หลักการและขั้นตอนการเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติในศูนย์เครื่องจักรกลซีเอ็นซี

หลักการและขั้นตอนการเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติในศูนย์เครื่องจักรกลซีเอ็นซี

I. บทนำ

II. หลักการเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติในศูนย์เครื่องจักรกลซีเอ็นซี

(I) กระบวนการพื้นฐานของการเปลี่ยนเครื่องมือ

(II) การวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของเครื่องมือ

• เครื่องมือหยุดพร้อมกับแกนหมุนและเคลื่อนไปยังตำแหน่งเปลี่ยนเครื่องมือ: กระบวนการนี้จำเป็นต้องให้แกนหมุนหยุดหมุนอย่างรวดเร็วและแม่นยำ และเคลื่อนไปยังตำแหน่งเปลี่ยนเครื่องมือที่กำหนดผ่านระบบการเคลื่อนที่ของแกนพิกัดของเครื่องมือกล โดยทั่วไป การเคลื่อนที่นี้เกิดขึ้นได้จากกลไกส่งกำลัง เช่น คู่สกรู-น็อตที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ เพื่อให้มั่นใจว่าความแม่นยำในการวางตำแหน่งของแกนหมุนเป็นไปตามข้อกำหนดในการประมวลผล
• การเคลื่อนที่ของเครื่องมือในแมกกาซีนเครื่องมือ: รูปแบบการเคลื่อนที่ของเครื่องมือในแมกกาซีนเครื่องมือขึ้นอยู่กับประเภทของแมกกาซีน ตัวอย่างเช่น ในแมกกาซีนเครื่องมือแบบโซ่ เครื่องมือจะเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่กำหนดพร้อมกับการหมุนของโซ่ กระบวนการนี้จำเป็นต้องอาศัยมอเตอร์ขับเคลื่อนของแมกกาซีนเครื่องมือเพื่อควบคุมมุมการหมุนและความเร็วของโซ่อย่างแม่นยำ เพื่อให้มั่นใจว่าเครื่องมือจะสามารถเข้าถึงตำแหน่งการเปลี่ยนเครื่องมือได้อย่างแม่นยำ ในแมกกาซีนเครื่องมือแบบดิสก์ การจัดวางตำแหน่งของเครื่องมือทำได้โดยกลไกการหมุนของแมกกาซีนเครื่องมือ
• การเคลื่อนที่ของเครื่องมือด้วยแมนิพิวเลเตอร์สำหรับเปลี่ยนเครื่องมือ: การเคลื่อนที่ของแมนิพิวเลเตอร์สำหรับเปลี่ยนเครื่องมือค่อนข้างซับซ้อน เนื่องจากต้องอาศัยการเคลื่อนที่ทั้งแบบหมุนและเชิงเส้น ในระหว่างขั้นตอนการจับยึดและการปล่อยเครื่องมือ แมนิพิวเลเตอร์จำเป็นต้องเคลื่อนที่เข้าหาและออกจากเครื่องมือด้วยการเคลื่อนที่เชิงเส้นที่แม่นยำ โดยทั่วไปแล้ว กลไกแบบแร็คแอนด์พิเนียนที่ขับเคลื่อนด้วยกระบอกสูบไฮดรอลิกหรือกระบอกสูบลมจะขับเคลื่อนแขนกลเพื่อให้เกิดการเคลื่อนที่เชิงเส้น ในขั้นตอนการดึงและใส่เครื่องมือ นอกจากการเคลื่อนที่เชิงเส้นแล้ว แมนิพิวเลเตอร์ยังต้องหมุนในมุมที่กำหนดเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถดึงเครื่องมือออกจากและใส่เข้าไปในแกนหมุนหรือแมกกาซีนเครื่องมือได้อย่างราบรื่น การเคลื่อนที่แบบหมุนนี้เกิดขึ้นได้จากการทำงานร่วมกันระหว่างแขนกลและเพลาเฟือง ซึ่งเกี่ยวข้องกับการแปลงคู่คิเนมาติก
• การเคลื่อนตัวของเครื่องมือกลับสู่ตำแหน่งการประมวลผลด้วยเครื่องสแกน: หลังจากการเปลี่ยนเครื่องมือเสร็จสิ้น แกนหมุนจะต้องเคลื่อนตัวกลับสู่ตำแหน่งการประมวลผลเดิมอย่างรวดเร็วด้วยเครื่องมือใหม่เพื่อดำเนินการประมวลผลต่อไป กระบวนการนี้คล้ายกับการเคลื่อนตัวของเครื่องมือไปยังตำแหน่งการเปลี่ยนเครื่องมือ แต่เป็นไปในทิศทางตรงกันข้าม นอกจากนี้ยังต้องการการจัดตำแหน่งที่แม่นยำสูงและการตอบสนองที่รวดเร็ว เพื่อลดเวลาหยุดทำงานระหว่างกระบวนการประมวลผลและเพิ่มประสิทธิภาพการประมวลผล

III. ขั้นตอนการเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติในศูนย์เครื่องจักรกลซีเอ็นซี

(I) การโหลดเครื่องมือ

• วิธีการโหลดที่จับเครื่องมือแบบสุ่ม
  วิธีการบรรจุเครื่องมือแบบนี้มีความยืดหยุ่นค่อนข้างสูง ผู้ปฏิบัติงานสามารถวางเครื่องมือลงในที่จับเครื่องมือใดก็ได้ในแมกกาซีนเครื่องมือ อย่างไรก็ตาม หลังจากการติดตั้งเครื่องมือเสร็จสิ้น จำเป็นต้องบันทึกหมายเลขของที่จับเครื่องมือที่เครื่องมือตั้งอยู่อย่างถูกต้อง เพื่อให้ระบบควบคุมสามารถค้นหาและเรียกใช้เครื่องมือตามคำสั่งของโปรแกรมในกระบวนการประมวลผลถัดไปได้อย่างแม่นยำ ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการขึ้นรูปแม่พิมพ์ที่ซับซ้อนบางประเภท อาจจำเป็นต้องเปลี่ยนเครื่องมือบ่อยครั้งตามขั้นตอนการประมวลผลที่แตกต่างกัน ในกรณีนี้ วิธีการบรรจุเครื่องมือแบบสุ่มสามารถจัดตำแหน่งการจัดเก็บเครื่องมือให้เหมาะสมกับสถานการณ์จริงได้อย่างสะดวก และช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการบรรจุเครื่องมือ
• วิธีการโหลดที่จับเครื่องมือแบบคงที่
  วิธีการโหลดเครื่องมือแบบคงที่แตกต่างจากวิธีการโหลดเครื่องมือแบบสุ่ม โดยเครื่องมือจะต้องถูกวางลงบนตัวจับยึดเครื่องมือที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ข้อดีของวิธีนี้คือตำแหน่งการจัดเก็บเครื่องมือจะคงที่ ซึ่งสะดวกต่อการใช้งานของผู้ปฏิบัติงาน และยังเอื้อต่อการจัดวางและเรียกใช้เครื่องมือโดยระบบควบคุมอย่างรวดเร็ว ในบางงานการผลิตแบบแบตช์ หากกระบวนการประมวลผลค่อนข้างคงที่ การใช้วิธีการโหลดเครื่องมือแบบคงที่สามารถปรับปรุงเสถียรภาพและความน่าเชื่อถือของการประมวลผล และลดอุบัติเหตุจากการจัดเก็บเครื่องมือที่ไม่ถูกต้อง

(II) การเลือกเครื่องมือ

• การเลือกเครื่องมือแบบต่อเนื่อง
  วิธีการเลือกเครื่องมือแบบลำดับขั้นตอนกำหนดให้ผู้ปฏิบัติงานวางเครื่องมือลงในที่จับเครื่องมือตามลำดับขั้นตอนอย่างเคร่งครัดเมื่อทำการโหลดเครื่องมือ ในระหว่างกระบวนการประมวลผล ระบบควบคุมจะนำเครื่องมือไปทีละชิ้นตามลำดับขั้นตอนการจัดวางของเครื่องมือ และนำกลับเข้าที่ที่จับเครื่องมือเดิมหลังการใช้งาน ข้อดีของวิธีการเลือกเครื่องมือนี้คือใช้งานง่าย ต้นทุนต่ำ เหมาะสำหรับงานประมวลผลบางประเภทที่มีขั้นตอนการประมวลผลค่อนข้างง่ายและมีลำดับการใช้งานเครื่องมือที่แน่นอน ตัวอย่างเช่น ในการประมวลผลชิ้นส่วนเพลาแบบง่ายบางชิ้น อาจจำเป็นต้องใช้เครื่องมือเพียงไม่กี่ชิ้นในลำดับที่กำหนดไว้ ในกรณีนี้ วิธีการเลือกเครื่องมือแบบลำดับขั้นตอนสามารถตอบสนองความต้องการในการประมวลผลและลดต้นทุนและความซับซ้อนของอุปกรณ์ได้
• การเลือกเครื่องมือแบบสุ่ม
• การเลือกเครื่องมือการเข้ารหัสที่ยึดเครื่องมือ
  วิธีการเลือกเครื่องมือนี้เกี่ยวข้องกับการเขียนโค้ดตัวจับยึดเครื่องมือแต่ละตัวในแมกกาซีนเครื่องมือ แล้วจึงใส่เครื่องมือที่สอดคล้องกับรหัสตัวจับยึดเครื่องมือลงในตัวจับยึดเครื่องมือที่กำหนดทีละตัว เมื่อทำการเขียนโปรแกรม ผู้ปฏิบัติงานจะใช้ที่อยู่ T เพื่อระบุรหัสตัวจับยึดเครื่องมือที่เครื่องมือตั้งอยู่ ระบบควบคุมจะขับเคลื่อนแมกกาซีนเครื่องมือเพื่อย้ายเครื่องมือที่ตรงกันไปยังตำแหน่งเปลี่ยนเครื่องมือตามข้อมูลการเขียนโค้ดนี้ ข้อดีของวิธีการเขียนโค้ดตัวจับยึดเครื่องมือคือ การเลือกเครื่องมือมีความยืดหยุ่นมากขึ้นและสามารถปรับให้เข้ากับงานประมวลผลบางอย่างที่มีกระบวนการประมวลผลที่ค่อนข้างซับซ้อนและลำดับการใช้งานเครื่องมือที่ไม่ตายตัว ตัวอย่างเช่น ในการประมวลผลชิ้นส่วนอากาศยานที่ซับซ้อนบางชิ้น อาจจำเป็นต้องเปลี่ยนเครื่องมือบ่อยครั้งตามชิ้นส่วนและข้อกำหนดของกระบวนการที่แตกต่างกัน และลำดับการใช้งานเครื่องมือจะไม่ตายตัว ในกรณีนี้ วิธีการเขียนโค้ดตัวจับยึดเครื่องมือจะช่วยให้การเลือกและเปลี่ยนเครื่องมือทำได้อย่างรวดเร็วและช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการประมวลผล
• การเลือกเครื่องมือหน่วยความจำคอมพิวเตอร์
  การเลือกเครื่องมือด้วยหน่วยความจำคอมพิวเตอร์เป็นวิธีการเลือกเครื่องมือที่ทันสมัยและชาญฉลาดยิ่งขึ้น วิธีนี้ หมายเลขเครื่องมือและตำแหน่งการจัดเก็บ หรือหมายเลขตัวจับยึดเครื่องมือจะถูกบันทึกลงในหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์หรือหน่วยความจำของตัวควบคุมลอจิกแบบตั้งโปรแกรมได้ เมื่อจำเป็นต้องเปลี่ยนเครื่องมือในระหว่างกระบวนการประมวลผล ระบบควบคุมจะดึงข้อมูลตำแหน่งของเครื่องมือจากหน่วยความจำโดยตรงตามคำสั่งโปรแกรม และขับเคลื่อนแม็กกาซีนเครื่องมือเพื่อเคลื่อนย้ายเครื่องมือไปยังตำแหน่งเปลี่ยนเครื่องมืออย่างรวดเร็วและแม่นยำ นอกจากนี้ เนื่องจากคอมพิวเตอร์สามารถจดจำการเปลี่ยนแปลงที่อยู่จัดเก็บเครื่องมือได้แบบเรียลไทม์ จึงสามารถนำเครื่องมือออกและส่งกลับแบบสุ่มในแม็กกาซีนเครื่องมือ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการจัดการและความยืดหยุ่นในการใช้งานเครื่องมือได้อย่างมาก วิธีการเลือกเครื่องมือนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในศูนย์เครื่องจักรกลซีเอ็นซีที่ทันสมัยซึ่งมีความแม่นยำสูงและประสิทธิภาพสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะสำหรับงานที่มีกระบวนการประมวลผลที่ซับซ้อนและเครื่องมือหลายประเภท เช่น การประมวลผลชิ้นส่วนต่างๆ เช่น บล็อกเครื่องยนต์รถยนต์และฝาสูบ

(III) การเปลี่ยนเครื่องมือ

• ทั้งเครื่องมือบนแกนหมุนและเครื่องมือที่ต้องเปลี่ยนในแมกกาซีนเครื่องมืออยู่ในที่ยึดเครื่องมือแบบสุ่ม
  ในกรณีนี้ กระบวนการเปลี่ยนเครื่องมือมีดังนี้: ขั้นแรก แมนิพิวเลเตอร์จะทำการเลือกเครื่องมือตามคำสั่งของระบบควบคุม เพื่อย้ายเครื่องมือที่จะเปลี่ยนไปยังตำแหน่งเปลี่ยนเครื่องมืออย่างรวดเร็ว จากนั้น แมนิพิวเลเตอร์แบบแขนคู่จะยื่นออกมาเพื่อจับเครื่องมือใหม่ในแมนิพิวเลเตอร์และเครื่องมือเก่าบนแกนหมุนอย่างแม่นยำ ขั้นต่อไป โต๊ะเปลี่ยนเครื่องมือจะหมุนเพื่อหมุนเครื่องมือใหม่และเครื่องมือเก่าไปยังตำแหน่งที่สอดคล้องกันของแกนหมุนและแมนิพิวเลเตอร์ตามลำดับ สุดท้าย แมนิพิวเลเตอร์จะใส่เครื่องมือใหม่เข้าไปในแกนหมุนและยึดไว้ ในขณะเดียวกันก็วางเครื่องมือเก่าไว้ในตำแหน่งว่างของแมนิพิวเลเตอร์เพื่อเสร็จสิ้นกระบวนการเปลี่ยนเครื่องมือ วิธีการเปลี่ยนเครื่องมือนี้มีความยืดหยุ่นค่อนข้างสูงและสามารถปรับให้เข้ากับกระบวนการประมวลผลและการผสมผสานเครื่องมือที่หลากหลาย แต่มีข้อกำหนดด้านความแม่นยำของแมนิพิวเลเตอร์และความเร็วในการตอบสนองของระบบควบคุมที่สูงกว่า
• เครื่องมือบนแกนหมุนจะถูกวางไว้ในที่ยึดเครื่องมือแบบคงที่ และเครื่องมือที่จะเปลี่ยนจะอยู่ในที่ยึดเครื่องมือแบบสุ่มหรือที่ยึดเครื่องมือแบบคงที่
  กระบวนการเลือกเครื่องมือคล้ายกับวิธีการเลือกเครื่องมือแบบสุ่มที่กล่าวถึงข้างต้น เมื่อเปลี่ยนเครื่องมือ หลังจากนำเครื่องมือออกจากแกนหมุนแล้ว จำเป็นต้องหมุนแม็กกาซีนเครื่องมือล่วงหน้าไปยังตำแหน่งที่กำหนดสำหรับรับเครื่องมือแกนหมุน เพื่อให้สามารถส่งเครื่องมือเดิมกลับไปยังแม็กกาซีนเครื่องมือได้อย่างแม่นยำ วิธีการเปลี่ยนเครื่องมือนี้พบได้บ่อยในงานแปรรูปบางประเภทที่มีกระบวนการแปรรูปที่ค่อนข้างคงที่และมีความถี่ในการใช้งานเครื่องมือแกนหมุนสูง ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการเจาะรูแบบผลิตเป็นชุดบางประเภท อาจใช้ดอกสว่านหรือดอกรีมเมอร์เฉพาะกับแกนหมุนเป็นเวลานาน ในกรณีนี้ การวางเครื่องมือแกนหมุนไว้ในที่ยึดเครื่องมือแบบคงที่จะช่วยปรับปรุงเสถียรภาพและประสิทธิภาพของกระบวนการแปรรูป
• เครื่องมือบนแกนหมุนอยู่ในที่ยึดเครื่องมือแบบสุ่ม และเครื่องมือที่ต้องเปลี่ยนอยู่ในที่ยึดเครื่องมือแบบคงที่
  กระบวนการเลือกเครื่องมือคือการเลือกเครื่องมือที่ระบุจากแม็กกาซีนเครื่องมือให้สอดคล้องกับข้อกำหนดของกระบวนการแปรรูป เมื่อเปลี่ยนเครื่องมือ เครื่องมือที่นำออกจากแกนหมุนจะถูกส่งไปยังตำแหน่งเครื่องมือว่างที่ใกล้ที่สุดเพื่อใช้งานในครั้งต่อไป วิธีการเปลี่ยนเครื่องมือนี้คำนึงถึงความยืดหยุ่นในการจัดเก็บเครื่องมือและความสะดวกในการจัดการแม็กกาซีนเครื่องมือในระดับหนึ่ง เหมาะสำหรับงานแปรรูปบางประเภทที่มีกระบวนการแปรรูปค่อนข้างซับซ้อน มีเครื่องมือหลายประเภท และเครื่องมือบางชนิดมีความถี่ในการใช้งานค่อนข้างต่ำ ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการขึ้นรูปแม่พิมพ์บางประเภท อาจใช้เครื่องมือหลายชนิดที่มีคุณสมบัติแตกต่างกัน แต่เครื่องมือบางชนิดจะใช้ไม่บ่อยนัก ในกรณีนี้ การวางเครื่องมือเหล่านี้ไว้ในที่ยึดเครื่องมือแบบคงที่และเก็บเครื่องมือที่ใช้แล้วไว้บนแกนหมุนใกล้ๆ จะช่วยปรับปรุงอัตราการใช้พื้นที่ของแม็กกาซีนเครื่องมือและประสิทธิภาพในการเปลี่ยนเครื่องมือ

IV. บทสรุป