[ตัวเรือน ศึกษา] วิวัฒนาการของการตัดเฉือนด้วยหุ่นยนต์
ระบบอัตโนมัติสำหรับการตัดและเจียรชิ้นส่วนหล่อขนาดใหญ่
～เปลี่ยนอนาคตของงานหนักด้วยหุ่นยนต์ หัววัดแบบสัมผัส และระบบควบคุมแรงแบบแอคทีฟ～
ตาราง
ผู้ให้สัมภาษณ์: บริษัท ไอจิ ซังเกียว จำกัด
การสัมภาษณ์ครั้งนี้จัดขึ้นโดยความร่วมมือกับบริษัท ไอจิ ซังโย จำกัด ในเขตชินากาวะ กรุงโตเกียว (ละเว้นคำนำหน้าชื่อที่แสดงความเคารพในส่วนต่อไปนี้)
นอกเหนือจากธุรกิจหลักในการนำเข้าและจำหน่ายสินค้าอุตสาหกรรมแล้ว บริษัทฯ ยังมีความเชี่ยวชาญในการนำเสนอโซลูชันผ่านการพัฒนาและการสนับสนุนทางเทคนิคอีกด้วย
บริษัทดำเนินธุรกิจหลากหลายประเภท แต่ในบทความนี้เราจะนำเสนอเฉพาะสำนักงานใหญ่ด้านวิศวกรรม (สำนักงานซากามิฮาระ) ซึ่งดูแลด้านการบูรณาการระบบหุ่นยนต์ บริษัทนี้ดำเนินธุรกิจนำเข้าเครื่องเชื่อม เครื่องมือกล และเครื่องพิมพ์โลหะ 3 มิติในฐานะบริษัทค้าขาย แต่จุดแข็งที่สำคัญที่สุดของบริษัทอยู่ที่การนำเสนอโซลูชันระบบอัตโนมัติที่ผสมผสานผลิตภัณฑ์ขั้นสูงเข้ากับหุ่นยนต์
ตัวอย่างหนึ่งที่สะท้อนแนวทางของบริษัทคือข้อเสนอที่ใช้ "อุปกรณ์ควบคุมแรงกดแบบแอคทีฟ" ที่ผลิตโดยบริษัท PushCorp ของสหรัฐอเมริกา สามารถทำการขึ้นรูปโลหะได้โดยการติดตั้งอุปกรณ์ PushCorp บนหุ่นยนต์อุตสาหกรรมและติดวัสดุขัด เครื่องมือตัด เครื่องกัด ฯลฯ
อุปกรณ์ PushCorp ประกอบด้วยกลไกเลื่อนที่สามารถปรับและรักษาแรงดันให้คงที่ในทุกตำแหน่ง และแกนหมุนเซอร์โวซึ่งมาพร้อมกับก้าน BT เป็นมาตรฐาน
กลไกการเลื่อนประกอบด้วยเซ็นเซอร์วัดแรง ความเร่ง และตำแหน่ง เมื่อปลายเครื่องมือของแกนหมุนสัมผัสกับพื้นผิวชิ้นงาน ระบบจะส่งข้อมูลจากเซ็นเซอร์เหล่านี้กลับมาเพื่อชดเชยความแปรผันของแรงกดเนื่องจากทิศทาง ทำให้รักษาแรงกดให้คงที่
ด้วยเหตุนี้ แม้ว่าจะมีข้อแตกต่างในความแม่นยำของวิถีการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์หรือขนาดภายนอกระหว่างชิ้นงาน อุปกรณ์ PushCorp ก็สามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างยืดหยุ่นและทำการตัดเฉือนให้เสร็จสมบูรณ์ได้ นอกจากนี้ อุปกรณ์ยังมีขนาดกะทัดรัดแม้จะมีความแข็งแรงสูงก็ตาม
อย่างไรก็ตาม เพื่อให้สามารถใช้งานอุปกรณ์ PushCorp ได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ จำเป็นต้องมีการสอนหุ่นยนต์และอุปกรณ์เสริมต่างๆ บริษัท Aichi Sangyo มีแผนกผลิตระบบสำนักงานใหญ่ด้านวิศวกรรม ซึ่งทำหน้าที่เป็นผู้บูรณาการระบบ โดยมีประวัติการทำงานที่พิสูจน์แล้วในการส่งมอบระบบแบบบูรณาการ
โคทาโร่ ทาเคโมโตะ หัวหน้ากลุ่มออกแบบเครื่องกลในส่วนงานออกแบบของภาควิชา กล่าวว่า
“เราปรับตัวได้อย่างยืดหยุ่นตามความต้องการของลูกค้าและชิ้นงานเฉพาะที่จะนำมาขึ้นรูป ล่าสุด โครงการระบบอัตโนมัติสำหรับการขึ้นรูปชิ้นงานขนาดใหญ่และการปฏิบัติงานที่เป็นอันตรายกำลังได้รับแรงผลักดันเพิ่มขึ้น”
ความท้าทาย: การตัดและเจียรชิ้นส่วนหล่อขนาดใหญ่
เมื่อไม่นานมานี้ บริษัทได้รับคำปรึกษาเกี่ยวกับการนำระบบอัตโนมัติมาใช้ในการตัดและเจียรชิ้นงานหล่อขนาดใหญ่
แต่ละชิ้นงานหล่อมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว เนื่องจากรูปทรงและตำแหน่งของชิ้นงานแต่ละชิ้นแตกต่างกัน การจัดแนวจึงต้องอาศัยสายตาที่เฉียบคมและสัญชาตญาณของช่างฝีมือผู้เชี่ยวชาญ
งานนี้สร้างภาระอย่างมากให้กับคนงาน ซึ่งรวมถึง:
- มีความเสี่ยงสูง เนื่องจากผู้ปฏิบัติงานต้องสัมผัสเครื่องจักรตัดโดยตรง
- ความผิดพลาดของมนุษย์ ส่งผลให้คุณภาพไม่สม่ำเสมอ
- การเคลื่อนย้ายชิ้นงานขนาดใหญ่และหนักเพื่อแปรรูปนั้น ต้องใช้เวลานาน
- เวลา ในการเปลี่ยนเครื่องมือและการสอนที่ยาวนานขึ้น
- ไม่สามารถดำเนินการผลิตสินค้าหลากหลายชนิดในปริมาณน้อยได้
เนื่องจาก จำนวนแรงงานฝีมือลดลง การใช้วิธีการแบบเดิมจึงไม่ยั่งยืนอีกต่อไป
แก้ปัญหาความท้าทายด้วยระบบการตัดเฉือนด้วยหุ่นยนต์ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ โดยใช้หัววัดแบบสัมผัสและการควบคุมแรงแบบยืดหยุ่นเชิงแอคทีฟ
โซลูชันที่นำเสนอเพื่อรับมือกับความท้าทายนี้คือระบบการตัดเฉือนด้วยหุ่นยนต์ที่ผสมผสานอุปกรณ์ควบคุมแรงแบบแอคทีฟของ PushCorp เข้ากับหัววัดสัมผัส 3 มิติไร้สายของ Metrol รุ่น “RC-K3X”
1. ติดตั้งหัววัดแบบสัมผัสที่ติดอยู่กับก้าน BT เข้ากับอุปกรณ์ PushCorp
ชิ้นงานที่จะตัดมีน้ำหนักมากและถูกขนส่งโดยเครนเหนือศีรษะในโรงงาน ทำให้การกำหนดตำแหน่งที่มีความแม่นยำสูงทำได้ยาก การสร้างอุปกรณ์ช่วยกำหนดตำแหน่งโดยเฉพาะก็ไม่เหมาะสมเช่นกัน เนื่องจากรูปทรงของผลิตภัณฑ์ที่มีหลากหลายและปริมาณการผลิตต่ำนั้นแตกต่างกันไปตามข้อกำหนด ฯลฯ
ดังนั้น เราจึงใช้วิธีการดังต่อไปนี้: วางชิ้นงานบนโต๊ะทำงานก่อนทำการตัดเฉือน ติดตั้งหัววัดสัมผัส RC-K3X เข้ากับอุปกรณ์ PushCorp ที่ปลายแขนหุ่นยนต์เพื่อวัดชิ้นงาน กำหนดตำแหน่งคงที่ และแก้ไขโปรแกรมการตัดเฉือนให้เหมาะสม
2. การตั้ง จุดกำเนิด โดยการใช้หัววัดสัมผัสแตะชิ้นงานที่ 4 จุด
หลังจากติดตั้งหัววัดแบบสัมผัสแล้ว ชิ้นงานจะถูกสัมผัสที่ 4 จุด และการตั้งค่าจุดเริ่มต้นจะทำโดยอิงจากข้อมูลการวัด เส้นทางการตัดจะถูกแก้ไขโดยอัตโนมัติเพื่อปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงและการเบี่ยงเบนของชิ้นงานได้อย่างยืดหยุ่น
3. เปลี่ยนเครื่องมือจากหัววัดแบบสัมผัสเป็นเลื่อยปลายแหลมเพื่อตัดส่วนเกินของชิ้นงานหล่อ
หลังจากนั้น จะเปลี่ยนหัววัดแบบสัมผัสเป็นหัวเลื่อยเพื่อตัดส่วนหนึ่งของปลอกเหล็กที่หุ้มใบพัดของปั๊ม LNG ออก
ตัวเรือนทำขึ้นโดยการนำชิ้นส่วนหล่อครึ่งวงกลมสองชิ้นมาประกอบกัน โดยแต่ละชิ้นมีความกว้าง ความลึก และความสูงประมาณ 1 เมตร วัสดุส่วนเกิน เช่น เศษโลหะที่เหลือจากการเทหล่อ จะถูกกำจัดออกโดยระบบหุ่นยนต์นี้
4. เปลี่ยนเครื่องมือจากเลื่อยปลายแหลมเป็นหินเจียรแบบเยื้องศูนย์เพื่อเจียรบริเวณที่ตัด
เว้นระยะเผื่อไว้ประมาณ 10 มิลลิเมตร เพื่อป้องกันความเสียหายต่อชิ้นส่วนสำคัญของชิ้นงาน สุดท้าย เปลี่ยนหัวเลื่อยไปใช้กับหินเจียรแบบเยื้องศูนย์เพื่อเจียรและตกแต่งบริเวณที่ตัด
ตัวควบคุมแรงกดแบบแอคทีฟของ PushCorp ช่วยให้สามารถกดเครื่องมือต่างๆ ด้วยแรงกดที่สม่ำเสมอ รองรับรูปทรงของชิ้นงานและความไม่เรียบของพื้นผิว เพื่อให้ได้ การตัดและการเจียรที่ปลอดภัยและมั่นคง
กระบวนการแบบดั้งเดิมที่ “เคลื่อนย้าย วัด ตัด และเจียรด้วยมือ” ได้เปลี่ยนไปเป็น กระบวนการกำหนดตำแหน่งด้วยหัววัดแบบสัมผัส และการตัดและเจียรอัตโนมัติด้วยหุ่นยนต์
[วิดีโออ้างอิง] นวัตกรรมการตัดเฉือนด้วยหุ่นยนต์ที่เกิดขึ้นได้ด้วยหัววัดแบบสัมผัสและอุปกรณ์ควบคุมแรงแบบยืดหยุ่น
เหตุใดจึงเลือกใช้หัววัดแบบสัมผัส RC-K3X ของ METROL?
ความเข้ากันได้ ยูนิตแปลงระดับสัญญาณ BT
แกนหมุนเซอร์โวของ PushCorp ใช้ "ก้าน BT" ซึ่งเป็นตัวจับยึดเครื่องมือมาตรฐาน เพื่อยึดเครื่องมือต่างๆ ตัวอย่างเช่น ระบบนี้ใช้แกนเรียว BT40 ในทางตรงกันข้าม RC-K3X ก็ใช้งานร่วมกับก้าน BT ได้เช่นกัน และข้อเท็จจริงที่ว่าสามารถซื้อและใช้งานได้ทันทีโดยไม่ต้องดัดแปลงใดๆ เป็นปัจจัยสำคัญในการตัดสินใจเลือกใช้
ดีไซน์แบบไร้สายเพื่อการติดตั้งที่ง่ายดาย
ปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งคือมันเป็นแบบไร้สาย หุ่นยนต์มีอิสระในการเคลื่อนที่ของชิ้นส่วนสูง ทำให้การเดินสายเคเบิลทำได้ยากในหุ่นยนต์แบบมีสาย
แม้ในสถานที่ที่มีแนวโน้มที่จะเกิดการรบกวนจาก Wi-Fi/Bluetooth หรือล้อมรอบด้วยสิ่งกีดขวางที่อาจส่งผลต่อความแม่นยำ RC-K3X ก็ยังคงให้ผลลัพธ์ที่เสถียรด้วยความแม่นยำ 1 ไมโครเมตร (2σ) ผ่านประสิทธิภาพการทำงานแบบไร้สายที่มีความน่าเชื่อถือสูง ซึ่งใช้พื้นฐานจาก วิธีการสื่อสารที่เป็นกรรมสิทธิ์เฉพาะ
การวัด การสัมผัส ที่ไม่ได้รับผลกระทบจากความหยาบของพื้นผิวหรือความมันวาวของโลหะ
วิธีการวัดแบบสัมผัส ก็เป็นปัจจัยสำคัญเช่นกัน มีการพิจารณาอุปกรณ์วัดแบบเลเซอร์ด้วย แต่ ได้เลือกใช้อุปกรณ์แบบสัมผัสเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนจากปัจจัยภายนอก เช่น ความหยาบของพื้นผิวและความมันวาวของโลหะหล่อ รวมถึงความสว่างภายในโรงงาน
อุปกรณ์แบบสัมผัสยังมีประโยชน์แม้กระทั่งในการปรับแต่งโปรแกรมการทำงานขณะที่หุ่นยนต์กำลังเคลื่อนที่อยู่ เนื่องจากสามารถมองเห็นได้จากภายนอกรั้วกั้นความปลอดภัย การปรับแต่งจึงทำได้โดยการควบคุมจี้ควบคุมจากระยะไกล
แม้ในสถานการณ์เช่นนั้น เครื่องตรวจวัดแบบสัมผัส RC-K3X ก็ยังช่วยให้สามารถตรวจสอบการสัมผัสทางกายภาพกับชิ้นงานได้อย่างง่ายดายด้วยสายตา
ราคาที่จับต้องได้และความน่าเชื่อถือที่เป็นเอกลักษณ์ของการผลิตในญี่ปุ่น
ราคาที่ไม่แพง และ ระบบสนับสนุนที่เชื่อถือได้ ซึ่งเป็นเอกลักษณ์ของการผลิตของญี่ปุ่นก็เป็นปัจจัยในการตัดสินใจเช่นกัน
“ในงานแสดงสินค้า พนักงานของ METROL ได้นำเสนอข้อเสนอให้เรา และผลการประเมินของเราก็ดีมาก ราคาเหมาะสม และเนื่องจากเป็นผู้ผลิตในประเทศ เราจึงมั่นใจในระบบสนับสนุนของพวกเขา ดังนั้นเราจึงตัดสินใจโดยไม่ลังเล” หัวหน้าทาเคโมโตะกล่าว พร้อมแบ่งปันคำพูดที่สร้างกำลังใจเหล่านี้
ผู้ใช้จำนวนมากประสบปัญหาเซ็นเซอร์สัมผัสทำงานผิดปกติเนื่องจากการชนกัน ดังนั้น ราคาที่เหมาะสมจึงเป็นปัจจัยสำคัญต่อการดำเนินงานอย่างยั่งยืน
ผลลัพธ์ที่คาดหวังหลังจากการดำเนินการคืออะไร?
การนำระบบการตัดเฉือนด้วยหุ่นยนต์นี้ไปใช้ ซึ่งทำงานโดยใช้หัววัดแบบสัมผัสและอุปกรณ์ควบคุมแรงแบบยืดหยุ่น คาดว่าจะให้ผลลัพธ์ดังต่อไปนี้:
ผลลัพธ์ที่คาดหวังมากที่สุดคือ ความปลอดภัยจะดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด!!
นอกเหนือจากเรื่องความปลอดภัยแล้ว ยังคาดหวังได้ว่าจะมีการปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตในด้านต่างๆ อีกด้วย
- การติดตั้ง: การวัดที่เชื่อถือได้โดยใช้เซ็นเซอร์ ช่วยลดข้อผิดพลาดจากมนุษย์และลดเวลาในการติดตั้ง
- ความแม่นยำในการกลึง: ขจัดความคลาดเคลื่อนจากมนุษย์เพื่อให้ได้ ความแม่นยำในการกลึงที่คงที่
- ความยืดหยุ่น: การตั้งจุดเริ่มต้นชิ้นงาน การเปลี่ยนเครื่องมือ และการตัดเฉือนแบบอัตโนมัติ ช่วยให้สามารถปรับตัวได้อย่างยืดหยุ่นสำหรับการผลิตที่มีชิ้นงานหลากหลายและปริมาณน้อย
- การถ่ายทอดทักษะ: แก้ปัญหาการพึ่งพาเหล่าทหารผ่านศึกในการถ่ายทอดทักษะ
[โอกาสในอนาคต] การตกแต่งผิวรอยเชื่อมและการเจียรละเอียดของชิ้นส่วนขนาดใหญ่
การผสมผสานระหว่าง RC-K3X และ PushCorp มีศักยภาพที่ยิ่งใหญ่กว่าสำหรับการใช้งานในอนาคต
ตัวอย่างเช่น,
- การตกแต่งรอยเชื่อม: วัดส่วนที่ยื่นออกมาด้วย RC-K3X และดำเนินการตกแต่งโดยใช้แรงกดในการเจียรที่เหมาะสม
- ชิ้นส่วนอากาศยานและอวกาศ: สามารถจัดการกับชิ้นส่วนขนาดใหญ่พิเศษที่ไม่เหมาะกับการกลึงได้
- พิสูจน์แล้วว่าใช้งานได้ดีในการบดละเอียดและกำจัดคราบตะกรันของวัสดุต่างๆ
ถาม: ช่วยเล่าวิสัยทัศน์ของคุณเกี่ยวกับการพัฒนาในอนาคตให้เราฟังหน่อยค่ะ
บริษัท ไอจิ ซังเกียว จำกัด ผู้นำบริษัท ทาเคโมโตะ
“ในการใช้งานปัจจุบัน เรายังไม่ได้ใช้ประโยชน์จากความสามารถในการทำซ้ำได้ 1 ไมโครเมตร (2σ) ของ RC-K3X อย่างเต็มที่ เราต้องการสร้างระบบที่ใช้ประโยชน์จากความสามารถนี้อย่างแท้จริง”
“แนวคิดหนึ่งที่เรากำลังศึกษาอยู่คือ การตกแต่งผิวหลังการเชื่อม ” เมื่อทำการเชื่อมด้วยลวดเชื่อม จะเกิดส่วนที่ยื่นออกมาเป็นรูปทรงคล้ายเค้กปลาที่เรียกว่า “ รอยเชื่อม ” อุปกรณ์ PushCorp ใช้ในการขัดส่วนนี้ให้เรียบจนได้ผิวเงาเหมือนกระจก
อย่างไรก็ตาม เราได้ปรับแรงกดเพื่อความปลอดภัย เพื่อไม่ให้เกิดความเสียหายกับสิ่งอื่นใดนอกจากส่วนที่ยื่นออกมา
เราเชื่อว่าการวัดความสูงและความกว้างของเม็ดบีดด้วย RC-K3X ก่อนการเจียร จะช่วยให้สามารถปรับแรงกดให้เหมาะสม ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและความแม่นยำในการกลึง จากการพัฒนาระบบนี้ เรามองเห็นศักยภาพที่สำคัญของการผสมผสานระหว่าง PushCorp และหัววัดแบบสัมผัส RC-K3X ในการใช้งานอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบการตัด การกลึง และการเจียรด้วยหุ่นยนต์ ซึ่งความแม่นยำเป็นอุปสรรคต่อระบบอัตโนมัติ โปรดติดต่อเราสำหรับโครงการดังกล่าว
บริษัทผู้บูรณาการระบบที่มีความเชี่ยวชาญภาคสนามอย่างลึกซึ้ง ให้การสนับสนุนระบบอัตโนมัติแบบครบวงจร
ระบบนี้สร้างขึ้นโดยบริษัท Aichi Sangyo ซึ่งเป็นบริษัทค้าขายนำเข้าที่มีความสามารถด้านวิศวกรรมภายในองค์กร
ด้วยการใช้ประโยชน์จากความเชี่ยวชาญที่กว้างขวางในการควบคุมหุ่นยนต์โดยใช้ตัวควบคุมแรงแบบแอคทีฟของ PushCorp บริษัทจึงสามารถให้การสนับสนุนอย่างครอบคลุมสำหรับ:
- การสร้างระบบหุ่นยนต์
- การสร้างและปรับแต่งโปรแกรม
- การฝึกอบรมด้านการปฏิบัติงานและความช่วยเหลือในการเริ่มต้นใช้งานสำหรับบุคลากรประจำสถานที่
บริษัทนี้มีชื่อเสียงที่ดีในด้าน "การส่งมอบโซลูชันที่เหมาะสมที่สุดซึ่งปรับให้เข้ากับสถานที่นั้นๆ เมื่อได้รับมอบหมายงาน"
ความร่วมมือในการสัมภาษณ์: บริษัท ไอจิ ซังโย จำกัด
ผลิตภัณฑ์ที่นำเสนอโดยบริษัท Aichi Sangyo จำกัด: อุปกรณ์ควบคุมการปฏิบัติตามคำสั่งแบบแอคทีฟของ PushCorp
ผลิตภัณฑ์ที่นำเสนอในกรณีศึกษานี้
หัววัดสัมผัสความแม่นยำสูงแบบไร้สาย
![[ ซีรีส์ RC-K3X]](https://metrol-sensor.com/wp-content/uploads/2025/10/RC-K3X_bg-6-800x530-1-800x530.png)
เซ็นเซอร์วัดระยะ 3 มิติแบบไร้สาย RC-K3X ซีรีส์ ผลิตในประเทศญี่ปุ่น โดยติดตั้งภายในเครื่องมือกล CNC เช่น เครื่องจักรกลซีเอ็นซี เพื่อวัดขนาดของชิ้นงานที่ผ่านการกลึง
โดยใช้การสื่อสารไร้สาย ตัวรับสัญญาณจะส่งสัญญาณการวัดของหัววัดไปยังเครื่องจักร
