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