หุ่นยนต์ในงานอุตสาหกรรม 3 ประเภท

 

การทำงานของ หุ่นยนต์อุตสาหกรรมจะเลียนแบบร่างกายของมนุษย์โดยจะเลียนแบบเฉพาะส่วนของ ร่างกายที่จะนำไปใช้ประโยชน์ ในอุตสาหกรรมเท่านั้น นั่นคือช่วงแขนของมนุษย์ ดังนั้น บางคนอาจจะได้ยินคำว่าแขนกล ซึ่งก็หมายถึงหุ่นยนต์อุตสาหกรรม การทำงานของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมเปรียบเทียบกับแขนมนุษย์ ซึ่งแขนหุ่ยนต์นั้นก็มีมากมายหลากหลายประเภท แต่จะมีอะไรบ้างนั้นมาดูกัน

1. Linear Robot

หุ่นยนต์ที่ทำงานบนแกนตั้งฉากซึ่งหมายรวมถึงหุ่นยนต์แบบ Cartesian และ Gantry เอาไว้ด้วยกัน โดยสามารถทำงานได้บน 3 แกน X Y และ Z ด้วยการเคลื่อนที่แนวตรงทำให้การทำงานมีความแม่นยำสูงและออกแบบการทำงานได้ง่าย มีความแข็งแกร่งทนทานเนื่องจากมีระยะการใช้งานที่แน่นอน นิยมใช้ในการหยิบจับเพื่อทำการประกอบ เช่น การประกอบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ หรือติดชิ้นส่วนยานยนต์ด้วยสารเคมี

 

ข้อดี

1.เคลื่อนที่เป็นแนวเส้นตรงทั้ง 3 มิติ

2.การ เคลื่อนที่สามารถทำความเข้าใจง่าย

3.มีส่วนประกอบง่าย ๆ

4.โครงสร้าง แข็งแรงตลอดการเคลื่อนที่

ข้อเสีย

1.ต้องการพื้นที่ติดตั้งมาก

2.บริเวณ ที่หุ่นยนต์เข้าไปทำงานได้ จะเล็กกว่าขนาดของตัวหุ่นยนต์

3.ไม่สามารถ เข้าถึงวัตถุจากทิศทางข้างใต้ได้

4.แกนแบบเชิงเส้นจะ Seal เพื่อป้องกันฝุ่นและของเหลวได้ยาก

การประยุกต์ใช้งาน

เนื่องจากโครงสร้างมีความแข็งแรงตลอดแนวการเคลื่อนที่ ดังนั้นจึงเหมาะกับงานเคลื่อนย้ายของหนัก ๆ หรือเรียกว่างาน Pick-and-Place เช่นใช้โหลดชิ้นงานเข้าเครื่องจักร (Machine loading) ใช้จัดเก็บชิ้นงาน (Stacking)นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในงานประกอบ (Assembly) ที่ไม่ต้องการเข้าถึงในลักษณะที่มีมุมหมุน เช่น ประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และงาน Test ต่าง ๆ

2. Cylindrical Robot

หุ่นยนต์ที่มีข้อต่อโรตารีอย่างน้อย 1 จุดที่ฐานเพื่อทำการหมุนปรับทิศทาง แขนจับวัตถุเคลื่อนที่ขึ้นลงด้วยกระบอกนิวแมติก นิยมใช้ในงานประกอบชิ้นส่วน วิธีการเชื่อมจุด รวมถึงการจัดการเคลื่องมือกล  Cylindrical Robot

ข้อดี

1.มีส่วนประกอบไม่ซับซ้อน

2.การเคลื่อน ที่สามารถเข้าใจได้ง่าย

3.สามารถเข้าถึงเครื่องจักรที่มีการเปิด-ปิด หรือเข้าไปในบริเวณที่เป็นช่องหรือโพรงได้ง่าย (Loading) เช่น การโหลดชิ้นงานเข้าเครื่อง CNC

ข้อเสีย

1.มี พื้นที่ทำงานจำกัด

2.แกนที่เป็นเชิงเส้นมีความยุ่งยากในการ seal เพื่อป้องกันฝุ่นและของเหลว

การประยุกต์ใช้งาน

โดยทั่วไปจะใช้ในการหยิบยกชิ้นงาน (Pick-and-Place) หรือป้อนชิ้นงานเข้าเครื่องจักร เพราะสามารถเคลื่อนที่เข้าออกบริเวณที่เป็นช่องโพรงเล็ก ๆ ได้สะดวก

 

3. SCARA Robot

SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) หุ่นยนต์ที่มีความโดดเด่นเรื่องความคล่องแคล่วรวดเร็วแต่มีข้อจำกัดสำหรับระยะการปฏิบัติการณ์ มีข้อต่อขนานกัน 2 จุด เหมาะกับงานประกอบชิ้นส่วนที่ต้องการความรวดเร็วและมีขนาดเล็ก สิ่งสำคัญสำหรับการใช้งาน SCARA คือ การออกแบบระบบที่ต้องการความแม่นยำสูงจากการคำนวณรูปแบบการทำงาน สามารถใช้งานได้ดีกับอุตสาหกรรมชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์แขนหุ่นยนต์Cylindrical Robot

ข้อดี

1.สามารถเคลื่อนที่ในแนวระนาบ และขึ้นลงได้รวดเร็ว

2.มีความแม่นยำสูง

ข้อเสีย

1.มี พื้นที่ทำงานจำกัด

2.ไม่สามารถหมุน (rotation)ในลักษณะมุมต่างๆได้

3.สามารถ ยกน้ำหนัก (Payload) ได้ไม่มากนัก

การประยุกต์ใช้งาน

เนื่องจากการเคลื่อนที่ในแนวระนาบและขึ้นลงได้รวดเร็วจึงเหมาะกับ งานประกอบชิ้นส่วนทางอิเล็กทรอนิกส์ซึ่ง ต้องการความรวดเร็วและการเคลื่อนที่ก็ไม่ต้องการ การหมุนมากนัก แต่จะไม่เหมาะกับงานประกอบชิ้นส่วนทางกล (Mechanical part)ซึ่งส่วนใหญ่การประกอบจะอาศัยการหมุน(rotation)ในลักษณะมุมต่างๆ นอกจากนี้ Scara robot ยังเหมาะกับงานตรวจสอบ (Inspection) งานบรรจุภัณฑ์ (Packaging)

4. Articulated Robot

หุ่นยนต์ที่ประกอบด้วยข้อต่อโรตารีตั้ง 3 จุดขึ้นไปและอาจมีมากได้ถึง 10 จุด โดยมากมักพบเจอ Articulated Robot แบบ 6 แกน สามารถใช้ในสายการผลิตได้อย่างหลากหลายด้วยมิติองศาการทำงานที่ค่อนข้างเป็นอิสระ รวมถึงความสามารถในการประยุกต์ใช้งานได้ตามลักษณะของสายการผลิตได้อย่างเหมาะสม รองรับขนาดชิ้นส่วนได้หลากหลายขึ้นกับศักยภาพของรุ่นจากแต่ละผู้ผลิต Articulated Robot-01

ข้อดี

1.เนื่องจากทุกแกนจะเคลื่อนที่ในลักษณะ ของการหมุนทำให้มีความยืดหยุ่นสูงในการเข้าไปยังจุด ต่าง ๆ

2.บริเวณข้อ ต่อ (Joint) สามารถ Seal เพื่อป้องกันฝุ่น ความชื้น หรือน้ำ ได้ง่าย

3.มี พื้นที่การทำงานมาก

4.สามารถเข้าถึงชิ้นงานทั้งจากด้านบน ด้านล่าง

5.เหมาะ กับการใช้มอเตอร์ไฟฟ้า เป็นชุดขับเคลื่อน

ข้อเสีย

1.มีระบบพิกัด (Coordinate) ที่ซับซ้อน

2.การเคลื่อนที่และระบบควบคุมทำความ เข้าใจได้ยากขึ้น

3.ควบ คุมให้เคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง (Linear) ได้ยาก

4.โครงสร้างไม่มั่นคงตลอด ช่วงการเคลื่อนที่ เพราะบริเวณขอบ Work envelope ปลายแขนจะ5.มีการสั่น ทำให้ความแม่ยำลดลง

การประยุกต์ใช้งาน

หุ่นยนต์ชนิดนี้สามารถใช้งานได้กว้างขวางเพราะสามารถเข้าถึงตำแหน่งต่าง ๆ ได้ดี เช่นงานเชื่อม Spot Welding,  Path Welding ,งานยกของ , งานตัด ,งานทากาว ,งานที่มีการเคลื่อนที่ยาก ๆ เช่น งานพ่นสี งาน sealing ฯลฯ

 

5. Polar Robot

Polar Robot หรือ Spherical Robot หุ่นยนต์ที่ประกอบด้วยข้อต่อโรตารีอย่างน้อย 2 จุด และจุดเชื่อมต่อแบบขนานอย่างน้อย 1 จุด การทำงานเป็นรูปแบบตายตัวเนื่องจากมีมุมขยับและมิติองศาที่ถูกกำหนดไว้อยู่แล้ว Polar Robot-01

ข้อดี

1.มีปริมาตรการทำงานมากขึ้นเนื่องจากการ หมุนของแกนที่ 2 (ไหล่)

2.สามารถที่จะก้มลงมาจับชิ้นงานบนพื้นได้ สะดวก  

ข้อเสีย

1.มี ระบบพิกัด (Coordinate) และส่วนประกอบ ที่ซับซ้อน

2.การเคลื่อนที่และ ระบบควบคุมมีความซับซ้อนขึ้น

การประยุกต์ใช้งาน

ใช้ ในงานที่มีการเคลื่อนที่ในแนวตั้ง (Vertical) เพียงเล็กน้อย เช่น การโหลดชิ้นงานเข้าออกจากเครื่องปั้ม (Press) หรืออาจจะใช้งานเชื่อมจุด (Spot Welding)