การเลือกโรบอตแฮนด์และกริปเปอร์ 2026 – 3 วิธีจับยึดและการคำนวณแรงจับยึดในงานจริง

การเลือกโรบอตแฮนด์และกริปเปอร์ 2026 – 3 วิธีจับยึดและการคำนวณแรงจับยึดในงานจริง

การปรึกษาเรื่องการนำหุ่นยนต์เข้ามาใช้ มักเริ่มต้นจากรุ่นของตัวหุ่นยนต์และราคาเสมอ แต่เมื่อไล่ย้อนกลับไปดูงานที่มีการติดต่อกลับมาหลังเดินเครื่องแล้วว่า “มันไม่ทำงานอย่างที่คิด” จะพบว่าสาเหตุส่วนใหญ่ไม่ได้อยู่ที่ตัวแขนกล แต่อยู่ที่ชิ้นส่วนซึ่งติดอยู่ตรงปลายแขนนั้น การเลือกโรบอตแฮนด์และกริปเปอร์ไม่ใช่รายละเอียดปลีกย่อยที่ค่อยมาเก็บงานหลังจากเลือกรุ่นหุ่นยนต์ได้แล้ว แต่เป็นโจทย์การออกแบบเอกเทศที่แทบจะตัดสินความสำเร็จหรือความล้มเหลวของโครงการไปเลย ถ้าจับไม่ได้ หุ่นยนต์ก็ทำอะไรไม่ได้เลย ถ้าจับผิดวิธี ชิ้นงานก็เสียหาย และถ้าประเมินแรงที่ต้องใช้ผิดพลาด ชิ้นงานก็จะหล่นระหว่างลำเลียง บทความนี้จะจัดระเบียบตั้งแต่ความแตกต่างของวิธีจับยึด การคำนวณแรงจับยึด งบน้ำหนักยกได้ตามพิกัด ไปจนถึงการเปลี่ยนรุ่นสำหรับการผลิตหลากหลายชนิด ในมุมมองของวิศวกรฝ่ายผลิตและผู้ดูแลเครื่องจักรที่บริหารโรงงานอยู่ในประเทศไทย

ทำไมความสำเร็จจึงถูกตัดสินที่ “การเลือกแฮนด์” ไม่ใช่ “การเลือกหุ่นยนต์”

ตัวหุ่นยนต์เองเป็นผลิตภัณฑ์ที่ถูกทำให้เป็นมาตรฐานไปแล้วในระดับที่สูงพอสมควร ถ้าเป็นแขนกลหกแกนในย่านน้ำหนักยกและย่านระยะเอื้อมเดียวกัน ต่อให้ผู้ผลิตต่างกัน ชนิดของการเคลื่อนไหวที่ทำได้ก็ไม่ต่างกันมากนัก ความแม่นยำในการทำซ้ำก็ต่ำกว่าระดับที่จะกลายเป็นปัญหาในงานลำเลียงหรืองานประกอบทั่วไป พูดอีกอย่างคือ ตัวหุ่นยนต์นั้น ขอเพียงข้อกำหนดความต้องการนิ่งแล้ว ก็มีลักษณะใกล้เคียงกับชิ้นส่วนที่เลือกจากแคตตาล็อกได้

แต่กับแฮนด์นั้นไม่เป็นเช่นนั้น แฮนด์เป็นชิ้นส่วนเดียวที่สัมผัสกับชิ้นงานโดยตรง และต้องรับภาระทั้งหมดของรูปทรง วัสดุ สภาพผิว น้ำหนัก ความแปรปรวนของชิ้นงาน รวมถึงไซเคิลไทม์ที่กระบวนการเรียกร้อง เงื่อนไขเหล่านี้ไม่มีทางเหมือนกันในทุกโรงงาน แฮนด์จึงมีองค์ประกอบของการออกแบบเฉพาะรายอยู่ในตัวโดยเนื้อแท้ ส่วนที่เลือกจากแคตตาล็อกได้กับส่วนที่ต้องสร้างขึ้นให้เข้ากับชิ้นงานของตัวเองนั้นปะปนกันอยู่ นี่คือความแตกต่างชี้ขาดจากตัวหุ่นยนต์

ความไม่สมมาตรนี้ส่งผลทั้งต่อใบเสนอราคาและต่อกำหนดการ ราคาของตัวหุ่นยนต์แทบจะนิ่งตั้งแต่ตอนสอบถามราคา แต่ค่าใช้จ่ายของแฮนด์จะยังไม่นิ่งจนกว่าเงื่อนไขของชิ้นงานจะถูกกำหนดชัด อันที่จริงในบทความที่ว่าด้วยค่าใช้จ่ายของหุ่นยนต์พาเลไทซิ่ง ก็ระบุแฮนด์และฝั่งป้อนชิ้นงานไว้เป็นตัวแปรที่ทำให้ค่าใช้จ่ายขยับมากที่สุดในการไล่หาภาพจริงของราคาตัวหุ่นยนต์ ต่อให้ใช้ตัวหุ่นยนต์รุ่นเดียวกัน การจับถุง การจับกล่องกระดาษ หรือการจับพาเลตแบบผสมหลายชนิด ก็ทำให้มูลค่ารวมของระบบและระยะเวลาติดตั้งเดินเครื่องต่างกัน

ยิ่งไปกว่านั้น แฮนด์ยังเป็นชิ้นส่วนที่ส่งผลย้อนหลังอีกด้วย ความผิดพลาดในการเลือกตัวหุ่นยนต์จะสังเกตเห็นได้ตั้งแต่ขั้นพิจารณาช่วงต้น แต่ความบกพร่องของการออกแบบแฮนด์จะปรากฏตัวหลังเข้าสู่การผลิตจริงแล้ว ในรูปของการหยุดสั้นถี่ ๆ ที่เพิ่มขึ้น รอยเสียหายบนชิ้นงาน และไซเคิลไทม์ที่ทำไม่ได้ตามเป้า การแก้ไขในจุดนี้ไม่ได้จบแค่การทำขาจับใหม่หรือเปลี่ยนแผ่นดูดสุญญากาศ แต่ลามไปถึงจิ๊ก การจัดท่าทางของฝั่งป้อนชิ้นงาน และในบางกรณีถึงขั้นทบทวนน้ำหนักยกได้ตามพิกัดของตัวหุ่นยนต์เอง ด้วยเหตุนี้เอง แฮนด์จึงไม่ควรถูกผลักไปไว้ท้ายสุดของการพิจารณา แต่ควรเป็นรายการที่ลงมือทำเป็นอันดับแรกในฐานะงานที่ทำให้เงื่อนไขของชิ้นงานนิ่ง

เอนด์เอฟเฟกเตอร์คืออะไร – จัดระเบียบคำว่าโรบอตแฮนด์และกริปเปอร์

เมื่อเริ่มพิจารณา การจัดระเบียบคำศัพท์ไว้ก่อนจะช่วยให้การถกเถียงภายในองค์กรตรงประเด็นกันมากขึ้น เพราะในสาขานี้มีคำอยู่สามคำที่ชี้ไปยังสิ่งเดียวกันเกือบทั้งหมดถูกใช้ปะปนกัน

เอนด์เอฟเฟกเตอร์ (end effector) คือคำที่กว้างที่สุด หมายถึงอุปกรณ์ทั้งหมดที่ติดตั้งอยู่ตรงปลายแขนหุ่นยนต์และทำงานจริง ไม่ใช่แค่อุปกรณ์ที่ใช้จับเท่านั้น แต่หัวเชื่อม ปืนพ่นสี ไขควงขันสกรู หัวฉีดยาแนว และเซนเซอร์สำหรับงานตรวจสอบ ก็รวมอยู่ในเอนด์เอฟเฟกเตอร์ทั้งสิ้น ในโลกที่ใช้ภาษาอังกฤษยังนิยมเรียกว่า end of arm tooling หรือย่อว่า EOAT ซึ่งเอกสารวิจัยตลาดมักใช้คำนี้เป็นหลัก

กริปเปอร์ หมายถึงเอนด์เอฟเฟกเตอร์เฉพาะกลุ่มที่มีหน้าที่จับและยึดชิ้นงานไว้ ไม่ว่าจะเป็นวิธีหนีบหรือวิธีดูด ถ้ายึดชิ้นงานไว้ได้ก็นับเป็นกริปเปอร์ ส่วนคำว่าโรบอตแฮนด์เป็นคำเรียกที่ใช้กันบ่อยในหน้างานฝั่งญี่ปุ่น และในทางปฏิบัติจะถือว่ามีความหมายเกือบเท่ากับกริปเปอร์ก็ไม่ผิด บางบริบทจะสงวนคำว่าแฮนด์ไว้สำหรับมือหลายนิ้วที่เทียบเท่ามือคนเท่านั้น แต่ในหน้างานผลิตของญี่ปุ่นนั้น แม้แต่ชักคว้าจับธรรมดาก็ยังเรียกว่าแฮนด์

สรุปเป็นความสัมพันธ์ได้ว่า เอนด์เอฟเฟกเตอร์กว้างที่สุด กริปเปอร์เป็นเซตย่อยของมัน และโรบอตแฮนด์เป็นคำเรียกกริปเปอร์ในสำนวนแบบญี่ปุ่น สิ่งที่บทความนี้พูดถึงคือกริปเปอร์ นั่นคือเอนด์เอฟเฟกเตอร์ที่มีหน้าที่จับ เมื่อเขียนเอกสารข้อกำหนด ขอแนะนำให้ตรึงคำเรียกภายในองค์กรให้เหลือคำเดียว ถ้าในแบบแผ่นเดียวกันมีทั้งคำว่า “แฮนด์” และ “เอนด์เอฟเฟกเตอร์” ปะปนกัน ขอบเขตว่านับตั้งแต่หน้าแปลนติดตั้งออกไปถึงไหนจะคลุมเครือ และกลายเป็นสาเหตุให้ขอบเขตของใบเสนอราคาเคลื่อน

อนึ่ง หน้าสัมผัสที่เชื่อมแขนกลกับแฮนด์นั้นมีมาตรฐานกำกับอยู่ ISO 9409-1 กำหนดอินเทอร์เฟซเชิงกลของหุ่นยนต์ นั่นคือขนาดของหน้าแปลนและตำแหน่งรูโบลต์ แฮนด์ที่ทำตามมาตรฐานนี้จึงติดตั้งเข้ากับแขนกลของผู้ผลิตรายอื่นได้ในเชิงกล แต่การที่ประกอบเข้ากันได้ในเชิงกลกับการที่สัญญาณควบคุมและแหล่งจ่ายไฟพร้อมใช้งานนั้นเป็นคนละเรื่องกัน ประเด็นนี้จะกล่าวถึงในภายหลัง

ประเภทของโรบอตแฮนด์ – 3 วิธี ได้แก่ แบบกลไก แบบดูดสุญญากาศ และแบบซอฟต์อะแดปทีฟ

กริปเปอร์แบ่งออกเป็นสามวิธีใหญ่ ๆ ตามหลักการที่ใช้จับ ถ้าจับหลักการแบ่งสามกลุ่มนี้ได้ ก็จะคัดกรองตัวเลือกให้เหลือสองทางได้ทันทีที่มองเห็นชิ้นงาน

แบบกลไก คือวิธีที่เปิดและปิดขาจับเพื่อหนีบชิ้นงาน แบบพาราลเลลจอว์ ซึ่งก็คือชนิดที่ขาจับสองข้างเปิดปิดขนานกัน เป็นที่นิยมมากที่สุด นอกจากนี้ยังมีชนิดสามขาจับที่จัดกึ่งกลางให้เอง และชนิดแอนกูลาร์ที่เปิดปิดเป็นมุม จุดเด่นคือแข็งแรงกับชิ้นส่วนที่รูปทรงไม่สม่ำเสมอ และกับกระบวนการประกอบที่ต้องการการกำหนดตำแหน่งอย่างแม่นยำ เนื่องจากควบคุมทั้งตำแหน่งและแรงที่หนีบได้ ท่าทางของชิ้นงานหลังจับจึงนิ่ง

แบบดูดสุญญากาศ คือวิธีที่ใช้แรงดันลบดูดผิวเรียบและลื่นให้ติดกับหัวดูด แหล่งกำเนิดแรงดันลบมีทั้งแบบคอมเพรสเซอร์ที่ต่อมาจากท่อลมของโรงงาน และแบบที่ติดตั้งปั๊มไฟฟ้าไว้บนตัวแฮนด์ วิธีนี้เหมาะกับชิ้นงานที่ผิวด้านบนเรียบและไม่จำเป็นต้องกำหนดตำแหน่งที่จับอย่างเคร่งครัด เช่น การขึ้นลงกล่องกระดาษ แผ่นกระจก และถาดสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ยังมีข้อได้เปรียบเชิงปฏิบัติคือติดตั้งเดินเครื่องได้เร็ว เพราะไม่ต้องออกแบบขาจับ

แบบซอฟต์อะแดปทีฟ คือวิธีที่วัสดุยืดหยุ่นอย่างซิลิโคนเปลี่ยนรูปตามเส้นขอบของชิ้นงานและยึดไว้ในลักษณะโอบล้อม เหมาะกับชิ้นงานที่รูปทรงต่างกันไปในแต่ละชิ้น เช่น อาหาร หรือชิ้นส่วนที่พังเมื่อออกแรงกด ความสามารถในการตามเส้นขอบสูงและทำให้ชิ้นงานเสียหายน้อยที่สุดในสามวิธี แต่ในแง่ของน้ำหนักที่ยึดไว้ได้และความนิ่งของท่าทางขณะยึดนั้นด้อยกว่าอีกสองวิธี

หลักปฏิบัติเมื่อลังเลว่าจะเลือกอะไร คือให้เริ่มพิจารณาจากพาราลเลลจอว์ก่อน เพราะช่วงความอเนกประสงค์กว้างที่สุดในสามวิธี และสามารถเดินหน้าการพิจารณาต่อไปได้แม้ในขั้นที่เงื่อนไขของชิ้นงานยังไม่นิ่งสมบูรณ์ เมื่อใดที่เหตุผลที่พาราลเลลจอว์ใช้ไม่ได้ชัดเจนขึ้น ก็ค่อยแยกไปทางแบบดูดสุญญากาศหรือแบบซอฟต์ตามเหตุผลนั้น ถ้าเหตุผลคือ “ผิวด้านบนเรียบแต่หาด้านข้างให้หนีบได้ยาก” ก็ไปทางแบบดูดสุญญากาศ ถ้าคือ “ความต่างระหว่างชิ้นสูงและแตกหักง่าย” ก็ไปทางแบบซอฟต์ นี่คือจุดแยกทาง

วิธีเลือกกริปเปอร์ – ขั้นตอนคัดกรองวิธีจับจากคุณสมบัติของชิ้นงาน

การเอาแต่มองรายการวิธีจับยึดไม่ทำให้การเลือกเดินหน้า ในงานจริงจะต้องไล่ตัดเงื่อนไขทีละข้อจากฝั่งชิ้นงาน ถ้าตั้งคำถามตามลำดับต่อไปนี้ ในงานส่วนใหญ่ตัวเลือกจะลู่เข้าเหลือไม่เกินสองทาง

ข้อแรก ดูว่าชิ้นงานมีผิวที่เรียบและลื่นหรือไม่ ถ้ามี แบบดูดสุญญากาศจะเข้ามาเป็นตัวเลือก ถ้าไม่มี แบบดูดสุญญากาศจะถูกตัดออกโดยหลัก คำว่า “มี” ในที่นี้ ขอให้ตัดสินโดยรวมเงื่อนไขที่ว่าไม่ว่าชิ้นงานจะถูกป้อนมาในทิศทางใด ก็ยังเป็นผิวเดียวกันที่หงายขึ้นเสมอ ถ้าเป็นการป้อนที่ท่าทางแปรปรวน ต่อให้มีผิวนั้นอยู่ การดูดสุญญากาศก็ใช้ไม่ได้

ข้อที่สอง ดูความต่างระหว่างชิ้นของชิ้นงาน ถ้าความแปรปรวนของขนาดสูง หรือชิ้นงานนิ่มจนรูปทรงไม่คงที่ ขาจับของแบบกลไกซึ่งมีรูปทรงตายตัวจะรับไม่ไหว ตัวเลือกจะกลายเป็นแบบซอฟต์อะแดปทีฟ หรือแฮนด์เชิงกลแบบเซอร์โวที่ควบคุมระยะเปิดได้

ข้อที่สาม ดูว่าหลังจับแล้วต้องการความแม่นยำมากเพียงใด ถ้าเพียงแค่ขนย้าย ยึดไว้ได้ก็เพียงพอ แต่ถ้ามีงานต่อเนื่องอย่างการสอดเข้ารูหรือการขันสกรูในสภาพที่ยังจับอยู่ แบบกลไกซึ่งกำหนดท่าทางได้ทันทีที่จับจะได้เปรียบ ส่วนแบบดูดสุญญากาศนั้น ตำแหน่งที่ดูดติดจะกลายเป็นท่าทางของชิ้นงานโดยตรง ความแม่นยำของฝั่งป้อนชิ้นงานจึงกลายเป็นความแม่นยำของงานไปเลย

ข้อที่สี่ ดูว่าผิวของชิ้นงานจะเปื้อนหรือไม่ และรอยตำหนิยอมรับได้แค่ไหน ผิวงานสำเร็จที่มีรอยดูดค้างไว้ไม่ได้ กับชิ้นส่วนที่มีน้ำมันเกาะจนการดูดไม่นิ่ง ต่างก็เป็นเหตุผลให้แยกไปคนละวิธี

ข้อที่ห้า ดูไซเคิลไทม์ แฮนด์ที่มีระยะชักเปิดปิดขาจับมาก เวลาเปิดปิดนั้นจะบวกเข้าไปในไซเคิลไทม์โดยตรง ส่วนการดูดสุญญากาศจะบวกเวลาจนกว่าจะดูดติด และเวลาสำหรับการทำลายสุญญากาศ (โบลว์) เพื่อปล่อยชิ้นงาน เวลาเปิดปิดที่ระบุในแคตตาล็อกส่วนใหญ่เป็นค่าที่ไม่มีภาระ จึงขอให้เรียกร้องการวัดจริงในสภาพที่จับชิ้นงานจริงแล้ว

เมื่อตอบคำถามทั้งห้าข้อนี้ได้ วิธีจับยึดก็แทบจะถูกกำหนดแล้ว จากนี้ไปคือการออกแบบเรื่องแรง

การคำนวณแรงจับยึดในงานจริง – สูตรและค่าประมาณของตัวประกอบความปลอดภัย

เมื่อวิธีจับยึดถูกกำหนดแล้ว สิ่งที่ต้องกำหนดต่อไปคือแรงจับยึดที่จำเป็น ถ้าตัดสินตรงนี้ด้วยความรู้สึก ผลลัพธ์จะออกมาทางใดทางหนึ่งระหว่างการซื้อแฮนด์ที่เกินความจำเป็นจนน้ำหนักเกิน กับการซื้อแฮนด์ที่ไม่พอจนชิ้นงานหล่นระหว่างลำเลียง แรงจับยึดหาได้ด้วยสูตร

F = (m × (g + a) × SF) / (μ × n)

ความหมายของสัญลักษณ์แต่ละตัวมีดังนี้ F คือแรงจับยึดที่จำเป็น m คือมวลของชิ้นงาน g คือความเร่งโน้มถ่วง a คือความเร่งสูงสุดที่หุ่นยนต์ได้รับในสภาพที่ยึดชิ้นงานไว้ SF คือตัวประกอบความปลอดภัย μ คือสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่างขาจับกับชิ้นงาน และ n คือจำนวนจุดสัมผัส

สิ่งที่สูตรนี้บอกคือ ปัจจัยใดบ้างที่ดันแรงจับยึดที่จำเป็นให้สูงขึ้น และปัจจัยใดบ้างที่ดึงให้ต่ำลง ตัวที่ดันขึ้นมีสามตัว คือมวล ความเร่ง และตัวประกอบความปลอดภัย ตัวที่ดึงลงมีสองตัว คือสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานและจำนวนจุดสัมผัส ช่องว่างสำหรับการออกแบบอยู่ที่กลุ่มหลังเป็นหลัก การใส่ยูรีเทนหรือลายกันลื่นบนผิวขาจับเพื่อเพิ่มแรงเสียดทาน และการเพิ่มจุดสัมผัสเพื่อกระจายแรง ล้วนเป็นการกระทำที่ทำให้ตัวส่วนของสูตรนี้ใหญ่ขึ้นทั้งสิ้น

ค่าประมาณของตัวประกอบความปลอดภัยเปลี่ยนไปตามทิศทางการลำเลียง ถ้าเพียงลำเลียงในแนวราบให้ใช้ 2 เท่า ถ้ามีการยกในแนวดิ่งรวมอยู่ด้วยให้ใช้ 4 เท่า นี่คือค่าประมาณที่ใช้กันทั่วไป กรณีที่การเร่งและการหน่วงสูง หรือกรณีที่มีความเป็นไปได้ของการชนกับสิ่งรอบข้าง ให้ยกระดับขึ้นจากค่าประมาณนี้อีก ตัวเลข 4 เท่าสำหรับแนวดิ่งอาจดูสูง แต่ในการยกแนวดิ่งนั้นน้ำหนักของชิ้นงานจะกระทำในทิศทางที่ทำให้ลื่นไถลโดยตรง การเผื่อไว้หนา ๆ จึงสมเหตุสมผล

สิ่งที่ต้องระวังคือการจัดการกับสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน μ ค่า μ เปลี่ยนไปตามวัสดุของขาจับและชิ้นงาน ความหยาบของผิว และสภาพการเกาะของน้ำมันหรือน้ำมันตัดกลึง การใช้ค่าจากแคตตาล็อกตรง ๆ จะพลาดเมื่อขึ้นเครื่องจริง อุบัติเหตุที่พบเป็นแบบฉบับคือ การคำนวณชิ้นส่วนโลหะที่มีน้ำมันเกาะด้วยสัมประสิทธิ์ที่ตั้งอยู่บนสมมติฐานว่าผิวแห้ง แล้วทำชิ้นงานหล่น หลักการคือให้เก็บตัวอย่างจากชิ้นงานจริงในสภาพผิวจริงมาตรวจสอบ และในขั้นที่ยังทำเช่นนั้นไม่ได้ ขอให้คำนวณด้วยค่าฝั่งอนุรักษ์นิยม นั่นคือ μ ที่ค่อนไปทางต่ำ

ตรวจสอบด้วยตัวอย่างตัวเลข – ชิ้นงานเดียวกันแต่แรงจับยึดที่ต้องการต่างกันถึง 3 เท่า

ลำพังสูตรอย่างเดียวยังไม่เห็นภาพ จึงขอลองแทนตัวเลขดู ในที่นี้กำหนดเงื่อนไขร่วมเป็นการจับชิ้นงานมวล 5kg ด้วยสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน 0.2 และจุดสัมผัส 2 จุด สัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน 0.2 เป็นค่าสมมติเพื่อแสดงขั้นตอนการคำนวณเท่านั้น เมื่อใช้กับเครื่องจริงขอให้แทนที่ด้วยค่าที่วัดจริง

ทั้งที่จับชิ้นงาน 5kg ชิ้นเดียวกันด้วยขาจับชุดเดียวกัน แรงจับยึดที่จำเป็นกลับขยับในช่วงตั้งแต่ 245N ถึง 740N หรือประมาณ 3 เท่า สิ่งที่ขยับไม่ใช่ชิ้นงาน แต่เป็นเงื่อนไขการเคลื่อนไหวเพียงอย่างเดียว สิ่งที่ตารางนี้บอกคือ การพูดว่า “แฮนด์ที่จับชิ้นงาน 5kg” นั้นไม่เป็นข้อกำหนดที่ใช้ได้ ข้อกำหนดของแฮนด์ไม่ได้ถูกกำหนดด้วยน้ำหนักของชิ้นงาน แต่ถูกกำหนดด้วยการผสมกันระหว่างน้ำหนักของชิ้นงานกับเงื่อนไขการเคลื่อนไหว

เมื่อไล่รายละเอียด เพียงเปลี่ยนจากเงื่อนไขแนวราบที่แทบละเลยการเร่งและหน่วงได้ มาเป็นเงื่อนไขที่เผื่อความเร่งสูงสุด 5m/s² แรงจับยึดที่จำเป็นก็ขยับจาก 245N เป็น 370N หรือราว 1.5 เท่า เพราะมี 5m/s² บวกเพิ่มเข้าไปตรงจุดที่ g เท่ากับ 9.81m/s² และเมื่อเปลี่ยนต่อไปเป็นการยกแนวดิ่งพร้อมยกตัวประกอบความปลอดภัยจาก 2 เป็น 4 ก็จะเพิ่มเป็นเท่าตัวกลายเป็น 740N ความต้องการที่ว่าอยากให้เคลื่อนที่เร็วขึ้น จะสะท้อนกลับมาเป็นข้อกำหนดของแฮนด์โดยตรงผ่านสูตรนี้

ขอตรวจสอบฝั่งตัวส่วนด้วย ในเงื่อนไขการยกแนวดิ่งเดียวกัน ถ้าเพิ่มจุดสัมผัสจาก 2 จุดเป็น 3 จุด แรงจับยึดที่จำเป็นจะลดจากประมาณ 740N เหลือประมาณ 494N และถ้าปรับปรุงสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานด้วยการออกแบบขาจับจาก 0.2 เป็น 0.4 ได้ ก็จะลดลงอีกครึ่งหนึ่ง พูดอีกอย่างคือ คำตอบของปัญหาที่ว่าแรงจับยึดไม่พอนั้นไม่ได้มีเพียงการซื้อแฮนด์ที่แรงกว่า มีหลายกรณีที่การทบทวนการชุบผิวขาจับและการออกแบบจุดสัมผัสได้เปรียบกว่าทั้งในแง่น้ำหนักและต้นทุน

หลุมพรางของงบเพย์โหลด – น้ำหนักตัวแฮนด์กินพิกัดของตัวหุ่นยนต์

ถัดจากแรงจับยึด หลุมพรางถัดไปคือวิธีอ่านค่าน้ำหนักยกได้ตามพิกัด หรือเพย์โหลด ตรงนี้เป็นจุดที่เกิดความผิดพลาดมากที่สุดในช่วงต้นของการพิจารณา

น้ำหนักยกได้ตามพิกัดของตัวหุ่นยนต์นั้นรวมน้ำหนักของตัวแฮนด์เองเข้าไปด้วย ทุกสิ่งที่ติดอยู่เลยหน้าแปลนข้อมือออกไปล้วนนับเป็นน้ำหนักยกได้ตามพิกัด ไม่ใช่ว่านับเฉพาะชิ้นงานเท่านั้น

ขอดูให้เป็นรูปธรรม สมมติว่าติดตั้งแฮนด์ที่มีน้ำหนักตัว 2kg เข้ากับหุ่นยนต์พิกัด 10kg

ส่วนที่เหลือให้ใช้กับชิ้นงานคือ 8kg ไม่ใช่ 10kg ถ้าตัดสินใจเลือกรุ่นโดยไม่คิดส่วนต่าง 2kg นี้เข้าไปด้วย แผนที่จะจัดการชิ้นงาน 7kg ก็จะเริ่มต้นในสภาพที่เหลือกำลังสำรองเพียง 1kg ซึ่งบางเฉียบอย่างยิ่ง

ยิ่งกว่านั้น นอกจากแฮนด์แล้วยังมีของอื่นติดอยู่เลยหน้าแปลนออกไปอีก ในโครงสร้างที่ใช้ทูลเชนเจอร์ จะต้องบวกน้ำหนักตัวของแผ่นฝั่งหุ่นยนต์และแผ่นฝั่งเครื่องมือรวมสองแผ่น ถ้าเป็นแบบดูดสุญญากาศที่เรียงแผ่นดูดหลายตัว ก็จะมีน้ำหนักของโครงและเครื่องกำเนิดสุญญากาศเพิ่มเข้ามา กรณีที่ติดกล้องหรือเซนเซอร์ตรวจจับระยะใกล้ไว้บนแฮนด์ก็ต้องบวกเพิ่ม และกรณีที่ต้องเดินสายไฟหรือท่อลมอ้อมไปมาก็ต้องบวกเพิ่มเช่นกัน หากประเมินอย่างเคร่งครัด

นอกจากนี้ยังมีปัญหาเรื่องตำแหน่งจุดศูนย์ถ่วงและอินเนอร์เชีย ต่อให้เป็น 2kg เท่ากัน แฮนด์ที่มีจุดศูนย์ถ่วงอยู่ใกล้หน้าแปลน กับแฮนด์ที่มีจุดศูนย์ถ่วงอยู่ห่างออกไป 300mm จะมีโมเมนต์ที่กระทำต่อแกนข้อมือต่างกัน หุ่นยนต์ส่วนใหญ่กำหนดโมเมนต์ที่ยอมรับได้และอินเนอร์เชียที่ยอมรับได้ไว้แยกต่างหากจากน้ำหนักยกได้ตามพิกัด แม้จะอยู่ในกรอบน้ำหนักแล้วก็ยังอาจติดที่โมเมนต์ได้ เมื่อออกแบบแฮนด์ที่มีขาจับยาว หรือแฮนด์ที่ตำแหน่งจับชิ้นงานอยู่ไกลจากหน้าแปลน ขอให้ตรวจสอบกับตารางค่าที่ยอมรับได้ของผู้ผลิตทุกครั้ง เพิ่มเติมอีกข้อ หุ่นยนต์ที่ใช้งานใกล้ขีดจำกัดของน้ำหนักยกได้ตามพิกัดจะจำเป็นต้องลดการเร่งและการหน่วง ทำให้ไซเคิลไทม์ยืดออก เมื่อนึกย้อนว่าสิ่งที่สร้างส่วนต่างระหว่าง 245N กับ 370N คือความเร่ง ก็จะเห็นได้ว่ากำลังสำรองด้านน้ำหนักคือกำลังสำรองด้านไซเคิลไทม์ไปในตัว

ในทางปฏิบัติ ขอแนะนำแนวทางที่ว่าให้บวกน้ำหนักตัวแฮนด์เข้ากับน้ำหนักของชิ้นงานก่อน แล้วเลือกรุ่นที่ยังเหลือกำลังสำรองประมาณ 20% เมื่อเทียบกับพิกัด เพราะการที่น้ำหนักเพิ่มขึ้นจากการเพิ่มชิ้นงานในอนาคตหรือการทำขาจับใหม่นั้นไม่ใช่เรื่องแปลก

จุดสำคัญในการเลือกแผ่นดูดสุญญากาศ – หาหน้าสัมผัสได้หรือไม่คือเรื่องแรก

หากเลือกแบบดูดสุญญากาศ การเลือกแผ่นดูดมีประเด็นเฉพาะของมันเอง ตรงนี้ต้องใช้แนวคิดที่ต่างจากสูตรแรงจับยึด

สิ่งแรกที่ต้องตรวจสอบคือ หาหน้าสัมผัสที่ดูดได้อย่างสม่ำเสมอหรือไม่ ต่อให้ผิวด้านบนเรียบ แต่ถ้าเป็นเงื่อนไขอย่างผิวกล่องกระดาษที่มีความนูนของหมึกพิมพ์ หรือถูกห่อด้วยฟิล์มจนเกิดรอยย่น แรงดันลบก็จะรั่ว การดูดสุญญากาศเป็นวิธีที่ตั้งอยู่บนหน้าสัมผัส ชิ้นงานที่รักษาคุณภาพของหน้าสัมผัสไว้ไม่ได้จึงแก้ไม่ตกแม้จะเพิ่มขนาดแผ่นดูด การตัดสินเรื่องนี้ควรจบตั้งแต่ขั้นเลือกวิธีจับยึด

ถัดมา กำหนดวิธีสร้างแรงดันลบ แบบคอมเพรสเซอร์ที่ต่อจากท่อลมของโรงงานมีค่าใช้จ่ายเริ่มต้นต่ำและบำรุงรักษาง่าย แต่จะมีการใช้ลมเกิดขึ้นตลอดเวลา ส่วนแบบที่ติดปั๊มไฟฟ้าไว้บนแฮนด์ไม่ต้องเดินท่อลมอ้อมไปมา และจำกัดการใช้พลังงานไว้เฉพาะตอนดูดได้ แต่แลกมาด้วยน้ำหนักตัวแฮนด์ที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากเชื่อมโยงโดยตรงกับงบเพย์โหลดในบทที่แล้ว ขอให้ตัดสินใจว่าจะเลือกแบบใดไปพร้อมกับการเลือกรุ่นของตัวหุ่นยนต์

จำนวนและการจัดวางแผ่นดูดให้กำหนดจากการกระจายน้ำหนักของชิ้นงาน ชิ้นงานที่ของข้างในอาจเทไปด้านใดด้านหนึ่งอย่างกล่องกระดาษ แรงจะไปกระจุกที่แผ่นดูดฝั่งที่จุดศูนย์ถ่วงเอียงไป การเรียงแผ่นดูดให้เท่ากันเฉย ๆ จะทำให้หลุดจากฝั่งที่หนักก่อน ขอให้ตรวจสอบจุดศูนย์ถ่วงของรูปแบบการบรรจุที่ไหลจริงก่อนแล้วจึงกำหนดการจัดวาง และหากเป็นไปได้ การเตรียมโครงสร้างที่แยกควบคุมวงจรดูดของแผ่นดูดตามชนิดของชิ้นงานได้ จะออกผลในการใช้งานแบบผสมหลายชนิด

สุดท้าย อย่าลืมการออกแบบในฐานะวัสดุสิ้นเปลือง แผ่นดูดเป็นชิ้นส่วนยาง ย่อมสึกหรอและแข็งตัว ความถี่ในการเปลี่ยนและความง่ายในการเปลี่ยนส่งผลต่ออัตราการเดินเครื่องโดยตรง การออกแบบที่ต้องถอดแฮนด์ทั้งชุดออกเพียงเพื่อเปลี่ยนแผ่นดูดหนึ่งตัว จะมีเสียงบ่นตามมาแน่นอนหลังเริ่มเดินเครื่อง

การเปลี่ยนรุ่นหลากหลายและทูลเชนเจอร์ – แนวคิดเรื่องต้นทุนและการคืนทุน

ถ้าแฮนด์ตัวเดียวจัดการได้ทุกรุ่นก็จบง่าย แต่ในความเป็นจริง ชิ้นงานที่ทั้งรูปทรงและวัสดุต่างกันโดยสิ้นเชิงไหลอยู่บนไลน์เดียวกัน ในกรณีนี้มีทางเลือกสามทาง คือสร้างแฮนด์อเนกประสงค์ที่จัดการได้ทุกอย่าง เตรียมแฮนด์เฉพาะทางแยกตามชิ้นงานแล้วใช้คนสลับเปลี่ยน หรือใช้ทูลเชนเจอร์เปลี่ยนโดยอัตโนมัติ

ทูลเชนเจอร์ประกอบขึ้นจากคู่ของแผ่นฝั่งหุ่นยนต์และแผ่นฝั่งเครื่องมือ เป็นอุปกรณ์ที่ทำให้หุ่นยนต์ถอดและใส่แฮนด์ได้ด้วยตัวเอง นอกจากการเชื่อมต่อเชิงกลแล้ว สัญญาณไฟฟ้าและลมก็ถูกเชื่อมต่อไปพร้อมกัน จึงเดินเครื่องได้ทันทีหลังเปลี่ยน

ค่าใช้จ่ายโดยประมาณสำหรับ 1 ชุด นั่นคือต้นทุนรวมของการจับคู่แผ่นฝั่งหุ่นยนต์กับแผ่นฝั่งเครื่องมือ อยู่ที่ราว 9,000 ถึง 20,000 ดอลลาร์สหรัฐ ตัวเลขนี้เมื่อมองเดี่ยว ๆ ไม่ถือว่าถูกเลย สิ่งที่ทำให้การตัดสินเปลี่ยนไปคือ เมื่อวางสิ่งที่นำมาเทียบเป็น “ค่าใช้จ่ายในการเพิ่มหุ่นยนต์” แทนที่จะเป็น “ค่าใช้จ่ายในการเพิ่มแฮนด์”

แนวคิดที่ว่าถ้าต้องมีแฮนด์เฉพาะทางแยกตามรุ่นและต้องหยุดไลน์ทุกครั้งที่เปลี่ยน สู้ตั้งหุ่นยนต์แยกตัวตามรุ่นไปเลยดีกว่า เป็นความคิดที่ออกมาบ่อยในหน้างาน แต่ต้นทุนรวมของทูลเชนเจอร์ต่อให้คิดที่เพดานบน 20,000 ดอลลาร์สหรัฐ ก็ยังต่ำกว่า 30,000 ดอลลาร์สหรัฐ ซึ่งเป็นขอบล่างของการเพิ่มแขนหุ่นยนต์ พูดอีกอย่างคือ ในไลน์ที่มีการเปลี่ยนรุ่นหลากหลายบ่อยครั้ง การใช้ทูลเชนเจอร์หมุนเวียนหุ่นยนต์ตัวเดียวแทนการเพิ่มแขนกล อาจให้ความสมเหตุสมผลทางเศรษฐศาสตร์มากกว่า

ผู้ผลิตรายหลักที่ขึ้นมาเป็นตัวเลือกมีสามรายดังนี้

ในการเลือก ขอให้ตรวจสอบความสอดคล้องกับอุปกรณ์ที่มีอยู่เดิมก่อน โรงงานที่ใช้แขนกลจากยุโรปนั้น การจัดอุปกรณ์ต่อพ่วงให้เป็นสายยุโรปด้วยกันอาจได้เปรียบทั้งในแง่ความหาง่ายของอะไหล่และการสนับสนุนทางเทคนิค หากได้นำหุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงานมาใช้แล้ว หรือกำลังพิจารณาจะนำมาใช้ การเลือกจากผู้ผลิตที่ระบุการรองรับไว้ชัดเจนจะปลอดภัยกว่า สำหรับแนวทางการดำเนินการเรื่องหุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงานโดยรวม ขอให้ดูที่ค่าใช้จ่ายและแนวทางการนำหุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงานมาใช้

กรณีที่นำทูลเชนเจอร์เข้ามา แนวคิดเรื่องการคืนทุนจะเป็นดังนี้ ผลคูณระหว่างจำนวนครั้งที่เกิดการเปลี่ยนรุ่นกับเวลาหยุดต่อครั้ง คือเวลาผลิตที่สูญเสียไปในหนึ่งปี ให้แปลงเวลานี้เป็นจำนวนเงิน แล้วประเมินโดยหักค่าใช้จ่ายของเชนเจอร์และส่วนที่ไซเคิลไทม์แย่ลงจากน้ำหนักตัวที่เพิ่มขึ้นออกไป จุดแบ่งคร่าว ๆ คือ ถ้าเปลี่ยนรุ่นเดือนละไม่กี่ครั้ง การใช้คนเปลี่ยนจะถูกกว่า แต่ถ้าเปลี่ยนหลายครั้งต่อวัน เชนเจอร์จะออกผล

รูปแบบการเลือกแฮนด์ตามกระบวนการ – พาเลไทซิ่ง พิกกิ้ง และงานประกอบ

แม้จะเป็นการ “จับ” เหมือนกัน แต่เมื่อกระบวนการเปลี่ยน จุดศูนย์ถ่วงของการเลือกก็เปลี่ยนไปโดยสิ้นเชิง ขอจัดระเบียบด้วยกระบวนการตัวแทนสามอย่าง

ในกระบวนการพาเลไทซิ่ง ชิ้นงานคือกล่องหรือถุง และมักมีรูปทรงที่หาผิวด้านบนได้ง่าย แบบดูดสุญญากาศจึงเป็นตัวเลือกอันดับแรก สิ่งที่ออกผลตรงนี้ไม่ใช่แค่น้ำหนักต่อชิ้นงานหนึ่งชิ้น แต่คือจับครั้งละกี่ชิ้น ถ้าจับพร้อมกันสองชิ้น ไซเคิลไทม์จะเข้าใกล้ครึ่งหนึ่ง แต่น้ำหนักยกได้ตามพิกัดที่ต้องการจะเพิ่มเป็นเท่าตัว ปัญหาเรื่องงบเพย์โหลดกับน้ำหนักตัวแฮนด์ที่กล่าวไปข้างต้นจะสะท้อนกลับมาที่จำนวนตัวและการเลือกรุ่นของตัวหุ่นยนต์โดยตรง รูปแบบการเรียงซ้อน คุณภาพของกล่องกระดาษ และการมีหรือไม่มีการผสมหลายชนิด ก็เป็นเงื่อนไขในการเลือกเช่นกัน ภาพรวมของโครงสร้างค่าใช้จ่ายกล่าวไว้ในค่าใช้จ่ายในการนำหุ่นยนต์พาเลไทซิ่งมาใช้

ในกระบวนการพิกกิ้งที่ใช้ระบบวิชัน สมมติฐานตั้งต้นคือตำแหน่งและท่าทางของชิ้นงานเปลี่ยนไปทุกครั้ง การเลือกแฮนด์ตรงนี้จึงทำในมุมมองที่ว่ารองรับความคลาดเคลื่อนของข้อมูลตำแหน่งที่ได้จากการมองเห็นได้แค่ไหน สิ่งที่ทนต่อความคลาดเคลื่อนของการกำหนดตำแหน่งได้ดีคือแบบซอฟต์อะแดปทีฟที่มีหน้าสัมผัสกว้างและจับได้แม้เยื้องไปบ้าง หรือแบบกลไกที่เผื่อระยะเปิดไว้ ในทางกลับกัน แบบดูดสุญญากาศต้องลงให้ตรงหน้าสัมผัสที่เล็งไว้อย่างแม่นยำ ข้อกำหนดความแม่นยำของฝั่งวิชันจึงสูงขึ้น ฝั่งที่มองกับฝั่งที่จับไม่สามารถตัดสินใจแยกจากกันได้ ความสัมพันธ์นี้ได้จัดระเบียบไว้ในรูปสี่หมวด คือมอง สอน จับ และเชื่อม ที่การนำโรบอตวิชันมาใช้ บทความนี้คือการเจาะลึกหมวด “จับ” ในนั้น

ในกระบวนการประกอบและขันสกรู ข้อกำหนดเปลี่ยนไปอีกระดับ ในกระบวนการนี้ วัตถุประสงค์ไม่ได้อยู่ที่การจับ แต่อยู่ที่การนำชิ้นงานที่จับแล้วไปยังตำแหน่งที่ถูกต้องอย่างแม่นยำ พื้นฐานจึงเป็นแบบกลไกที่ท่าทางของชิ้นงานถูกกำหนดอย่างเป็นหนึ่งเดียวทันทีที่จับ และรูปทรงของขาจับจะถูกออกแบบให้รองรับผิวกำหนดตำแหน่งของชิ้นงาน ในกระบวนการที่แฮนด์ไม่ได้เป็นเครื่องมือสำหรับจับแต่เป็นเครื่องมือสำหรับทำงาน อย่างการขันสกรู ก็จะเป็นการเลือกเอนด์เอฟเฟกเตอร์เฉพาะทางตั้งแต่แรก ไม่ใช่กริปเปอร์ ถ้าในเซลล์เดียวกันมีกระบวนการจับชิ้นส่วนต่อด้วยกระบวนการขันสกรู นั่นคือจังหวะที่ทูลเชนเจอร์ได้ออกโรง รายละเอียดขอให้ดูที่หุ่นยนต์ระบบอัตโนมัติสำหรับงานประกอบ

เมื่อวางกระบวนการทั้งสามเรียงกัน จะเห็นโครงสร้างร่วมกัน สิ่งที่กำหนดข้อกำหนดของแฮนด์ไม่ใช่ตัวชิ้นงานเอง แต่เป็นกระบวนการก่อนหน้าและถัดไปของมัน ฝั่งป้อนชิ้นงานจัดท่าทางให้เรียบร้อยแค่ไหน และหลังจับแล้วต้องการความแม่นยำเท่าใด เมื่อสองข้อนี้ถูกกำหนด สมรรถนะที่แฮนด์ต้องมีก็จะถูกคัดกรองลงได้มากทีเดียว

การเลือกแฮนด์ในโรงงานไทยและอาเซียน – สภาพการจัดหาและเงื่อนไขหน้างาน

เมื่อมองจากจุดยืนของผู้ที่บริหารโรงงานอยู่ในประเทศไทย การเลือกแฮนด์จะมีประเด็นเฉพาะถิ่นเพิ่มเข้ามาอีกระดับหนึ่ง

ประการแรก สภาพการจัดหาเองกำลังเปลี่ยนไป ประเทศไทยอยู่อันดับที่ 14 ของโลกในด้านจำนวนหุ่นยนต์ที่ติดตั้ง และอยู่อันดับ 2 ในภูมิภาคอาเซียนรองจากสิงคโปร์ โดยมีหุ่นยนต์เดินเครื่องอยู่แล้วมากกว่า 3,300 ตัว ในตลาดหุ่นยนต์อุตสาหกรรมและหุ่นยนต์บริการของเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ประเทศไทยก็ครองส่วนแบ่งสูงสุดในภูมิภาคที่ 24% ณ ปี 2024 ขนาดนี้หมายความว่าเงื่อนไขที่จะทำให้ซัพพลายเออร์รวมถึงผู้จำหน่ายอุปกรณ์ต่อพ่วงตั้งหลักในประเทศได้นั้นเริ่มพร้อมแล้ว

เมื่อดูแนวโน้มตลาด end of arm tooling หรือ EOAT ก็ชี้ไปในทิศทางเดียวกัน มีการระบุว่าเวียดนามและไทยกำลังกลายเป็นภูมิภาคที่มีความสำคัญขึ้นมาใหม่ในฐานะตลาด EOAT โดยมีฉากหลังคือการที่ OEM ด้านเครื่องใช้ไฟฟ้าและยานยนต์ระดับโลกเข้ามาตั้งฐานแห่งใหม่ในอาเซียนตามกระแสการกระจายห่วงโซ่อุปทาน สถานการณ์ที่พอจะสรุปได้คือ แม้แต่ชิ้นส่วนที่เมื่อไม่กี่ปีก่อนต้องตั้งสมมติฐานว่านำเข้าจากญี่ปุ่นหรือยุโรป ตอนนี้ทางเลือกด้านสต็อกในประเทศและการสนับสนุนในประเทศก็กำลังเพิ่มขึ้น

ความเปลี่ยนแปลงนี้ออกผลกับการเลือกในทางปฏิบัติโดยตรง แผ่นดูดสุญญากาศที่มีความถี่ในการเปลี่ยนสูง และขาจับที่มีความเสี่ยงจะแตกหัก จะหาซื้อได้ในประเทศหรือไม่นั้นเป็นตัวชี้ขาดอัตราการเดินเครื่อง ต่อให้เป็นแฮนด์ที่ดีเยี่ยมบนแคตตาล็อก แต่ถ้าโครงสร้างนั้นทำให้ต้องรออะไหล่ทางอากาศ ทุกครั้งที่เสียก็จะทำให้ไลน์หยุดเป็นหน่วยหลายวัน ในขั้นที่เปรียบเทียบใบเสนอราคา ขอให้ตรวจสอบสต็อกวัสดุสิ้นเปลืองในประเทศ ระบบสนับสนุนทางเทคนิคของตัวแทนจำหน่าย และเวลาตอบสนองในกรณีฉุกเฉินทุกครั้ง

เงื่อนไขของสภาพแวดล้อมหน้างานก็ลืมไม่ได้ ในโรงงานของไทยนั้นความชื้นสูง และบางฤดูกาลก็เกิดการควบแน่น ถ้ามีความชื้นปนเข้าไปในท่อลม การทำงานของเครื่องกำเนิดสุญญากาศและโซลินอยด์วาล์วจะไม่นิ่ง และกลายเป็นสาเหตุให้การดูดหลุด ข้อกำหนดของแอร์ดรายเออร์และฟิลเตอร์จึงเป็นรายการที่ควรตรวจสอบไปพร้อมกันตั้งแต่ขั้นตัดสินใจเลือกวิธีจับยึดของแฮนด์ ในกระบวนการที่มีฝุ่นมาก จะต้องมีมาตรการป้องกันการแทรกซึมเข้าสู่ชิ้นส่วนเลื่อนของขาจับ และต้องระบุระดับการป้องกัน หากเป็นหน้างานแปรรูปโลหะที่มีน้ำมันตัดกลึงกระเด็นฟุ้ง ขอให้คำนวณแรงจับยึดใหม่บนสมมติฐานว่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจะต่างจากสภาพผิวแห้ง

เช็กลิสต์ก่อนสั่งซื้อ – รายการที่ต้องกำหนดให้ชัดก่อนขอใบเสนอราคา

ขอจัดระเบียบเนื้อหาทั้งหมดข้างต้นเป็นรายการที่ควรกำหนดให้ชัดก่อนสั่งซื้อ ถ้ามีสิ่งเหล่านี้ครบ ใบเสนอราคาที่ขอจากหลายบริษัทจะไม่ใช่แค่การเรียงตัวเลขจำนวนเงิน แต่จะกลายเป็นการเปรียบเทียบเงื่อนไข

• รายการชิ้นงานที่ต้องจัดการ พร้อมขนาด มวล วัสดุ และสภาพผิวของแต่ละรายการ
• ช่วงที่วัดจริงของความแปรปรวนด้านขนาดของชิ้นงาน และระดับของความต่างระหว่างชิ้น
• ชิ้นงานมีหน้าสัมผัสที่เรียบและลื่นสำหรับดูดหรือไม่ และหน้าสัมผัสนั้นถูกป้อนมาในทิศทางเดียวกันเสมอหรือไม่
• ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งที่ต้องการหลังจับ และข้อกำหนดของกระบวนการถัดไปซึ่งเป็นที่มาของความแม่นยำนั้น
• ความเร่งสูงสุดระหว่างการทำงาน และมีการยกในแนวดิ่งรวมอยู่ด้วยหรือไม่
• ค่าที่วัดจริงของสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน หรือค่าสมมติฝั่งอนุรักษ์นิยมที่จะใช้ในกรณีที่วัดจริงไม่ได้
• น้ำหนักตัวและตำแหน่งจุดศูนย์ถ่วงของแฮนด์ที่เป็นตัวเลือก รวมถึงกำลังสำรองเทียบกับพิกัดของหุ่นยนต์
• ความถี่ในการเปลี่ยนรุ่น และเวลาหยุดต่อครั้งที่ยอมรับได้
• จะตั้งสมมติฐานว่าใช้ทูลเชนเจอร์หรือไม่ และหากใช้จะมีน้ำหนักตัวเพิ่มเท่าใด
• ความถี่ในการเปลี่ยนวัสดุสิ้นเปลือง และช่องทางการจัดหาในประเทศ
• สภาพจริงของความชื้น ฝุ่น คราบน้ำมัน และคุณภาพลมในสภาพแวดล้อมติดตั้ง
• แนวโน้มที่จะมีชิ้นงานเพิ่มเข้ามาหลังเริ่มเดินเครื่อง และน้ำหนักที่คาดการณ์ไว้

ในบรรดารายการเหล่านี้ เจ็ดข้อแรกจากด้านบนคือข้อมูลนำเข้าที่จำเป็นโดยตรงต่อการเลือกวิธีจับยึด การคำนวณแรงจับยึด และการประเมินเพย์โหลด ถ้าออกไปสอบถามราคาในสภาพที่ตรงนี้ยังไม่ถูกเติมด้วยตัวเลข แต่ละบริษัทจะออกแบบแฮนด์บนสมมติฐานที่ต่างกันไป การเปรียบเทียบจึงไม่เกิดขึ้นตั้งแต่ต้น ในทางกลับกัน ขอเพียงเจ็ดข้อนี้นิ่ง ตัวเลือกของวิธีจับยึดก็จะแคบลง แรงจับยึดที่จำเป็นก็หาได้ด้วยสูตร และเมื่อบวกน้ำหนักตัวแฮนด์เข้าไปแล้ว ย่านน้ำหนักยกได้ตามพิกัดของตัวหุ่นยนต์ก็จะถูกกำหนดตามไปด้วย

รูปแบบความล้มเหลวที่พบบ่อย

ขอจัดระเบียบความล้มเหลวที่เกิดขึ้นได้ง่ายในความเป็นจริง โดยมองจากฝั่งสาเหตุ

รูปแบบที่หนึ่ง คือการตัดสินใจเลือกตัวหุ่นยนต์ไปก่อน ตัวอย่างแบบฉบับคือ สั่งซื้อรุ่นพิกัด 10kg ไปก่อนด้วยเหตุผลด้านงบประมาณ แล้วค่อยมาออกแบบแฮนด์ทีหลัง ปรากฏว่าน้ำหนักตัวแฮนด์กลายเป็น 3kg ทำให้เหลือกำลังสำรองสำหรับชิ้นงานเพียง 7kg แล้วต้องย้อนกลับไปทำใหม่ แฮนด์ไม่ใช่ชิ้นส่วนที่ถูกกำหนดหลังตัวหุ่นยนต์ อย่างน้อยที่สุด การประมาณน้ำหนักตัวแฮนด์ควรถูกตั้งขึ้นก่อนที่จะตัดสินใจเลือกรุ่นของตัวหุ่นยนต์

รูปแบบที่สอง คือการกำหนดแรงจับยึดด้วยน้ำหนักของชิ้นงานเพียงอย่างเดียว สิ่งที่สร้างส่วนต่างระหว่าง 245N กับ 740N ไม่ใช่ชิ้นงาน แต่เป็นเงื่อนไขการเคลื่อนไหว ข้อกำหนดที่ว่า “แฮนด์สำหรับชิ้นงาน 5kg” นั้นใช้ไม่ได้ เอกสารข้อกำหนดที่ไม่เขียนความเร่งและทิศทางการลำเลียง ก็เท่ากับไม่ได้เขียนข้อกำหนดของแรงจับยึดไว้เลย

รูปแบบที่สาม คือการคำนวณสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานด้วยค่าจากแคตตาล็อก ชิ้นงานจริงย่อมมีน้ำมัน น้ำมันตัดกลึง สารถอดแบบ และฝุ่นเกาะอยู่ แรงจับยึดที่คำนวณด้วยสัมประสิทธิ์ของสภาพผิวแห้งจะไม่พอเมื่อใช้ที่หน้างาน ผลจากการข้ามการวัดจริงด้วยตัวอย่าง คือการต้องกลับไปทำการชุบผิวขาจับใหม่หลังเริ่มผลิตจริง ซึ่งเป็นการย้อนกลับที่ควรหลีกเลี่ยง

รูปแบบที่สี่ คือการเลือกโดยไม่คิดถึงการจัดหาวัสดุสิ้นเปลือง สภาพที่แผ่นดูดสุญญากาศของแฮนด์ซึ่งเลือกมาด้วยสมรรถนะกลับหาซื้อในประเทศไม่ได้ และต้องรอขนส่งทางอากาศทุกครั้งที่เปลี่ยน จะทำให้อัตราการเดินเครื่องลดลงอย่างแน่นอน แฮนด์เป็นชิ้นส่วนที่สัมผัสชิ้นงานอยู่ตลอด จึงย่อมสึกหรอแน่นอน

รูปแบบที่ห้า คือการเดินหน้าระบบอัตโนมัติต่อไปโดยยังคงสมมติฐานว่าการเปลี่ยนรุ่นใช้คน ในหน้างานที่ผลิตหลากหลายชนิด ถ้าเหลือเฉพาะการสลับเปลี่ยนแฮนด์ที่ยังใช้คนอยู่ ตรงนั้นจะกลายเป็นคอขวดของไลน์ ถ้าเดินหน้าออกแบบโดยไม่แปลงจำนวนครั้งของการเปลี่ยนรุ่นและเวลาหยุดให้เป็นตัวเลข วัสดุสำหรับตัดสินว่าจำเป็นต้องมีทูลเชนเจอร์หรือไม่ก็จะไม่ครบจนถึงตอนสุดท้าย

รูปแบบที่หก คือการมองข้ามตำแหน่งจุดศูนย์ถ่วงและโมเมนต์ ถึงจะอยู่ในกรอบของน้ำหนักยกได้ตามพิกัด แต่แฮนด์ที่ขาจับยาวและจุดศูนย์ถ่วงอยู่ไกลจะเกินโมเมนต์ที่ข้อมือยอมรับได้ การออกแบบที่วางใจเพราะดูแต่น้ำหนักอย่างเดียว จะจบลงด้วยการต้องลดความเร่งเมื่อขึ้นเครื่องจริง และทำไซเคิลไทม์ตามที่ตั้งไว้แต่แรกไม่ได้

สรุป – แฮนด์ไม่ใช่สิ่งที่ตัดสินใจเป็นอันดับสุดท้าย

ขอสรุปข้อเสนอของบทความนี้ การเลือกโรบอตแฮนด์และกริปเปอร์ไม่ใช่รายละเอียดปลีกย่อยที่พ่วงมากับการเลือกรุ่นของตัวหุ่นยนต์ แต่เป็นตัวงานที่ทำให้เงื่อนไขของชิ้นงานนิ่ง และเป็นรายการที่ควรลงมือเป็นอันดับแรกของการพิจารณา

วิธีจับยึดแบ่งใหญ่ ๆ ได้สามแบบ แบบกลไกเหมาะกับชิ้นส่วนที่รูปทรงไม่สม่ำเสมอและงานประกอบ แบบดูดสุญญากาศเหมาะกับกล่องและถาดที่หาผิวเรียบได้ ส่วนแบบซอฟต์อะแดปทีฟเหมาะกับชิ้นงานที่รูปทรงไม่แน่นอนและแตกหักง่าย เมื่อลังเล หลักปฏิบัติคือให้เริ่มพิจารณาจากพาราลเลลจอว์

แรงจับยึดที่จำเป็นหาได้จาก F = (m × (g + a) × SF) / (μ × n) และค่าประมาณของตัวประกอบความปลอดภัยคือ 2 เท่าสำหรับการลำเลียงแนวราบ และ 4 เท่าสำหรับการยกแนวดิ่ง แม้เป็นชิ้นงาน 5kg เท่ากัน แรงจับยึดที่จำเป็นก็ขยับได้ราว 3 เท่าตามเงื่อนไขการเคลื่อนไหว เนื่องจากน้ำหนักยกได้ตามพิกัดรวมน้ำหนักตัวแฮนด์ไว้ด้วย การติดแฮนด์ 2kg เข้ากับพิกัด 10kg จะเหลือกำลังสำรองสำหรับชิ้นงาน 8kg ในไลน์ที่มีการเปลี่ยนรุ่นหลากหลายบ่อยครั้ง ทูลเชนเจอร์ราคา 9,000 ถึง 20,000 ดอลลาร์สหรัฐ จะกลายเป็นทางเลือกที่ทดแทนการเพิ่มแขนกลราคา 30,000 ถึงกว่า 100,000 ดอลลาร์สหรัฐ ได้

และสำหรับการนำมาใช้ในประเทศไทย ขอให้มองความสามารถในการจัดหาและเงื่อนไขด้านสภาพแวดล้อมด้วยน้ำหนักเท่ากับสมรรถนะ อะไหล่หาได้ในประเทศหรือไม่ ทนความชื้นและฝุ่นได้หรือไม่ สองข้อนี้ไม่ได้เขียนไว้ที่ใดในแคตตาล็อก แต่สิ่งที่ตัดสินอัตราการเดินเครื่องคือฝั่งนี้ต่างหาก

สำหรับผู้ที่กำลังมีปัญหาในการเลือกโรบอตแฮนด์

ควรยึดวิธีจับยึดแบบใดเป็นแกน ตัดสินไม่ได้ด้วยชิ้นงานของบริษัทตัวเอง หรือกระทั่งว่าความแปรปรวนของน้ำหนักชิ้นงานและสภาพจริงของแรงเสียดทานยังไม่มีอยู่ในมือในรูปของตัวเลข เรายินดีรับปรึกษาตั้งแต่ขั้นนี้เช่นกัน TOMAS TECH มีฐานอยู่ที่กรุงเทพฯ ดูแลตั้งแต่ระบบบริหารการผลิตไปจนถึงระบบอัตโนมัติของโรงงาน ให้กับอุตสาหกรรมการผลิตสัญชาติญี่ปุ่นในประเทศไทยและอาเซียน เราสามารถช่วยตั้งแต่การจัดระเบียบว่าควรเริ่มจับตัวเลขตัวใดก่อน โดยสอบถามกระบวนการและชิ้นงานในปัจจุบันไปพร้อมกัน ขอความกรุณาติดต่อผ่านแบบฟอร์มติดต่อสอบถาม

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

โรบอตแฮนด์กับกริปเปอร์เป็นสิ่งเดียวกันหรือไม่

ในทางปฏิบัติถือว่ามีความหมายเกือบเท่ากันก็ไม่ผิด กริปเปอร์เป็นคำที่ชี้ถึงอุปกรณ์ที่มีหน้าที่จับและยึดชิ้นงาน ส่วนโรบอตแฮนด์เป็นคำเรียกเดียวกันในสำนวนแบบญี่ปุ่น บางบริบทจะเรียกเฉพาะโครงสร้างหลายนิ้วที่คล้ายมือคนว่าแฮนด์ แต่ในหน้างานผลิตของญี่ปุ่นนั้นแม้แต่ชักคว้าจับธรรมดาก็ยังเรียกว่าแฮนด์ ในเอกสารข้อกำหนด ถ้าตรึงคำเรียกภายในองค์กรให้เหลือคำเดียว ขอบเขตของใบเสนอราคาก็จะเคลื่อนได้ยากขึ้น

เอนด์เอฟเฟกเตอร์คืออะไร

เป็นคำที่กว้างที่สุด หมายถึงอุปกรณ์ทั้งหมดที่ติดตั้งอยู่ตรงปลายแขนหุ่นยนต์และทำงานจริง ไม่ใช่แค่กริปเปอร์ที่ใช้จับเท่านั้น แต่รวมถึงหัวเชื่อม ปืนพ่นสี ไขควงขันสกรู และเซนเซอร์สำหรับงานตรวจสอบด้วย ในโลกที่ใช้ภาษาอังกฤษยังเรียกว่า end of arm tooling หรือย่อว่า EOAT พูดอีกอย่างคือความสัมพันธ์ที่ว่าเอนด์เอฟเฟกเตอร์กว้างที่สุด และกริปเปอร์เป็นเซตย่อยของมัน

หุ่นยนต์พิกัด 10kg จัดการชิ้นส่วน 10kg ได้หรือไม่

ไม่ได้ เพราะน้ำหนักยกได้ตามพิกัดรวมน้ำหนักตัวของแฮนด์เองไว้ด้วย กรณีที่ติดแฮนด์น้ำหนักตัว 2kg เข้ากับหุ่นยนต์พิกัด 10kg ส่วนที่เหลือให้ใช้กับชิ้นงานคือ 8kg ในโครงสร้างที่ใช้ทูลเชนเจอร์ร่วมด้วยจะบวกส่วนของแผ่นสองแผ่น และในโครงสร้างที่เรียงแผ่นดูดหลายตัวแบบดูดสุญญากาศก็จะบวกส่วนของโครงและเครื่องกำเนิดสุญญากาศเข้าไปอีก นอกจากนี้ ต่อให้น้ำหนักอยู่ในกรอบ แต่ถ้าจุดศูนย์ถ่วงอยู่ไกลก็อาจติดที่โมเมนต์ที่ข้อมือยอมรับได้ จึงขอให้ตรวจสอบกับตารางค่าที่ยอมรับได้ของผู้ผลิตไปพร้อมกัน

แรงจับยึดคำนวณอย่างไร

หาได้จาก F = (m × (g + a) × SF) / (μ × n) โดย m คือมวลของชิ้นงาน g คือความเร่งโน้มถ่วง a คือความเร่งสูงสุด SF คือตัวประกอบความปลอดภัย μ คือสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน และ n คือจำนวนจุดสัมผัส ตัวประกอบความปลอดภัยมีค่าประมาณคือ 2 เท่าสำหรับการลำเลียงแนวราบ และ 4 เท่าสำหรับการยกแนวดิ่ง กรณีที่การเร่งและการหน่วงสูงหรือมีความเป็นไปได้ของการชนให้ยกขึ้นอีก สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานเปลี่ยนแปลงมากตามสภาพผิว จึงขอให้ถือหลักการวัดจริงกับชิ้นงานจริง

ควรนำทูลเชนเจอร์มาใช้ในกรณีใด

กรณีที่มีการเปลี่ยนรุ่นบ่อยครั้ง และไลน์ต้องหยุดเพราะการสลับเปลี่ยนแฮนด์ทุกครั้ง ต้นทุนรวมของ 1 ชุดอยู่ที่ราว 9,000 ถึง 20,000 ดอลลาร์สหรัฐ แต่เมื่อวางสิ่งที่นำมาเทียบเป็นการเพิ่มแขนหุ่นยนต์อีก 1 ตัว นั่นคือ 30,000 ถึงกว่า 100,000 ดอลลาร์สหรัฐ การตัดสินก็จะเปลี่ยนไป เนื่องจากแม้ที่เพดานบน 20,000 ดอลลาร์สหรัฐ ก็ยังต่ำกว่าขอบล่างของการเพิ่มแขนกล ในไลน์ที่เปลี่ยนรุ่นหลากหลาย ความสมเหตุสมผลทางเศรษฐศาสตร์จึงเกิดขึ้น ถ้าเปลี่ยนรุ่นเพียงเดือนละไม่กี่ครั้ง การใช้คนเปลี่ยนจะถูกกว่า

แหล่งอ้างอิง

• ความแตกต่างของกริปเปอร์ 3 วิธี ได้แก่ แบบกลไก แบบดูดสุญญากาศ และแบบซอฟต์อะแดปทีฟ ชิ้นงานที่เหมาะกับแต่ละวิธี และหลักปฏิบัติที่ให้เริ่มพิจารณาจากพาราลเลลจอว์ จาก Standard Bots
• สูตรคำนวณแรงจับยึดและความหมายของพารามิเตอร์แต่ละตัว จาก IPR Worldwide
• แนวคิดในการเลือกเอนด์เอฟเฟกเตอร์ ค่าประมาณของตัวประกอบความปลอดภัย และมาตรฐานการติดตั้งหน้าแปลน ISO 9409-1 จาก Robotics Engineering Lab
• ประเด็นที่ว่าน้ำหนักยกได้ตามพิกัดรวมน้ำหนักตัวแฮนด์ไว้ด้วย และความสัมพันธ์กับแรงจับยึด จาก Robotiq
• ย่านค่าใช้จ่ายของทูลเชนเจอร์ การเปรียบเทียบกับการเพิ่มแขนกล และจุดยืนของผู้ผลิตรายหลัก จาก Graba Robot
• อันดับโลกของจำนวนหุ่นยนต์ที่ติดตั้งในประเทศไทย จุดยืนภายในภูมิภาคอาเซียน และส่วนแบ่งในตลาดเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ จาก Asian Robotics Review
• แนวโน้มตลาด end of arm tooling และจุดยืนของภูมิภาคอาเซียน จาก Persistence Market Research