แขนกลในอุตสาหกรรมเพื่อความยั่งยืน

บทเรียนโมดูล เรื่องแขนกลในอุตสาหกรรม เพื่อความยั่งยืน E-Book (module form for Industrial arms for sustainability)

หัวข้อข้หลักในเนื้อนื้หา 1) พื้นพื้ฐานเกี่ยวกับกริปริเปอร์แร์ละอุตสาหกรรม 4.0 2) พื้นพื้ฐานการคำ นวนเกี่ยวกับกริปริเปอร์แร์ละอุตสาหกรรม 4.0 3) ประเภทของหุ่นหุ่ยนต์เเละการใช้งช้านในอุตสาหกรรม 4) หลักการทำ งานของกริปริเปอร์ การคำ นวณหาแรงในการยกของกริปริ เปอร์ 5) ตัวอย่าย่งการนำ กริปริเปอร์ไร์ปใช้ใช้นอุตสาหกรรม จุดประสงค์ 1. เข้าข้ใจลักษณะของกริปริเปอร์รร์ะบบลม (นิวนิเมติกส์)ส์ 2. เข้าข้ใจถึงประเภทหุ่นหุ่ยนต์ในอุตสาหกรรมและ PLC ในเบื้อบื้งต้น 3. เข้าข้ใจถึงความหมายของอุตสาหกรรมแต่ละยุคได้ 4. เข้าข้ใจหลักการคำ นวนแรงยกเบื้อบื้งต้นของกริปริเปอร์รร์ะบบลมได้ 5. เข้าข้ใจการนำ กริปริเปอร์รร์ะบบลมไปใช้งช้านต่างๆ ในอุตสาหกรรมได้

สารบัญบั 1. พื้นพื้ฐานเกี่ยวกับกริปริเปอร์แร์ละอุตสาหกรรม 4.0 1.1 pneumetic gripper 1.2 ข้อข้ดีขดีอง Pneumatic Gripper 1.3 หุ่นหุ่ยนต์อุตสาหกรรม 1.4 PLC คืออะไร 1.4.1 ประเภทของ PLC โดยจะแบ่งบ่ ได้ 2 ประเภทตามลักษณะ โครงสร้าร้งภายนอก 1.4.2 ตัวอย่าย่งการนำ PLC ประยุกต์ใช้ใช้นอุตสาหกรรม 2. พื้นพื้ฐานการคำ นวนเกี่ยวกับกริปริเปอร์แร์ละอุตสาหกรรม 4.0 2.1 แรงในการจับจัยก Gripping force 2.2 อุตสาหกรรมในแต่ละยุค 2.3 ข้อข้ดีขดีองหุ่นหุ่ยนต์เมื่อมื่นำ มาใช้ใช้นงานอุตสาหกรรม 2.4 ประโยชน์ใน์นการนำ เทคโนโลยี 4.0 มาใช้ใช้นอุตสาหกรรม 2.5 ตัวอย่าย่งการนำ หุ่นหุ่ยนต์มาใช้ภช้ายในโรงงาน 3. ประเภทของหุ่นหุ่ยนต์เเละการใช้งช้านในอุตสาหกรรม 4. หลักการทำ งานของกริปริเปอร์ การคำ นวณหาแรงในการยก ของกริปริเปอร์ 4.1 หลักการทำ งานของกริปริเปอร์รร์ะบบลม 4.2 รูปรูร่าร่งของนิ้วนิ้จับจั 4.3 แรงในการจับจัยก (Gripping force) 4.4 เกณฑ์พิจพิารณาในการเลือกใช้กช้ริปริเปอร์ 5.ตัวอย่าย่งการนำ กริปริเปอร์รร์ะบบลมไปใช้ใช้นอุตสาหกรรม 1 2 3 9 12 14 16 19 22 23 24 27 33 37 38 44 45

บทที่ 1 พื้นพื้ฐานเกี่ยวกับกริปริเปอร์แร์ละอุตสาหกรรม 4.0 กริปริเปอร์ (Gripper) นั้นนั้เป็นป็ส่วส่นประกอบหนึ่งนึ่ในระบบออโตเมติก (อัตโนมัติมั ติ) ของแขนหุ่นหุ่ยนต์ที่จะช่วช่ยให้มีห้กมีารทำ งานที่หลากหลาย ยืดยืหยุ่นยุ่ และเพิ่มพิ่ ประสิทสิธิภธิาพให้กัห้ กับสายพานการผลิต นั่นนั่หมายความว่าว่จะช่วช่ยให้ สามารถใช้ Robot หรือรืหุ่นหุ่ยนต์อุตสาหกรรมที่มีอมียู่ใยู่ห้ทำห้ ทำงานได้อด้ย่าย่งเต็ม ประสิทสิธิภธิาพ โดยสามารถทำ งานร่วร่มกันระหว่าว่ง Collaborative robot และ Robot สำ หรับรังานเบาได้ โดยการใช้งช้านนั้นนั้สามารถที่จะนำ ไปประกอบ กับหุ่นหุ่ยนต์อุตสาหกรรมทั้งทั้ Robot ที่เป็นป็หุ่นหุ่ยนต์ที่มีตั้มี ตั้งตั้แต่ขนาดเล็ก จนถึงขนาดใหญ่ นอกจากนี้ยันี้งยัมี Force torque sensor และ Tool changer ที่รองรับรัการใช้งช้านกับผลิตภัณฑ์ของยี่ห้ยี่อห้อื่น ๆ เพื่อพื่เพิ่มพิ่ความ หลากหลายและเพิ่มพิ่ความสามารถในการใช้งช้านให้กัห้ กับกริปริเปอร์มร์ากขึ้นขึ้ด้วด้ย 1.1 pneumetic gripper คือ เป็นป็อุปกรณ์ใณ์ช้กช้ารบีบบีอัดลมทำ หน้าน้ที่ คล้ายกับนิ้วนิ้มือมืของมนุษนุย์โย์ดยจะช่วช่ยในการจับจัถือและปล่อยชิ้นชิ้งานได้ โดย ทั่วทั่ ไปแล้วมักมัจะมีนิ้มีวนิ้ 2 นิ้วนิ้และแบบ 3 นิ้วนิ้มีทั้มี ทั้งทั้แบบนิ้วนิ้จับจัขนานเท่ากันหรือรื ทำ มุม โดยมีกมีระบอกควบคุมคุที่ทำ งานด้วด้ยลมชนิดนิเดี่ยดี่วและคู่ กริปริเปอร์นิร์วนิ เมติกส์ทำส์ ทำงานโดยใช้แช้รงดันดัจากระบบอัดอากาศเพื่อพื่จ่าจ่ยกำ ลังในการ เคลื่อนลูกลูสูบสูภายใน ซึ่งซึ่จะเป็นป็การเปิดปิและปิดปินิ้วนิ้ของกริปริเปอร์หร์รือรืขา กรรไกร ในกลไกของกริปริเปอร์นิร์วนิเมติกไม่มีม่มมีอเตอร์หร์รือรืเกียร์ ซึ่งซึ่จะทำ ให้ ง่ายต่อการแปลงกำ ลังของระบบลูกลูสูบสู /กระบอกสูบสูให้เห้ป็นป็แรงจับจัซึ่งซึ่มักมั จะถูกถูใช้ใช้นกระบวนการผลิตแบบอัตโนมัติมั ติเพื่อพื่จับจัชิ้นชิ้งาน ชิ้นชิ้งานสามารถ เป็นป็ ได้ทั้ด้ ทั้งทั้วัตวัถุเถุล็ก เช่นช่แผ่นผ่วงจรหรือรืชิปชิและวัตวัถุขถุนาดใหญ่ เช่นช่บล็อก เครื่อรื่งยนต์หรือรืกล่องลังสินสิค้า ภาพตัวอย่าย่งของกริปริเปอร์รร์ะบบลม 2 นิ้วและ 3 นิ้ว 1

1.2 ข้อข้ดีของ Pneumatic Gripper ทำ งานได้รวดเร็วร็และมีปมีระสิทสิธิภธิาพ: กริปริเปอร์นั้ร์นนั้สามารถทำ งานอย่าย่ง รวดเร็วร็และมีปมีระสิทสิธิภธิาพสูงสูช่วช่ยให้กห้ารจับจัและปล่อยวัตวัถุชิ้ถุนชิ้งานเป็นป็ ไป อย่าย่งรวดเร็วร็ลดรอบการทำ งานและเพิ่มพิ่ ปริมริาณการผลิตได้ สามารถปรับรัแรงในการจับจั ได้: กริปริเปอร์รร์ะบบลมมีคมีวามยืดยืหยุ่นยุ่ ในการ ปรับรัแรงที่จับจัตามความต้องการของงานหรือรืผู้ใผู้ช้งช้านให้เห้หมาะสมได้ โดย การปรับรัแรงดันดัของลมช่วช่ยให้สห้ามารถจับจัวัตวัถุที่ถุที่ละเอียดอ่อนหรือรืจับจัวัตวัถุที่ถุที่ มีน้ำมีน้ำหนักนัมากขึ้นขึ้ ได้ มีขมีนาดกะทัดรัดรั : กริปริเปอร์รร์ะบบลมมีกมีารออกแบบที่เรียรีบง่าย มีส่มีวส่น ประกอบน้อน้ยกว่าว่ชนิดนิอื่น ๆ บางชนิดนิมีขมีนาดกะทัดรัดรัทำ ให้เห้หมาะสำ หรับรั งานที่มีพื้มีพื้นพื้ที่จำ กัด มีคมีวามน่าน่เชื่อชื่ถือและทนทาน: กริปริเปอร์รร์ะบบลมมีคมีวามเชื่อชื่ถือได้แด้ละ ทนทาน ออกแบบมาเพื่อพื่รองรับรัการทำ งานหนักนัเหมือมืนเครื่อรื่งจักจัรทั่วทั่ ไป และเหมาะกับสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่ต้องใช้งช้านต่อเนื่อนื่ง ความคุ้มคุ้ค่าในการลงทุนทุ : กริปริเปอร์รร์ะบบลมมักมัจะมีคมีวามคุ้มคุ้ค่ามากกว่าว่ ชนิดนิอื่น ซึ่งซึ่มีกมีารบำ รุงรุรักรัษาน้อน้ยกว่าว่และมีค่มี ค่าใช้จ่ช้าจ่ยต้นทุนทุต่ำ กว่าว่ทำ ให้ เป็นป็ตัวเลือกทางลงทุนทุสำ หรับรังานระบบอัตโนมัติมั ติต่าง ๆ ความเข้าข้กันได้สูงสู : กริปริเปอร์รร์ะบบลมสามารถรวมเข้าข้กับระบบลมที่มีอมียู่ แล้วได้ ทำ ให้เห้ข้าข้กันได้กัด้ กับการติดตั้งตั้ ในระบบอัตโนมัติมั ติต่าง ๆ ตัวเลือกกริปริเปอร์หร์ลากหลาย: กริปริเปอร์รร์ะบบลมมีใมีห้เห้ลือกในรูปรูแบบและ ขนาดต่าง ๆ เพื่อพื่ ให้เห้หมาะกับรูปรูร่าร่งและขนาดของวัตวัถุที่ถุที่แตกต่างกัน สามารถติดตั้งตั้ขากรรไกรหรือรืนิ้วนิ้ที่แตกต่างกันเพื่อพื่ ให้กห้ารจับจัเหมาะสม สำ หรับรัการประยุกต์ใช้งช้านที่เฉพาะเจาะจง 2

1.3 หุ่นหุ่ยนต์อุตสาหกรรม Industrial robot คือ หุ่นหุ่ยนต์ที่มี โครงสร้าร้งคล้ายกับร่าร่งกายของมนุษนุย์ จะมีเมีอว ข้อข้ศอก แขน และข้อข้มือมื ใน การออกแบบสร้าร้งหุ่นหุ่ยนต์จะต้องให้มีห้ โมีครงสร้าร้งกลไกเชื่อชื่มโยงต่อกันและ เลือกใช้วัช้สวัดุใดุห้มีห้คมีวามแข็งข็แรงทนทาน ส่วส่นประกอบหลัก ๆ ในหุ่นหุ่ยนต์ อุตสาหกรรมจะมีมมีอเตอร์แร์ละการจ่าจ่ยพลังงานไฟฟ้าฟ้ให้กัห้ กับมอเตอร์ มีรมีะบบ การเชื่อชื่มต่อฮาร์ดร์แวร์แร์ละซอฟต์แวร์เร์ข้าข้กับไมโครคอนโทรลเลอร์หร์รือรืพี แอลซี (PLC) โดย PLC อาจจะใช้เช้ป็นป็หัวหัใจหลักในการควบคุมคุหุ่นหุ่ยนต์ อุตสาหกรรมนี้ เพื่อพื่ ให้สห้ามารถทำ งานแบบอัตโนมัติมั ติในสายการผลิตได้อด้ย่าย่ง สมบูรณ์ 1.3.1 ระบบการทำ งานของหุ่นหุ่ยนต์ robot operation system การ เปรียรีบเทียบการทำ งานของสรีรรีะมนุษนุย์ ภาพ Robot operation system 1.3.2 องค์ประกอบของหุ่นหุ่ยนต์ (Robot Workcell) 3

1. Robot ระบบอัตโนมัติมั ติที่มีกมีารรับรัรู้แรู้ละปรับรัตัวต่อกระบวนกการ เคลื่อนที่และที่จัดจัการงาน ภาพ Robot automation 2. Controller ระบบคอมพิวพิเตอร์ที่ร์ ที่ใช้จัช้ดจัการเคลื่อนที่ของหุ่นหุ่ยนต์, การโปรแกรม, การเชื่อชื่มต่อกับผู้ใผู้ช้งช้าน ภาพ ระบบคอมพิวพิเตอร์ที่ร์ ที่ใช้จัช้ดจัการหุ่นหุ่ยนต์ 3. Teach Pendent อุปกรณ์ที่ณ์ ที่จับจัถือได้ด้ด้วด้ยมือมื ใช้สำช้สำหรับรัการเขียขีน โปรแกรมให้หุ่ห้นหุ่ยนต์ ภาพ Teach Pendent 4

4. Software โปรแกรมที่ควบคุมคุการทำ งานของคอมพิวพิเตอร์หร์รือรื Controller ของหุ่นหุ่ยนต์ ภาพ โปรแกรมที่ควบคุมคุการทำ งาน 5. Sensor อุปกรณ์กณ์ารวัดวัเพื่อพื่ตรวจจับจัทางกายภาพ เช่นช่ Force torque sensor ภาพ Force torque sensor 5

6. Safety Equipment อุปกรณ์ป้ณ์อป้งกันเหตุแตุละเพื่อพื่ความปลอดภัย แก่พนักนังานในรัศรัมีกมีารทำ งานของหุ่นหุ่ยนต์ ซึ่งซึ่ในการทำ งานของหุ่นหุ่ยนต์ อุตสาหกรรมจำ เป็นป็ต้องมีอุมีอุปกรณ์เณ์พื่อพื่ป้อป้งกันอุบัติบั ติเหตุหตุรือรืการบาดเจ็บจ็ ขณะที่หุ่นหุ่ยนต์ทำ งาน เพราะในกระบวนการทำ งานของหุ่นหุ่ยนต์นั้นนั้อาจจะมี ความอันตรายสูงสูมาก โดยอุปกรณ์ด้ณ์าด้นความปลอดภัยที่จะพบเห็นห็ ได้บ่ด้อบ่ย เช่นช่รั้วรั้นิรนิภัย (Fencing): เป็นป็สิ่งสิ่กีดขวางทางกายภาพที่จะกันพื้นพื้ที่หรือรืขอบเขตทั้งทั้หมด ของการทำ งานหุ่นหุ่ยนต์ ซึ่งซึ่อาจจะจะมีคมีวามสูงสูได้หด้ลายฟุตและพื้นพื้ที่ทำ งานจะ แตกต่างกันไปขึ้นขึ้อยู่กัยู่ กับการใช้งช้านและจำ นวนหุ่นหุ่ยนต์ ปุ่มปุ่หยุดฉุกฉุเฉินฉิ : E-Stop หรือรืการหยุดฉุกฉุเฉินเป็นป็ ปุ่มปุ่ที่สามารถใช้งช้านได้ใด้น กรณีฉุณีกฉุเฉิน เมื่อมื่กดจะเป็นป็การหยุดการทำ งานของหุ่นหุ่ยนต์ทันที ในพื้นพื้ที่ การทำ งานหุ่นหุ่ยนต์สามารถมีปุ่มีปุ่มปุ่ E-stop หนึ่งนึ่หรือรืหลายปุ่มปุ่รอบ ๆ ระบบได้ เมื่อมื่เปิดปิ ใช้งช้าน E-stop แล้ววิธีวิที่ธี ที่จะให้หุ่ห้นหุ่ยนต์กลับมาทำ งานต่อได้คืด้ คือการ เปิดปิ ใช้งช้านปุ่มปุ่รีเรีซ็ตซ็ความปลอดภัย ระบบเชื่อชื่มต่อความปลอดภัยที่ประตู:ตูในพื้นพื้ที่การทำ งานของหุ่นหุ่ยนต์จะไม่ อนุญนุาตให้หุ่ห้นหุ่ยนต์ทำ งานเมื่อมื่มีกมีารเปิดปิ ประตู หากเปิดปิ ประตูใตูนขณะที่หุ่นหุ่ ยนต์กำ ลังทำ งานคุณคุลักษณะด้าด้นความปลอดภัยของพื้นพื้ที่การทำ งานหุ่นหุ่ ยนต์จะทำ ให้นั้ห้นนั้หุ่นหุ่ยนต์หยุดสนิทนิและปุ่มปุ่รีเรีซ็ตซ็ความปลอดภัยจะสว่าว่งขึ้นขึ้บน สถานีคนีวบคุมคุจนกว่าว่ ประตูนั้ตูนนั้จะปิดปิลง ภาพ อุปกรณ์ป้อป้งกันเหตุแตุละเพื่อพื่ความปลอดภัยแก่พนักงาน 6

ภาพ รั้วรั้นิรภัย (Fencing) ในพื้นพื้ที่การทำ งานของหุ่นหุ่ยนต์ ภาพ ระบบเชื่อชื่มต่อความปลอดภัยที่ประตูใตูนพื้นพื้ที่การทำ งานของหุ่นหุ่ยนต์ 7

7. Joint ข้อข้ต่อหรือรืจุดเชื่อชื่มต่อที่สามารถเคลื่อนที่ได้ขด้องแขนหุ่นหุ่ยนต์ การเคลื่อนที่สามารถแบ่งบ่ ได้เด้ป็นป็สองแบบ แบบหมุน Revolute Joints ซึ่งซึ่จะมีจุมีจุดหมุนที่แกนของข้อข้ต่อและแบบเลื่อนในแนวเส้นส้ตรง Prismatic Joints ภาพ ข้อข้ต่อหรือรืจุดเชื่อชื่มต่อที่สามารถเคลื่อนที่ได้ 8. Degree Of freedom จำ นวนแกนการเคลื่อนที่อย่าย่งอิสระของ หุ่นหุ่ยนต์ในพื้นพื้ที่การทำ งาน(Work Envelope) ซึ่งซึ่การเปิดปิ ปิดปิของกริปริ เปอร์จร์ะไม่นัม่บนัเป็นป็ Degree Of freedom ภาพ จำ นวนแกนการเคลื่อนที่อย่าย่งอิสระของหุ่นหุ่ยนต์ 8

1.4 PLC คืออะไร Programable Logic Control (PLC) พัฒพันาขึ้นขึ้ ในช่วช่งปี 1968 ริเริริ่มริ่มาจากบริษัริ ษัท GM (General Motors) ในแผนกขนถ่ายอัตโนมัติมั ติมี ความต้องการที่จะเปลี่ยนระบบควบคุมคุด้วด้ยรีเรีลย์ใย์ห้เห้ป็นป็ระบบอิเล็กทรอนิกนิส์ ในขณะนั้นนั้บริษัริ ษัท Bedford Associates ได้รัด้บรัเป็นป็ผู้สผู้ ร้าร้ง PLC ถือกำ เนิดนิ ขึ้นขึ้ โดยใช้ชื่ช้ ชื่อชื่ว่าว่ 084 เพราะว่าว่มาจากโครงการที่ 84 โดยสเปกของ PLC เครื่อรื่งแรกนั้นนั้มี 16 inputs, 16 outputs, และหน่วน่ยความจำ ขนาด 1 Kilobyte โดยเริ่มริ่ ใช้งช้านจริงริในช่วช่งปี 1969 ภาพ PLC Modicon รุ่นรุ่ 084 9

PLC ถือเป็นป็อุปกรณ์แณ์บบ Solid state โดยภายในจะมี Microprocessor หรือรื CPUเพื่อพื่ ใช้ใช้นการประมวลผลเหมือมืนกันกับ คอมพิวพิเตอร์แร์ต่จะมีกมีารออกแบบมาเพื่อพื่ความทนทานในการใช้งช้านใน อุตสาหกรรมเช่นช่ยี่ห้ยี่อห้ Intel, AMD และ Texas Instruments เป็นป็ต้น จะมีส่มีวส่นที่เป็นป็อินพุตและเอาต์พุตที่สามารถต่อออกไปใช้งช้านได้ทัด้ ทันทีเช่นช่ ตัวตรวจวัดวั (Sensor) หรือรืสวิตวิช์ต่ช์ ต่างๆ โดยจะต่อเข้าข้กับอินพุต ส่วส่น เอาต์พุตจะใช้ต่ช้ ต่อออกไปควบคุมคุการทำ งานของอุปกรณ์หณ์รือรืเครื่อรื่งจักจัรที่ เป็นป็เป้าป้หมายเช่นช่หลอดไฟ มอเตอร์หร์รือรืหุ่นหุ่ยนต์ก็ได้ และจะมีหมีน่วน่ยความ จำ (Memory) ใช้สำช้สำหรับรัในการเก็บข้อข้มูลโปรแกรมที่เขียขีนไว้เว้พื่อพื่ ใช้สั่ช้งสั่การ ระบบให้ทำห้ ทำงานแบบอัตโนมัติมั ติได้ ภาพ ตัวอย่าย่งการต่อใช้งช้านภาค Input/Output ของวงจรการต่อใช้งช้าน PLC สร้าร้งขึ้นขึ้เพื่อพื่นำ มาทดแทนระบบการควบคุมคุเครื่อรื่งจักจัรแบบเก่าที่ ใช้ Relay ที่จำ เป็นป็จะต้องเดินดิสายไฟหรือรืที่เรียรีกว่าว่ Hard-Wired ฉะนั้นนั้ เมื่อมื่มีคมีวามจำ เป็นป็ที่ต้องเปลี่ยนกระบวนการผลิตหรือรืลำ ดับดัการทำ งานใหม่ ก็ต้องเดินดิสายไฟฟ้าฟ้ใหม่ซึ่ม่ ซึ่งซึ่เสียสีเวลาและเสียสีค่าใช้จ่ช้าจ่ยสูงสูรวมถึงทำ ให้ต้ห้ ต้อง หยุดกระบวนการผลิตเป็นป็เวลานาน แต่เมื่อมื่เปลี่ยนมาใช้ PLC แล้ว การ เปลี่ยนกระบวนการผลิตหรือรืลำ ดับดัการทำ งานใหม่นั้ม่นนั้ทำ ได้โด้ดยการเปลี่ยน หรือรืเขียขีนโปรแกรมใหม่ที่ม่ ที่เก็บข้อข้มูลไว้อว้ยู่ใยู่นหน่วน่ยความจำ ทำ ให้เห้สียสีเวลา น้อน้ยกว่าว่เดิมดิและสะดวกขึ้นขึ้เป็นป็อย่าย่งมาก 10

ภาพ ตัวอย่าย่งวงจรระบบรีเรีลย์ที่ย์ ที่ใช้ใช้นโรงงาน ภาพ ตัวอย่าย่งวงจรระบบ PLC ที่ใช้งช้านในระบบอัตโนมัติมั ติ 11

1.4.1 ประเภทของ PLC โดยจะแบ่งบ่ ได้ 2 ประเภทตามลักษณะ โครงสร้าร้งภายนอก 1. PLC แบบบล็อก จะมีขมีนาดเล็กหน่วน่ยความจำ น้อน้ย มี Input Output และแหล่งจ่าจ่ยไฟจะรวมอยู่ใยู่นตัว CPU ผู้ผผู้ ลิตจะออกแบบให้ สามารถเพิ่มพิ่จำ นวนขยาย Input Output ได้แด้ต่ไม่มม่ากนักนั PLC ชนิดนินี้ มีจมีะราคาถูกถูความเร็วร็ต่ำ และฟังฟัก์ชั่นชั่การทำ งานที่ไม่มม่าก ทำ ให้เห้หมาะกับ งานควบคุมคุเครื่อรื่งจักจัรขนาดเล็กหรือรืกระบวนการผลิตที่ไม่ซัม่บซัซ้อซ้นมาก นักนั ภาพ PLC แบบบล็อกของ Allen-Bradley รุ่นรุ่ Micro 830 2. PLC แบบโมดูล่ดูล่าร์จร์ะมีอุมีอุปกรณ์ต่ณ์ ต่าง ๆ แยกออกเป็นป็ โมดูลดูหรือรืยูนิตนิ เช่นช่ยูนิตนิ Input ยูนิตนิ Output ยูนิตนิ CPU และยูนิตนิแหล่งจ่าจ่ยไฟ เป็นป็ต้น สามารถเลือกโมดูลดูที่ต้องการให้เห้หมาะสมกับการใช้งช้านได้ ซึ่งซึ่ชนิดนิ นี้จนี้ะมีรมีาคาสูงสูกว่าว่แบบบล็อกแต่มีคมีวามยืดยืหยุ่นยุ่ ในการใช้งช้านมากกว่าว่ ภาพ PLC แบบโมดูล่ดูล่าร์ 12

ผู้อผู้ อกแบบสามารถเขียขีนโปรแกรมคำ สั่งสั่ (Ladder Program) ป้อป้น เข้าข้ไปในอุปกรณ์ PLC+HMI ให้คห้วบคุมคุอุปกรณ์หณ์รือรืเครื่อรื่งจักจัรได้ตด้ามที่ ต้องการแบบอัตโนมัติมั ติหรือรืหากต้องการเปลี่ยนเงื่อนไขการทำ งานของ เครื่อรื่งจักจัรใหม่ก็ม่ ก็สามารถทำ ได้ง่ด้ ง่ายเพียพีงแค่เปลี่ยนแปลงคำ สั่งสั่ในโปรแกรม ใหม่ ภาพ ตัวอย่าย่งการเขียขีน Ladder ในการควบคุมคุระดับน้ำ ในถัง ปัจจุบันบั PLC ได้ถูด้กถูพัฒพันาให้ดีห้ขึ้ดีขึ้นขึ้กว่าว่เดิมดิเป็นป็อย่าย่งมากมีกมีารตอบ สนองที่เร็วร็ขึ้นขึ้มีขมีนาดเล็กลง ราคาถูกถูลง และมีฟัมีงฟัก์ชันชั ในการจัดจัเก็บหรือรื ถ่ายโอนข้อข้มูลได้ง่ด้ ง่ายทำ ให้ง่ห้ ง่ายต่องานที่มีคมีวามซับซัซ้อซ้น รวมถึงการเชื่อชื่ม ต่อแบบคลาวด์ที่ด์ ที่เป็นป็ส่วส่นหนึ่งนึ่ของระบบ IoT (Internet of Things) ซึ่งซึ่ ถือเป็นป็ ฟีเฟีจอร์สำร์สำคัญในการช่วช่ยให้ผู้ห้ ปผู้ ระกอบการสามารถเปลี่ยนระบบการ ผลิตเพื่อพื่มุ่งมุ่สู่อุสู่ อุตสาหกรรม 4.0 ได้อีด้ อีกด้วด้ย การนำ PLC มาใช้โช้ดยที่เห็นห็ ได้บ่ด้อบ่ย ๆ ในชีวิชีตวิ ประจำ วันวัเช่นช่ลิฟต์ บันบั ได เลื่อน ส่วส่นในโรงงานอุตสาหกรรม เช่นช่อุตสาหกรรมรถยนต์และชิ้นชิ้ส่วส่น รถยนต์, อุตสาหกรรมอาหารและยา อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกนิส์ อาคาร, สำ นักนังาน, ฟาร์มร์เกษตรกรรมงานระบบบำ บัดบัน้ำ เสียสีหรือรืจะใช้ใช้นการ ควบคุมคุหุ่นหุ่ยนต์อัตโนมัติมั ติหรือรืสายพานลำ เลียงก็ได้ 13

1.4.2 ตัวอย่าย่งการนำ PLC ประยุกต์ใช้ใช้นอุตสาหกรรม 1. กรณีตัณี ตัวอย่าย่งของโรงงานผลิตน้ำ ผลไม้ที่ม้ ที่ใช้ PLC ควบคุมคุสายพานบรรจุ น้ำ ผลไม้ลม้งขวด ซึ่งซึ่มีวิมีธีวิกธีารคือ ใช้เช้ซนเซอร์รัร์งรัสีอิสี อินฟราเรด (IR sensors) คอย ตรวจจับจัขวดที่อยู่บยู่นสายพานลำ เลียงและ Level sensor ตรวจวัดวัระดับดัน้ำ ส่วส่นผสม ซึ่งซึ่เซ็นซ็เซอร์จร์ะส่งส่สัญสัญาณไปยังยั PLC เมื่อมื่เซ็นซ็เซอร์ตร์รวจจับจัว่าว่มีขมีวด อยู่บยู่นสายพาน PLC จะสั่งสั่การให้ปั๊ห้ปั๊มทำ การเติมบรรจุน้ำ ผลไม้ลม้งในขวด แต่ถ้า เซ็นซ็เซอร์ไร์ม่พม่บขวดน้ำ ปั๊มจะไม่ทำม่ ทำงานเพื่อพื่ป้อป้งกันการสูญสูเสียสีของน้ำ ผลไม้ ภาพ ตัวอย่าย่งของกระบวนการผลิตน้ำ ผลไม้ ภาพ เซนเซอร์ชร์นิดรังรัสีอิสี อินฟราเรด 14

2. การนำ ไปใช้งช้านในลิฟต์โดยสารจะมีโมีปรแกรมที่กำ หนดไว้ซึ่ว้ ซึ่งซึ่จะทำ งานใน PLC โดยจะตรวจจับจัชั้นชั้ต่าง ๆ ที่ร้อร้งขอลิฟต์และสั่งสั่ลิฟต์ไปในชั้นชั้ที่ต้องการ โปรแกรมเหล่านี้คืนี้ คือชุดคำ สั่งสั่ลอจิกจิแลดเดอร์ (Logic Ladder) ที่โหลดลงใน PLC ควบคุมคุลิฟต์ โดยปกติแล้วตัวควบคุมคุจะไม่อม่ยู่ใยู่นตัวลิฟต์แต่อยู่ที่ยู่ ที่ ตำ แหน่งน่เฉพาะบนหลังคาของอาคารหรือรืในห้อห้งควบคุมคุที่อยู่ใยู่กล้ ๆ กัน เมื่อมื่มี การเรียรีกลิฟต์มาที่ชั้นชั้ที่ทำ การสั่งสั่ลิฟต์จะดำ เนินนิการตามลำ ดับดัก่อนหลัง แต่ หากลิฟต์เคลื่อนที่อยู่แยู่ล้วลิฟต์ส่วส่นใหญ่ไญ่ด้รัด้บรัการตั้งตั้ โปรแกรมและควบคุมคุ โดย PLC เพื่อพื่ ใช้เช้ส้นส้ทางที่เหมาะสมที่สุดสุผ่าผ่นการกดปุ่มปุ่ที่ค้างอยู่ และทำ การ ตัดสินสิ ใจเพื่อพื่ ไปยังยัชั้นชั้ที่มีคำมี คำสั่งสั่ ภาพ วงจร PLC ที่ใช้คช้วบคุมคุลิฟต์ ภาพ ตัวอย่าย่งโปรแกรม Ladder ที่ใช้ใช้นการควบคุมคุลิฟต์ 15

บทที่ 2 พื้นพื้ฐานการคำ นวนเกี่ยวกับกริปริเปอร์แร์ละอุตสาหกรรม 4.0 2.1 แรงในการจับจัยก Gripping force แรงในการจับจัคือแรงที่กระทำ ในการให้นิ้ห้วนิ้จับจักดมาที่ชิ้นชิ้งาน แรงนี้อนี้าจ แตกต่างกันไปโดยขึ้นขึ้อยู่กัยู่ กับความดันดัของอากาศ, ค่าสัมสั ประสิทสิธิ์กธิ์ารเสียสีด ทานและเงื่อนไขการจับจัระหว่าว่งนิ้วนิ้กับชิ้นชิ้งาน โดยต้องคำ นวณแรงในการจับจั ที่จะยึดยึด้วด้ยแรงเสียสีดทานโดยไม่ใม่ห้ชิ้ห้นชิ้งานตกลงมา ซึ่งซึ่สามารถคำ นวณได้ จากสูตสูรการคำ นวณหาแรงยกในกริปริเปอร์ แรงจับจัหมายถึงอะไร? การกระทำ = ปฏิกิริยริา แรงจับจั Fg หมายถึงแรงจับจัต่อขากรรไกรของมือมืจับจั เมื่อมื่ต้องการเลือกใช้กช้ริปริเปอร์ ต้องกำ หนดแรงจับจัที่ต้องใช้ใช้นการจับจัชิ้นชิ้งาน ที่มีมมีวล m [kg] และเคลื่อนย้าย้ยชิ้นชิ้งานนี้ด้นี้วด้ยความเร่งร่ a [〖m/s〗^2] เมื่อมื่ : Fg = แรงยึดยึจับจัที่จำ เป็นป็ [N] ต่อนิ้วนิ้จับจัของกริปริเปอร์ m = Mass of the workpiece (kg) มวลของวัตวัถุ,ถุชิ้นชิ้งาน g = Gravitational acceleration (10 m/s²) ความเร่งร่ โน้มน้ถ่วง a = Acceleration from dynamic movement (m/s2) ความเร่งร่ จากการเคลื่อนไหวแบบรวดเร็วร็ 16

วัสวัดุขดุองชิ้นชิ้งาน Workpiece material วัสวัดุขดุองนิ้วจับจั Jaw material ค่าสัมสั ประสิทสิธิ์แธิ์รงเสียสีดทาน Coefficient of friction μ เหล็ก เหล็ก 0.25 เหล็ก อลูมิลูเมินียม 0.35 เหล็ก พลาสติก 0.50 อลูมิลูเมินียม อลูมิลูเมินียม 0.49 อลูมิลูเมินียม พลาสติก 0.70 พลาสติก พลาสติก 1 S = Safety factor ปัจจัยจัด้าด้นความปลอดภัย 2 = สำ หรับรัใช้งช้านทั่วทั่ ไป 3 = สำ หรับรัการใช้งช้านเมื่อมื่เคลื่อนไหวหลายทิศทาง 4 = สำ หรับรัการใช้งช้านแรงกระแทก การเร่งร่ความเร็วร็หรือรืการชะลอ ตัวอย่าย่งรวดเร็วร็ α = องศาของนิ้วนิ้จับจัแบบรูปรูทรง V μ = Coefficient of friction ค่าสัมสั ประสิทสิธิ์แธิ์รงเสียสีดทาน ตารางแสดงตัวอย่าย่งค่าสัมสั ประสิทสิธิ์แธิ์รงเสียสีดทานของวัสวัดุทั่ดุทั่วทั่ ไป 17

อุตสาหกรรม 4.0 (Industry 4.0) เป็นป็การนำ เอาเทคโนโลยีที่ยี ที่มี ณ สมัยมันั้นนั้เข้าข้มาเป็นป็ส่วส่นเสริมริเพื่อพื่เพิ่มพิ่ ประสิทสิธิภธิาพในอุตสาหกรรมต่างๆ ส่งส่ผลต่อการเปลี่ยนแปลงในด้าด้นการผลิตเศรษฐกิจและการดำ เนินนิชีวิชีตวิ ของมนุษนุย์แย์รงงานอย่าย่งมีนัมียนัยะที่สำ คัญ โดยแรกเริ่มริ่อุตสาหกรรม 4.0 นั้นนั้เป็นป็ที่กล่าวขานจากนโยบายอุตสาหกรรมแห่งห่ชาติของประเทศเยอรมนี ประกาศในปี ค.ศ. 2013 โดยระบุว่าว่อุตสาหกรรมของเยอรมนีในีนปี 2033 จะเข้าข้สู่ยุสู่ ยุคอุตสาหกรรม อัจฉริยริะ และเข้าข้สู่ช่สู่ วช่งการปฏิวัติวั ติอุตสาหกรรม ครั้งรั้ที่ 4 โดยอุตสาหกรรมใหม่จม่ะขับขัเคลือนด้วด้ยเทคโนโลยีอัยี อัตโนมัติมั ติควบคู่ ไปกับหุ่นหุ่ยนต์อัจฉริยริะและเชื่อชื่มโยงกับเครือรืข่าข่ยเทคโนโลยีสยีารสนเทศทํา ให้รห้ะบบการผลิตยกระดับดัจาก LEAN ไปสู่ “CYBER-PHYSICAL PRODUCTION” นอกจากนี้หุ่นี้นหุ่ยนต์ในอนาคตจะพัฒพันาไปสู่กสู่ ารควบคุมคุ เครื่อรื่งจักจัรสามารถคิดเองได้ เชื่อชื่มโยงกับระบบคอมพิวพิเตอร์แร์ละตอบสน องการทํางานได้อด้ย่าย่งรวดเร็วร็ 18

2.2 อุตสาหกรรมในแต่ละยุค 1. อุตสาหกรรมยุค 1.0 “Mechanical Production” ยุคนี้เนี้ป็นป็ยุค ที่เริ่มริ่เปลี่ยนผ่าผ่นจาก แรงงานเกษตรเป็นป็หลักเข้าข้สู่อุสู่ อุตสาหกรรมโรงงานขนาดเล็ก มีกมีารสร้าร้ง เครื่อรื่งจักจัรกลตัวแรกที่ใช้ไช้อน้ำ เป็นป็ต้นกำ เนิดนิกำ ลังหรือรืที่เรียรีกว่าว่ เครื่อรื่งจักจัรกลไอน้ำ ในปี ค.ศ.1705 โดยโทมันมันิวนิโคแมน (Thomas Newcoman) และเจมส์ วัตวัส์ ก็นำ มาพัฒพันาต่อ โดยยุคสมัยมันั้นนั้เครื่อรื่งจักจัรกลจะถูกถูนำ มาใช้ทช้ดแทนกำ ลังจากสัตสัว์ โดย ผลลัพธ์คืธ์ คือสามารถนำ มาผลิตสิ่งสิ่ทอได้มด้ากขึ้นขึ้กว่าว่เดิมดิถึง 3 เท่า และยังยั เชื่อชื่มโยงระบบขนส่งส่ด้วด้ยรถไฟไอน้ำ และเรือรืกลไฟ นั้นนั้ก็เป็นป็เหตุผตุลในการ เชื่อชื่มโยงกลุ่มลุ่คนจำ นวนมากเข้าข้ด้วด้ยกัน และเป็นป็จุดเริ่มริ่ต้นของยุค อุตสาหกรรม 2.0 ต่อไป ภาพ อุตสาหกรรมยุค 1.0 Mechanical Production 19

2. “อุตสาหกรรมยุค 2.0 “Mass Production” เป็นป็ยุคที่เริ่มริ่ ใช้ พลังงานใหม่จม่ากน้ำ มันมัก๊าซธรรมชาติและไฟฟ้าฟ้เข้าข้มาเป็นป็ส่วส่นหลักในการ ผลิต โดยเน้นน้ ไปที่การผลิตเป็นป็จำ นวนมากหรือรื Mass Production ซึ่งซึ่ ในช่วช่งปี ค.ศ.1870 ปลายศตวรรษที่ 19 มีกมีารประดิษดิฐ์แฐ์ละพัฒพันาเครื่อรื่ง กำ เนิดนิ ไฟฟ้าฟ้ได้สำด้สำเร็จร็ โดยนำ ไปใช้ใช้นภาคอุตสาหกรรมทำ ให้อัห้ อัตราการผลิต จำ นวนสินสิค้าเพิ่มพิ่ขึ้นขึ้อย่าย่งมหาศาล แต่คุณคุภาพการผลิตนั้นนั้เท่ากับในช่วช่ง ยุค 1.0 ต่อมาในปี ค.ศ.1973 เฮนรี่ ฟอร์ดร์ ได้คิด้ คิดค้นระบบสายพานการผลิตขึ้นขึ้ มา ซึ่งซึ่สามารถผลิตรถยนต์ได้ถึด้ ถึง 15 ล้านคันต่อปีแปีละผลิตภัณฑ์กลุ่มลุ่อื่น ๆ ได้รด้วดเร็วร็มากขึ้นขึ้ทำ ให้เห้กิดการแพร่กร่ระจายของงานอุตสาหกรรมอย่าย่ง รวดเร็วร็มาก ภาพ อุตสาหกรรมยุค 2.0 Mass Production 3. อุตสาหกรรมยุค 3.0 “Automation” เป็นป็ยุคที่เริ่มริ่มีกมีารนำ IT (Information Technology) และระบบคอมพิวพิเตอร์เร์ข้าข้สู่อุสู่ อุตสาหกรรม การผลิตในช่วช่งปี ค.ศ. 1970 เพื่อพื่นำ มาใช้ใช้นการปรับรั ปรุงรุกระบวนการ ผลิต และได้มีด้กมีารพัฒพันาเครื่อรื่งจักจัรให้มีห้คมีวามสามารถในด้าด้นความเร็วร็ ความเที่ยงตรงและมีคมีวามเป็นป็อัตโนมัติมั ติมากยิ่งยิ่ขึ้นขึ้ ในโรงงานอุตสาหกรรม 3.0 เน้นน้การผลิตแบบเป็นป็จำ นวนมากหรือรื Mass Production เพื่อพื่ตอบ สนองการบริโริภคที่เติบโตอย่าย่งรวดเร็วร็แรงงานบางส่วส่นจึงจึถูกถูระบบหุ่นหุ่ ยนต์เข้าข้มาแทนที่ 20

4. อุตสาหกรรมยุค 4.0 “Intelligent Production” เป็นป็ยุคที่นำ เอา อุตสาหกรรมการผลิตเชื่อชื่มต่อเข้าข้สู่รสู่ ะบบอินเตอร์เร์น็ตน็ ในรูปรูแบบ IoT (Internet of Things) ในช่วช่งปี ค.ศ. 2011 คอมพิวพิเตอร์ถูร์กถูนำ มาใช้งช้าน อย่าย่งแพร่หร่ลายจนเกิดการพัฒพันาเทคโนโลยีใยีหม่ ๆ ขึ้นขึ้มาเช่นช่การผลิตที่ เชื่อชื่มต่อแบบทางไกลไร้สร้าย หรือรือีกกรณีที่ณี ที่มีปมีระโยชน์มน์าก ๆ ต่อผู้ปผู้ ระกอบ การนั้นนั้คือการนำ ปัญญาประดิษดิฐ์ AI เข้าข้มาปรับรั ปรุงรุกระบวนการให้มีห้ มี ประสิทสิธิภธิาพผลิตได้เด้ร็วร็ขึ้นขึ้แต่มีคมีวามผิดผิพลาดน้อน้ยลง อีกทั้งทั้ยังยัสามารถลด ของเสียสี (Waste) จากการผลิตที่มีปมีระสิทสิธิภธิาพได้อีด้ อีกด้วด้ย ในปัจจุบันบั Industry 4.0 หรือรื Smart Factory จึงจึเป็นป็การ เปลี่ยนแปลงที่มีผมีลกระทบกับการใช้ชีช้วิชีตวิการทำ งานและจะส่งส่ผลกระทบครั้งรั้ ใหญ่ด้ญ่าด้นอุตสาหกรรม ด้าด้นเศรษฐกิจ ตลอดจนสังสัคมด้าด้นการศึกษา ด้าด้นสิ่งสิ่ แวดล้อมและด้าด้นอื่น ๆ รอบตัวเราซึ่งซึ่การเปลี่ยนแปลงครั้งรั้นี้ จะก่อให้เห้กิดการ เปลี่ยนแปลงครั้งรั้ยิ่งยิ่ใหญ่กัญ่ กับอุตสาหกรรมเกือบทั้งทั้หมดทั่วทั่ โลกในทุกทุประเทศ ภาพ อุตสาหกรรมยุค 3.0 Automation ภาพ อุตสาหกรรมยุค 4.0 Intelligent Production 21

ในประเทศพัฒพันาทั้งทั้หลายรวมถึงไทยจะเข้าข้สู่สัสู่ งสัคมสูงสูอายุ จำ นวนคน เกิดสุทสุธิจธิะลดน้อน้ยถอยลงทำ ให้เห้กิดการขาดแคลนแรงงานใหม่ และแรงงาน ส่วส่นใหญ่ต้ญ่ ต้องการปฏิรูปรูด้าด้นทักษะแบบยกเครื่อรื่ง เช่นช่การเรียรีนรู้เรู้ข้าข้ใจใน ด้าด้นเทคโนโลยีที่ยี ที่จะมีบมีทบาทอย่าย่งมากในอุตสาหกรรมสมัยมั ใหม่ หรือรืการ เรียรีนรู้ตรู้ลอดชีวิชีตวิที่จะไม่ใม่ช่แช่ค่การเรียรีนจบแล้วออกไปทำ งาน แต่เมื่อมื่ทำ งาน แล้วก็ยังยัคงต้องเรียรีนรู้ทัรู้ทักษะและพัฒพันาต่อไปเรื่อรื่ย ๆ เพื่อพื่ ให้สห้ามารถปรับรั ตัวต่อการเปลี่ยนแปลงของโลกได้ดีด้ ดี จึงจึเป็นป็เหตุผตุลในการที่จะต้องก้าวข้าข้มและพัฒพันาไปสู่อุสู่ อุตสาหกรรมใหม่ แห่งห่อนาคต (INNOVATION MANUFACTURING) ในยุคอุตสาหกรรม 4.0 มีกมีารผลิตหุ่นหุ่ยนต์เพื่อพื่มุ่งมุ่เน้นน้ ให้ทำห้ ทำงานในภาคอุตสาหกรรม โดยเฉพาะ งานที่มีข้มีอข้จำ กัดที่ไม่สม่ามารถใช้แช้รงงานคนทำ ได้ เพื่อพื่ทำ ให้งห้านเสร็จร็เรียรีบร้อร้ย อย่าย่งรวดเร็วร็มากกว่าว่แรงงานคนด้วด้ยอัตราเร็วร็ที่เท่า ๆ กันทุกทุรอบการทำ งาน 2.3 ข้อข้ดีของหุ่นหุ่ยนต์เมื่อมื่นำ มาใช้ใช้นงานอุตสาหกรรม 1. หุ่นหุ่ยนต์มีคมีวามแม่นม่ยำ และความสม่ำ เสมอมากกว่าว่มนุษนุย์ ซึ่งซึ่ คุณคุลักษณะทั้งทั้สองอย่าย่งนี้ถืนี้ ถือเป็นป็หัวหัใจสำ คัญสำ หรับรักระบวนการผลิต โดยเฉพาะอย่าย่งยิ่งยิ่ในกระบวนการผลิตที่ต้องการผลผลิตจำ นวนมาก และยังยัสามารถทำ งานให้เห้สร็จร็ได้เด้ร็วร็ขึ้นขึ้เป็นป็อย่าย่งมาก 2. หุ่นหุ่ยนต์จะไม่มีม่คมีวามรู้สึรู้กสึเบื่อบื่หน่าน่ยในการทำ งานแบบเดิมดิซ้ำ ๆ จึงจึ สามารถทำ งานได้เด้ป็นป็ระยะเวลานานโดยที่คุณคุภาพของผลผลิตไม่ลม่ดลง 3. หุ่นหุ่ยนต์สามารถทำ งานในสภาพแวดล้อมการทำ งานที่เป็นป็อันตรายได้ โดยไม่ต้ม่ ต้องเสี่ยสี่งว่าว่จะส่งส่ผลเสียสีต่อสุขสุภาพเหมือมืนแรงงานมนุษนุย์ 4. หุ่นหุ่ยนต์ไม่ต้ม่ ต้องการเงินเดือดืน โบนัสนัสวัสวัดิกดิาร การลาพักพัร้อร้นหรือรื ค่าตอบแทนในรูปรูแบบอื่น ๆ ดังดันั้นนั้จึงจึมีค่มี ค่าใช้จ่ช้าจ่ยน้อน้ยกว่าว่ ในการนำ มาใช้ งาน แต่อาจจะมีค่มี ค่าบำ รุงรุรักรัษาตามระยะเวลาเท่านั้นนั้ 22

2.4 ประโยชน์ใน์นการนำ เทคโนโลยี 4.0 มาใช้ใช้นอุตสาหกรรม 1. ความรวดเร็วร็คล่องตัวและยืดยืหยุ่นยุ่ ในการผลิตสินสิค้า เช่นช่ โรงงาน อัจฉริยริะมีรมีะบบ การผลิตอัตโนมัติมั ติสามารถใช้เช้ครื่อรื่งจักจัรและอุปกรณ์ใณ์น การผลิตสินสิค้าที่มีคมีวามแตกต่างกันทุกทุชิ้นชิ้ โดยไม่ต้ม่ ต้องเสียสีเวลาในการปรับรั ตั้งตั้เครื่อรื่งจักจัรใหม่ 2. การลดเวลาหรือรืรอบในการผลิต เช่นช่การใช้เช้ทคโนโลยีกยีารจําจํลอง สถานการณ์ (Simulator) ในกระบวนการผลิตที่สะท้อนรูปรูแบบการผลิต จริงริๆ พนักนังานสามารถทดสอบและปรับรัตั้งตั้เครื่อรื่งจักจัรในสายการผลิต โดยอาศัยการจําจํลองสถานการณ์ทํณ์ ทําให้สห้ามารถลดเวลาปรับรัตั้งตั้เครื่อรื่งจักจัร จริงริได้ 3. การพัฒพันาคุณคุภาพสินสิค้ามาจากการใช้เช้ทคโนโลยีใยีหม่ๆม่เช่นช่ เทคโนโลยี Additive manufacturing หรือรื 3-D printing ในยุค 4.0 จะมีกมีารใช้ Additive manufacturing กันอย่าย่งทั่วทั่ ไปในการผลิตล็อต เล็ก ๆ หรือรืการผลิตสินสิค้าที่มีคมีวามซับซัซ้อซ้น นํ้านํ้หนักนัเบา ตัวอย่าย่งเช่นช่การ บริกริารทางการแพทย์ที่ย์ ที่ใช้เช้ทคโนโลยีนี้ยี ในี้นการพิมพิพ์ชิ้พ์นชิ้ส่วส่นอวัยวัวะต่าง ๆ เช่นช่ กระดูกดูปอด หัวหัใจ เป็นป็ต้น 4. การลดของเสียสี ในกระบวนการผลิตจากการวิเวิคราะห์ข้ห์อข้มูลขนาด ใหญ่ ไม่ว่ม่าว่จะเป็นป็การวิเวิคราะห์ข้ห์อข้มูลของเครื่อรื่งมือมืเครื่อรื่งจักจัรในการผลิต ซึ่งซึ่สามารถนํานํข้อข้มูลไปช่วช่ยในการตัดสินสิ ใจได้แด้บบ Real-time การนํานํ เทคโนโลยีกยีารวิเวิคราะห์ข้ห์อข้มูลขนาดใหญ่มญ่าใช้ใช้นการผลิตเพื่อพื่การลดของ เสียสีนั้นนั้มักมัจะเป็นป็การใช้เช้ซ็นซ็เซอร์ร่ร์วร่มกัน ทําให้สห้ามารถตรวจสอบวัตวัถุดิถุบดิ และขั้นขั้ตอนงานระหว่าว่งการทํางานได้ใด้นทุกทุขั้นขั้ตอน 5. การเพิ่มพิ่ ประสิทสิธิภธิาพของเครื่อรื่งจักจัร เช่นช่การใช้เช้ทคโนโลยีเยีซ็นซ็เซอร์ ที่สามารถจับจัถึงความผิดผิ ปกติของเครื่อรื่งจักจัร เช่นช่ความร้อร้น เสียสีง และส่งส่ ข้อข้มูลเพื่อพื่นํานํ ไปวิเวิคราะห์คห์วามน่าน่จะเป็นป็ที่จะเกิดเครื่อรื่งจักจัรเสียสี 23

โดย อุตสาหกรรม 4.0 หรือรื Industry 4.0 แขนกลหุ่นหุ่ยนต์จะเป็นป็ ส่วส่นสำ คัญของการพัฒพันาอุตสาหกรรมในอนาคต เพื่อพื่รองรับรัความ ต้องการของธุรกิจและภาครัฐรัเช่นช่ • อุตสาหกรรมรถยนต์ • เครื่อรื่งไฟฟ้าฟ้ • การผลิตวัสวัดุอัดุอันตราย • งานที่ต้องการความแม่นม่ยำ สูงสู • อุตสาหกรรมเคมี • รวมทั้งทั้การให้บห้ริกริารทางการแพทย์ สุขสุภาพ เป็นป็ต้น 2.5 ตัวอย่าย่งการนำ หุ่นหุ่ยนต์มาใช้ภช้ายในโรงงาน 1. Foxconn โรงงานผู้ผผู้ ลิตอุปกรณ์อิณ์ อิเล็กทรอนิกนิส์รส์ายใหญ่ขญ่องโลก สัญสัชาติไต้หวันวั ได้ยด้กระดับดั โรงงานให้ทัห้ ทันสมัยมัยิ่งยิ่ขึ้นขึ้ โดยนำ หุ่นหุ่ยนต์แขนกล Foxbot มาใช้ใช้นกระบวนการผลิต สำ หรับรังานที่ต้องทำ ซ้ำ หรือรืงานที่มี ความซับซัซ้อซ้นไม่มม่ากนักนั ในส่วส่นแรงงานมนุษนุย์จย์ะถูกถูโอนย้าย้ยไปปฏิบัติบั ติหน้าน้ที่ ในสายงานที่ซับซัซ้อซ้นมากขึ้นขึ้เช่นช่งานพัฒพันาและวิจัวิยจั (Research and Developmen) หรือรืการควบคุมคุการผลิตและผลิตภาพของสินสิค้า 24

2. บริษัริ ษัท Shenzhen Rapoo Technology มีโมีรงงานตั้งตั้อยู่ทยู่าง ตอนใต้ของประเทศจีนจี โดยติดตั้งตั้หุ่นหุ่ยนต์ของ ABB Ltd. สัญสัชาติสวีเวีดน จำ นวน 80 ตัว และนำ หุ่นหุ่ยนต์แขนกลมาใช้ทช้ดแทนแรงงานคนเป็นป็ระยะ เวลาหลายปีแปีล้ว ซึ่งซึ่สามารถประหยัดยัต้นทุนทุได้สูด้งสูถึง 1.6 ล้านเหรียรีญ ดอลลาร์สร์หรัฐรัในแต่ละปี โดยสามารถลดต้นทุนทุค่าจ้าจ้งแรงงานได้มด้าก เนื่อนื่งจากบริษัริ ษัทลดจำ นวนแรงงานเหลือน้อน้ยกว่าว่ 1,000 คน จากจำ นวน 3,000 คน แต่ทั้งทั้นี้ แม้จม้ะมีกมีารลดจำ นวนพนักนังานลง แต่บริษัริ ษัทไม่มีม่กมีาร ปลดพนักนังานทั้งทั้หมดออกเพื่อพื่นำ หุ่นหุ่ยนต์มาทำ งานแทนที่ เนื่อนื่งจากบริษัริ ษัท ก็พยายามหาจุดสมดุลดุให้หุ่ห้นหุ่ยนต์และแรงงานมนุษนุย์เย์พื่อพื่ ให้สห้ามารถทำ งาน ร่วร่มกันได้ 25

3. บริษัริ ษัท Toyota โตโยต้าได้นำด้นำหุ่นหุ่ยนต์มาพัฒพันาอุตสาหกรรมของ ตนเองตั้งตั้แต่ปี 1970 และนำ มาใช้ใช้นระบบการผลิตเพื่อพื่ปรับรั ปรุงรุคุณคุภาพ และลดต้นทุนทุหุ่นหุ่ยนต์ถูกถูใช้เช้ป็นป็หลักในกระบวนการเชื่อชื่ม พ่นพ่สี และ ประกอบชิ้นชิ้ส่วส่นรถยนต์ โดยเทคโนโลยีอัยี อัตโนมัติมั ติหลายอย่าย่งที่โตโยต้าใช้ เกี่ยวข้อข้งกับการผลิตรถยนต์ ภายในโรงงาน Toyota Motor Manufacturing มีกมีารใช้รช้ถลากจูง อัตโนมัติมั ติและรถลากลำ เลียงสินสิค้าอัตโนมัติมั ติเพื่อพื่ ใช้ใช้นการเคลื่อนย้าย้ยวัตวัถุ สินสิค้าไปยังยัจุดต่าง ๆ ยานพาหนะอัตโนมัติมั ติจะถูกถูควบคุมคุโดยระบบควบคุมคุ การจราจรที่สามารถตรวจสอบตำ แหน่งน่ของยานพาหนะทั้งทั้หมดได้แด้บบเรี ยลไทม์ เมื่อมื่ผลิตภัณฑ์ถูกถูส่งส่ ไปยังยัจุดรับรัสินสิค้าแล้ว หุ่นหุ่ยนต์ป้อป้นชิ้นชิ้ส่วส่นจะ ประมวลผลในสถานีงนีาน (Work Station) เมื่อมื่เสร็จร็สิ้นสิ้หุ่นหุ่ยนต์จะโหลด สินสิค้าจากชั้นชั้วาง (Flow rack) ซึ่งซึ่จะถูกถูหยิบยิขึ้นขึ้มาเพื่อพื่ส่งส่ ไปยังยัสถานีงนีาน ถัดไปในการติดตั้งตั้และประกอบเข้าข้ตัวถังของรถยนต์ 26

บทที่ 3 ประเภทของหุ่นหุ่ยนต์เเละการใช้งช้านในอุตสาหกรรม 3.1 Industrial robot จะแบ่งบ่ ประเภทของหุ่นหุ่ยนต์ตามลักษณะพื้นพื้ที่ การทำ งาน (Envelope Geometric) หรือรืตามลักษณะภายนอกของหุ่นหุ่ ยนต์ (Arm Configuration) เป็นป็การแบ่งบ่ ประเภทหุ่นหุ่ยนต์จากลักษณะ ทางโครงสร้าร้งและขอบเขตพื้นพื้ที่ในการทำ งานของหุ่นหุ่ยนต์ แบ่งบ่ออกเป็นป็ 7 ประเภท ได้แด้ก่ 3.1.1 Articulated Robot (Revolute) เป็นป็หุ่นหุ่ยนต์ที่ทุกทุแกนจะ เคลื่อนที่แบบหมุน (Revolute) คล้ายกับช่วช่งเอว ท่อนแขนบน ท่อนแขน ล่าง ข้อข้มือมืของมนุษนุย์ จึงจึเข้าข้ถึงตำ แหน่งน่ต่าง ๆ ได้ดีด้แดีละใช้งช้านได้หด้ลาก หลาย เช่นช่งานเชื่อชื่ม Spot Welding, Path Welding, งานยกของ, งาน ตัด, งานทากาว, งานพ่นพ่สี และงาน Sealing เป็นป็ต้น หุ่นหุ่ยนต์ชนิดนินี้สนี้ามารถเคลื่อนไหวได้ยืด้ดยืหยุ่นยุ่ที่สุดสุของแขนหุ่นหุ่ยนต์ทุกทุ ประเภท มีกำมี กำลังค่อนข้าข้งมากสามารถยกสิ่งสิ่ของที่มีน้ำมีน้ำหนักนั ได้ดีด้ ดีในโรงงาน อุตสาหกรรมจะพบได้ค่ด้ ค่อนข้าข้งมากในส่วส่นของสายการผลิต ภาพ Articulated Robot (Revolute) 27

3.1.2 Cartesian Robot หรือรื Gantry Robot เป็นป็หุ่นหุ่ยนต์แบบ 3 แกนที่จะเคลื่อนที่แบบเชิงชิเส้นส้ (Prismatic) หุ่นหุ่ยนต์ชนิดนินี้มีนี้ โมีครงสร้าร้ง แข็งข็แรงตลอดแนวการเคลื่อนที่ เหมาะกับงานเคลื่อนย้าย้ยสิ่งสิ่ของน้ำ หนักนั มาก (Pick-and-Place) เช่นช่ลำ เลียงชิ้นชิ้งานเข้าข้เครื่อรื่งจักจัร (Machine loading) จัดจัเก็บชิ้นชิ้งาน (Stacking) งานประกอบ (Assembly) ที่ไม่ ต้องการเข้าข้ถึงในลักษณะที่มีมุมีมุหมุนประกอบอุปกรณ์อิณ์ อิเล็ก ทรอนิกนิส์ และ งาน ทดสอบต่าง ๆ เป็นป็ต้น หุ่นหุ่ยนต์ชนิดนินี้มีนี้รมีะบบควบคุมคุที่เรียรีบง่าย สามารถยกของหนักนัมากได้ มี ความแม่นม่ยำ แข็งข็แรงและราคาถูกถูกว่าว่หุ่นหุ่ยนต์แบบ Articulated Arm ภาพ Cartesian Robot Gantry Robots เป็นป็แขนหุ่นหุ่ยนต์ชนิดนิเดียดีวกับ Cartesian Robot เป็นป็หุ่นหุ่ยนต์อีกชนิดนิที่พบได้บ่ด้อบ่ยในโรงงาน จุดเด่นด่คือสามารถยกของที่มี น้ำ หนักนัมากได้ ทำ ให้มีห้ขมีนาดที่ใหญ่มญ่าก เพราะต้องสามารถที่จะครอบคลุมลุ ความยาวสิ่งสิ่ของหรือรืวัตวัถุที่ถุที่ต้องการยกได้ทั้ด้ ทั้งทั้หมด แต่แขนหุ่นหุ่ยนต์ชนิดนินี้ ไม่สม่ามารถเคลื่อนที่แบบหมุนได้ถืด้ ถือเป็นป็แขนที่เหมาะกับใช้งช้านเฉพาะเจาะจง ภาพ Gantry Robots 28

3.1.3 Cylindrical Robot เป็นป็หุ่นหุ่ยนต์ที่มีแมีกนที่ 1 เป็นป็แบบหมุน (Revolute) ส่วส่นแกนที่ 2 และแกนที่ 3 เป็นป็แบบ Prismatic ที่จะทำ งาน เคลื่อนที่ในรูปรูทรงกระบอกให้เห้คลื่อนที่เข้าข้ออกบริเริวณที่เป็นป็ช่อช่งโพรงเล็ก ๆ ได้สด้ะดวก จึงจึมักมั ใช้ใช้นการหยิบยิยกชิ้นชิ้งาน (Pick-and-Place) หรือรืป้อป้น ชิ้นชิ้งานเข้าข้สู่เสู่ ครื่อรื่งจักจัร ภาพ Cylindrical Robot 3.1.4 Spherical Robot (Polar) เป็นป็หุ่นหุ่ยนต์ที่มีแมีกนที่ 1 และแกน ที่ 2 เคลื่อนที่แบบหมุน (Revolute Joint) ส่วส่นแกนที่ 3 เคลื่อนที่แนว เส้นส้ตรงมักมั ใช้ใช้นงานที่มีกมีารเคลื่อนที่ในแนวตั้งตั้ (Vertical) ได้เด้พียพีงเล็ก น้อน้ย การทำ งานเป็นป็รูปรูแบบตายตัวเนื่อนื่งจากมีมุมีมุขยับยัและมิติมิ ติองศาที่ถูกถู กำ หนดไว้อว้ยู่แยู่ล้ว เช่นช่ โหลดชิ้นชิ้งานเข้าข้ออกจากเครื่อรื่งปั๊ม, งานหล่อ Die Cast และงานเชื่อชื่ม เป็นป็ต้น ภาพ Spherical Robot (Polar) 29

3.1.5 Selective Compliance Assembly Robot Arm (SCARA Robot) เป็นป็หุ่นหุ่ยนต์ที่มีแมีกนที่ 1 และแกนที่ 3 หมุนรอบแกน แนวตั้งตั้และแกนที่ 2 จะเคลื่อนที่ขึ้นขึ้ลง (Prismatic) ทำ ให้เห้คลื่อนที่ขึ้นขึ้ลง และแนวระนาบที่ไม่ต้ม่ ต้องการการหมุนมากได้รด้วดเร็วร็แม่นม่ยำ สูงสูมักมั ใช้ใช้น งานประกอบชิ้นชิ้ส่วส่นอิเล็กทรอนิกนิส์ งานตรวจสอบ (Inspection) งาน บรรจุภัณฑ์ (Packaging) แต่ไม่เม่หมาะกับงานประกอบชิ้นชิ้ส่วส่นเชิงชิกล (Mechanical Part) ที่ต้องหมุนในลักษณะมุมหลายมิติมิ ติ ภาพ Selective Compliance Assembly Robot Arm (SCARA Robot) 3.1.6 Spine Robot เป็นป็หุ่นหุ่ยนต์รูปรูร่าร่งคล้ายงูที่มีคมีวามซับซัซ้อซ้นใน การควบคุมคุพิกัพิ กัดและตำ แหน่งน่ต่าง ๆ เหมาะกับการทำ งานในพื้นพื้ที่แคบที่ ยากต่อการเข้าข้ถึง ภาพ Spine Robot 30

3.1.8 Cobot (Collaborative Robot) หุ่นหุ่ยนต์ที่สามารถมี ปฏิสัมสัพันพัธ์แธ์ละทำ งานร่วร่มกับมนุษนุย์ไย์ด้สำด้สำหรับรัการใช้งช้านในอุตสาหกรรม มี รูปรูร่าร่งเป็นป็แขนกลที่ทำ งานหยิบยิจับจัจัดจัเรียรีงชิ้นชิ้ส่วส่นและผลิตชิ้นชิ้ส่วส่นต่าง ๆ Cobot สามารถทำ งานร่วร่มกับมนุษนุย์ไย์ด้อด้ย่าย่งปลอดภัย เพราะมีรมีะบบ เซ็นซ็เซอร์เร์พื่อพื่ป้อป้งกันการเกิดอันตรายต่อมนุษนุย์ เช่นช่ชะลอความเร็วร็หยุด ทำ งาน หรือรืหลบหลีกได้เด้องเมื่อมื่มีมมีนุษนุย์หย์รือรืสิ่งสิ่แปลกปลอมเข้าข้ไปใกล้หรือรื เกิดการชน 3.1.7 Parallel Robot หรือรืหุ่นหุ่ยนต์สามเหลี่ยม (Delta Robot) ประกอบด้วด้ยฐาน และขาแบบแกนต่อเลื่อนขับขัเคลื่อนด้วด้ยกระบอกไฮดรอลิ กส์หส์รือรืนิวนิเมติกส์ผ่ส์าผ่นข้อข้ต่อ universal joint ที่ใช้กช้ดอัดหรือรืยืดยืตัวจึงจึไม่ เกิดการโค้งงอ ทำ ให้มีห้น้ำมีน้ำหนักนัเบาและสามารถเพิ่มพิ่ความรวดเร็วร็แม่นม่ยำ ใน การทำ งานจึงจึนิยนิมนำ มาใช้ใช้นทางการแพทย์ ภาพ Parallel Robot ภาพ Cobot (Collaborative Robot) 31

ความแตกต่างระหว่าว่ง Cobot และ Robot ลักษณะภายนอกของตัว เครื่อรื่ง Cobot จะมีมืมีอมืแขนกลที่มีขมีนาดไม่ใม่หญ่มญ่าก น้ำ หนักนัเบาและเคลื่อน ย้าย้ยได้สด้ะดวก ชิ้นชิ้ส่วส่นจึงจึอาจมีกมีารใช้วัช้สวัดุทดุดแทนเพื่อพื่ ให้มีห้น้ำมีน้ำหนักนัที่เบามาก ขึ้นขึ้ส่วส่นใน Industrial Robot มักมัตั้งตั้ติดอยู่กัยู่ กับที่เคลื่อนย้าย้ยได้ยด้าก ใช้ โลหะหรือรืวัสวัดุที่ดุที่มีคมีวามทนทานสูงสูเป็นป็วัสวัดุใดุนการผลิต เพื่อพื่ลดความเสียสี หายที่อาจเกิดขึ้นขึ้เมื่อมื่ถูกถูกระแทกแรง ๆ ระหว่าว่งการทำ งาน Industrial Robot จำ เป็นป็ต้องมี PLC เพื่อพื่ ใช้ใช้นการควบคุมคุการ ทำ งานต่างจาก Cobot ส่วส่นมากนั้นนั้จะไม่ต้ม่ ต้องใช้ PLC เนื่อนื่งจากมีรมีะบบ ประมวลผลติดตั้งตั้มาอยู่แยู่ล้วและมีหมีน้าน้จอเพื่อพื่บังบัคับควบคุมคุทำ ให้พห้ร้อร้มใช้ งานได้ใด้นทันที ลักษณะการใช้งช้านที่แตกต่างกัน Cobot เป็นป็เครื่อรื่งจักจัรที่ถูกถูออกแบบมาเพื่อพื่ ให้ทำห้ ทำงานร่วร่มกับมนุษนุย์ โดยเฉพาะ โดยช่วช่ยทำ งานในส่วส่นที่มีคมีวามเสี่ยสี่ง หรือรือาจก่อให้เห้กิด อันตราย นอกจากนี้ยันี้งยัสามารถเขียขีนและตั้งตั้ โปรแกรมได้ง่ด้ ง่ายและทำ ซ้ำ ได้ เองแค่เปลี่ยนคำ สั่งสั่เหมาะกับลักษณะงานที่มีคมีวามซับซัซ้อซ้นแต่อันตราย เกินกว่าว่ที่มนุษนุย์จย์ะทำ ด้วด้ยตัวเอง Industrial Robot เป็นป็เครื่อรื่งจักจัรขนาดใหญ่ที่ญ่ ที่ถูกถูผลิตขึ้นขึ้มาเพื่อพื่ ทำ งานแทนมนุษนุย์ทำย์ ทำ ให้กห้ระบวนการผลิตเป็นป็แบบอัตโนมัติมั ติเกือบทั้งทั้หมด โปรแกรมการทำ งานจะเซ็ตซ็ระบบการทำ งานเอาไว้ที่ว้ ที่ยากต่อการ เปลี่ยนแปลงหรือรืเขียขีนคำ สั่งสั่ใหม่ เหมาะกับการเคลื่อนย้าย้ยวัสวัดุที่ดุที่ใหญ่แญ่ละ หนักนั หุ่นหุ่ยนต์ทั้งทั้สองรูปรูแบบนั้นนั้ถูกถูออกแบบมาเพื่อพื่การทำ งานแบบอัตโนมัติมั ติ แต่จะมีเมีงื่อนไขเพื่อพื่ ให้หุ่ห้นหุ่ยนต์นั้นนั้สามารถทำ งานได้อด้ย่าย่งเหมาะสมตาม สภาพแวดล้อมต่าง ๆ และมีปมีระสิทสิธิภธิาพสูงสูสุดสุรวมถึงเมื่อมื่นำ มาใช้งช้านใน โรงงานจำ เป็นป็ที่จะต้องคำ นวณถึงต้นทุนทุระยะเวลาคืนทุนทุว่าว่มีคมีวามคุ้มคุ้ค่า หรือรืไม่ เช่นช่ Industrial Robot มีส่มีวส่นประกอบที่มากกว่าว่ Cobot ทั้งทั้ ด้าด้นความปลอดภัยและส่วส่นควบคุมคุ PLC ทำ ให้มีห้ต้มี ต้นทุนทุการติดตั้งตั้ที่สูงสูแต่ สามารถทำ งานได้เด้ร็วร็กว่าว่ Cobot ซึ่งซึ่อาจทำ ให้มีห้รมีะยะเวลาคืนทุนทุที่สั้นสั้กว่าว่ ได้ 32

บทที่ 4 หลักการทำ งานของกริปริเปอร์ การคำ นวณหาแรงในการยกขอ งกริปริเปอร์ 4.1 หลักการทำ งานของกริปริเปอร์รร์ะบบลม การทำ งานกริปริเปอร์รร์ะบบลม (Pneumatic gripper): เมื่อมื่ระบบ ควบคุมคุนิวนิเมติกทำ งาน ลูกลูสูบสูจะเคลื่อนที่ออกไปด้าด้นนอกทำ ให้นิ้ห้วนิ้ของมือมื จับจัเปิดปิออก ทำ ให้กห้ริปริเปอร์สร์ามารถวางวัตวัถุที่ถุที่จับจั ไปยังยัตำ แหน่งน่ที่ต้องการ ได้ ขั้นขั้ตอนในการจับจั : เมื่อมื่มือมืจับจัอยู่ใยู่นตำ แหน่งน่ที่ต้องการที่จะยกวัตวัถุ ลูกลูสูบสูจะเคลื่อนเข้าข้ด้าด้นใน ทำ ให้นิ้ห้วนิ้ของมือมืจับจั ปิดปิและจับจัวัตวัถุอถุย่าย่งแน่นน่ หนา แรงจับจัยึดยึเกิดขึ้นขึ้จากแรงดันดัลมที่กระทำ ต่อลูกลูสูบสู ขั้นขั้ตอนในการถือและปล่อย: กริปริเปอร์จร์ะจับจัยึดยึวัตวัถุไถุว้อว้ย่าย่งแน่นน่ หนาจนกว่าว่ระบบควบคุมคุนิวนิเมติกจะปล่อยแรงยึดยึเกาะออก ซึ่งซึ่สามารถ ทำ ได้โด้ดยการปล่อยอากาศภายในลูกลูสูบสูออกหรือรืใช้กช้ลไกสปริงริเพื่อพื่เปิดปินิ้วนิ้ จับจั ในหลักการทำ งานของมือมืจับจัแบบนิวนิเมติกนี้จนี้ะช่วช่ยให้จัห้บจัวัตวัถุชิ้ถุนชิ้งานได้ แม่นม่ยำ และสามารถทำ งานอย่าย่งรวดเร็วร็ ภาพนี้จะแสดงหลักการทำ งานของกริปริเปอร์สร์องนิ้วที่มีลัมี ลักษณะมุม เป็นการออกแบบ ด้วยกระบอกสองชั้นชั้ดังนั้นนั้เมื่อมื่ลมอัดถูกถูเชื่อชื่มต่อกับกระบอกด้านหลัง (ภาพด้านบน) จะ ผลักเพลาไปด้านหน้า ซึ่งซึ่จะเปิดนิ้วจับจัของกริปริเปอร์แร์ละเมื่อมื่ลมอัดถูกถูเชื่อชื่มต่อกับกระบอก ด้านหน้า (ภาพด้านล่าง) จะผลักเพลาย้อย้นกลับซึ่งซึ่จะปิดนิ้วจับจัของกริปริเปอร์ 33

4.1.1 กริปริเปอร์แร์บบมือมืจับจัขนาน Parallel gripper กริปริเปอร์แร์บบขนาน (parallel gripper) บ่งบ่บอกถึงว่าว่นิ้วนิ้จับจัจะเคลื่อนที่ ในทิศทางขนานกับตัวของกริปริเปอร์ โดยกริปริเปอร์แร์บบขนานนี้เนี้ป็นป็ชนิดนิที่ ใช้มช้ากที่สุดสุเนื่อนื่งจากง่ายต่อการออกแบบนิ้วนิ้จับจัที่เป็นป็พิเพิศษและการติดตั้งตั้ ที่เป็นป็เรื่อรื่งง่ายเนื่อนื่งจากมีแมีกนการเคลื่อนที่เพียพีงแกนเดียดีวเท่านั้นนั้ นอกจากนี้ยันี้งยัสามารถจับจัวัตวัถุที่ถุที่มีรูมีปรูร่าร่งและขนาดหลากหลายได้แด้ละ สามารถให้กห้ารรับรัมิติมิ ติที่แตกต่างกันได้ ภาพ กริปริเปอร์แร์บบขนาน (parallel gripper) เมื่อมื่นิ้วจับจั ปิด (ซ้าซ้ย) และเปิด (ขวา) 34 4.1.2 กริปริเปอร์แร์บบทำ มุมเข้าข้หากัน Angular gripper กริปริเปอร์แร์บบทำ มุมเข้าข้หากัน (Angular gripper) สามารถขยับยันิ้วนิ้ได้ใด้น ทิศทางรัศรัมีโมีดยเปิดปิและปิดปิรอบจุดพลิกศูนย์กย์ลาง กริปริเปอร์ชร์นิดนินี้มันี้กมัถูกถู นำ ใช้ใช้นที่มีพื้มีพื้นพื้ที่จำ กัดเนื่อนื่งจากมือมืจะสามารถเคลื่อนที่ขึ้นขึ้และออกได้ กริปริ เปอร์ชร์นิดนินี้เนี้หมาะสำ หรับรัการยึดยึชิ้นชิ้งานขนาดใหญ่ที่ญ่ ที่มีรูมีปรูร่าร่งแปลก โดยรูปรู ที่ 1 แสดงการเคลื่อนไหวของนิ้วนิ้ ภาพ แสดงการเคลื่อนไหวของนิ้วกริปริเปอร์แร์บบทำ มุมเข้าข้หากัน

35 ตัวอย่าย่งเช่นช่มือมืจับจัแบบ Low Profile (Low Profile Air Gripper) ภาพ มือมืจับจัแบบ Low Profile Air Gripper มือมืจับจัแบบโรตารีชรีนิดนิ 2 นิ้วนิ้จับจั (Rotary Actuator Air Gripper 2- finger) ภาพมือมืจับจัแบบโรตารี่ชรี่นิด 2 นิ้วจับจั

ตัวอย่าย่งเช่นช่มือมืจับจัแบบมาตรฐาน (Angular Style Air Gripper Standard Type) ภาพ มือมืจับจัชนิดทำ มุมเข้าข้หากันแบบมาตรฐาน 36 มือมืจับจัชิ้นชิ้แบบงานขนาดใหญ่ (Wide Type Air Gripper) ภาพมือมืจับจัชิ้นชิ้แบบงานขนาดใหญ่

4.2 รูปร่าร่งของนิ้วนิ้จับจั โดยทั่วทั่ ไปนิ้วนิ้ของกริปริเปอร์จร์ะใช้แช้รงเสียสีดทานเพื่อพื่การจับจัสิ่งสิ่ของ แต่นิ้วนิ้เหล่า นี้ยันี้งยัสามารถออกแบบใหม่เม่พื่อพื่ลดขนาดและแรงที่จำ เป็นป็และเพิ่มพิ่เสถียรภาพ ในการลดแรงที่จำ เป็นป็สำ หรับรัการจับจัเพื่อพื่ ให้เห้หมาะแก่การนำ ไปประยุกต์ใช้ใช้น การจับจัสิ่งสิ่ของที่มีรูมีปรูทรงแตกต่างกันและใช้แช้รงในการหยิบยิจับจัที่ต่างกัน รูปรู แสดงตัวอย่าย่งพื้นพื้ผิวผินิ้วนิ้ที่แตกต่างกันที่สามารถพบได้บ่ด้อบ่ยๆ มือมืจับจัอ้าได้ 180º แบบแร็คร็และพิเพินี่ยนี่น (180º Angular Style Air Gripper Rack and Pinion Style) ภาพ มือมืจับจัอ้าได้ 180º แบบแร็คร็และพิเพินี่ยน ภาพ รูปร่าร่งนิ้วจับจัของกริปริเปอร์รร์ะบบลม 37

สูตสูร "F" _"G" =(m × g )/μ × S ตัวอย่าย่ง เมื่อมื่ต้องการหาแรง Fg ต่อ 1 นิ้วนิ้จับจั โดยมวลของชิ้นชิ้งาน 5 กิโลกรัมรัสูตสูร ดังดันี้ Fg =(m × g)/μ× S เช่นช่ Fg =(5 × (10 m/s²) )/(0.1)× 2 Fg = 1000 N แรงของกริปริเปอร์ต่ร์ ต่อ 1 นิ้วนิ้จับจั = 1000 N หรือรืสูตสูรคำ นวณง่าย ๆ เมื่อมื่ค่า μ Coefficient of friction อยู่รยู่ะหว่าว่ง 0.1 - 0.2 สูตสูรดังดันี้ 4.3 แรงในการจับจัยก Gripping force แรงในการจับจัคือแรงที่กระทำ ในการให้นิ้ห้วนิ้จับจักดมาที่ชิ้นชิ้งาน แรงนี้อนี้าจแตก ต่างกันไปโดยขึ้นขึ้อยู่กัยู่ กับความดันดัของอากาศ, ค่าสัมสั ประสิทสิธิ์กธิ์ารเสียสีดทาน และเงื่อนไขการจับจัระหว่าว่งนิ้วนิ้กับชิ้นชิ้งาน โดยต้องคำ นวณแรงในการจับจัที่ จะยึดยึด้วด้ยแรงเสียสีดทานโดยไม่ใม่ห้ชิ้ห้นชิ้งานตกลงมา ซึ่งซึ่สามารถคำ นวณได้ จากสูตสูรการคำ นวณหาแรงยกในกริปริเปอร์ 4.3.1 คำ นวณแรงจับจัของกริปริเปอร์แร์บบ 2 นิ้วนิ้จับจั 1. กริปริเปอร์แร์บบขนาน Parallel Mechanical locking 38

2. กริปริเปอร์แร์บบนิ้วนิ้จับจัรูปรูทรง V แบบทำ มุม 45 สองด้าด้น (Mechanical locking with V-gripper) สูตสูร ตัวอย่าย่ง เมื่อมื่ต้องการหาแรง Fg ต่อ 1 นิ้วนิ้จับจั โดยมวลของชิ้นชิ้งาน 5 กิโลกรัมรัสูตสูร ดังดันี้ 39 เช่นช่ แรงของกริปริเปอร์ต่ร์ ต่อ 1 นิ้วนิ้จับจั = 50 N

3. กริปริเปอร์แร์บบนิ้วนิ้จับจัรูปรูทรง V แบบทำ มุม 45 ด้าด้นเดียดีว (Mechanical locking with V-gripper) สูตสูร ตัวอย่าย่ง เมื่อมื่ต้องการหาแรง Fgต่อ 1 นิ้วนิ้จับจั โดยมวลของชิ้นชิ้งาน 5 กิโลกรัมรัสูตสูร ดังดันี้ 40 เช่นช่ แรงของกริปริเปอร์ต่ร์ ต่อ 1 นิ้วนิ้จับจั = 100 N

4.3.2 คำ นวณแรงจับจัของกริปริเปอร์แร์บบ 3 นิ้วนิ้จับจั 1. Mechanical locking สูตสูร ตัวอย่าย่ง เมื่อมื่ต้องการหาแรง "F" _"G" ต่อ 1 นิ้วนิ้จับจั โดยมวลของชิ้นชิ้งาน 5 กิโลกรัมรัสูตสูรดังดันี้ 41 เช่นช่ แรงของกริปริเปอร์ต่ร์ ต่อ 1 นิ้วนิ้จับจั = 100 N

2. Mechanical locking with V-gripper แบบทำ มุม 45 สามด้าด้น สูตสูร ตัวอย่าย่ง เมื่อมื่ต้องการหาแรง "F" _"G" ต่อ 1 นิ้วนิ้จับจั โดยมวลของชิ้นชิ้งาน 5 กิโลกรัมรัสูตสูรดังดันี้ 42 เช่นช่ แรงของกริปริเปอร์ต่ร์ ต่อ 1 นิ้วนิ้จับจั = 33.3 N

3. Frictional locking สูตสูร ตัวอย่าย่ง เมื่อมื่ต้องการหาแรง "F" _"G" ต่อ 1 นิ้วนิ้จับจั โดยมวลของชิ้นชิ้งาน 5 กิโลกรัมรัสูตสูรดังดันี้ 43 เช่นช่ แรงของกริปริเปอร์ต่ร์ ต่อ 1 นิ้วนิ้จับจั = 333.3 N

4.4 เกณฑ์พิจพิารณาในการเลือกใช้กช้ริปริเปอร์ 1. แรงในการจับจัยก โดยการหาแรงยึดยึจับจัที่มีปมีระสิทสิธิภธิาพที่สุดสุสามารถ คำ นวณได้โด้ดยใช้สูช้ตสูรในข้าข้งต้น เพื่อพื่ ให้เห้หมาะสมกับการนำ ไปจับจัยกชิ้นชิ้งาน ที่จะใช้ 2. น้ำ หนักนัของชิ้นชิ้งาน แรงจับจัของกริปริเปอร์ต้ร์ ต้องสามารถรองรับรัน้ำ หนักนั ของชิ้นชิ้งานได้ใด้นระหว่าว่งการทำ งาน เพื่อพื่ ไม่ใม่ห้เห้กิดความเสียสีหายระหว่าว่งการ จับจัยก 3. แรงดันดัอากาศ ควรพิจพิารณาในการปรับรัตั้งตั้แรงดันดัอากาศเนื่อนื่งจากมีผมีล โดยตรงต่อแรงจับจัยึดยึและส่งส่ผลต่อขนาดของกริปริเปอร์ 4. ค่ากำ หนดของชิ้นชิ้งาน รูปรูทรงของชิ้นชิ้งานจะช่วช่ยให้เห้ลือกได้ว่ด้าว่สามารถใช้ มือมืจับจั 2 หรือรื 3 นิ้วนิ้ โดยทั่วทั่ ไปจะใช้มืช้อมืจับจั 2 นิ้วนิ้และสามารถใช้กัช้ กับวัตวัถุไถุด้ หลากหลาย กริปริเปอร์ 3 นิ้วนิ้เหมาะสำ หรับรัวัตวัถุทถุรงกลมทรงกระบอกหรือรื รูปรูทรงเลขาคณิตณิที่ซับซัซ้อซ้น 5. สภาพแวดล้อม ควรเลือกใช้กช้ริปริเปอร์รร์ะบบลมตามสภาพแวดล้อมการ ทำ งาน ขนาดพื้นพื้ที่ในการจับจัยก อุปกรณ์กณ์ริปริเปอร์แร์บบนิวนิเมติกส์ อาจ ต้องการสภาพแวดล้อมที่มีอมีากาศบริสุริทสุธิ์ ไม่ใม่ห้อห้ากาศอาจปนเปื้อนได้ หรือรื อาจจะเลือกใช้กช้ริปริเปอร์ชร์นิดนิอื่นที่มีฟัมีงฟัก์ชั่นชั่การทำ งานเหมือมืนกันโดยไม่มีม่ มี ข้อข้เสียสีเรื่อรื่งการปนเปื้อนในอากาศ เช่นช่กริปริเปอร์แร์บบเปิดปิ -ปิดปิแบบไฟฟ้าฟ้ 6. ควรเลือกนิ้วนิ้จับจัที่สามารถป้อป้งกันไม่ใม่ห้ชิ้ห้นชิ้งานหล่นจากการสูญสูเสียสีแรง ดันดัลม การวิเวิคราะห์คห์วามปลอดภัยสามารถลดความเสี่ยสี่งความเสียสีหาย ของระบบจากชิ้นชิ้งานที่ตกหล่น 7. คำ นึงนึถึงวัสวัดุที่ดุที่ใช้สำช้สำหรับรันิ้วนิ้จับจัและพื้นพื้ผิวผิจับจัของชิ้นชิ้งาน เพื่อพื่หลีกเลี่ยง การเกิดรอยที่นิ้วนิ้จับจักริปริเปอร์ อาจเลือกใช้ไช้นลอน เดลรินริพลาสติก และ วัสวัดุที่ดุที่มีคมีวามอ่อนอื่นๆ สำ หรับรันิ้วนิ้จับจัแทนอะลูมิลูเมินียนีมและเหล็ก สำ หรับรัชิ้นชิ้ ส่วส่นที่เปราะบางสามารถวางแผ่นผ่ยูรีเรีทนบนนิ้วนิ้ได้ซึ่ด้ ซึ่งซึ่จะช่วช่ยเพิ่มพิ่แรงเสียสีด ทานในการจับจั โดยไม่ใม่ช้แช้รงมากเกินไปที่อาจทำ ให้เห้กิดความเสียสีหายได้ 44

บทที่ 5 ตัวอย่าย่งการนำ กริปริเปอร์ไร์ปใช้ใช้นอุตสาหกรรม จากที่แสดงให้เห้ห็นห็ ในข้าข้งต้นนั้นนั้ทำ ให้ทห้ราบได้ว่ด้าว่กริปริเปอร์หร์รือรืมือมืจับจัแบบใช้ ลมนั้นนั้มีส่มีวส่นประกอบกลไกการทำ งานอย่าย่งไร ซึ่งซึ่กริปริเปอร์มีร์บมีทบาทอย่าย่ง มากในการใช้งช้านในอุตสาหกรรมทำ ให้สห้ามารถจัดจัการวัตวัถุชิ้ถุนชิ้งาน หยิบยิวาง ได้อด้ย่าย่งแม่นม่ยำ ช่วช่ยเพิ่มพิ่ ประสิทสิธิภธิาพให้กัห้ กับระบบอัตโนมัติมั ติที่ใช้แช้ขนหุ่นหุ่ยนต์ ในการควบคุมคุมีข้มีอข้ดีที่ดี ที่สำ คัญคือสามารถทำ งานบนความละเอียดอ่อนได้ อย่าย่งดีหดีรือรืสามารถช่วช่ยให้หห้ยิบยิยกชิ้นชิ้งานที่มีน้ำมีน้ำหนักนัมากก็ทำ ได้ง่ด้ ง่ายเช่นช่กัน กริปริเปอร์รร์ะบบลมสามารถนำ ไปประยุกต์ใช้งช้านได้หด้ลากหลายตัวอย่าย่ง เช่นช่ 1. Toolcraft Inc ร้าร้นขายเครื่อรื่งจักจัรขนาดเล็กในวอชิงชิตัน สหรัฐรัอเมริกริา เลือกใช้อุช้อุปกรณ์จัณ์บจัยึดยึ (Gripper) แบบนิวนิเมติกส์ PHD PneuConnect เพื่อพื่ทำ ให้เห้ครื่อรื่งจักจัรที่มีขั้มีนขั้ตอนยุ่งยุ่ยากเปลี่ยนเป็นป็อัตโนมัติมั ติภายในเครื่อรื่ง CNC เมื่อมื่รวมกับโคบอท UR5e ระบบจะสามารถวางชิ้นชิ้ส่วส่นใน CNC และ เมื่อมื่เครื่อรื่ง CNC ทำ งานเสร็จร็แล้ว ให้จุ่ห้จุ่มจุ่ชิ้นชิ้ส่วส่นที่ทำ เสร็จร็แล้วลงในน้ำ ยา ล้างและผ่าผ่นเครื่อรื่งฉีดลม ก่อนที่จะวางชิ้นชิ้ส่วส่นที่ล้างและทำ ให้แห้ห้งห้บนชั้นชั้วาง สำ หรับรัการขนส่งส่ ในท้ายที่สุดสุ ภาพ ตัวอย่าย่งกริปริเปอร์ที่ร์ ที่ใช้ใช้นการจับจัชิ้นชิ้งาน 45

2. การนำ ไปใช้อุช้อุตสาหกรรมอาหาร ตั้งตั้แต่กระบวนการนำ เข้าข้วัตวัถุดิถุบดิ การทำ ความสะอาด การคัดแยก การตัด การบรรจุหีบหีห่อห่แต่ เนื่อนื่งจากผลิตผลส่วส่นมากจะมีขมีนาดน้ำ หนักนัและรูปรูร่าร่งแตกต่างกัน อย่าย่งมาก ทำ ให้กห้ริปริเปอร์บร์นแขนหุ่นหุ่ยนต์ทำ งานได้ยด้ากขึ้นขึ้หรือรือาจะ ส่งส่ผลให้เห้กิดความเสียสีหายบนผลิตผลได้ ในการทำ งานประเภทนี้จึ นี้ งจึ ควรคำ นึงนึถึงเรื่อรื่งแรงในการยกของกริปริเปอร์เร์ป็นหลัก ภาพ ตัวอย่าย่งกริปริเปอร์ที่ร์ ที่ใช้ใช้นอุตสาหกรรมอาหาร 3. Pick and Place Robot หุ่นหุ่ยนต์แบบจับจัวาง หมายถึง การใช้งช้านใด ๆ ที่ชิ้นชิ้ส่วส่นถูกถูหยิบยิขึ้นขึ้ ในสถานที่หนึ่งนึ่ย้าย้ยและวางไว้ใว้นอีกที่หนึ่งนึ่ โดยที่พบเจอ นิยนิมมากที่สุดสุคือการใช้งช้านบรรจุภัณฑ์และการจัดจัวางบนพาเลท แต่ก็อาจจะ พบหุ่นหุ่ยนต์หยิบยิและวางในเกือบทุกทุอุตสาหกรรม เช่นช่การประกอบ, การลำ เรียรีงสินสิค้าหรือรืการขนถ่ายวัสวัดุ ภาพ ตัวอย่าย่งกริปริเปอร์ที่ร์ ที่ใช้ใช้นอุตสาหกรรมการลำ เรียรีงสินสิค้า 46

4. การเก็บเกี่ยวผลผลิต การทำ ฟาร์มร์อัจฉริยริะเกษตรกรจำ นวนมากได้ใด้ช้ หุ่นหุ่ยนต์เพื่อพื่ทำ ให้กห้ารทำ ฟาร์มร์สามารถจัดจัการได้มด้ากขึ้นขึ้มีปมีระสิทสิธิภธิาพ และใช้เช้วลาน้อน้ยลง เมื่อมื่มีกมีริปริเปอร์แร์บบชนิดนิงานเบาจะช่วช่ยให้ผู้ห้ ใผู้ช้สช้ามารถ หยิบยิหรือรืเก็บเกี่ยวผักผัและผลไม้ต่ม้ ต่างๆ เช่นช่มะเขือขืเทศและผลเบอร์รี่ร์ ไรี่ด้อด้ย่าย่ง นุ่มนุ่ นวลเพื่อพื่ ไม่ทำม่ ทำความเสียสีหายให้ผห้ลผลิต ซึ่งซึ่ก็ควรคำ นึงนึถึงแรงในการยก ด้วด้ยเช่นช่กัน ภาพ ตัวอย่าย่งกริปริเปอร์ที่ร์ ที่ใช้ใช้นเกษตรกรรมเก็บเกี่ยวผักผัและผลไม้ 5. Assembly Robots ผลิตภัณฑ์จำ นวนมากที่ใช้ทุช้กทุวันวั ประกอบด้วด้ยส่วส่น ประกอบที่มีขมีนาด ซึ่งซึ่ในกระบวนการผลิตนี้ต้นี้ ต้องใช้แช้รงงานคนและความ ก้าวหน้าน้ทางเทคโนโลยีหุ่ยีนหุ่ยนต์ จึงจึทำ ให้หุ่ห้นหุ่ยนต์ประกอบชิ้นชิ้ส่วส่นเป็นป็ตัว เลือกสำ หรับรัผู้ผผู้ ลิตที่ต้องการเพิ่มพิ่ ประสิทสิธิภธิาพสายการผลิต เพื่อพื่ ให้เห้กิด ความผิดผิพลาดบนตัวชิ้นชิ้งานนั้นนั้น้อน้ยที่สุดสุโดยนำ หุ่นหุ่ยนต์และกริปริเปอร์มร์าใช้ ในอุตสาหกรรมต่างๆ มากมาย เช่นช่การประกอบชิ้นชิ้ส่วส่น PCB ขนาดเล็ก จนถึงประกอบโครงรถขนาดใหญ่ไญ่ด้ ภาพ ตัวอย่าย่งกริปริเปอร์ที่ร์ ที่ใช้ใช้นการประกอบชิ้นชิ้ส่วส่นที่มีขมีนาดเล็ก 47