลย์ ซึ่งจะหุ้มด้วยเส้นใยไนลอนเพื่อลดการสึกหรอ สายพานชนิดนี้สามารถงอตัวได้ดี ใช้กับพูลเลย์ล้อเล็ก ๆ ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 16 มิลลิเมตรได้ เนื่องจากร่องสายพานจะมีขนาดเดียวกับบนร่องพูลเลย์ ทำให้เกิดการขบกันเหมือนฟันเฟือง จึงไม่เกิดการลื่นไถลขณะส่งกำลัง สามารถใช้เป็นตัวส่งกำลังงานในเครื่องยนต์ โดยเป็นตัวขับเฟืองเพลาข้อเหวี่ยงและเพลาราวลิ้น และจะไม่เสียงดังขณะทำงาน


ข้อแนะนำในการใช้สายพานให้เกิดประโยชน์สูงสุด

- การเลือกซื้อสายพานควรเลือกขนาดพร้อมกับรหัสของบริษัทผู้ผลิตที่แยกประเภทของสายพานออกไป ตามประเภทของการใช้งาน

- การเก็บรักษาควรเก็บไว้ให้เรียบร้อยพร้อมที่จะหยิบใช้งานได้อย่างสะดวก การเก็บอยู่ในสภาพอากาศที่ดีจะไม่ทำให้สายพานเสื่อมสภาพ

- การทำความสะอาดจะต้องทำความสะอาดสายพานอย่าให้มีฝุ่นละอองหรือคราบน้ำมันมาเกาะสายพาน โดยการใช้ผ้าสะอาดเช็ด

- ควรตั้งให้เพลาขับและเพลาตามวางตัวอยู่ในแนวเดียวกัน

- ระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางของพูลเลย์ชุดขับและชุดตามไม่ควรห่างเกินกัน 10 เมตร และไม่ควรใกล้กันเกินกว่า 3.5 เท่าของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของพูลเลย์ตัวเล็ก

- ควรตั้งสายพานให้ด้านที่ตึงสายพานอยู่ด้านล่าง และให้ด้านที่หย่อนอยู่ด้านบน

ระบบ AS/RS

ระบบ AS/RS

             ระบบการจัดเก็บและเรียกคืนวัสดุอัตโนมัติ (Automated Storage/Retrieval System เรียกโดยย่อว่า AS/RS)  คือ  การทำงานของระบบการจัดเก็บในคลังสินค้าหรือโกดัง ที่มีการควบคุมด้วยระบบการจัดเก็บวัสดุ การรับวัสดุ รวมทั้งการเคลื่อนที่ของอุปกรณ์ขนถ่าย ที่ทำงานร่วมกับโรงงานและคลังสินค้า ซึ่งสามารถออกแบบการใช้งานให้เหมาะสมกับการทำงานลักษณะต่างๆได้โดยทั่วไปแล้วปัจจัยที่มีผลต่อความสามารถในการจัดเก็บและเรียกใช้ของอุปกรณ์แบบ AS/RS จะพิจารณาจากลักษณะโครงสร้างของหิ้งที่ใช้จัดเก็บ ความเร็วในการเคลื่อนของอุปกรณ์ AS/RS ทั้งในแนวดิ่งและแนวราบ


ระบบ AS/RS แบ่งออกเป็นแบบต่าง ๆ ดังนี้

- Unit Load AS/RS

- Miniload AS/RS

- Man-on-Board AS/RS หรือ Manaboard AS/RS

 - Automated Item Retrieval System

- Deep-Lane AS/RS


องค์ประกอบพื้นฐานของระบบ AS/RS

1. โครงสร้างที่เก็บวัสดุ (Storage Structure)

2.  เครื่อง S/R (Storage/Retrieval Machine)

3. หน่วยของการเก็บวัสดุ (Storage Module)

4. สถานีหยิบและฝากวัสดุ (Pickup and Deposit Station)


อุปกรณ์พิเศษของระบบ AS/RS

1. รถเคลื่อนย้ายช่องทางขนส่งวัสดุ (Aisle Transfer Car)

2. อุปกรณ์ตรวจสอบถังบรรจุวัสดุว่างเปล่า/เต็ม

3. สถานีวัดขนาดโหลด (Sizing Station)

4. สถานีบ่งชี้โหลด (Load Identification Station)


การประยุกต์ใช้ระบบ AS/RS การแยกใช้งานของระบบ AS/RS ออกเป็น 3 ประเภทใหญ่ ๆ คือ

1. จัดเก็บและเรียกคืน Unit Load

2. หยิบวัสดุตามสั่ง (Order picking)

3. ระบบจัดเก็บวัสดุระหว่างกระบวนการ


การจัดเก็บวัสดุระหว่างกระบวนการ

1. ใช้เก็บชุดของชิ้นงานประกอบ

2. สนับสนุนการผลิตแบบ JIT

3. ใช้เป็นบัฟเฟอร์สำหรับจัดเก็บวัสดุ

4. สามารถใช้งานร่วมกันกับระบบบ่งชี้ชิ้นงานแบบอัตโนมัติ

5. ทำให้เกิดการควบคุมและการติดตามวัสดุอย่างมีประสิทธิภาพ

6. สนับสนุนการทำให้เกิดการทำงานแบบอัตโนมัติทั้งโรงงาน

            ระบบการจัดเก็บสินค้าและเรียกคืนสินค้าอัตโนมัติ Automated Storage/Retrieval System (AS/RS) คือ ระบบบริหาร การจัดเก็บสินค้า เก็บวัตถุอัตโนมัติ เหมาะกับบริษัทที่ต้องการลดการใช้งานพื้นที่ หรือต้องการเพิ่ม ปริมาณในการจัดเก็บมากขึ้น เช่น คลังสินค้า, โกดังสินค้า, อาคารจอดรถอัตโนมัต, ห้องเก็บสมุดอัตโนมัติ เป็นต้น

         ระบบ ASRS จะมีการทำงานควบคู่อัตโนมัติอย่างเป็นระบบอยู่ 2 ส่วน คือ ฮาร์ดแวร์ ใช้เทคโนโลยีโรบอทอัตโนมัติ กับซอร์ฟแวร์ที่ สามารถพัฒนา นำไปใช้ได้กับทุกพื้นที่

          ประโยชน์ที่จะได้รับลดพื้นที่ในการจัดเก็บสินค้า, ลดพื้นที่ในการขนถ่ายสินค้า, เพิ่มปริมาณการจัดเก็บสินค้า, เพิ่มประสิทธิภาพในการเบิกจ่ายสินค้า, ทำงานรวดเร็ว แม่นยำ, บริหารทรัพยากรบุคคล, ประหยัดพลังงานไฟฟ้า
ภาพประกอบของระบบ AS/RS 

 ภาพที่ 1

 

 ภาพที่ 2

         

                                                                                      ภาพที่ 3

  

ภาพที่ 4

ข้อดีของระบบ AS/RS

                 Automated Storage and Retrieval System เป็นระบบที่สามารถรับและจัดเก็บสินค้าเข้าคลังได้อย่างรวดเร็ว แม่นยำ ลดระยะเวลาการทำงาน และลดจำนวนพนักงานงานในการจะเก็บสินค้า ระบบ AS/RS จะคำนวณการจัดเก็บสินค้าที่มีอัตราการเคลื่อนไหวสูงไว้ในตำแหน่งที่เหมาะสม สะดวกต่อการหยิบ อีกทั้งยังช่วยป้องกันความเสียหายในการขนย้ายสินค้า และช่วยจัดเรียงสินค้าให้เป็นระบบและระเบียบมากขึ้น ระบบสามารถนำไปใช้ร่วมกับ โปรแกรมระบบจัดการในคลังสินค้า 


ข้อเสีย ของการตรวจวัดจากระยะไกล ที่เห็นได้ชัดมีอาทิเช่น

   1.  ต้องใช้ งบลงทุน ในเบื้องต้นและงบดำเนินการสูง โดยเฉพาะในการจัดหาสถานีติดตั้งและการสร้าง อุปกรณ์ตรวจวัด เนื่องจากเป็นเทคโนโลยีระดับสูง

   2.  ต้องใช้ บุคลากร ที่ได้รับการฝึกฝนมาโดยเฉพาะในการดำเนินงาน เนื่องจากต้องการผู้ที่มีความรู้พื้นฐานที่ดีมากพอสำหรับการ บริหารจัดการ ระบบและการ ใช้ประโยชน์ จากข้อมูลที่ได้

   3.  ข้อมูลที่ได้บางครั้งยังขาด ความละเอียด เชิงพื้นที่มากพอ เนื่องมาจากเป็นการสำรวจจากระยะไกล   ทำให้การศึกษาในบางเรื่องอาจมีข้อจำกัดอยู่มากพอควร 
4.  ข้อมูลที่ได้บางครั้งยังมี ความคลาดเคลื่อน อยู่สูง ซึ่งเกิดมาได้จากหลายสาเหตุ ทั้งส่วนที่เกิดมาจากความบกพร่องของตัวระบบเอง และส่วนที่เกิดมาจากสภาวะแวดล้อมขณะทำการตรวจวัด


ประโยชน์ที่จะได้รับ

                    เพิ่มความรวดเร็วในการคัดแยกสินค้า, ลดเวลาการทำงานและลดงานที่ซ้ำซ้อน, คัดแยกถูกต้องแม่นยำ100%, ประหยัดพื้นที่คัดแยกสินค้า

                    ลดพื้นที่ในการจัดเก็บสินค้า, ลดพื้นที่ในการขนถ่ายสินค้า, เพิ่มปริมาณการจัดเก็บสินค้า, เพิ่มประสิทธิภาพในการเบิกจ่ายสินค้า, ทำงานรวดเร็ว แม่นยำ, บริหารทรัพยากรบุคคล, ประหยัดพลังงาน

                    ระบบ AS/RS เหมาะกับงานอุตสาหกรรมใหญ่ๆ  ที่มีการขนถ่ายสินค้าครั้งละมากๆ เพื่อความสะดวกรวดเร็วแม่นยำและประหยัดพลังงานคนในการขนย้าย

  วิดีโอระบบ AS/RS

หุ่นยนต์อุตสาหกรรม

 

หุ่นยนต์อุตสาหกรรม

ความหมายของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

             สถาบันหุ่นยนต์อเมริกา (The Robotics Institute Of America) ได้ให้ความหมายของหุ่นยนต์ว่า หุ่นยนต์คือ เครื่องจักรที่ถูกออกแบบให้สามารถทางานได้หลากหลายหน้าที่เพื่อใช้เคลื่อนย้ายวัสดุ ชิ้นงาน เครื่องมือ หรืออุปกรณ์พิเศษ ผ่านโปรแกรมควบคุมการเคลื่อนที่ต่างๆ สาหรับงานต่างๆที่หลากหลาย อย่างมีประสิทธิภาพ หรือหุ่นยนต์ คือ เครื่องจักรกลทุกชนิดที่ออกแบบมาให้สามารถทางานแทนมนุษย์ได้ทุกประเภทที่มนุษย์ไม่สามารถปฏิบัติงานได้ และเป็นการทางานอัตโนมัติ สามารถทางานในรูปแบบที่ซับซ้อนและมีความยึดหยุ่น

                หุ่นยนต์หรือภาษาอังกฤษเขียนว่า Robot มาจากบทละครของนายคาเรล คาเปก (Karal Kapek) นักแต่งนิยายชาวเช็ก เรื่อง R.U.R (Rossum’s Universal Robots) ซึ่งหมายถึงคนงาน หุ่นยนต์คือเครื่องจักรที่ถูกควบคุมอัตโนมัติ สามารถเขียนโปรแกรมใหม่ได้ ใช้งานเอนกประสงค์ โปรแกรมการเคลื่อนที่จะต้องสามารถโปรแกรมให้เคลื่อนที่ได้อย่างน้อย 3 แกนหรือมากกว่าหุ่นยนต์อาจจะยึดอยู่กับที่หรือย้ายตาแหน่ง (Mobile) เพื่อใช้งานอุตสาหกรรม

 

              การทำงานของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมจะเลียนแบบร่างกายของมนุษย์ โดยจะเลียนแบบเฉพาะส่วนของร่างกายที่จะนำไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมเท่านั้น นั่นคือช่วงแขนของมนุษย์ ดังนั้น บางคนอาจจะได้ยินคำว่า “แขนกล” ซึ่งก็หมายถึงหุ่นยนต์อุตสาหกรรม การทำงานของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมเปรียบเทียบกับแขนมนุษย์ แสดงดังรูป

 

 

            ปัจจุบันและในอนาคตหุ่นยนต์อุตสาหกรรมจะเข้ามามีบทบาทในอุตสาหกรรมมากขึ้น โดยจะทำงานแทนมนุษย์ในงานต่างๆ เหล่านี้งานที่อันตราย เช่น งานยกเหล็กเข้าเตาหลอม งานที่เกี่ยวข้องกับสารเคมี งานซ้ำซากน่าเบื่อ เช่น งานยกสินค้าจากสายงานการผลิต งานประกอบ งานบรรจุผลิตภัณฑ์งานที่ต้องการคุณภาพมาตรฐานเดียวกัน เช่น งานเชื่อม งานตัด งานที่ต้องใช้ทักษะความชำนาญสูง เช่น งานเชื่อมแนว เชื่อมเลเซอร์ งานที่ต้องใช้ความละเอียดประณีต เช่น งานประกอบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ งานตรวจสอบ (Inspection) ฯลฯ

              หุ่นยนต์ คือ เครื่องจักรที่ถูกควบคุมอัตโนมัติ สามารถเขียนโปรแกรมใหม่ได้ ใช้งานเอนกประสงค์ โปรแกรมการเคลื่อนที่จะต้องสามารถโปรแกรมให้เคลื่อนที่ได้อย่างน้อย 3 แกนหรือมากกว่า หุ่นยนต์อาจจะยึดอยู่กับที่หรือย้ายตำแหน่ง (Mobile) เพื่อใช้ในงานอุตสาหกรรม

การแบ่งชนิดของหุ่นยนต์

                 โดยทั่วไปการแบ่งชนิดของหุ่นยนต์จะแบ่งตามลักษณะรูปทรงของพื้นที่ทำงาน (Envelope Geometric) แต่ก่อนจะอธิบายชนิดของหุ่นยนต์ขออธิบายการทำงานของจุดต่อ (Joint) ของหุ่นยนต์ อุตสาหกรรมซึ่งในขั้นพื้นฐานมี 2 ชนิดด้วยกัน ดังนี้
                จุดต่อ (Joint) ทั้งสองแบบเมื่อนำมาต่อเข้าด้วยกันอย่างน้อย 3 แกนหลักจะได้พื้นที่ทำงาน (Work envelope) ที่มีลักษณะแตกต่างกันไป ซึ่งสามารถนำมาแบ่งชนิดของหุ่นยนต์ได้ดังต่อไปนี้

1. Cartesian (Gantry) Robot

                     แกนทั้ง 3 ของหุ่นยนต์จะเคลื่อนที่เป็นแบบเชิงเส้น (Prismatic) ถ้าโครงสร้างมีลักษณะคล้าย Overhead Crane จะเรียกว่าเป็นหุ่นยนต์ชนิด Gantry แต่ถ้าหุ่นยนต์ไม่มีขาตั้งหรือขาเป็นแบบอื่น เรียกว่า ชนิด Cartesian

 

Cartesian Robot Work Envelop Of Cartesian Robot

ข้อดี
1. เคลื่อนที่เป็นแนวเส้นตรงทั้ง 3 มิติ
2. การเคลื่อนที่สามารถทำความเข้าใจง่าย
3. มีส่วนประกอบง่ายๆ
4. โครงสร้างแข็งแรงตลอดการเคลื่อนที่

ข้อเสีย
1. ต้องการพื้นที่ติดตั้งมาก
2. บริเวณที่หุ่นยนต์เข้าไปทำงานได้ จะเล็กกว่าขนาดของตัวหุ่นยนต์
3. ไม่สามารถเข้าถึงวัตถุจากทิศทางข้างใต้ได้
4. แกนแบบเชิงเส้นจะ Seal เพื่อป้องกันฝุ่นและของเหลวได้ยาก

การประยุกต์ใช้งาน

              เนื่องจากโครงสร้างมีความแข็งแรงตลอดแนวการเคลื่อนที่ ดังนั้นจึงเหมาะกับงานเคลื่อนย้ายของหนักๆ หรือเรียกว่างาน Pick-and-Place เช่น ใช้โหลดชิ้นงานเข้าเครื่องจักร (Machine loading) ใช้จัดเก็บชิ้นงาน (Stacking) นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในงานประกอบ (Assembly) ที่ไม่ต้องการเข้าถึงในลักษณะที่มีมุมหมุน เช่น ประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และงาน Test ต่างๆ
2. Cylindrical Robot

             หุ่นยนต์ประเภทนี้จะมีแกนที่ 2 (ไหล่) และแกนที่ 3 (ข้อศอก) เป็นแบบ Prismatic ส่วนแกนที่ 1 (เอว) จะเป็นแบบหมุน (Revolute) ทำให้การเคลื่อนที่ได้พื้นที่การทำงานเป็นรูปทรงกระบอก ดังรูป

 

Cylindrical Robot Work Envelop Of Cylindrical Robot

ข้อดี
1. มีส่วนประกอบไม่ซับซ้อน
2. การเคลื่อนที่สามารถเข้าใจได้ง่าย
3. สามารถเข้าถึงเครื่องจักรที่มีการเปิด–ปิด หรือเข้าไปในบริเวณที่เป็นช่องหรือโพรงได้ง่าย (Loading) เช่น การโหลดชิ้นงานเข้าเครื่อง CNC

ข้อเสีย
1. มีพื้นที่ทำงานจำกัด
2. แกนที่เป็นเชิงเส้นมีความยุ่งยากในการ Seal เพื่อป้องกันฝุ่นและของเหลว

การประยุกต์ใช้งาน

          โดยทั่วไปจะใช้ในการหยิบยกชิ้นงาน (Pick-and-Place) หรือป้อนชิ้นงานเข้าเครื่องจักร เพราะสามารถเคลื่อนที่เข้าออกบริเวณที่เป็นช่องโพรงเล็กๆ ได้สะดวก


3. Spherical Robot (Polar)

           มีสองแกนที่เคลื่อนในลักษณะการหมุน (Revolute Joint) คือแกนที่ 1 (เอว) และแกนที่ 2 (ไหล่) ส่วนแกนที่ 3 (ข้อศอก) จะเป็นลักษณะของการเคลื่อนที่แนวเส้นตรง ดังรูป

Spherical Robot Work Envelop Of Spherical Robot

ข้อดี
1. มีปริมาตรการทำงานมากขึ้นเนื่องจากการหมุนของแกนที่ 2 (ไหล่)
2. สามารถที่จะก้มลงมาจับชิ้นงานบนพื้นได้สะดวก

ข้อเสีย
1. มีระบบพิกัด (Coordinate) และส่วนประกอบ ที่ซับซ้อน
2. การเคลื่อนที่และระบบควบคุมมีความซับซ้อนขึ้น

การประยุกต์ใช้งาน

        ใช้ในงานที่มีการเคลื่อนที่ในแนวตั้ง (Vertical) เพียงเล็กน้อย เช่น การโหลดชิ้นงานเข้าออกจากเครื่องปั้ม (Press) หรืออาจจะใช้งานเชื่อมจุด (Spot Welding)


4. SCARA Robot

            หุ่นยนต์ SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) จะมีลักษณะแกนที่ 1 (เอว) และแกนที่ 3 (ข้อศอก) หมุนรอบแกนแนวตั้ง และแกนที่ 2 จะเป็นลักษณะการเคลื่อนที่ขึ้นลง (Prismatic) ดังรูป หุ่นยนต์ SCARA จะเคลื่อนที่ได้รวดเร็วในแนวระนาบ และมีความแม่นยำสูง

 

SCARA Robot Work Envelop Of SCARA Robot

ข้อดี
1. สามารถเคลื่อนที่ในแนวระนาบ และขึ้นลงได้รวดเร็ว
2. มีความแม่นยำสูง
ข้อเสีย
1. มีพื้นที่ทำงานจำกัด
2. ไม่สามารถหมุน (rotation)ในลักษณะมุมต่างๆได้
3. สามารถยกน้ำหนัก (Payload) ได้ไม่มากนัก

การประยุกต์ใช้งาน
        เนื่องจากการเคลื่อนที่ในแนวระนาบและขึ้นลงได้รวดเร็วจึงเหมาะกับงานประกอบชิ้นส่วนทางอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งต้องการความรวดเร็วและการเคลื่อนที่ก็ไม่ต้องการการหมุนมากนักแต่จะไม่เหมาะกับงานประกอบชิ้นส่วนทางกล(Mechanical Part) ซึ่งส่วนใหญ่การประกอบจะอาศัยการหมุน (Rotation)ในลักษณะมุมต่างๆ นอกจากนี้ SCARA Robot ยังเหมาะกับงานตรวจสอบ (Inspection) งานบรรจุภัณฑ์ (Packaging)

5. Articulated Arm (Revolute)
            ทุกแกนการเคลื่อนที่จะเป็นแบบหมุน (Revolute) รูปแบบการเคลื่อนที่จะคล้ายกับแขนคน ซึ่งจะประกอบด้วยช่วงเอว ท่อนแขนบน ท่อนแขนล่าง ข้อมือ การเคลื่อนที่ทำให้ได้พื้นที่การทำงาน ดังรูป

Articulated Arm Robot Work Envelop Of Articulated Robot

ข้อดี
1. เนื่องจากทุกแกนจะเคลื่อนที่ในลักษณะ ของการหมุนทำให้มีความยืดหยุ่นสูงในการเข้าไปยังจุดต่างๆ
2. บริเวณข้อต่อ (Joint) สามารถ Seal เพื่อป้องกันฝุ่น ความชื้น หรือน้ำ ได้ง่าย
3. มีพื้นที่การทำงานมาก
4. สามารถเข้าถึงชิ้นงานทั้งจากด้านบน ด้านล่าง
5. เหมาะกับการใช้มอเตอร์ไฟฟ้า เป็นชุดขับเคลื่อน
ข้อเสีย
1. มีระบบพิกัด (Coordinate) ที่ซับซ้อน
2. การเคลื่อนที่และระบบควบคุมทำความ เข้าใจได้ยากขึ้น
3. ควบคุมให้เคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง (Linear) ได้ยาก
4.โครงสร้างไม่มั่นคงตลอดช่วงการเคลื่อนที่ เพราะบริเวณขอบ Work Envelope ปลายแขนจะ
5. มีการสั่น ทำให้ความแม่ยำลดลง
การประยุกต์ใช้งาน

         หุ่นยนต์ชนิดนี้สามารถใช้งานได้กว้างขวางเพราะสามารถเข้าถึงตำแหน่งต่างๆ ได้ดี เช่น งานเชื่อม Spot Welding, Path Welding, งานยกของ, งานตัด, งานทากาว, งานที่มีการเคลื่อนที่ยากๆ เช่น งานพ่นสี งาน Sealing ฯลฯ

วิดีโอประกอบ