Transcript NC MACHINE
่ เครืองจักรกลNC หุน ่ ยนต ์อุตสาหกรรม ระบบขนถ่ายวัสดุ อ ัตโนมัต ิ ระบบจัดเก็บและเรียกคืน อ.ภูม ิ ต เหลื วัสดุอ ัตโนมั ิ องจามีกร [email protected] h ระบบการผลิตแบบ ยืดหยุ่น ปารเมศ ชุตม ิ า ISBN 970-346-9052 NC MACHINE (Numerical Control Machine) ่ เครืองจั กรNC คืออะไร สามารถทางานโดย อัตโนมัต ิ โปรแกรมการทางานได ้ ควบคุมด ้วยรหัส ที่ ื ประกอบด ้วย ตัวหนังสอ ต ัวอย่าง CNC ่ ซ ้าย แผงควบคุม กลาง ต ัวเครือง NC (Numerical Control) DNC CNC (Direct NC) (Computer NC) N C โปรแกร หน่ วย ม ควบคุม DN C คอมพิวเตอร ์ศูนย ์กลาง ขนาดใหญ่ CN C คอมพิวเตอร ์ ขนาดย่อม ่ กรก เครืองจั ล ่ กรก เครืองจั ล ่ กรก เครืองจั ล ่ กรก เครืองจั ล ลักษณะพิเศษของ DNC ควบคุมจากศูนย์กลาง ตัง ้ คอมพิวเตอร์หา่ งจาก เครือ ่ งได ้ ลักษณะพิเศษของ CNC เก็บข ้อมูลเป็ น ไฟล์ สามารถ โอนถ่ายได ้ เก็บโปรแกรมได ้จานวนมาก แก ้ไขโปรแกรมทีเ่ ครือ ่ งได ้ เรียกโปรแกรมย่อยได ้ ่ ข้อดีของเครืองจั กรNC มีความแม่นยาสูง ี โดยไร ้ ลดเวลาทีต ่ ้องสูญเสย ประโยชน์ ลดเวลานา เพิม ่ ความยืดหยุน ่ ในการผลิต เปลีย ่ นลักษณะการทางานได ้ ง่าย ื่ มโยงกับ CAD ได ้ เชอ ่ ลักษณะงานทีเหมาะกั บ ่ เครืองจั กรกลNC ิ้ งานต ้องการความ ชน เทีย ่ งตรงสูง ั ซอน ้ มีความซบ มีการดาเนินงานหลายอย่าง ิ้ งาน บนชน Machining Center การเปลีย ่ นเครือ ่ งมือโดย อัตโนมัต ิ ความสามารถในการ ิ้ งานโดย เคลือ ่ นทีช ่ น ชนิ ดของNC แกนหลักอยูแ ่ นวนอน ิ้ งานหมุน ชน –Turning Machine ,Lathe เครือ ่ งกลึง แกนหลักอยูแ ่ นวตัง้ ฉากกับพืน ้ ใบมีดหมุน ่ ส่วนประกอบของเครืองจั กร NC Spindle เพลาหลัก (rpm) Work table โต๊ะงาน (milling) Tool ใบมีด ระบบน้ ามันหล่อลืน ่ ระบบเป่ าทาความสะอาด ระบบชดเชยชนิ ดต่างๆ ึ หรอ ระบบชดเชยการสก ระบบชดเชยการ ั่ สะเทือน สน ระบบชดเชยความร ้อน หุน ่ ยนต์อต ุ สาหกรรม อุปกรณ์สาหรับหยิบหรือยักย ้ายที่ สามารถโปรแกรมใหม่ได ้และทางาน ได ้หลายหน ้าที่ ซงึ่ ถูกออกแบบมาใช ้ ในงานเกีย ่ วกับการเคลือ ่ นย ้ายวัสดุ ิ้ งาน เครือ ชน ่ งมือหรืออุปกรณ์พเิ ศษ Robot Industries Association (RIA) กายวิภาคของหุ่นยนต ์ D.O.F. (Degree of Freedom) ระดับขัน ้ ความเสรี Joint ข ้อต่อ ่ นประสาน Link สว ่ นตัวและ Body and Arm สว แขน Wrist ข ้อมือ ข้อต่อ ิ เสน้ ข ้อต่อแบบเชง (Linear Joint , L joint) ข ้อต่อแบบแนวตัง ้ ฉาก (Orthogonal Joint , O joint) ั่ ข ้อต่อแบบหมุนโรเตชน (Rotational Joint , R joint) ข ้อต่อแบบบิด (Twist Joint , T การเขียนข ้อต่อ ข ้อต่อลาตัว : ข ้อต่อข ้อมือ ตัวอย่าง TLR : TR การจัดประเภทของหุ่นยนต ์ Polar configuration Cylindrical configuration Cartesian configuration Jointed-arm robot SCARA การใช้frameในการคานวณ หุ่นยนต ์ เซนเซอร ์ในหุ่นยนต ์ 1. Tactile Sensor • Touch sensor • Force sensor 2. 3. 4. Proximity Sensor Machine Vision หรือ Optical Sensor เซนเซอร์ชนิดอืน ่ ๆ End Effector วิธก ี ารป้ อนโปรแกรมให้แก่ หุ่นยนต ์ 1. 2. 3. 4. จัดตัง้ ด ้วยมือ (Manual Setup) การสอนนาโปรแกรม (Leadthrough Programming) ้ ใชโปรแกรมภาษาหุ น ่ ยนต์ทเี่ หมือนกับ ภาษาคอมพิวเตอร์ (Computerlike Robot Programming Language) การโปรแกรมแบบออฟไลน์ (Off-Line Programming) การใช้งานหุ่นยนต ์ใน อุตสาหกรรม ลักษณะของงานทางด ้านอุตสาหกรรมที่ ้ น สง่ ผลให ้มีการใชหุ ่ ยนต์ 1. สภาพการทางานทีเ่ ป็ นอันตรายต่อ มนุษย์ 2. งานทีม ่ รี อบงานซ้า 3. งานทีก ่ อ ่ ให ้เกิดความลาบากในการ ขนย ้าย การนาหุ่นยนต ์ไปใช้งาน ประเภทต่าง ๆ ้ หน ้าทีข ่ องหุน ่ ยนต์ทใี่ ชงานในระบบ ผลิตแบ่งได ้ดังนี้ 1. เคลือ ่ นย ้ายวัสดุ 2. ทางานเกีย ่ วกับกระบวนการต่าง ๆ 3. ทางานประกอบและตรวจสอบ การออกแบบเซลล ์หุ่นยนต ์ แผนผังเครือ ่ งจักรและอุปกรณ์ เบือ ้ งต ้น มี 3 ชนิด คือ 1. เซลล์หน ุ่ ยนต์แบบหุน ่ ยนต์ ศูนย์กลาง (Robot-Centered Cell) 2. เซลล์หน ุ่ ยนต์แบบอินไลน์ (InLine Robot Cell) ระดับความซ ับซ ้อนของตัว ควบคุมหุ่นยนต ์ 1. หุน ่ ยนต์ลาดับจากัด (Limited- 2. หุน ่ ยนต์ทางานตามโปรแกรมทีต ่ งั ้ ไว ้แบบ ควบคุมจุดต่อจุด (Playback Robot with Sequence Robot) Point-to-Point Control) 3. 4. หุน ่ ยนต์ทางานตามโปรแกรมทีต ่ งั ้ ไว ้แบบ ควบคุมทางเดินต่อเนือ ่ ง (Playback Robot with Continuous-Path Control) หุน ่ ยนต์ชาญฉลาด (Intelligent Robot) ระบบขนถ่ายวัสดุ อ ัตโนมัต ิ ตารางแสดงลักษณะสมบัต ิ ของวัสดุ ประเภท รูปร่างทาง ขนาด น้ าหนัก ลักษณะสมบัต ิ ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ความยาว ความ กว ้าง ความสูง ปริมาตร ิ้ น้ าหนักต่อชน น้ าหนักต่อหน่วย ่ ยวข้ ่ ปั จจัยทีเกี องกับการ เงื่อนไขของการขนย้าย จานวนของวัสดุทต ี่ ้องการขนย ้าย อัตราการไหลทีต ่ ้องการ หมายกาหนดการของการขนย ้าย ้ ้ เสนทางที ว่ ส ั ดุใชในการขนย ้าย ปั จจัยอืน ่ ๆ ่ ควรจะให้ ผังโรงงานทีดี ข่าวสารต่อไปนี ้ ตาแหน่งรับเข ้าหรือหยิบวัสดุ (Loading Station) ่ วัสดุ (Unload Station) ตาแหน่งสง ้ เสนทางเดิ นของวัสดุระหว่างสถานี ต่าง ๆ ระยะทางทีต ่ ้องเดินทางเพือ ่ ขนย ้าย วัสดุ ผังโรงงานอุตสาหกรรม จาแนกเป็ น 3 ลักษณะ คือ 1. ผังโรงงานแบบตาแหน่งตายตัว (Fixed Position Layout) 2. 3. ผังโรงงานแบบตามกระบวนการ ผลิต (Process Layout) ผังโรงงานแบบตามผลิตภัณฑ์ (Product Flow Layout) ระบบสายพานลาเลียง (Conveyor) มีจด ุ รับสง่ โหลดตายตัว ้ มีเสนทางการส ง่ วัสดุตายตัว ้ ง่ งานเป็ นชน ิ้ มักจะใชส ั การทางานทางกล อาศย บางครัง้ มี การทางานให ้เป็ นอัตโนมัต ิ มีทง ั ้ การติดตัง้ บนพืน ้ และเหนือ ศรี ษะ ระบบ AGV (Automated Guided Vehicle System หรือ AGVS) เป็ นระบบขนถ่ า ยวั ส ดุ ท ี่ ใ ช ร้ ถที่ ท า ง า น ไ ด ้ โ ด ย อิ ส ร ะ ต่ อ กั น ขับเคลือ ่ นด ้วยตนเอง ซงึ่ ถูกนา ้ ทางด ้วยเสนทางขนส ง่ ทีฝ ่ ั งอยู่บน ้ งงานจาก พืน ้ โรงงาน รถจะใชพลั แบตเตอรีท ่ ต ี่ ด ิ ตัง้ อยูบ ่ นตัวรถซงึ่ จะ ทาให ้รถวิง่ ได ้ประมาณ 8-10 การใช้งาน AGV Driverless Train Operation Storage/Distribution System Assembly-Line Operation Flexible Manufacturing System การนาทางและกาหนด เส้นทางเดินของ AGV 1. 2. 3. ้ การนาทางและกาหนดเสนทาง เดินของ AGV การควบคุมการจราจรและความ ปลอดภัย การบริหารระบบ การนาทางของ AGV ้ ็ เซอร์ ใชสายไฟฟ้ าและเซน แม่เหล็ก ้ ี ละเซน ็ เซอร์แสง ใชแถบส แ ้ ใชไมโครคอมพิ วเตอร์ ควบคุมรอบหมุนของล ้อ วิธก ี ารเลือกเส้นทาง เดินให้แก่ AGV 1. วิธเี ลือกด ้วยความถี่ 2. ้ วิธเี ลือกโดยการสวิตซเ์ สนทาง เดิน การควบคุมการจราจรและ ความปลอดภัย Blocking(การป้ องกันการชน) 1. วิธต ี รวจจับรถทีอ ่ ยูข ่ ้างหน ้า (On-Board Vehicle Sensing หรือ Forward Sensing) 2. วิธก ี ารโซน (Zone Blocking) กันชนฉุกเฉิน การบริหารระบบ 1. 2. ควบคุมจากแผงควบคุม ทีอ ่ ยูบ ่ น AGV (OnBoard Control Panel) เรียกจากสถานีทอ ี่ ยู่ ห่างไกล (Remote Call ระบบการจัดเก็บและ เรียกคืนวัสดุอต ั โนมัต ิ อ ัตโนมัต ิ (Automated Storage/Retrieval System เรี ย กโดยย่ อ ว่ า AS/RS) คือ การรวมกลุ่ ม ของเครื่ อ งมือ แ ล ะ อุ ป ก ร ณ์ ค ว บ คุ ม ซ ึ่ ง มี ความสามารถในการจัดการจัดเก็บ แ ล ะ เ รี ย ก คื น วั ส ดุ ด ว้ ย ค ว า ม เที่ ย ง ต ร ง ถู ก ต อ ้ ง แ ละ ร ว ด เร็ ว ภายใต ้การทางานแบบอัตโนมัตใิ น ระบบ AS/RS แบ่งออกเป็ นแบบ ต่าง ๆ ดังนี ้ Unit Load AS/RS Miniload AS/RS Man-on-Board AS/RS หรือ Manaboard AS/RS Automated Item Retrieval System Deep-Lane AS/RS ้ องค ์ประกอบพืนฐานของ ระบบ AS/RS 1. โครงสร ้างทีเ่ ก็บวัสดุ (Storage Structure) 2. เครือ ่ ง S/R (Storage/Retrieval Machine) 3. หน่วยของการเก็บวัสดุ อุปกรณ์พเิ ศษของระบบ AS/RS 1. 2. 3. ่ งทางขนสง่ รถเคลือ ่ นย ้ายชอ วัสดุ (Aisle Transfer Car) อุปกรณ์ตรวจสอบถังบรรจุวัสดุ ว่างเปล่า/เต็ม สถานีวัดขนาดโหลด (Sizing Station) การประยุกต ์ใช้ระบบ AS/RS ้ การแยกใชงานของระบบ AS/RS ออกเป็ น 3 ประเภทใหญ่ ๆ คือ 1. จัดเก็บและเรียกคืน Unit Load ั่ (Order 2. หยิบวัสดุตามสง การจัดเก็บวัสดุระหว่าง กระบวนการ 1. 2. 3. 4. 5. 6. ้ บชุดของชน ิ้ งานประกอบ ใชเก็ สนับสนุนการผลิตแบบ JIT ้ นบัฟเฟอร์สาหรับจัดเก็บวัสดุ ใชเป็ ้ สามารถใชงานร่ วมกันกับระบบบ่งช ี้ ิ้ งานแบบอัตโนมัต ิ ชน ทาให ้เกิดการควบคุมและการติดตามวัสดุ ิ ธิภาพ อย่างมีประสท สนับสนุนการทาให ้เกิดการทางานแบบ อัตโนมัตท ิ งั ้ โรงงาน CAD CAD/CAM CAE = Computer Aided Design CAM = Computer Aided Manufacturing CAE = Computer Aided Engineer ตัวอย่างการวิเคราะห ์งาน ออกแบบ ข้อดีของ CAD ความรวดเร็วและความเทีย ่ งตรง ความยืดหยุน ่ ลดความขัดแย ้งของแบบ การเปลีย ่ นแปลงแบบ การรวบรวมจานวน ความสามารถในการสร ้างสรรค์ การจัดการข ้อมูล, ้ และนามาใชใหม่ การทาเป็ นมาตรฐาน ้ ลาดับขันการพั ฒนา CAD การวิจัย Graphic system การ กาเนิดของ Interactive graphic ้ น Computer ประยุกต์ใชเป็ Aided Design การแพร่หลาย ของ Computer Graphic การ กาเนิดของ CAD ใชร่้ วมกับ CAM การกาเนิด CAD/CAM ตัวอย่างการนาระบบCAD ไปใช้ในงานอุตสาหกรรม แผงวงจร เครือ ่ งจักร –โครงสร ้างเครือ ่ งจักร –แม่พม ิ พ์ เครือ ่ งบิน รถยนต์ การก่อสร ้างและงานโยธา ้ ขันตอนการออกแบบ แผงวงจร การออกแบบโครงสร ้าง ่ เครืองจั กร การเก็บข้อมู ลรู ปร่าง (การ ทาแม่พม ิ พ ์) ้ ขันตอนการท าแม่พม ิ พ์ ้ ขันตอนการท าแม่พม ิ พ์ ้ ขันตอนการท าแม่พม ิ พ์ ่ การออกแบบเครืองบิ น ่ การออกแบบเครืองบิ น การออกแบบรถยนต ์ การออกแบบรถยนต ์ การออกแบบรถยนต ์ การออกแบบรถยนต ์ งานก่อสร ้างและโยธา งานก่อสร ้างและโยธา ทบทวน การแปลงสภาพจุด (2D) S = T = m 0 0 0 n 0 0 0 1 1 0 x 0 1 y 0 0 1 R = cos sin 0 sin cos 0 0 0 1 x y 1 ทบทวน การแปลงสภาพจุด (3D) Rz= cos sin 0 0 sin cos 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 ประโยชน์ของการแสดง รู ปร่าง3มิต ิ การตรวจสอบและพิจารณารูปร่าง การคานวณพืน ้ ทีผ ่ วิ และปริมาตร การสร ้างภาพหน ้าตัด การตรวจสอบความเหลือ ่ มล้า การทดสอบการทางาน การแสดงรู ป3มิต ิ Wire frame model Surface model Solid model Wire frame model วิธก ี ารบันทึกข้อมู ล Surface model วิธก ี ารบันทึกข้อมู ล Solid model (B-reb) Solid model (CSG) การจัดการรู ป Union Different Intersect รู ปมาตรฐาน ฐานข ้อมูล การดึงผิว การหมุน CSG กับ B-rep เส้นโค้ง ้ เสนโค ้ง Spline ้ เสนโค ้ง พาลาโบราผสม ้ เสนโค ้ง Bezier ้ เสนโค ้ง B-Spline ้ เสนโค ้ง Non Uniform Rational B-Spline ผิวโค้ง loft ผิวโค ้ง Coons ผิวโค ้งBezier ผิวโค ้ง