คู่มือการเลือกหุ่นยนต์คาร์ทีเซียน | โมเมนต์ รอบเวลา การควบคุม และ RFP สำหรับโรงงานในไทย

บทนำ: การเลือกหุ่นยนต์คาร์ทีเซียนไม่ได้จบแค่น้ำหนักบรรทุกและระยะชักในแคตตาล็อก

มีกรณีที่การเลือกหุ่นยนต์คาร์ทีเซียนจบลงเพียงแค่ดูช่อง “น้ำหนักบรรทุกสูงสุด” และ “ระยะชัก” ในแคตตาล็อก โรงงานติดตั้งหุ่นยนต์คาร์ทีเซียน 2 แกนเพื่อย้ายชิ้นงานจากถาดไปยังคอนเวเยอร์ แต่เพราะติดชิ้นงานไว้ที่ปลายแขนยาว รางนำจึงเสียหายเร็ว แทคไทม์ที่คำนวณจากความเร็วสูงสุดในแคตตาล็อกทำไม่ได้จริง การแบ่งหน้าที่ของสัญญาณกับ PLC ระดับบนตกลงกันไม่ได้ ทำให้การเริ่มเดินเครื่องล่าช้า คำปรึกษาลักษณะนี้ไม่ใช่เรื่องแปลกในโรงงานญี่ปุ่นในไทยเช่นกัน

ขอสรุปประเด็นหลักของบทความนี้ไว้ก่อน บทความนี้มองว่า การเลือกหุ่นยนต์คาร์ทีเซียนถูกกำหนดด้วย 3 เรื่องต่อไปนี้

• (1) แรงและโมเมนต์: โมเมนต์ที่กระทำต่อแต่ละแกนซึ่งเกิดจากมวลและตำแหน่งจุดศูนย์ถ่วง (ระยะเยื้อง หรือ offset) ของชิ้นงานและมือจับ และโครงสร้างว่าเป็นแบบยึดด้านเดียว (แบบแขน) หรือแบบรองรับสองด้าน (แบบแกนทรี)
• (2) เงื่อนไขการเคลื่อนที่และวิธีขับเคลื่อน: ระยะเคลื่อนที่ ความเร็ว และความเร่งที่คำนวณย้อนจากแทคไทม์ และวิธีขับเคลื่อน เช่น บอลสกรู สายพาน แร็คแอนด์พิเนียน และลิเนียร์มอเตอร์
• (3) การควบคุม อินเทอร์เฟซ และความปลอดภัย: ใช้คอนโทรลเลอร์เฉพาะหรือต่อตรงกับ PLC สัญญาณกับระบบระดับบน การกลับจุดอ้างอิง (homing) และฟังก์ชันความปลอดภัย

นอกจากนี้ เพิ่ม (4) ระยะทางที่ใช้เป็นฐานของอายุการใช้งาน (เป็นค่าที่ตั้งอยู่บนสมมติฐานว่าวิ่งกี่ km) และความแม่นยำของพื้นผิวติดตั้ง แล้วเขียนทั้งหมดนี้ลงใน RFP (เอกสารขอข้อเสนอ) และตรวจยืนยันใน FAT (การตรวจสอบก่อนส่งออกจากโรงงานผู้ผลิต) และ SAT (การตรวจรับที่หน้างาน) นี่คือจุดยืนของบทความนี้

(1) และ (2) ดูเหมือนเป็นคนละเรื่องกัน แต่ไม่ได้แยกจากกัน เนื่องจากความเร่งเข้าไปอยู่ทั้งในสูตรคำนวณโมเมนต์และในค่าสัมประสิทธิ์ของการคำนวณอายุการใช้งาน ผลของทั้งสองเรื่องจึงคูณกัน ประเด็นนี้จะอธิบายในบทถัด ๆ ไปโดยอ้างอิงเอกสารที่ผู้ผลิตเปิดเผย

บทความนี้ไม่ใช่การแนะนำหรือจัดอันดับผลิตภัณฑ์ใด ตัวเลขและฟังก์ชันของผลิตภัณฑ์อ้างอิงจากเอกสารที่แต่ละบริษัทเปิดเผย และนำเสนอในรูปแบบ “บริษัทดังกล่าวอธิบายว่า…” วันที่เข้าชมทั้งหมดคือ 15 ตุลาคม 2026 ส่วนการประมาณการต้นทุนในช่วงท้ายเป็นตัวเลขสมมติที่จัดทำขึ้นสำหรับบทความนี้

ทำไมโรงงานในไทยจึงควรพิจารณาหุ่นยนต์คาร์ทีเซียนในตอนนี้

ในไทย การลงทุนด้านระบบอัตโนมัติยังเคลื่อนไหวต่อเนื่อง ตามประกาศของสำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมการลงทุน (BOI) (PR No.117/2569 วันที่ 23 กรกฎาคม 2026) คำขอรับการส่งเสริมการลงทุนในเดือนมกราคมถึงมิถุนายน 2026 มี 1,299 โครงการ มูลค่าประมาณ 1.47 ล้านล้านบาท เพิ่มขึ้น 37% เมื่อเทียบกับช่วงเดียวกันของปีก่อน ในจำนวนนี้ สาขาเครื่องจักร ระบบอัตโนมัติ และหุ่นยนต์มี 82 โครงการ มูลค่าประมาณ 13,100 ล้านบาท ส่วนคำขอภายใต้มาตรการ “Smart and Sustainable Industry” ซึ่งมุ่งเป้าการเปลี่ยนเครื่องจักร เทคโนโลยีดิจิทัล และการนำระบบอัตโนมัติและหุ่นยนต์มาใช้ มี 132 โครงการ มูลค่าประมาณ 17,200 ล้านบาท ตัวเลขทั้งหมดนี้เป็นตัวเลขฐาน “คำขอ” และเป็นคนละตัวเลขกับตัวเลขฐาน “อนุมัติ”

สำหรับภาพรวมของหุ่นยนต์ มีรายงาน World Robotics 2026 ที่สหพันธ์หุ่นยนต์นานาชาติ (IFR) เผยแพร่เมื่อ 24 กันยายน 2026 ตามข้อมูลของ IFR ในปี 2025 หุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่ทำงานอยู่ในโรงงานทั่วโลกมี 5 ล้านเครื่อง เพิ่มขึ้น 9% จากปีก่อน และจำนวนการติดตั้งต่อปีมากกว่า 600,000 เครื่อง เพิ่มขึ้น 11% IFR ประกาศว่าการติดตั้งในจีนปี 2025 มี 354,000 เครื่อง คิดเป็น 59% ของทั่วโลก ตัวเลขเหล่านี้เป็นตัวเลขระดับโลก ส่วนจำนวนการติดตั้งหรือจำนวนที่ทำงานอยู่ในไทยนั้น ไม่พบในเนื้อหาของเอกสารที่ IFR เปิดเผย (ข่าวประชาสัมพันธ์และเอกสารแถลงข่าว)

ตัวเลขฝั่งการผลิตมีทั้งบวกและลบ เมื่อตรวจสอบประกาศของสภาอุตสาหกรรมแห่งประเทศไทย (FTI) ผ่านเว็บไซต์รวบรวมข้อมูล Trading Economics (ข้อมูลทุติยภูมิ) พบว่าการผลิตรถยนต์ในเดือนสิงหาคม 2026 อยู่ที่ 124,646 คัน เพิ่มขึ้น 10.93% เมื่อเทียบกับเดือนเดียวกันของปีก่อน และยอดขายในประเทศเดือนสิงหาคมอยู่ที่ 59,808 คัน เพิ่มขึ้น 25.59% เมื่อเทียบกับเดือนเดียวกันของปีก่อน ในทางกลับกัน การส่งออกเดือนสิงหาคมลดลง 2.04% เมื่อเทียบกับเดือนเดียวกันของปีก่อน และ FTI คาดการณ์ว่าการผลิตทั้งปี 2026 จะลดลง 3.33% จากปีก่อน ตามข่าวของรอยเตอร์ (เผยแพร่ใน The Star วันที่ 30 กันยายน 2026) ดัชนีผลผลิตอุตสาหกรรม (MPI) เดือนสิงหาคม 2026 เพิ่มขึ้น 4.44% เมื่อเทียบกับเดือนเดียวกันของปีก่อน ทั้งนี้ กระทรวงอุตสาหกรรมได้ปรับวิธีคำนวณ MPI โดยเพิ่มผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์และเปลี่ยนค่าน้ำหนัก

ตัวเลขเหล่านี้เป็นตัวเลขของไทยทั้งประเทศหรือของโลก ไม่ได้สะท้อนสถานการณ์ของแต่ละโรงงานโดยตรง การตัดสินว่าจะนำหุ่นยนต์คาร์ทีเซียนเข้ามาในกระบวนการของตนหรือไม่ ใช้การวัดเวลาทำงานและแทคไทม์จริงตามที่จะกล่าวในบทถัด ๆ ไปจะเป็นแนวทางที่สมเหตุสมผลกว่า

หุ่นยนต์คาร์ทีเซียนคืออะไร: ชื่อเรียก โครงสร้าง และความแตกต่างจากหุ่นยนต์สการ่าและหุ่นยนต์แขนกลแบบข้อต่อ

ชื่อเรียกและนิยาม

บทความนี้ใช้คำว่า “หุ่นยนต์คาร์ทีเซียน” เป็นชื่อเรียกทั่วไป หมายถึงหุ่นยนต์ที่นำแกนเคลื่อนที่แนวตรงมาประกอบตั้งฉากกัน และกำหนดตำแหน่งด้วยพิกัด X, Y, Z มีชื่อเรียกอื่นว่า “หุ่นยนต์พิกัดฉาก” หรือ “Cartesian robot” ส่วนโครงสร้างแบบโครงประตูที่รองรับแกน X ด้วยรางขนาน 2 เส้น มักเรียกว่า “หุ่นยนต์แกนทรี (gantry robot)” และใช้หมายถึงหุ่นยนต์คาร์ทีเซียนแบบแกนทรี

IFR ยก Cartesian robot (เรียกอีกชื่อว่า rectangular robot หรือ gantry robot) เป็นหนึ่งในการจำแนกตามกลไกโดยอิงตาม ISO 8373:2021 และอธิบายว่าเป็น “หุ่นยนต์ที่แกนของข้อต่อเชิงเส้น 3 ข้อสร้างเป็นระบบพิกัดฉาก” นิยามหุ่นยนต์อุตสาหกรรมของ IFR ตั้งอยู่บนเงื่อนไขว่าเป็นแมนิพิวเลเตอร์ที่โปรแกรมได้ตั้งแต่ 3 แกนขึ้นไป ด้วยเหตุนี้ บทความนี้จึงตีความว่าอุปกรณ์ 2 แกนหรือแอคชูเอเตอร์แกนเดียวเพียงตัวเดียวอาจไม่ถูกนับรวมในสถิติของ IFR (ไม่ได้ยืนยันอย่างแน่ชัด)

ประเภทของโครงสร้าง

วิธีแบ่งประเภทโครงสร้างแตกต่างกันเล็กน้อยในแต่ละบริษัท

Yamaha Motor แสดงรูปแบบของแขนในแคตตาล็อกหุ่นยนต์คาร์ทีเซียน XY-X ของบริษัทไว้ดังนี้

• Arm type (แบบแขน): แบบที่แคร่ของแกน Y เคลื่อนที่
• Gantry type (แบบแกนทรี): แบบที่ปลายแกน Y ถูกรองรับด้วยรางนำ
• Moving arm type: แบบที่ตัวแขนของแกน Y เคลื่อนที่เอง
• Pole type: แบบที่แคร่ของแกน Y เคลื่อนที่ขึ้นลง
• XZ type

Festo อธิบายว่าโครงสร้างที่เลือกได้ในเครื่องมือกำหนดคอนฟิกูเรชัน Handling Guide Online ของบริษัท ได้แก่ “Single-axis system (แกนเดียว)” “2D linear gantry” “2D planar surface gantry” “3-dimensional gantry” และ “3D cantilever system (3 แกนแบบยึดด้านเดียว)”

igus อธิบายโครงสร้างพื้นฐานของหุ่นยนต์คาร์ทีเซียนว่าประกอบด้วยแกนฐาน (แกน X) แกนเคลื่อนที่ตามขวางที่วางอยู่บนแกนฐาน (แกน Y) และแกนแบบยึดด้านเดียว (แกน Z) บริษัทระบุว่าแกนฐานมักประกอบด้วยแกน 2 แกนและเพลาที่ทำให้ทั้งสองแกนเคลื่อนที่ขนานกันแบบซิงโครไนซ์ ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรง

บทความนี้พิจารณาโครงสร้างโดยแบ่งกว้าง ๆ เป็น 5 แบบ ได้แก่ หุ่นยนต์แกนเดียว แบบแขน 2 แกน (แบบยึดด้านเดียว) แบบแกนทรี 2 แกน (แบบรองรับสองด้าน) แบบ 3 แกน (XYZ) และแบบ 3 แกนยึดด้านเดียว หุ่นยนต์แกนเดียวเป็นองค์ประกอบของหุ่นยนต์คาร์ทีเซียนด้วย หากงานเป็นเพียงการดัน ป้อน หรือกำหนดตำแหน่งด้วยแกนเดียว บางกรณีกระบอกสูบไฟฟ้าก็เพียงพอ วิธีเลือกกระบอกสูบไฟฟ้าอยู่ในบทความการเลือกกระบอกสูบไฟฟ้า

ความแตกต่างจากหุ่นยนต์สการ่าและหุ่นยนต์แขนกลแบบข้อต่อ

เรื่องความแตกต่างระหว่างหุ่นยนต์คาร์ทีเซียนกับหุ่นยนต์สการ่าและหุ่นยนต์แขนกลแบบข้อต่อ แต่ละบริษัทอธิบายไว้ดังนี้ ทั้งหมดเป็นคำอธิบายของผู้ผลิตเอง

• IAI (เว็บไซต์ยุโรป): เป็นโครงสร้างแบบโมดูลจึงไม่ใหญ่เกินจำเป็น และใช้พื้นที่น้อยกว่าหุ่นยนต์แขนกลแบบข้อต่อ โครงสร้างสี่เหลี่ยมทำให้มีเสถียรภาพและทนแรงดัด การเคลื่อนที่ขึ้นลงควบคุมเพียง 1 แกน การเขียนโปรแกรมจึงง่าย ค่าซื้อและค่าบำรุงรักษามักต่ำกว่าหุ่นยนต์ที่ซับซ้อนอย่างหุ่นยนต์แขนกลแบบข้อต่อ 6 แกน พื้นที่ทำงานขยายตามความยาวของแกน และเหมาะกับกระบวนการที่ใช้แรง เช่น การกด การขันสกรู และการกัด (milling)
• igus (บล็อกวันที่ 6 เมษายน 2020): ไม่ต้องแปลงคำสั่งการเคลื่อนที่เป็นจลนศาสตร์ของหุ่นยนต์ การเขียนโปรแกรมจึงง่ายมาก หุ่นยนต์แขนกลแบบข้อต่อมีรูปร่างตายตัว จึงไม่สามารถติดตั้งเข้าไปในเครื่องจักรได้ทุกเครื่อง และปกติจะตั้งแยกอยู่ภายนอกเครื่องจักร พื้นที่ทำงานของหุ่นยนต์สการ่าเป็นรูปไต (kidney-shaped) และความเร็วช้ากว่าหุ่นยนต์เดลต้า แต่เร็วกว่าหุ่นยนต์คาร์ทีเซียน
• Epson (เว็บไซต์บริษัทในอินเดีย): อธิบายว่าหุ่นยนต์สการ่าแบบแขวนเพดานซีรีส์ RS มีพื้นที่ติดตั้งเป็นศูนย์ (zero footprint) จึงใช้แทนหุ่นยนต์คาร์ทีเซียน หุ่นยนต์แกนทรี และหุ่นยนต์สการ่าทั่วไปได้ นี่เป็นตัวอย่างมุมมองของผู้ผลิตที่เสนอหุ่นยนต์สการ่าแทนหุ่นยนต์คาร์ทีเซียน

บทความนี้ไม่ตัดสินว่าแบบใดถูกกว่าหรือแบบใดแม่นยำกว่า แกนในการตัดสินมี 5 ข้อ ได้แก่ รูปร่างของพื้นที่ทำงาน (สี่เหลี่ยม หรือรูปไตหรือส่วนโค้ง) ความแข็งเกร็ง ภาระในการเขียนโปรแกรม พื้นที่ติดตั้ง และขยายพื้นที่ได้ด้วยการต่อแกนให้ยาวขึ้นหรือไม่ การเปรียบเทียบ 5 ประเภท ได้แก่ หุ่นยนต์แขนกลแบบข้อต่อ หุ่นยนต์สการ่า และหุ่นยนต์แบบพาราเรลลิงก์ เป็นต้น สรุปไว้ในบทความเปรียบเทียบหุ่นยนต์อุตสาหกรรม 5 ประเภท

สิ่งที่ต้องกำหนดก่อน: รายการชิ้นงาน มือจับ และการเคลื่อนที่

ก่อนเปิดแคตตาล็อกรุ่น ให้ทำรายการชิ้นงาน มือจับ และการเคลื่อนที่ก่อน Yamaha Motor อธิบายว่าขั้นตอนแรกของการเลือกหุ่นยนต์คาร์ทีเซียนคือ “ตรวจสอบรุ่นที่เหมาะกับการใช้งานและช่วงการเคลื่อนที่” ในคู่มือการเลือกแบบ 2 แกนของบริษัท จะดำเนินการตามลำดับต่อไปนี้

1. เลือกรูปแบบของแขน (แบบแขน แบบแกนทรี เป็นต้น)
2. เลือกแถวในตารางที่ตรงกับระยะชักของแกน Y และน้ำหนักบรรทุก
3. เลือกชนิดของสายเคเบิล
4. เลือกระยะชักของแกน X
5. เลือกความเร็ว
6. กำหนดรุ่น

Festo อธิบายว่าข้อมูลที่ต้องป้อนในเครื่องมือกำหนดคอนฟิกูเรชัน Handling Guide Online ได้แก่ “Payload (น้ำหนักบรรทุก)” “Drive system of the axis (วิธีขับเคลื่อนของแกน)” “Distance from the centre of the load (ระยะจากจุดศูนย์ถ่วงของโหลด)” “Working stroke (ระยะชักใช้งาน)” และ “Reference cycle (รอบอ้างอิง)” จะเห็นว่าน้ำหนักและระยะจุดศูนย์ถ่วง (1) รวมถึงระยะชัก รอบอ้างอิง และวิธีขับเคลื่อน (2) เป็นช่องป้อนข้อมูลโดยตรง

บทความนี้แนะนำให้ทำตารางรายการดังต่อไปนี้ตั้งแต่แรก เพื่อเตรียมข้อมูลป้อนเหล่านี้ให้ครบ

รายการที่มักตกหล่นในตารางนี้คือมวลและตำแหน่งจุดศูนย์ถ่วงของมือจับ หากเทียบเพียงมวลชิ้นงานกับน้ำหนักบรรทุก โดยไม่นับน้ำหนักของมือจับและจิ๊ก และระยะที่ยื่นออกไปที่ปลายแขน จะประมาณโมเมนต์ใน (1) ไม่ได้ วิธีเลือกแบบมือจับและการคำนวณแรงจับอยู่ในบทความการเลือกมือจับหุ่นยนต์และกริปเปอร์ บทความนี้เน้นเพียงประเด็นว่ามวลและจุดศูนย์ถ่วงของมือจับเป็นข้อมูลที่ต้องนำไปใช้เลือกฝั่งหุ่นยนต์

น้ำหนักบรรทุกเปลี่ยนไปตามวิธีคำนวณและเงื่อนไขของผู้ผลิต

ค่า “น้ำหนักบรรทุกสูงสุด” ในแคตตาล็อก ควรอ่านหลังจากตรวจสอบแล้วว่าเป็นค่าภายใต้เงื่อนไขใด เพราะแม้เป็นรุ่นเดียวกัน ค่าก็เปลี่ยนไปตามท่าทางการติดตั้ง ลีด และระยะชัก

ตัวอย่างที่ค่าเปลี่ยนตามลีดและท่าทางแม้เป็นรุ่นเดียวกัน

ในตารางสเปกของหุ่นยนต์แกนเดียว FLIP-X T4L ของ Yamaha Motor (บอลสกรูเส้นผ่านศูนย์กลาง 8mm ระยะชัก 50-400mm) แสดงค่าตามลีดดังนี้

แหล่งที่มา: Yamaha Motor FLIP-X Specification sheet (T4L) ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งซ้ำคือ ±0.02mm (ตามหมายเหตุของบริษัทเป็นค่าที่เข้าจากทิศทางเดียว)

เมื่อลดลีดลง ความเร็วจะลดลง ส่วนแรงขับและน้ำหนักบรรทุกในแนวตั้งจะเพิ่มขึ้น และยังเห็นได้ว่าน้ำหนักบรรทุกในแนวนอนกับแนวตั้งต่างกันมาก

ในซีรีส์ Robonity ของ Yamaha Motor (สเปกที่แสดงบน MonotaRO) ก็เห็นแนวโน้มเดียวกัน LBAS04-6AP (ลีด 6mm) มีความเร็ว 400mm/s น้ำหนักบรรทุกแนวนอน 20kg แนวตั้ง 5kg แรงขับพิกัด 141N ส่วน LBAS04-12AP (ลีด 12mm) มีความเร็ว 800mm/s แนวนอน 12kg แนวตั้ง 2kg แรงขับพิกัด 71N ส่วน LGXS12-5 (ลีด 5mm) มีความเร็ว 300mm/s แนวนอน 115kg แนวตั้ง 45kg แรงขับพิกัด 1360N และ LGXS12-10 (ลีด 10mm) มีความเร็ว 600mm/s แนวนอน 95kg แนวตั้ง 25kg แรงขับพิกัด 678N

สำหรับ 2 แกน ค่าเปลี่ยนตามระยะชักของแกน Y

ใน XY-X ของ Yamaha Motor น้ำหนักบรรทุกสูงสุดของแบบ 2 แกนแสดงเป็นตารางแยกตามระยะชักของแกน Y (จะสรุปเป็นตารางในบทถัดไปอีกบท) ในเอกสารกลุ่มผลิตภัณฑ์ของบริษัท แสดงน้ำหนักบรรทุกสูงสุดของ XY-X ตั้งแต่ 4.5kg ของ PXYx ไปจนถึง 40kg ของ HXYx และ HXYLx และมีหมายเหตุว่าเป็นค่าของแบบแขนและสเปกแบบรางกระดูกงู (เคเบิลแคริเออร์) เมื่อโครงสร้างเปลี่ยน ค่าก็เปลี่ยน จึงต้องอ่านรุ่นคู่กับโครงสร้างเสมอ

วิธีคำนวณเองก็ต่างกันตามผู้ผลิต

ในหน้าคัดกรองหุ่นยนต์แกนเดียวของ MISUMI (ญี่ปุ่น) มีหมายเหตุที่ช่อง “น้ำหนักบรรทุกสูงสุด (แนวนอน/แนวตั้ง)” และ “แรงขับสูงสุด” ว่า “วิธีคำนวณแตกต่างกันตามผู้ผลิต โปรดตรวจสอบรายละเอียดในข้อมูลทางเทคนิคของแต่ละผู้ผลิต” ส่วน Festo ระบุน้ำหนักบรรทุกสูงสุดของ linear gantry และ planar surface gantry ว่า “Dependent on the selected dynamic response (ขึ้นอยู่กับคุณลักษณะเชิงพลวัตที่เลือก)”

ด้วยเหตุนี้ บทความนี้จึงไม่แนะนำให้เปรียบเทียบน้ำหนักบรรทุกของผู้ผลิตต่าง ๆ แบบเรียงกันตรง ๆ ก่อนเปรียบเทียบ ให้ปรับให้ตรงกันก่อนว่าเป็นค่าภายใต้เงื่อนไขใดของท่าทาง ลีด ความเร็ว ความเร่ง ระยะเยื้อง และระยะชัก หากปรับให้ตรงกันไม่ได้ การส่งตารางรายการของโรงงาน (บทก่อนหน้า) ให้แต่ละบริษัท แล้วขอให้ตอบว่าเงื่อนไขนั้นใช้ได้หรือไม่ จะตรวจสอบได้ง่ายกว่า

โมเมนต์ที่ยอมให้และระยะยื่นที่ยอมให้: จุดศูนย์ถ่วงที่เยื้องทำให้อายุสั้นลง

พิจารณาโมเมนต์ใน 3 ทิศทาง

IAI ถือว่าโมเมนต์ที่ยอมให้ของแกนเดียวแสดงความสามารถรับภาระของรางนำเชิงเส้น (linear guide) ที่อยู่ภายใน และแสดงไว้ใน 3 ทิศทาง ได้แก่ Ma (pitching) Mb (yawing) และ Mc (rolling) ในเอกสารทางเทคนิคของบริษัทมีสูตรคำนวณโมเมนต์แต่ละทิศทางจากมวลชิ้นงาน m1 มวลขายึด m2 ระยะถึงจุดศูนย์ถ่วงของแต่ละส่วน และความเร่ง a (G)

บริษัทแบ่งโมเมนต์ที่ยอมให้เป็น 2 ชนิด

• โมเมนต์ที่ยอมให้แบบสถิต: ค่าสูงสุดที่กระทำได้ขณะหยุดนิ่ง บริษัทเรียกว่า “ดัชนีของความเสียหาย (an index for damage)”
• โมเมนต์ที่ยอมให้แบบพลวัต: ค่าสำหรับคำนวณอายุพิกัดมาตรฐาน บริษัทเรียกว่า “ดัชนีของอายุการใช้งาน (an index for service life)”

นอกจากนี้ บริษัทอธิบายว่า ค่าที่ยอมให้แบบสถิตของแบบโต๊ะ (table type) เป็นค่าที่ตำแหน่งเหนือบล็อกนำโดยตรง หากจุดที่แรงกระทำอยู่ห่างออกไป การโก่งและการบิดของโต๊ะจะมากขึ้น และอาจเกิดความเสียหาย

FLIP-X T4L ของ Yamaha Motor แสดงโมเมนต์ที่ยอมให้แบบสถิตไว้เป็น MY 15N·m, MP 19N·m และ MR 18N·m

ระยะยื่นที่ยอมให้มาพร้อมสมมติฐานเรื่องอายุ

Yamaha Motor นิยาม “ระยะยื่นที่ยอมให้ (Allowable overhang)” ของ FLIP-X T4L ว่าเป็น “ระยะจากกึ่งกลางผิวบนของสไลเดอร์ถึงจุดศูนย์ถ่วงของวัตถุที่ลำเลียง เมื่ออายุของรางนำเท่ากับ 10,000km” และมีหมายเหตุเพิ่มว่า “อายุคำนวณจากรุ่นระยะชัก 300mm”

ตัวอย่างค่าตามเงื่อนไขจากตารางของบริษัทมีดังนี้

แหล่งที่มา: Yamaha Motor FLIP-X Specification sheet (T4L) เป็นค่าที่คำนวณด้วยอายุรางนำ 10,000km จากรุ่นระยะชัก 300mm สำหรับแนวตั้ง ตรวจสอบเฉพาะค่าทิศ A และทิศ C

ภายใต้เงื่อนไขเดียวกันคือแนวนอน ลีด 12mm เมื่อมวลเพิ่มจาก 2kg เป็น 4.5kg ระยะที่ยอมให้ในทิศ A ลดลงจาก 433mm เหลือ 223mm และที่ติดผนัง ลีด 2mm มวล 6kg ระยะที่ยอมให้ในทิศ B เป็น 0mm จะเห็นว่าแม้เป็นผลิตภัณฑ์เดียวกัน ระยะที่เยื้องจุดศูนย์ถ่วงได้ก็เปลี่ยนไปมากตามท่าทางและมวล

(1) และ (2) มีผลแบบคูณกัน

ตรงนี้ขออธิบายแก่นของประเด็นหลักในบทความนี้ ในสูตรของ IAI ความเร่ง a (G) เข้าไปอยู่ในการคำนวณโมเมนต์แบบพลวัต Ma และ Mb นอกจากนี้ ในการคำนวณอายุการใช้งานของบริษัท ค่าสัมประสิทธิ์ภาระ fw ถูกแบ่งช่วงตามขนาดของการเร่งและลดความเร็ว

แหล่งที่มา: IAI General Catalog 2020 Technical Reference

กล่าวคือ เมื่อเพิ่มความเร่งเพื่อลดแทคไทม์ โมเมนต์ที่กระทำจะมากขึ้น และค่าสัมประสิทธิ์ภาระก็มากขึ้นในเวลาเดียวกัน การเผื่อค่าสำหรับจุดศูนย์ถ่วงที่เยื้อง (1) และความเร่ง (2) แยกกันจึงอาจไม่พอ ในตารางของ T4L ของ Yamaha Motor ก็เช่นกัน เมื่อเปลี่ยนลีด น้ำหนักบรรทุก ความเร็วสูงสุด และระยะยื่นที่ยอมให้จะเปลี่ยนไปพร้อมกัน

ด้วยเหตุนี้ บทความนี้จึงแนะนำให้คำนวณจุดศูนย์ถ่วงรวมของมือจับและชิ้นงานจาก CAD คำนวณ Ma, Mb, Mc ของแต่ละแกนจนถึงค่าขณะเร่งและลดความเร็ว แล้วเทียบกับค่าที่ยอมให้ทั้งแบบสถิตและแบบพลวัต จากนั้นขอเอกสารคำนวณนั้นใน RFP และตรวจสอบตอนรับมอบว่าสมมติฐานไม่ได้เปลี่ยนไป การคำนวณอายุและแนวคิดเรื่องพรีโหลดของรางนำเชิงเส้นที่อยู่ภายในแกน อธิบายโดยละเอียดในบทความการเลือก Linear Guide

วิธีเลือกระหว่างแบบยึดด้านเดียว (แบบแขน) กับแบบรองรับสองด้าน (แบบแกนทรี)

สิ่งที่อ่านได้จากตารางของ Yamaha

เมื่อดึงน้ำหนักบรรทุกสูงสุดของแบบแขนและแบบแกนทรีตามระยะชักของแกน Y จากคู่มือการเลือกแบบ 2 แกนในแคตตาล็อก XY-X ของ Yamaha Motor จะได้ดังนี้ บริษัทนิยามแบบแกนทรีว่าเป็น “แบบที่ปลายแกน Y ถูกรองรับด้วยรางนำ”

แหล่งที่มา: Yamaha Motor XY-X Cartesian robots catalog (คู่มือการเลือกแบบ 2 แกน)

จากตารางนี้อ่านแนวโน้มได้ว่า แบบแขนมีน้ำหนักบรรทุกสูงสุดลดลงเมื่อระยะชักของแกน Y ยาวขึ้น ส่วนแบบแกนทรีในซีรีส์เดียวกันยังคงน้ำหนักบรรทุกไว้ได้จนถึงระยะชักแกน Y ที่ยาว ตัวอย่างเช่น ใน MXYx ที่แกน Y 650mm แบบแขนอยู่ที่ 16kg ส่วนแบบแกนทรีอยู่ที่ 30kg อย่างไรก็ตาม นี่เป็นแนวโน้มที่บทความนี้อ่านจากตาราง ไม่ใช่สิ่งที่ Yamaha Motor อธิบายเป็นข้อความว่า “แบบยึดด้านเดียว…”

แบบรองรับสองด้านมีเงื่อนไขเรื่องการติดตั้งและการซิงโครไนซ์

แบบแกนทรีรองรับแกน Y ทั้งสองปลาย จึงต้องมีแกน (หรือรางนำ) ขนานกัน 2 เส้นในทิศ X ทำให้ความขนานของทั้งสองเส้นและความแม่นยำของพื้นผิวติดตั้งกลายเป็นประเด็น

• IAI อธิบายว่า ในแกนทรีที่ใช้แกน X 2 แกน (X1, X2) จะทำให้จุดต่อระหว่างแกน X2 กับแกน Y เป็น “โครงสร้างขายึดแบบสลัก (pin bracket)” เพื่อดูดซับความคลาดเคลื่อนของความขนานระหว่าง X1 กับ X2 โดย X1 กับ Y ยึดแน่น ขายึดฝั่ง Y ปรับทิศทางการหมุนได้ด้วยสลักขนาน 1 ตัว และ Y กับ X2 เลื่อนได้ในทิศแกนด้วยสลักเชื่อม 2 ตัว
• Festo อธิบายว่าโมดูล X ของ planar surface gantry ประกอบด้วย “แกนขับ 2 แกนที่เชื่อมด้วยเพลาเชื่อม (YXCF)” หรือ “แกนขับ 1 แกนกับแกนนำอีกแกนหนึ่ง (YXCF-B)”
• igus อธิบายตามที่กล่าวข้างต้นว่าแกนฐานมักประกอบด้วยแกน 2 แกนและเพลาซิงโครไนซ์

ค่าที่ต้องการของพื้นผิวติดตั้งจะสรุปในบทถัด ๆ ไป (บท RFP) การเลือกแบบยึดด้านเดียวหรือแบบรองรับสองด้าน ไม่ได้ดูแค่ตารางน้ำหนักบรรทุก แต่ต้องรวมถึงว่าเตรียมพื้นผิวติดตั้งได้หรือไม่ และจะซิงโครไนซ์ 2 แกนอย่างไร

แกนยาวต้องตรวจสอบสมมติฐานของการโก่ง

Bosch Rexroth แสดงตัวอย่างแผนภาพการโก่งของ linear module ว่า MKK-080 ที่ L=3000mm, F=1500N มี f=1.8mm, fmax=2.3mm และ “ไม่ต้องมีตัวรองรับเพิ่ม” อย่างไรก็ตาม บริษัทอธิบายว่าแผนภาพนี้ตั้งอยู่บนสมมติฐาน “ยึดทั้งสองปลายอย่างแน่นหนา (ข้างละ 200-250mm) ใช้สกรูข้างละ 6-8 ตัว และฐานติดตั้งที่ยึดตายตัว” หากใช้แกนยาวแบบยึดด้านเดียวหรือมีจุดยึดน้อย ก็จะอยู่นอกสมมติฐานนี้

คำนวณย้อนจากแทคไทม์: ระยะทาง ความเร็ว ความเร่ง และรอบเวลาจริง

อย่าคำนวณจากความเร็วสูงสุดในแคตตาล็อกเพียงอย่างเดียว

ความผิดพลาดที่พบบ่อยในการประมาณแทคไทม์คือ การนำระยะเคลื่อนที่ไปหารด้วยความเร็วสูงสุดในแคตตาล็อกแล้วถือเป็นเวลาเคลื่อนที่ การเคลื่อนที่จริงประกอบด้วย 4 ช่วง ได้แก่ เร่ง ความเร็วคงที่ ลดความเร็ว และหยุดนิ่ง (settling) หากระยะเคลื่อนที่สั้น จะเริ่มลดความเร็วก่อนถึงความเร็วสูงสุด ความเร็วสูงสุดจึงไม่มีผล นอกจากนี้ เวลา 1 รอบยังรวมถึงการเปิดปิดมือจับ เวลาสร้างสุญญากาศ การรับส่งสัญญาณกับระบบระดับบน และเวลารอ

บทความนี้แนะนำให้คำนวณย้อนจากแทคไทม์ตามลำดับต่อไปนี้

1. วัดงานปัจจุบันจริง แล้วกำหนดเวลาเป้าหมายของ 1 รอบ
2. หักเวลาจับ ปล่อย รับส่งสัญญาณ และรอ ออกจากเวลาเป้าหมาย เพื่อหาเวลาที่ใช้เคลื่อนที่ได้
3. หาความเร็วและความเร่งที่ต้องการจากระยะเคลื่อนที่และจุดผ่านของแต่ละแกน
4. ตรวจสอบว่าที่ความเร่งนั้น โมเมนต์และอายุการใช้งานในบทก่อนหน้าสองบทยังใช้ได้หรือไม่
5. หากใช้ไม่ได้ ให้ย้อนกลับไปทางใดทางหนึ่ง ได้แก่ ลดความเร่ง ทำมือจับให้เบาลง ดึงจุดศูนย์ถ่วงให้ใกล้เข้ามา เปลี่ยนโครงสร้างเป็นแบบแกนทรี หรือเปลี่ยนวิธีขับเคลื่อน

การตรวจสอบข้อ 4 คือส่วนที่ (1) และ (2) มีผลแบบคูณกัน การที่เครื่องมือกำหนดคอนฟิกูเรชันของ Festo รับ “Reference cycle (รอบอ้างอิง)” เป็นข้อมูลป้อน ก็น่าจะเป็นเพราะรุ่นที่เลือกได้เปลี่ยนไปตามเงื่อนไขการเคลื่อนที่ Yamaha Motor ให้บริการจำลองรอบเวลาและอายุการใช้งานบนเว็บไซต์สำหรับสมาชิก (บทความนี้ไม่ได้ใช้บริการนี้)

ระยะชักยาวอาจต้องลดค่าตั้งความเร็ว

แกนที่ขับด้วยบอลสกรูอาจถูกจำกัดความเร็วเมื่อระยะชักยาว Yamaha Motor มีหมายเหตุสำหรับ MXYx และ HXYx ของ XY-X ว่า “เมื่อระยะชักของแกน X ยาวกว่า 850mm อาจเกิดการสั่นพ้องของบอลสกรู (ความเร็ววิกฤต) ได้ ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการใช้งาน” และในตารางของแคตตาล็อกแสดงว่าที่ระยะชักยาวจะลดค่าตั้งความเร็วจาก 80% ลงไปถึง 40% (จาก 1200mm/s ลงไปถึง 480mm/s) สำหรับ PXYx ก็มีหมายเหตุในทำนองเดียวกันสำหรับกรณีเกิน 650mm หมายความว่า หากเผื่อระยะชักไว้ยาว ความเร็วสูงสุดก็อาจลดลงตามไปด้วย เมื่อพิจารณาระยะเผื่อของระยะชัก จึงควรตรวจสอบผลต่อความเร็วไปพร้อมกัน

เปรียบเทียบวิธีขับเคลื่อน: บอลสกรู สายพาน แร็คแอนด์พิเนียน และลิเนียร์มอเตอร์

สเปกที่เปิดเผยของแต่ละผลิตภัณฑ์

บทความนี้ไม่สรุปแบบเหมารวมว่า “สายพานแม่นยำต่ำ” หรือ “บอลสกรูช้า” ในที่นี้จะเรียงเฉพาะค่าของแต่ละผลิตภัณฑ์ที่ตรวจสอบได้จากเอกสารที่แต่ละบริษัทเปิดเผย เมื่อผลิตภัณฑ์ต่างกัน เงื่อนไขก็ต่างกัน ตารางนี้จึงไม่ได้แสดงว่าวิธีใดดีกว่าวิธีใด

แหล่งที่มา: Bosch Rexroth Linear modules MKK, MKR, MLR (R999000496/2026-06), Drives&Controls (29 มิถุนายน 2022), Yamaha Motor XY-X catalog ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งซ้ำของ Yamaha Motor เป็นค่าที่เข้าจากทิศทางเดียวตามหมายเหตุของบริษัท

สิ่งที่พูดได้จากตารางนี้มีเพียงแนวโน้มของแต่ละผลิตภัณฑ์ ใน XY-X ของ Yamaha Motor รุ่นขับด้วยสายพาน (FXYBx, SXYBx) อยู่ที่ ±0.04mm, 1875mm/s และรองรับระยะชักยาว ส่วนรุ่นขับด้วยบอลสกรูอย่าง HXYx อยู่ที่ ±0.01mm, 1200mm/s ใน Bosch Rexroth บอลสกรู MKK สูงสุด ±0.005mm ส่วนสายพาน MKR สูงสุด ±0.05mm สูงสุด 5m/s และยาวสุด 9800mm

บอลสกรู

สำหรับบอลสกรู ลีดเป็นตัวกำหนดการแบ่งระหว่างความเร็วกับแรงขับ (ดูตัวอย่าง FLIP-X T4L และ Robonity ข้างต้น) เมื่อระยะชักยาวอาจมีข้อจำกัดเรื่องความเร็ววิกฤต (บทก่อนหน้า) Bosch Rexroth อธิบายว่า MKK-080, -110, -140 เมื่อใช้ตัวรองรับสกรู (screw support, SPU) จะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงได้ในแกนยาวสูงสุดถึง 5400mm (เฉพาะแนวนอน แนวตั้งต้องปรึกษา) วิธีเลือกความแม่นยำของลีด พรีโหลด และวิธีรองรับของบอลสกรูอยู่ในบทความการเลือกบอลสกรู

สายพาน

การขับด้วยสายพาน ในบรรดาผลิตภัณฑ์ในตารางข้างต้น อยู่ฝั่งระยะชักยาวและความเร็วสูง SXYBx ของ Yamaha Motor มี X 150-3050mm และ MKR ของ Bosch Rexroth ยาวสุด 9800mm ส่วนความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งซ้ำแสดงค่าที่มากกว่า FXYx และ HXYx ของ Yamaha Motor และ MKK ของ Bosch Rexroth ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ขับด้วยบอลสกรูในตารางข้างต้น ควรกำหนดก่อนว่ากระบวนการต้องการความแม่นยำถึงระดับใด แล้วจึงเปรียบเทียบ

แร็คแอนด์พิเนียน

ในตารางข้างต้น แร็คแอนด์พิเนียนใช้ใน drylin XXL ของ igus ผลิตภัณฑ์นี้ใช้สายพานไทม์มิ่ง 2 แกนร่วมกับแร็คแอนด์พิเนียน 1 แกน

ยังมีอีกทางเลือกหนึ่ง คือให้หุ่นยนต์แขนกลแบบข้อต่อวิ่งจากปลายด้านหนึ่งของโรงงานไปอีกด้านหนึ่ง เป็นโครงสร้างที่วางหุ่นยนต์แขนกลแบบข้อต่อบนรางเลื่อนที่ติดตั้งบนพื้น อธิบายไว้ในบทความการเลือกรางเลื่อนหุ่นยนต์ (แกนที่ 7) การลำเลียงระยะไกลจะสร้างด้วยหุ่นยนต์คาร์ทีเซียน หรือด้วยรางเลื่อนกับหุ่นยนต์แขนกลแบบข้อต่อ ให้เปรียบเทียบจากลักษณะงานและพื้นที่ติดตั้ง

ลิเนียร์มอเตอร์

ในรายการหุ่นยนต์แกนเดียวของ MISUMI (ญี่ปุ่น) มี “ลิเนียร์มอเตอร์แอคชูเอเตอร์ ซีรีส์ 6” ระยะชัก 40-1360mm น้ำหนักบรรทุกสูงสุดแนวนอน 15kg แนวตั้ง 5kg บริษัทอธิบายว่า “หากกำลังพิจารณาความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งซ้ำ ความเร็วสูง ระยะชักยาว หรือการควบคุมหลายโต๊ะบนแกนเดียวกัน โปรดเริ่มพิจารณาจากสินค้านี้” ระบบลำเลียงที่ใช้ลิเนียร์มอเตอร์เคลื่อนตัวเคลื่อนที่หลายตัวได้อย่างอิสระ อธิบายไว้ในบทความการเลือกระบบลำเลียงแบบลิเนียร์

ขอบเขตของทางเลือก

ในการคัดกรองหุ่นยนต์แกนเดียวของ MISUMI (ญี่ปุ่น) มีตัวเลือกวิธีขับเคลื่อน 7 แบบ ได้แก่ “บอลสกรูแบบรีด (rolled) บอลสกรูแบบเจียร (ground) สายพาน เฟือง สกรูแบบเลื่อน (sliding screw) ลิเนียร์มอเตอร์ และแร็คแอนด์พิเนียน” สิ่งที่กำหนดวิธีขับเคลื่อนคือความเร็วและความเร่งที่คำนวณย้อนในบทก่อนหน้า ความแม่นยำในการหยุดที่ต้องการ ระยะชัก และเงื่อนไขของโมเมนต์และอายุการใช้งาน บทความนี้แนะนำว่าไม่ควรเริ่มจากการเลือกชื่อวิธีขับเคลื่อน

วิธีอ่านความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งซ้ำ

“ซ้ำ” กับ “สัมบูรณ์” เป็นคนละดัชนี

ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งซ้ำคือความกระจายของตำแหน่งเมื่อกลับมาที่จุดเดิมหลายครั้ง ซึ่งเป็นคนละดัชนีกับความสามารถไปถึงพิกัดเป้าหมายได้ถูกต้องเพียงใด (ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งสัมบูรณ์) IAI ระบุว่าความแม่นยำของลีดของบอลสกรูของบริษัทเทียบเท่า C5 หรือ C10 ของ JIS B 1192 และแสดงว่าที่ C10 ความคลาดเคลื่อนของระยะเคลื่อนที่ตัวแทนต่อ 300mm คือ ±210μm จากนั้นระบุชัดเจนว่าไม่รับประกันความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งสัมบูรณ์ (absolute positioning accuracy is not guaranteed) หมายความว่า แม้ความแม่นยำซ้ำจะเป็น ±0.01mm ค่าสัมบูรณ์ของพิกัดก็ไม่จำเป็นต้องตรงด้วยความแม่นยำระดับนั้น

วิธีวัดต่างกันตามผู้ผลิต

วิธีวัดความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งซ้ำแตกต่างกันในเอกสารของผู้ผลิตดังนี้

แหล่งที่มา: เอกสารที่แต่ละบริษัทเปิดเผย (ดูแหล่งอ้างอิง)

วิธีวัดแบบเข้าหาจากทิศทางเดียวกับแบบเข้าหาจากทั้งสองทิศทาง ให้ค่าที่มีความหมายต่างกันแม้เป็นเครื่องเดียวกัน เพราะการเข้าหาจากทั้งสองทิศทางจะรวมแบ็กแลชของสกรูหรือสายพาน และผลต่างขณะกลับทิศ (lost motion ของ IAI หรือช่วงการกลับทิศ U ของ Bosch Rexroth) เข้าไปด้วย และอย่างตัวอย่างของ igus ในหน้าของผลิตภัณฑ์เดียวกันอาจมีค่าที่ใช้ชื่อดัชนีต่างกันเรียงอยู่ด้วยกัน หากเปรียบเทียบแค่ตัวเลข ก็จะกลายเป็นการเปรียบเทียบตัวเลขที่มีเงื่อนไขต่างกัน

กำหนดวิธีวัดใน RFP

บทความนี้แนะนำให้เขียน “วิธีวัดความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งซ้ำ” ไว้ใน RFP ได้แก่ เข้าจากทิศทางเดียวหรือทั้งสองทิศทาง จำนวนและตำแหน่งของจุดวัด (เช่น กึ่งกลางและปลายทั้งสองด้าน) จำนวนครั้ง เงื่อนไขอย่างอุณหภูมิ และวิธีแสดงค่า (แสดงครึ่งหนึ่งของผลต่างสูงสุดในรูป ± หรือไม่) ใน FAT ให้วัดตามวิธีที่ตกลงกันโดยติดตั้งชิ้นงานตัวแทน เนื่องจากค่าอาจต่างกันระหว่างสภาพที่มีชิ้นงานกับไม่มีชิ้นงาน จึงควรตกลงด้วยว่าจะวัดในสภาพใด

เปรียบเทียบโดยปรับระยะทางที่ใช้เป็นฐานของอายุการใช้งานให้ตรงกัน

ระยะทางที่ใช้เป็นฐานต่างกันตามผู้ผลิต

อายุการใช้งานของหุ่นยนต์คาร์ทีเซียนและหุ่นยนต์แกนเดียวมักแสดงเป็นระยะทางวิ่ง (km) แต่ระยะทางที่ใช้เป็นฐานนั้นต่างกันตามผู้ผลิต

แหล่งที่มา: IAI General Catalog 2020 Technical Reference, THK Service Life (KR), Yamaha Motor FLIP-X Specification sheet

แม้จะเป็น “ค่าที่ยอมให้” เหมือนกัน ค่าที่อิงฐาน 5,000km กับค่าที่อิงฐาน 10,000km ก็เปรียบเทียบกันโดยตรงไม่ได้ บทความนี้แนะนำว่า แทนที่จะเรียงอายุหรือค่าที่ยอมให้ของผู้ผลิตต่าง ๆ มาเทียบกัน ให้ขอให้ผู้ผลิตคำนวณอายุภายใต้เงื่อนไขของโรงงานเอง แล้วเปรียบเทียบเอกสารคำนวณนั้น

สูตรอายุการใช้งานและตัวอย่างการคำนวณของ IAI

IAI แสดงสูตรอายุการใช้งานจากโมเมนต์ไว้ดังนี้

L = (CM × fWS ÷ (M × fw × fα))³ × URL

โดย L คืออายุการใช้งาน (km) CM คือโมเมนต์ที่ยอมให้แบบพลวัต M คือโมเมนต์ที่กระทำ fWS คือค่าสัมประสิทธิ์ภาระมาตรฐาน (บริษัทระบุว่าโดยทั่วไปใช้ 1.2) fw คือค่าสัมประสิทธิ์ภาระ (การแบ่งช่วงตามการเร่งและลดความเร็วในบทก่อนหน้าสองบท) fα คือค่าสัมประสิทธิ์การติดตั้ง และ URL คืออายุพิกัดมาตรฐาน ค่าสัมประสิทธิ์ทั้งหมดอยู่ภายในยกกำลังสาม

ตัวอย่างการคำนวณของบริษัทมีดังนี้ RCP5-SA6C แนวนอน ยึดเต็มผิว เร่งและลดความเร็ว 0.5G ชิ้นงาน 8kg (จุดศูนย์ถ่วง 100mm) ขายึด 2kg (จุดศูนย์ถ่วง 50mm) ได้ M=8.82N·m, CM=24.6N·m, fw=1.25 และบริษัทแสดงว่าอายุการใช้งานคือ 95,980km

นอกจากนี้ บริษัทอธิบายว่า เมื่อโมเมนต์ 0.5CM (ครึ่งหนึ่งของโมเมนต์ที่ยอมให้แบบพลวัต) กระทำต่อรุ่นที่มีอายุพิกัดมาตรฐาน 5,000km อายุการใช้งานจะเป็น 40,000km (8 เท่า) เมื่อโมเมนต์ที่กระทำลดลงครึ่งหนึ่ง ผลเป็นยกกำลังสามจึงได้ 8 เท่า ในทางกลับกัน หากเยื้องจุดศูนย์ถ่วงออกไปไกลหรือเพิ่มความเร่งจนโมเมนต์มากขึ้น อายุการใช้งานจะสั้นลงแบบยกกำลังสาม

วิธีติดตั้งก็มีผลต่ออายุการใช้งาน

ค่าสัมประสิทธิ์การติดตั้ง fα ของ IAI คือ ยึดเต็มผิว 1.0 ยึดสองปลาย 1.2 และยึดบางส่วน 1.5 บริษัทอธิบายว่า “โดยหลักการ ให้ใช้รูสกรูของผิวติดตั้งทุกรู” หากละสกรูยึดบางตัว เงื่อนไขของการคำนวณอายุเองก็จะเปลี่ยนไป รายการตรวจสอบการติดตั้งจะสรุปในบท RFP

การควบคุมและอินเทอร์เฟซ: ใช้คอนโทรลเลอร์เฉพาะหรือต่อตรงกับ PLC

ส่วนที่ถูกกำหนดด้วยการควบคุมและอินเทอร์เฟซ (มุมมองของเรา)

(1) และ (2) ที่กล่าวมา เอกสารของผู้ผลิตใช้เป็นข้อมูลป้อนสำหรับการเลือกโดยตรง สำหรับ (3) การควบคุม อินเทอร์เฟซ และความปลอดภัย แหล่งที่มาไม่ได้เขียนว่า “รุ่นถูกกำหนดด้วย (3)” อย่างไรก็ตาม ความล่าช้าในการเริ่มเดินเครื่องและความยากในการบำรุงรักษาจำนวนมากเกิดขึ้นที่ส่วนนี้ บทความนี้จึงมองว่า (3) ก็เป็นแกนหนึ่งในการกำหนดรุ่นและโครงสร้าง นี่เป็นมุมมองเชิงปฏิบัติของเรา

ตัวอย่างทางเลือก

Yamaha Motor ระบุว่าฟิลด์เน็ตเวิร์กที่คอนโทรลเลอร์หลายแกน RCX340 รองรับ ได้แก่ CC-Link, DeviceNet, EtherNet/IP, Ethernet, EtherCAT, PROFIBUS และ PROFINET ส่วนวิธีตรวจจับจุดอ้างอิงแสดงไว้เป็น Absolute, Incremental และ Semi-absolute

ในการคัดกรองหุ่นยนต์แกนเดียวของ MISUMI (ญี่ปุ่น) มีตัวเลือก “ชนิดอินพุตเอาต์พุต” เช่น NPN, PNP, CC-Link, DeviceNet, Ethernet, EtherCAT, IO-Link และ PROFINET และสำหรับไดรเวอร์ก็มีตัวเลือกอย่าง “ME30 (EtherCAT / EtherNet/IP)” และ “MA30 (โพสิชันเนอร์ / พัลส์)”

IAI มีซอฟต์แวร์เลือกรุ่น (การเลือกรุ่นแบบหลายจุด การเลือกรุ่นแบบ 2 จุด และการเลือกรุ่น R-unit) และคู่มือการเลือกคอนโทรลเลอร์

วิธีตัดสินใจที่บทความนี้แนะนำ

จะใช้คอนโทรลเลอร์เฉพาะขับแกน แล้วรับส่งสัญญาณกับ PLC ระดับบนผ่าน I/O หรือฟิลด์เน็ตเวิร์ก หรือจะสั่งเซอร์โวแอมป์หรือไดรเวอร์จาก PLC โดยตรง ทั้งสองแบบมีทั้งข้อดีและภาระงาน บทความนี้แนะนำให้กำหนดเรื่องต่อไปนี้ก่อน

• รุ่น PLC ระดับบนและฟิลด์เน็ตเวิร์ก จำนวนสถานีและจำนวนจุด I/O ที่ใช้ได้
• หน่วยของคำสั่งการเคลื่อนที่ (ระบุเป็นหมายเลขตำแหน่ง หรือระบุเป็นพิกัด)
• สัญญาณแฮนด์เชค (เริ่ม เสร็จ ผิดปกติ กลับจุดอ้างอิงเสร็จ พร้อมทำงาน) และจังหวะเวลา
• เมื่อเกิดความผิดปกติ จะหยุดอะไรด้วยสัญญาณใด และจะกลับสู่สภาพปกติอย่างไร
• ใครเป็นผู้ถือโปรแกรมและพารามิเตอร์ และสำรองข้อมูลไว้ที่ใด

การสั่งซื้อระบบเซอร์โวและวิธีดำเนิน FAT/SAT สรุปไว้ในบทความการสั่งซื้อระบบควบคุมเซอร์โวและ FAT/SAT

ข้อตกลงเรื่องการกลับจุดอ้างอิง

การกลับจุดอ้างอิงมีผลทั้งตอนเริ่มเดินเครื่องและตอนกลับจากความผิดปกติ Yamaha Motor อธิบายว่าเซนเซอร์พร็อกซิมิตี้สำหรับตรวจจับตำแหน่งจุดอ้างอิงเป็น “สเปกหน้าสัมผัสแบบ B” และหากเปลี่ยนเป็นเซนเซอร์หน้าสัมผัสแบบ A จะใช้ตรวจจับตำแหน่งจุดอ้างอิงไม่ได้ นอกจากนี้ บริษัทอธิบายว่า FLIP-X T4L เลือกจุดอ้างอิงไว้ฝั่งตรงข้ามกับมอเตอร์ได้ด้วย เพื่อไม่ให้สับสนสเปกหน้าสัมผัสเมื่อเปลี่ยนชิ้นส่วนระหว่างการบำรุงรักษา ให้เขียนรุ่นของเซนเซอร์ไว้ในรายการอะไหล่ด้วย

การจัดการสายเคเบิล

สายเคเบิลในส่วนเคลื่อนที่เป็นจุดที่หุ่นยนต์คาร์ทีเซียนเสียบ่อย XY-X ของ Yamaha Motor มีแบบรางกระดูกงู (เคเบิลแคริเออร์) และแบบสายเคเบิลตั้งอิสระ (whipover) บริษัทกำหนดว่าหากเพิ่มสายเคเบิลในรางกระดูกงู ต้องรักษาอัตราการบรรจุไว้ไม่เกิน 30% สำหรับแบบสายเคเบิลตั้งอิสระ บริษัทอธิบายว่าการให้รับน้ำหนักจะทำให้สายหย่อนหรือขาด และในระยะชักยาวก็อาจเกิดการหย่อนได้ สายสำหรับผู้ใช้ (user wiring) ของแบบรางกระดูกงูแสดงไว้เป็น 10 แกน 0.3sq ส่วนแบบสายเคเบิลตั้งอิสระมีสายสำหรับผู้ใช้และท่อลม (φ4×2 เส้น) เตรียมไว้

หากเพิ่มสายไฟหรือท่อลมของมือจับในภายหลัง เงื่อนไขเรื่องอัตราการบรรจุและการหย่อนจะเปลี่ยนไป ให้แนบรายการสายเคเบิลและท่อไว้กับ RFP แล้วตรวจสอบว่าเป็นแบบใด และเพิ่มได้ถึงเท่าใด แนวคิดเรื่องรัศมีโค้งและการบรรจุสายของรางกระดูกงูอยู่ในบทความการเลือกรางกระดูกงู

ความปลอดภัย: รั้ว ม่านแสง และสถานะของมาตรฐานและกฎหมาย

การปรับปรุง ISO 10218 ปี 2025

มาตรฐานความปลอดภัยของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม ISO 10218-1 และ ISO 10218-2 ได้รับการปรับปรุงในปี 2025 ตามรายงานของ The Robot Report (18 กุมภาพันธ์ 2025) การปรับปรุงครั้งนี้รวมข้อกำหนดความปลอดภัยของงานประยุกต์แบบโคบอท (เดิมคือ ISO/TS 15066) ทำให้ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยเชิงฟังก์ชันชัดเจนขึ้น เพิ่มข้อกำหนดด้านความปลอดภัยไซเบอร์ และนำเรื่องการป้อนและนำชิ้นงานออกด้วยมือและ end effector (เดิมคือ TR 20218-1 และ -2) เข้ามารวม Part 1 ครอบคลุมการออกแบบและการผลิตหุ่นยนต์ ส่วน Part 2 ครอบคลุมการออกแบบและการบูรณาการงานประยุกต์ของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมและเซลล์หุ่นยนต์

บทความดังกล่าวอ้างนิยามหุ่นยนต์อุตสาหกรรมของ ISO 10218-1:2025 ในทำนองว่า “แมนิพิวเลเตอร์อเนกประสงค์ที่ควบคุมอัตโนมัติ โปรแกรมใหม่ได้ และโปรแกรมได้ตั้งแต่ 3 แกนขึ้นไป ใช้งานแบบติดตั้งอยู่กับที่หรือติดตั้งบนแพลตฟอร์มเคลื่อนที่ สำหรับงานอัตโนมัติในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม” บทความนี้ไม่ได้ตรวจสอบเนื้อหาของมาตรฐานโดยตรง ข้อมูลนี้จึงเป็นข้อมูลทุติยภูมิ จากนิยามนี้ อ่านได้ว่าหุ่นยนต์คาร์ทีเซียนที่โปรแกรมได้ตั้งแต่ 3 แกนขึ้นไปอาจจัดเป็นหุ่นยนต์อุตสาหกรรมได้ ส่วนการจัดประเภทของโครงสร้างไม่เกิน 2 แกน หรือแอคชูเอเตอร์แกนเดียวเพียงตัวเดียว บทความนี้ไม่ตัดสิน

Yamaha Motor อธิบายว่าชุดตรวจติดตามความเร็ว RCX3-SMU รองรับฟังก์ชันความปลอดภัย เช่น STO, SS1 การตรวจติดตามความเร็ว (SLS) และการตรวจติดตามพื้นที่ (SLP) (ใช้กับหุ่นยนต์มาตรฐานตั้งแต่ 3 แกนขึ้นไป) มาตรฐานที่ระบุว่าสอดคล้องในหน้าของบริษัทคือ ISO10218-1:2011, IEC 62061:2021 และ EN ISO 13849-1:2015 และระบุว่าได้รับการรับรองจากบุคคลที่สามโดย TÜV SÜD ส่วนความสอดคล้องกับฉบับปี 2025 ไม่พบในหน้าดังกล่าว

สถานะของ “80W” ในญี่ปุ่น

เมื่ออ้างอิงเกณฑ์ของโรงงานในญี่ปุ่นหรือสำนักงานใหญ่ที่ญี่ปุ่น เรื่อง “80W” มักถูกหยิบยกขึ้นมา ตามเอกสาร “กฎหมายที่เกี่ยวข้องกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรม (ฉบับคัดย่อ)” ของสมาคมหุ่นยนต์ญี่ปุ่น (JARA) (ข้อมูล ณ วันที่ 30 ตุลาคม 2018) 80W ไม่ใช่ตัวเลขในข้อ 150-4 ของข้อบังคับความปลอดภัยและอาชีวอนามัยในการทำงานของญี่ปุ่นโดยตรง แต่ในประกาศกระทรวงแรงงานญี่ปุ่นฉบับที่ 51 ปีโชวะที่ 58 (1983) ได้ยก “เครื่องจักรที่มีต้นกำลังขับเคลื่อนซึ่งมีกำลังพิกัด (กรณีมีต้นกำลังขับเคลื่อนตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไป ให้ใช้ตัวที่มีกำลังพิกัดสูงสุด) ไม่เกิน 80W” เป็นหนึ่งในเครื่องจักรที่ไม่อยู่ในนิยามของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม เครื่องจักรที่ไม่อยู่ในนิยามยังมีแบบอื่นอีก และ 80W เป็นเพียงเงื่อนไขหนึ่งในนั้น

ข้อ 150-4 เป็นบทบัญญัติที่กำหนดให้ติดตั้งรั้วหรือสิ่งปิดล้อม เป็นต้น เมื่อมีความเสี่ยงที่จะเกิดอันตรายจากการสัมผัสกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรม ตามแผ่นพับของกระทรวงสาธารณสุข แรงงาน และสวัสดิการของญี่ปุ่น (ธันวาคม 2013 ปีเฮเซที่ 25) หนังสือเวียนปี 2013 (Kihatsu 1224 No.2) ได้ทำให้ชัดเจนว่า สามารถทำงานร่วมกันระหว่างคนกับหุ่นยนต์ได้ เมื่อประเมินได้จากการประเมินความเสี่ยงว่าไม่มีความเสี่ยงต่ออันตรายแล้ว หรือเมื่อใช้หุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่ออกแบบ ผลิต และติดตั้งตาม ISO 10218-1:2011 และ -2:2011 (เฉพาะที่จัดทำแฟ้มทางเทคนิคและคำประกาศความสอดคล้องแล้ว) อย่างเหมาะสมตามเงื่อนไขการใช้งาน

IAI จัดสรุปตัวอย่างสิ่งที่ไม่จัดเป็นหุ่นยนต์อุตสาหกรรมไว้บนเว็บไซต์ของบริษัทในฐานะการตีความของบริษัทเอง เช่น แกนเดียวที่มอเตอร์ไม่เกิน 80W หรือการประกอบหลายแกนที่แกน X, Y, Z ทุกแกนอยู่ภายใน 300mm ในทุกทิศทาง จากนั้นบริษัทอธิบายว่า หุ่นยนต์คาร์ทีเซียนของบริษัทที่ใช้แกนเดียวซึ่งระยะชักเกิน 300mm และขนาดมอเตอร์เกิน 80W แม้เพียง 1 แกน เป็นต้น จัดเป็นหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

บทความนี้ไม่ได้มองว่า “ถ้าไม่เกิน 80W ก็ไม่ต้องมีรั้ว” การจัดว่าเข้าข่ายหรือไม่ ต้องพิจารณาจากโครงสร้างทั้งหมด ได้แก่ กำลังมอเตอร์ของแต่ละแกน ช่วงการเคลื่อนที่ และลักษณะการทำงาน ความจำเป็นของรั้วให้ตัดสินด้วยการประเมินความเสี่ยง หนังสือเวียนอ้างอิง ISO 10218 ฉบับปี 2011 และบทความนี้ยังไม่พบการแก้ไขหนังสือเวียนที่อิงฉบับปี 2025

กฎหมายของไทย

ในไทย กฎกระทรวงของกระทรวงแรงงานปี 2021 (พ.ศ. 2564) (กฎกระทรวงกำหนดมาตรฐานในการบริหาร จัดการ และดำเนินการด้านความปลอดภัย อาชีวอนามัย และสภาพแวดล้อมในการทำงานเกี่ยวกับเครื่องจักร ปั้นจั่น และหม้อน้ำ ประกาศในราชกิจจานุเบกษาวันที่ 6 สิงหาคม 2021) ใช้กับเครื่องจักรโดยทั่วไป กฎกระทรวงนี้กำหนดเรื่องต่าง ๆ เช่น ห้ามใช้เครื่องจักรเกินพิกัดหรือความสามารถตามสเปกหรือคู่มือการใช้งาน (ข้อ 10) สวิตช์ของเครื่องจักรแบบอัตโนมัติต้องแสดงสีเปิดปิดตามแนวปฏิบัติสากล และมีการป้องกันไม่ให้สวิตช์ทำงานเพราะมีสิ่งของกระทบ (ข้อ 15(3)) ฝาครอบส่วนส่งกำลัง เช่น เพลา สายพาน และพูลเลย์ (ข้อ 15(4)) และอุปกรณ์ป้องกันของเครื่องขึ้นรูป เช่น เครื่องฉีดและเครื่องเป่า (ข้อ 15(7)) ในเนื้อหาไม่พบคำว่า “หุ่นยนต์”

ข้อบังคับความปลอดภัยและอาชีวอนามัยในการทำงานของญี่ปุ่นไม่ได้ใช้บังคับกับโรงงานในไทย ในโรงงานในไทย การกำหนดมาตรการความปลอดภัยโดยผสมผสานกฎกระทรวงของไทย มาตรฐานที่ลูกค้าหรือสำนักงานใหญ่กำหนด และการประเมินความเสี่ยงของโรงงานเอง คือมุมมองของบทความนี้

รั้วและม่านแสง

การป้องกันรอบหุ่นยนต์คาร์ทีเซียน ให้พิจารณาจากการผสมผสานรั้วแบบยึดตายตัว ประตูที่มีอินเตอร์ล็อก ม่านแสงนิรภัย และการตรวจติดตามพื้นที่ เป็นต้น ในกระบวนการที่คนต้องเข้าใกล้เพื่อเติมชิ้นงานหรือเปลี่ยนรุ่น ให้กำหนดตั้งแต่ขั้น RFP ว่าคนจะเข้ามาจากตรงไหน และเมื่อเข้ามาจะหยุดอะไร ระยะปลอดภัยและเกณฑ์รับมอบของม่านแสงอยู่ในบทความการเลือกม่านแสงนิรภัย

ข้อมูลที่ผู้ผลิตหลักเปิดเผยและวิธีตรวจสอบราคา

สิ่งที่ตรวจสอบได้จากเอกสารที่เปิดเผย

ต่อไปนี้คือสิ่งที่ตรวจสอบได้จากเอกสารที่ผู้ผลิตหลักเปิดเผย เรียงตามลำดับตัวอักษร ลำดับและปริมาณข้อมูลไม่ได้แสดงถึงการแนะนำหรือความเหนือกว่า

แหล่งที่มา: เอกสารที่แต่ละบริษัทเปิดเผย (ดูแหล่งอ้างอิง)

วิธีตรวจสอบราคา

ราคาหุ่นยนต์คาร์ทีเซียนเปลี่ยนไปมากตามโครงสร้าง ระยะชัก มอเตอร์ คอนโทรลเลอร์ มือจับ โครงฐาน และมาตรการความปลอดภัย ราคาที่เปิดเผยตรวจสอบได้เพียงเป็นส่วน ๆ ดังต่อไปนี้ ทั้งหมดมีเงื่อนไขต่างกัน จึงนำมาเปรียบเทียบกันหรือใช้เป็นราคาตลาดไม่ได้ บนเว็บไซต์สหรัฐฯ ของ igus (วันที่เข้าชม 15 ตุลาคม 2026) แสดงราคาตามรายการของ XY Actuator (พื้นที่ทำงาน 500×100mm มอเตอร์พร้อมเอ็นโค้ดเดอร์) 1,291.70 ดอลลาร์สหรัฐ, XY Gantry 1,683.50 ดอลลาร์สหรัฐ, XYZ Gantry (พื้นที่ทำงาน 500×500×100mm) 2,461.10 ดอลลาร์สหรัฐ และ Palletizing Gantry Robot ตั้งแต่ 13,467.50 ดอลลาร์สหรัฐ ราคาเหล่านี้เป็นราคาตามรายการในสกุลดอลลาร์บนเว็บไซต์สหรัฐฯ ไม่มีการระบุว่ารวมหรือไม่รวมภาษี และไม่ทราบค่าขนส่งหรือราคาในไทย ส่วน drylin XXL มีรายงานว่า ณ เวลาที่เปิดตัวในปี 2022 ราคาเริ่มต้นที่ 7,000 ยูโร (8,000 ปอนด์) รวมระบบควบคุม บน MonotaRO (วันที่เข้าชมเดียวกัน) แอคชูเอเตอร์แกนเดียวแบบไม่มีมอเตอร์ Robonity Basic ของ Yamaha Motor รุ่น LBAS04-6AP-50 (ระยะชัก 50mm ลีด 6mm) ราคาเครื่องละ 129,800 เยน (ไม่รวมภาษี) และ 142,780 เยน (รวมภาษี) รุ่น LBAS04-12AP-50 (ลีด 12mm) ราคา 119,800 เยน (ไม่รวมภาษี) และ 131,780 เยน (รวมภาษี) และ Robonity Advanced รุ่น LGXS12-5-100 (ระยะชัก 100mm ลีด 5mm) ราคา 169,800 เยน (ไม่รวมภาษี) และ 186,780 เยน (รวมภาษี) ผลิตภัณฑ์เหล่านี้เป็นแบบไม่มีมอเตอร์ ไม่รวมมอเตอร์และคอนโทรลเลอร์ซึ่งแยกต่างหาก บน MISUMI (ญี่ปุ่น) แสดงลิเนียร์มอเตอร์แอคชูเอเตอร์ ซีรีส์ 6 แบบมาตรฐาน ตั้งแต่ 72,200 เยน และ SMC electric actuator แบบสไลเดอร์ ซีรีส์ LEFS ตั้งแต่ 47,391 เยน (ทั้งสองรายการเป็นราคาต่อหน่วยปกติ ไม่รวมภาษี และเป็นราคาต่ำสุดของซีรีส์) ส่วนราคาที่เปิดเผยของหุ่นยนต์คาร์ทีเซียนแบบสำเร็จรูปของ IAI และ Yamaha Motor ไม่พบทั้งในญี่ปุ่นและในไทย ราคาจริงให้ตรวจสอบโดยขอใบเสนอราคาพร้อมแนบตารางรายการที่กล่าวไว้ข้างต้น

ข้อกำหนดที่ควรเขียนใน RFP และเกณฑ์รับมอบ FAT/SAT

ข้อกำหนดที่ควรเขียนใน RFP

ขอสรุปเนื้อหาของบทที่ผ่านมาเป็นข้อกำหนดที่ควรเขียนใน RFP ตัวเลขในตารางใช้ค่าจากแหล่งที่มาตามเดิม

ค่าที่ต้องการของพื้นผิวติดตั้งต่างกันตามผู้ผลิตและผลิตภัณฑ์ IAI กำหนดผลต่างความสูงของผิวติดตั้งแกน X1 กับแกน X2 ของแกนทรีไม่เกิน 0.05mm ต่อระยะระหว่างแกน 500mm และกำหนดขนาดที่ส่วนขายึดแบบสลักให้อยู่ภายใน 2±1mm ตลอดระยะชัก Festo กำหนดความเรียบของผิวติดตั้งของ planar surface gantry ไม่เกิน 0.1mm ต่อ 1m และอธิบายว่าแม้จะส่งเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ก็ต้องปรับให้เข้ากับผิวติดตั้งตอนติดตั้ง ค่าทั้งสองเป็นค่าสำหรับผลิตภัณฑ์นั้น ๆ

รอบการหล่อลื่นให้ตรวจสอบจากคู่มือการใช้งานของแต่ละผู้ผลิต ตัวอย่างเช่น Bosch Rexroth อธิบายว่า หากมีสิ่งสกปรก การสั่นสะเทือน หรือภาระกระแทก ให้ลดช่วงการหล่อลื่นซ้ำให้สั้นลง และแม้ในสภาพปกติก็ต้องหล่อลื่นซ้ำทุก 2 ปีเนื่องจากจาระบีเสื่อมสภาพ บริษัทยังอธิบายว่าไม่สามารถสลับระหว่างจาระบีกับน้ำมันได้ และไม่ใช้สารหล่อลื่นที่มีอนุภาคของแข็ง (กราไฟต์ โมลิบดีนัมไดซัลไฟด์) ข้อนี้เป็นหมายเหตุสำหรับผลิตภัณฑ์ของบริษัท ไม่ได้ใช้กับผู้ผลิตรายอื่นโดยตรง NSK อธิบายว่า Robot Modules ติดตั้งชุดหล่อลื่น K1 จึงไม่ต้องบำรุงรักษา

เรื่องรายงานผลการตรวจสอบตอนส่งออก Bosch Rexroth แสดงรายการไว้ ได้แก่ รายงานมาตรฐาน (ตรวจการทำงานเชิงกลและไฟฟ้า และการออกแบบตามใบยืนยันคำสั่งซื้อ) การวัดแรงบิดเสียดทานตลอดระยะชัก ค่าเบี่ยงเบนของลีดบอลสกรู และออปชันการวัดความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งตาม VDI/DGQ 3441 บทความนี้แนะนำให้ระบุใน RFP ว่าจะแนบรายงานชนิดใด

FAT (การตรวจสอบก่อนส่งออกจากโรงงานผู้ผลิต)

• วัดแทคไทม์จริงในสภาพที่ติดตั้งชิ้นงานตัวแทนและมือจับ และบันทึกแยกตามรายละเอียดของเวลาเป้าหมาย (เคลื่อนที่ จับ รับส่งสัญญาณ รอ)
• วัดความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งซ้ำด้วยวิธีที่ตกลงกันใน RFP
• เดินตลอดระยะชัก แล้วตรวจสอบว่าค่ากระแสของคอนโทรลเลอร์สม่ำเสมอหรือไม่ IAI อธิบายว่า กรณีใช้ร่วมกับรางนำภายนอก หลังปรับความขนานแล้ว ให้ตรวจสอบว่าแรงต้านการเลื่อนสม่ำเสมอตลอดระยะชักหรือไม่ โดยดูความสม่ำเสมอของค่ากระแสด้วย “ฟังก์ชันตรวจติดตามกระแสของคอนโทรลเลอร์”
• ตรวจสอบว่าสมมติฐานของเอกสารคำนวณโมเมนต์และเอกสารคำนวณอายุ (มวลชิ้นงาน จุดศูนย์ถ่วง ความเร่ง วิธีติดตั้ง) ตรงกับเครื่องจริงหรือไม่
• ทดสอบการกลับจุดอ้างอิง การตรวจจับความผิดปกติและการหยุด และการกลับจากความผิดปกติให้ครบ
• รับรายงานผลการตรวจสอบตอนส่งออก

SAT (การตรวจรับที่หน้างาน)

• วัดและบันทึกว่าผลต่างความสูงและความเรียบของพื้นผิวติดตั้งอยู่ในค่าที่ผู้ผลิตกำหนดหรือไม่
• ตรวจสอบว่าใส่สกรูยึดครบทุกรู และวิธีติดตั้งตรงกับเอกสารคำนวณหรือไม่
• สำหรับแบบแกนทรีหรือกรณีใช้ร่วมกับรางนำภายนอก ให้ตรวจความสม่ำเสมอของค่ากระแสตลอดระยะชักอีกครั้ง
• ตรวจสอบสัญญาณกับ PLC ระดับบน (เริ่ม เสร็จ ผิดปกติ กลับจุดอ้างอิงเสร็จ เป็นต้น) ตามลำดับการทำงานจริงของไลน์
• ตรวจสอบว่าฟังก์ชันความปลอดภัย (ประตู ม่านแสง หยุดฉุกเฉิน การตรวจติดตามพื้นที่) ทำงานตามที่กำหนดไว้ในการประเมินความเสี่ยงหรือไม่
• ตรวจสอบว่าผู้รับผิดชอบหน้างานสามารถทำขั้นตอนกลับจากความผิดปกติ เช่น ไฟดับ หยุดฉุกเฉิน และการจับชิ้นงานพลาด ได้จริงหรือไม่
• สอดคล้องกับข้อกำหนดในกฎกระทรวงของไทยที่ให้ใช้งานภายในพิกัด ให้บันทึกเงื่อนไขการใช้งานภายในพิกัด (น้ำหนักบรรทุก ความเร็ว ความเร่ง) ไว้เป็นเอกสารในฐานะเงื่อนไขการเดินเครื่อง

แบบจำลองการประมาณการต้นทุนและผลลัพธ์ (ตัวเลขสมมติ)

ตัวเลขต่อจากนี้ทั้งหมดเป็นตัวเลขสมมติที่จัดทำขึ้นสำหรับบทความนี้ ไม่ใช่ใบเสนอราคาหรือค่าแรงจริง

โรงงานที่สมมติ

สมมติเป็นโรงงานชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ของบริษัทญี่ปุ่นในไทย กระบวนการย้ายชิ้นงานขึ้นรูปจากถาดไปยังคอนเวเยอร์ทำด้วยมือ 2 กะ กะละ 1 คน แล้วนำหุ่นยนต์คาร์ทีเซียนแบบแกนทรี 2 แกน 1 เครื่องเข้ามาในกระบวนการนี้ รายการที่นับมีเพียงค่าแรงของงานย้ายชิ้นงานเท่านั้น ไม่นับความเสถียรของคุณภาพหรือความสูญเสียจากการหยุดเครื่อง

สมมติฐาน (ค่าฐาน ต่อปี)

ค่าใช้จ่ายในการติดตั้ง

รวมค่าใช้จ่ายเริ่มต้นคือ 550,000 + 200,000 + 250,000 + 200,000 = 1,200,000 THB

ผลลัพธ์และระยะเวลาคืนทุน

ในกรณีฐาน สมมติว่ายังเหลืองานเติมถาดและเปลี่ยนรุ่นคิดเป็น 0.5 คน และอีก 1.5 คนที่เหลือย้ายไปกระบวนการอื่นได้ เป็นการคำนวณที่ 324,000 THB/ปี จากค่าแรงปัจจุบัน 432,000 THB/ปี กลายเป็นผลลัพธ์

วิธีอ่านการประมาณการ

ระยะเวลาคืนทุนเปลี่ยนไปมากตามว่า “ย้ายคนไปกระบวนการอื่นได้หรือไม่” แม้เป็นอุปกรณ์เดียวกัน หากย้ายได้ 1.5 คน จะคืนทุนในประมาณ 4.5 ปี แต่หากย้ายได้เพียง 1 คน จะเป็นประมาณ 7.7 ปี หากไม่มีกระบวนการปลายทางให้ย้ายคนไป ผลลัพธ์จะไม่ปรากฏเป็นค่าแรงที่ลดลง

การประมาณการนี้ไม่ได้นับผลลัพธ์อื่นนอกจากค่าแรง (ความเสถียรของคุณภาพ การรับมือกับการขาดแคลนคนในกะกลางคืน เป็นต้น) ในโรงงานที่ผลเหล่านั้นมีน้ำหนัก ผลลัพธ์จะดูมากกว่าการประมาณการ ในทางกลับกัน หากแทคไทม์ไม่ถึงเป้า การเริ่มเดินเครื่องล่าช้า หรือประมาณโมเมนต์หละหลวมจนต้องเปลี่ยนรางนำเร็วขึ้น ระยะเวลาคืนทุนก็จะยืดออกไป

บทความนี้แนะนำให้วัดเวลาทำงานและแทคไทม์ปัจจุบันจริงก่อนติดตั้ง แล้วเทียบกับข้อกำหนดแทคไทม์ใน RFP หากมีค่าที่วัดจริง ก็จะพิจารณาได้ด้วยตัวเลขแทนการสมมติ ว่าแทคไทม์ของหุ่นยนต์เพียงพอหรือไม่ และงานเติมชิ้นงานและเปลี่ยนรุ่นจะเหลือคิดเป็นกี่คน

คำถามที่พบบ่อย

หุ่นยนต์คาร์ทีเซียนกับหุ่นยนต์สการ่าต่างกันอย่างไร

หุ่นยนต์คาร์ทีเซียนนำแกนเส้นตรงมาประกอบตั้งฉากกัน พื้นที่ทำงานจึงเป็นรูปสี่เหลี่ยม หุ่นยนต์สการ่าเคลื่อนที่ด้วยข้อต่อที่หมุนในแนวนอน และ igus อธิบายว่าพื้นที่ทำงานเป็นรูปไต IAI อธิบายหุ่นยนต์คาร์ทีเซียนว่ามีโครงสร้างสี่เหลี่ยมที่ทนแรงดัด และเขียนโปรแกรมง่าย เช่น การเคลื่อนที่ขึ้นลงควบคุมเพียง 1 แกน ในทางกลับกัน Epson อธิบายว่าหุ่นยนต์สการ่าแบบแขวนเพดานมีพื้นที่ติดตั้งเป็นศูนย์และใช้แทนหุ่นยนต์คาร์ทีเซียนได้ ทั้งหมดเป็นคำอธิบายของผู้ผลิตเอง ให้เปรียบเทียบจากรูปร่างของพื้นที่ทำงาน ความแข็งเกร็ง ภาระในการเขียนโปรแกรม พื้นที่ติดตั้ง และต่อแกนให้ยาวขึ้นได้หรือไม่

สิ่งแรกที่ต้องตรวจสอบในการเลือกหุ่นยนต์คาร์ทีเซียนคืออะไร

คือรายการชิ้นงาน มือจับ และการเคลื่อนที่ ไม่ใช่แค่มวลชิ้นงาน แต่ต้องหามวลของมือจับ จิ๊ก และขายึด และตำแหน่งจุดศูนย์ถ่วงรวม (ระยะเยื้อง) จากนั้นจึงเขียนระยะเคลื่อนที่ แทคไทม์ ความแม่นยำในการหยุด ท่าทางการติดตั้ง สภาพแวดล้อม และสัญญาณกับระบบระดับบน ทั้ง Yamaha Motor และ Festo ใช้การใช้งานและช่วงการเคลื่อนที่ น้ำหนักบรรทุก ระยะจากจุดศูนย์ถ่วง ระยะชัก และรอบการทำงาน เป็นข้อมูลป้อนสำหรับการเลือก

หุ่นยนต์แกนทรีกับแบบยึดด้านเดียวใช้ต่างกันอย่างไร

จากตารางในคู่มือการเลือก XY-X ของ Yamaha Motor อ่านแนวโน้มได้ว่า แบบแขน (แบบยึดด้านเดียว) มีน้ำหนักบรรทุกสูงสุดลดลงเมื่อระยะชักแกน Y ยาวขึ้น ส่วนแบบแกนทรี (แบบรองรับสองด้าน) ยังคงน้ำหนักบรรทุกไว้ได้จนถึงระยะชักแกน Y ที่ยาว (เป็นการอ่านของบทความนี้) ตัวอย่างเช่น ใน MXYx ที่แกน Y 650mm แบบแขนอยู่ที่ 16kg และแบบแกนทรีอยู่ที่ 30kg อย่างไรก็ตาม แบบแกนทรีมีเงื่อนไขเรื่องความขนานของแกน X 2 แกนและความแม่นยำของพื้นผิวติดตั้ง ให้ตัดสินจากทั้งน้ำหนักบรรทุกและการที่เตรียมพื้นผิวติดตั้งได้หรือไม่

เปรียบเทียบความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งซ้ำอย่างไร

ขั้นแรกให้ปรับวิธีวัดให้ตรงกัน Yamaha Motor แสดงค่าที่เข้าจากทิศทางเดียว IAI แสดงวิธีที่กำหนดตำแหน่งจากทิศทางเดียวกัน 7 ครั้งแล้ววัดที่กึ่งกลางและใกล้ปลายทั้งสอง ส่วน Bosch Rexroth แสดงการวัดจากทั้งสองทิศทางตาม VDI/DGQ 3441 ค่าที่ได้จากทิศทางเดียวกับทั้งสองทิศทางมีความหมายต่างกัน และความแม่นยำซ้ำเป็นคนละดัชนีกับความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งสัมบูรณ์ ให้ระบุวิธีวัดใน RFP และวัดด้วยวิธีนั้นใน FAT

จุดที่มักมองข้ามในการเลือกหุ่นยนต์แกนเดียวคืออะไร

คือระยะทางที่ใช้เป็นฐานของอายุการใช้งาน และผลของความเร่ง IAI กำหนดอายุพิกัดมาตรฐานของโรโบซิลินเดอร์ไว้ที่ 5,000km และของหุ่นยนต์แกนเดียวที่ 10,000km (บางรุ่นต่างออกไป) ส่วน THK แสดงพิกัดภาระพลวัตพื้นฐานของ LM Guide ด้วยระยะทางฐาน 50km ค่าที่มีฐานต่างกันเปรียบเทียบกันโดยตรงไม่ได้ นอกจากนี้ ในสูตรอายุการใช้งานของ IAI โมเมนต์ที่กระทำมีผลแบบยกกำลังสาม และค่าสัมประสิทธิ์ภาระเปลี่ยนไปตามขนาดของการเร่งและลดความเร็ว ให้ขอให้ผู้ผลิตคำนวณอายุการใช้งานโดยรวมทั้งจุดศูนย์ถ่วงที่เยื้องและความเร่ง

ราคาหุ่นยนต์คาร์ทีเซียนเท่าไร

ราคาที่เปิดเผยของหุ่นยนต์คาร์ทีเซียนแบบสำเร็จรูปของ IAI และ Yamaha Motor ไม่พบทั้งในญี่ปุ่นและในไทย สิ่งที่ตรวจสอบได้มีเพียงข้อมูลเป็นส่วน ๆ เช่น ราคาตามรายการในสกุลดอลลาร์บนเว็บไซต์สหรัฐฯ ของ igus (ตั้งแต่ XY Actuator 1,291.70 ดอลลาร์สหรัฐ ไปจนถึง Palletizing Gantry Robot ตั้งแต่ 13,467.50 ดอลลาร์สหรัฐ) และแอคชูเอเตอร์แกนเดียวแบบไม่มีมอเตอร์ของ Yamaha Motor บน MonotaRO (เครื่องละ 119,800 เยน ถึง 169,800 เยน ไม่รวมภาษี) สกุลเงิน ช่วงเวลา และการมีหรือไม่มีมอเตอร์และคอนโทรลเลอร์ต่างกัน จึงใช้เป็นราคาตลาดไม่ได้ แนะนำให้ขอใบเสนอราคาโดยแนบตารางรายการไปด้วย

หุ่นยนต์คาร์ทีเซียนจำเป็นต้องมีรั้วนิรภัยหรือไม่

ขึ้นอยู่กับโครงสร้างและวิธีใช้งาน 80W ของญี่ปุ่นเป็นเงื่อนไขหนึ่งที่ทำให้เครื่องจักรไม่อยู่ในนิยามของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมตามประกาศกระทรวงแรงงานญี่ปุ่นฉบับที่ 51 ปีโชวะที่ 58 (1983) ไม่ได้หมายความว่า “ถ้าไม่เกิน 80W ก็ไม่ต้องมีรั้ว” ข้อบังคับความปลอดภัยและอาชีวอนามัยในการทำงานของญี่ปุ่นไม่ได้ใช้บังคับกับโรงงานในไทย และในไทยมีกฎกระทรวงปี 2021 ว่าด้วยความปลอดภัยเกี่ยวกับเครื่องจักรที่ใช้กับเครื่องจักรโดยทั่วไป ความจำเป็นและการผสมผสานของรั้ว ประตู ม่านแสง และอื่น ๆ ให้ตัดสินด้วยการประเมินความเสี่ยง

สรุป

• บทความนี้มองว่า การเลือกหุ่นยนต์คาร์ทีเซียนไม่ได้กำหนดได้ด้วยน้ำหนักบรรทุกและระยะชักในแคตตาล็อกเพียงอย่างเดียว
• เลือกจาก 3 เรื่อง ได้แก่ (1) แรงและโมเมนต์ (ระยะเยื้องของจุดศูนย์ถ่วง แบบยึดด้านเดียวหรือแบบรองรับสองด้าน) (2) เงื่อนไขการเคลื่อนที่และวิธีขับเคลื่อนที่คำนวณย้อนจากแทคไทม์ และ (3) การควบคุม อินเทอร์เฟซ และความปลอดภัย โดย (3) เป็นมุมมองเชิงปฏิบัติของเรา
• (1) และ (2) มีผลแบบคูณกัน ในสูตรของ IAI ความเร่งเข้าไปอยู่ในโมเมนต์ และค่าสัมประสิทธิ์ภาระในการคำนวณอายุก็เปลี่ยนไปตามขนาดของการเร่งและลดความเร็ว
• น้ำหนักบรรทุกเปลี่ยนไปตามวิธีคำนวณของผู้ผลิต รวมถึงท่าทาง ลีด และระยะชัก ไม่เปรียบเทียบผู้ผลิตแบบเรียงกันตรง ๆ แต่ให้แต่ละรายตอบภายใต้เงื่อนไขของโรงงานเอง
• จากตารางของ Yamaha Motor อ่านแนวโน้มได้ว่า แบบแขนมีน้ำหนักบรรทุกลดลงเมื่อระยะชักแกน Y ยาวขึ้น ส่วนแบบแกนทรียังคงน้ำหนักบรรทุกไว้ได้ แบบแกนทรีมีเงื่อนไขเรื่องพื้นผิวติดตั้งและความขนาน
• เปรียบเทียบวิธีขับเคลื่อนด้วยสเปกที่เปิดเผยของแต่ละผลิตภัณฑ์ และไม่สรุปแบบเหมารวมจากชื่อวิธีขับเคลื่อน
• สำหรับความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งซ้ำ ให้ระบุวิธีวัด เช่น ทิศทางเดียวหรือสองทิศทาง ไว้ใน RFP
• ระยะทางที่ใช้เป็นฐานของอายุการใช้งาน (5,000km, 10,000km, ฐาน 50km เป็นต้น) ต่างกันตามผู้ผลิต ให้ขอเอกสารคำนวณอายุการใช้งาน
• เรื่องความปลอดภัย ไม่ตีความ 80W ของญี่ปุ่นว่า “ไม่ต้องมีรั้ว” แต่ตัดสินจากกฎกระทรวงและมาตรฐานของไทย และการประเมินความเสี่ยง
• ในการประมาณการด้วยตัวเลขสมมติ ระยะเวลาคืนทุนในกรณีฐานคือประมาณ 4.5 ปี และหากย้ายคนได้เพียง 1 คนจะเป็นประมาณ 7.7 ปี ผลเปลี่ยนไปมากตามว่าย้ายคนได้หรือไม่

TOMAS TECH ยินดีให้คำปรึกษาตั้งแต่ขั้นเริ่มต้น เช่น การทำรายการชิ้นงานและมือจับ การตรวจสอบการคำนวณโมเมนต์ และการจัดระเบียบข้อกำหนดใน RFP หากกำลังพิจารณานำหุ่นยนต์คาร์ทีเซียนมาใช้ ติดต่อสอบถามได้ที่หน้าติดต่อเรา

แหล่งอ้างอิง

• XY-X Cartesian robots catalog (Yamaha Motor, PDF)
• CARTESIAN ROBOTS Product Lineup XY-X Series (Yamaha Motor, PDF)
• FLIP-X Specification sheet (Yamaha Motor, PDF)
• FAQ หุ่นยนต์คาร์ทีเซียน (Yamaha Motor, ภาษาญี่ปุ่น)
• FAQ หุ่นยนต์มาตรฐานทั่วไป (Yamaha Motor, ภาษาญี่ปุ่น)
• Multi-axis controller RCX340, RCX341 (Yamaha Motor)
• Speed Monitoring Unit RCX3-SMU (Yamaha Motor)
• General Catalog 2020 Technical Reference (IAI America, PDF)
• เกี่ยวกับมาตรฐานความปลอดภัยของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม (IAI, ภาษาญี่ปุ่น)
• หน้าแรก IAI (ภาษาญี่ปุ่น)
• Linear robots for multidimensional movements (IAI Industrieroboter GmbH)
• Linear modules MKK, MKR, MLR (Bosch Rexroth, PDF)
• Linear gantries (Festo, PDF)
• Planar surface gantries (Festo, PDF)
• XYZ Gantry (igus)
• What robot types are there, and what robot is the right one for my application? (igus Blog)
• Easy to set up gantry robot (Drives&Controls)
• Service Life (KR) – LM Guide Actuator (THK)
• NSK Robot Modules (NSK Americas)
• การเลือกและสั่งซื้อหุ่นยนต์แกนเดียว (MISUMI, ภาษาญี่ปุ่น)
• แอคชูเอเตอร์แกนเดียวแบบไม่มีมอเตอร์ ซีรีส์ Robonity รุ่น Basic (MonotaRO, ภาษาญี่ปุ่น)
• แอคชูเอเตอร์แกนเดียวแบบไม่มีมอเตอร์ ซีรีส์ Robonity รุ่น Advanced (MonotaRO, ภาษาญี่ปุ่น)
• กฎหมายที่เกี่ยวข้องกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรม (ฉบับคัดย่อ) (สมาคมหุ่นยนต์ญี่ปุ่น JARA, ภาษาญี่ปุ่น, PDF)
• การทำให้เกณฑ์ความปลอดภัยสำหรับการทำงานร่วมกันระหว่างหุ่นยนต์อุตสาหกรรมกับคนชัดเจนขึ้น (กระทรวงสาธารณสุข แรงงาน และสวัสดิการญี่ปุ่น, ภาษาญี่ปุ่น, PDF)
• การแก้ไขบางส่วนของหนังสือเวียนการบังคับใช้ข้อ 150-4 ของข้อบังคับความปลอดภัยและอาชีวอนามัยในการทำงานเกี่ยวกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรม (สำนักงานแรงงานจังหวัดมิเอะ, ภาษาญี่ปุ่น)
• กฎกระทรวงกำหนดมาตรฐานในการบริหาร จัดการ และดำเนินการด้านความปลอดภัย อาชีวอนามัย และสภาพแวดล้อมในการทำงานเกี่ยวกับเครื่องจักร ปั้นจั่น และหม้อน้ำ พ.ศ. 2564 (สำเนาราชกิจจานุเบกษา เผยแพร่โดย SHECU จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, PDF)
• Industrial Robots (IFR)
• Five Million Robots now Operate in Factories Globally (IFR)
• China Installs 59 Percent of World’s Industrial Robots (IFR, PDF)
• ISO 10218 industrial robot safety standard receives major overhaul (The Robot Report)
• PR No.117/2569 1H 2026 Investment (Thailand Board of Investment, PDF)
• Measure for Industrial Upgrades towards Smart and Sustainable Industry (Thailand Board of Investment, PDF)
• Thailand Car Sales Soar 25.59% in August (Trading Economics)
• Thai August factory output rises 4.44% y/y, beats forecast (The Star, ข่าวจาก Reuters)
• Epson Robots RS3 (Epson India)
• Gudel gantry robot systems (Process Online)
• Güdel gantry robots (Food Processing)