การเลือกเซอร์โวเพรส|อธิบายอย่างละเอียดตั้งแต่โครงสร้างไปจนถึงการคำนวณและเลือกผู้ผลิต

ที่นี่"เซอร์โวเพรส" เป็นเครื่องจักรที่ใช้ในกระบวนการประกอบผลิตภัณฑ์ด้วยแรงที่สม่ำเสมอและแม่นยำในเครื่องจักรอัตโนมัติ　บันทึกเกี่ยวกับเรื่องนี้

บนเว็บไซต์มีแคตตาล็อกผลิตภัณฑ์และพจนานุกรมคำศัพท์มากมาย แต่ส่วนใหญ่เป็นเพียงการเรียงลำดับข้อมูลจำเพาะของผู้ผลิตเท่านั้น ซึ่งไม่ใช่สิ่งที่ผู้ออกแบบต้องการทราบจริงๆ เช่น "การใช้เซอร์โวเพรสอย่างเหมาะสม" หรือ "สามารถใช้กระบอกสูบไฟฟ้าแทนเซอร์โวเพรสได้หรือไม่"เกณฑ์การตัดสินในเขตสีเทาข้อมูลที่เจาะลึกถึงขั้นนั้นยังมีอยู่น้อยมากในขณะนี้

ในบันทึกนี้ เราจะไม่เพียงแค่เปรียบเทียบสเปคเท่านั้น แต่ยังจะพยายามชี้แจงขอบเขตระหว่างเซอร์โวเพรสในฐานะเครื่องจักรเฉพาะทางกับระบบกดแบบง่ายที่ใช้แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าที่มีราคาถูกกว่า จากมุมมองของนักออกแบบเครื่องจักร

เซอร์โวเพรสแตกต่างจากเพรสไฮดรอลิกและเพรสนิวแมติกแบบดั้งเดิมอย่างไรบ้าง? จากประสบการณ์ของผมและข้อมูลการสำรวจตลาดล่าสุด ผมได้รวบรวมประเด็นทางปฏิบัติที่ไม่สามารถเห็นได้จากสเปคในแคตตาล็อกเพียงอย่างเดียว เช่น "กับดักของความแข็ง" และ "การตอบสนองของการควบคุม" มาเสริมให้ครบถ้วน

ความรู้พื้นฐานและกลไกของเครื่องกดเซอร์โว

ความเข้าใจเกี่ยวกับโครงสร้าง (บอลสกรู・เซอร์โวมอเตอร์)

การทำความเข้าใจโครงสร้างภายในของเซอร์โวเพรสอย่างลึกซึ้งเป็นก้าวแรกในการรู้ขีดจำกัดและลักษณะเฉพาะของประสิทธิภาพการควบคุม　　เซอร์โวเพรสโดยพื้นฐานแล้ว ประกอบด้วย "มอเตอร์เซอร์โว AC" ที่สร้างแรงหมุน, "บอลสกรู (หรือโรลเลอร์สกรู)" ที่เปลี่ยนการหมุนเป็นเส้นตรง, "แรม (หรือแกน)" ที่กดชิ้นงานจริง, และ "เฟรม" ที่รองรับทั้งหมดนี้

ในขณะที่มอเตอร์ทั่วไปจะหมุนต่อเนื่องไปเรื่อยๆ มอเตอร์เซอร์โวสามารถควบคุมการหมุนตามมุมที่กำหนด ความเร็ว และแรงบิดได้อย่างแม่นยำและรวดเร็วสูงมาก เมื่อมอเตอร์นี้หมุน ลูกบอลสกรูจะหมุนผ่านคลัทช์หรือสายพานเวลา　　ส่วนน็อตของบอลสกรูถูกยึดติดกับแรม และเมื่อแกนสกรูหมุน น็อตจะเคลื่อนที่ตรงตามการหมุน ทำให้แรมเคลื่อนที่ขึ้นลง (หรือไปข้างหน้าและข้างหลัง)

สิ่งที่สำคัญที่นี่คือประสิทธิภาพการส่งกำลัง สกรูบอลมีลูกบอลเหล็กจำนวนมากอยู่ระหว่างแกนเกลียวและน็อต ซึ่งการสัมผัสแบบกลิ้งช่วยลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานให้ต่ำที่สุด ด้วยวิธีนี้ แรงบิดที่เกิดจากมอเตอร์สามารถเปลี่ยนเป็นแรงขับดัน (แรงดัน) ด้วยประสิทธิภาพทางกลมากกว่า 90%

เนื่องจากมีการสูญเสียพลังงานน้อยจากแรงต้านทานของของไหล เช่น ในกระบอกสูบไฮดรอลิก และแรงต้านทานการเสียดสีของซีล ทำให้มีความแม่นยำสูงในการประมาณแรงขับจากค่ากระแสไฟฟ้าของมอเตอร์ และสามารถควบคุมแรงได้อย่างละเอียด นอกจากนี้ ในรุ่นที่มีแรงขับสูง อาจใช้ "สกรูลูกกลิ้ง" ที่ใช้ลูกกลิ้งที่มีความแม่นยำแทนลูกบอล ซึ่งเป็นวิธีการเพิ่มพื้นที่สัมผัสเพื่อเพิ่มความแข็งแรงและความทนทานต่อน้ำหนัก

บทบาทและความสำคัญของเซนเซอร์วัดแรง (การจัดการน้ำหนัก)

เหตุผลหลักที่เซอร์โวเพรสถูกอธิบายว่าเป็น "เครื่องกดที่มีสัมผัสของมือ" คือการมีอยู่ของโหลดเซลล์　　โหลดเซลล์เป็นเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งเกจวัดความเครียดบนวัตถุที่เปลี่ยนรูปเล็กน้อยเมื่อมีแรงกระทำ โดยทั่วไปจะติดตั้งที่ปลายของลูกสูบหรือบริเวณที่รับแรงต้านของกลไกขับเคลื่อน

ในกระบวนการอัดเข้า การตรวจจับ "แรงกดที่ใช้ในขณะนี้คือกี่นิวตัน" แบบเรียลไทม์นั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับประกันคุณภาพ ด้วยสัญญาณป้อนกลับจากโหลดเซลล์ คอนโทรลเลอร์สามารถตรวจสอบค่าแรงกดปัจจุบันได้ตลอดเวลา

ตัวอย่างเช่น สามารถควบคุมการป้อนกลับให้หยุดการทำงานทันทีเมื่อถึงน้ำหนักที่กำหนดไว้ หรือคงแรงไว้ในระดับเดิมขณะคงการเคลื่อนไหว　จะกลายเป็น

หากไม่มีโหลดเซลล์และพยายามประมาณน้ำหนักบรรทุกจากค่ากระแสไฟฟ้าของมอเตอร์เพียงอย่างเดียว การเปลี่ยนแปลงความหนืดของจาระบีในเกียร์ทดความเร็วและความแปรปรวนของแรงเสียดทานของไกด์จะปรากฏเป็นความคลาดเคลื่อน ทำให้ไม่สามารถทราบแรงอัดที่แม่นยำได้　　เครื่องอัดเซอร์โวที่ติดตั้งโหลดเซลล์ความแม่นยำสูงสามารถอ่านน้ำหนักได้ด้วยความแม่นยำตั้งแต่ 0.5% ถึง 1% และตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของน้ำหนักละเอียดในระดับนิวตันได้โดยไม่พลาดแม้แต่เล็กน้อย ด้วยคุณสมบัตินี้สามารถตรวจจับความผิดปกติของขนาดชิ้นงานหรือน้ำหนักที่ผิดปกติจากการกัดของสิ่งแปลกปลอมได้ทันที และป้องกันการไหลออกของสินค้าที่มีข้อบกพร่อง

วิธีการควบคุม (การควบคุมตำแหน่งและการควบคุมน้ำหนัก)

เซอร์โวเพรสแบ่งออกเป็นสองโหมดการทำงานหลักคือ "การควบคุมตำแหน่ง" และ "การควบคุมแรง"และด้วยการสลับระหว่างกระบวนการเหล่านี้อย่างไร้รอยต่อภายในขั้นตอนการผลิต เราจึงสามารถสร้างการประมวลผลที่มีความยืดหยุ่นเสมือนการทำงานด้วยมือมนุษย์ได้

การควบคุมตำแหน่งคือการควบคุมที่เคลื่อนย้ายแรมไปยังพิกัดที่กำหนด (ความสูง) ตัวอย่างเช่น ใช้ในการเคลื่อนย้ายด้วยความเร็วสูงจนถึงจุดก่อนหน้าของชิ้นงานในการดำเนินการเข้าใกล้ และลดความเร็วลงเมื่อใกล้จะสัมผัส นอกจากนี้ยังใช้ในกรณีที่ต้องการหยุดอย่างแม่นยำที่ความลึกที่กำหนด (ตำแหน่งที่สัมผัสพื้น) โดยไม่ต้องชนกับตัวหยุดเชิงกลในการอัดชิ้นส่วนที่ต้องการการจัดการขนาดที่เข้มงวด

ในทางกลับกัน การควบคุมน้ำหนักจะรับค่าจากโหลดเซลล์เป็นข้อมูลย้อนกลับและปรับแรงบิดของมอเตอร์เพื่อให้ได้แรงที่กำหนดไว้ แม้ว่าจะมีความแตกต่างในความสูงของชิ้นงานก็ตาม การควบคุมนี้จะใช้เมื่อต้องการกดด้วยแรงคงที่เสมอหรือเมื่อต้องการกดต่อเนื่องเป็นเวลาหนึ่ง (การคงแรง) เพื่อรอการแข็งตัวของกาวหรือการเปลี่ยนรูปจากการไหลของเรซิน

ในการปฏิบัติงานจริง จะมีการจัดลำดับขั้นตอนที่ผสมผสานสิ่งเหล่านี้เข้าด้วยกัน ตัวอย่างเช่น เริ่มต้นด้วยการควบคุมตำแหน่งเพื่อเข้าใกล้ด้วยความเร็วสูง เมื่อสัมผัสกับชิ้นงานและตรวจพบว่ามีน้ำหนักเพิ่มขึ้น (ฟังก์ชันเซ็นเซอร์สัมผัส) จะใช้จุดนั้นเป็นจุดอ้างอิงเพื่อลดความเร็วลง และสุดท้ายใช้การควบคุมแรงเพื่อเพิ่มแรงจนถึงเป้าหมายและทำการตรวจสอบการเสร็จสิ้นการใช้การควบคุมอย่างเหมาะสมสามารถลดเวลาการทำงานและรักษาคุณภาพการผลิตให้คงที่ ซึ่งเป็นจุดแข็งที่สำคัญของเซอร์โวเพรส

ข้อดีเมื่อเปรียบเทียบกับระบบไฮดรอลิกและระบบนิวเมติก

ในการออกแบบเครื่องจักรอัตโนมัติ มักมีการเปรียบเทียบระหว่างแหล่งพลังงานอย่างระบบนิวแมติก (กระบอกสูบอากาศ) และระบบไฮดรอลิก (เครื่องอัดไฮดรอลิก) เพื่อพิจารณาเลือกใช้ให้เหมาะสม บทความนี้จะแสดงตารางเปรียบเทียบคุณสมบัติทางกายภาพและด้านเศรษฐกิจของแต่ละระบบ เพื่อชี้ให้เห็นว่าควรเลือกใช้เซอร์โวเพรสในสถานการณ์ใด

แหล่งอ้างอิง: Janome Industrial Equipment (https://www.janomeie.com/column/servopress/detail.html), Press Lock Technologies (https://www.presslocktech.com/blog/clinching-machine-pneumatic-hydraulic-servo※กรุณาแปลเป็นภาษาไทยและตรวจสอบ

ระบบนิวเมติกมีต้นทุนเริ่มต้นต่ำ แต่เนื่องจากอากาศมีความยืดหยุ่น (คุณสมบัติคล้ายสปริง) ทำให้เมื่อเริ่มการอัดแรงจะพุ่งออกมาอย่างรวดเร็วหรือเมื่อแรงกดหลุดออกจะเร่งความเร็วอย่างฉับพลัน จึงไม่เหมาะสำหรับการอัดแรงที่ต้องการความแม่นยำสูง นอกจากนี้ ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานต่ำ ทำให้ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานสูงกว่าการใช้ไฟฟ้าถึง 5 เท่า ระบบไฮดรอลิกสามารถสร้างแรงดันสูงได้ง่าย แต่มีความเสี่ยงในการรั่วไหลของน้ำมัน เสียงรบกวนจากปั๊ม และต้องใช้ความพยายามในการบำรุงรักษา

แม้ว่าเซอร์โวเพรสจะมีต้นทุนเริ่มต้นสูง แต่เนื่องจากใช้พลังงานเฉพาะขณะทำงานเท่านั้น จึงสามารถลดต้นทุนการดำเนินงานได้อย่างมาก นอกจากนี้ เนื่องจากสามารถบันทึกข้อมูลตำแหน่งและน้ำหนักได้ทั้งหมด จึงมีความสามารถในการตรวจสอบย้อนกลับ (Traceability) ซึ่งจำเป็นในโรงงานผลิตยุคปัจจุบันความได้เปรียบในด้านต้นทุนรวมที่รวมถึงต้นทุนการประกันคุณภาพมีอยู่

ความแตกต่างระหว่างกระบอกสูบไฟฟ้า (เซอร์โวแบบง่าย)

ในตลาดมีผลิตภัณฑ์ที่เรียกว่า "กระบอกสูบไฟฟ้า" หรือ "กระบอกสูบรุ่นหุ่นยนต์" ซึ่งใช้เซอร์โวมอเตอร์และบอลสกรูเช่นกันในความหมายกว้าง สามารถกล่าวได้ว่าเป็นประเภทหนึ่งของเครื่องอัดเซอร์โว　　อย่างไรก็ตาม ในสถานที่ออกแบบเครื่องจักรอุตสาหกรรมจำเป็นต้องแยกแยะและจัดการสิ่งเหล่านี้อย่างชัดเจน

「เซอร์โวเพรส (เครื่องเฉพาะทาง)」 เป็น "อุปกรณ์ที่สมบูรณ์แบบ" ที่ออกแบบมาเพื่อวัตถุประสงค์หลักในการประมวลผลด้วยเครื่องกด มีเฟรมที่มีความแข็งแรงสูงแบบ C-type และแบบประตูเตรียมไว้ล่วงหน้า พร้อมด้วยโหลดเซลล์ที่มีความแม่นยำสูง รั้วนิรภัย และคอนโทรลเลอร์เฉพาะทางที่มีฟังก์ชันการตรวจสอบรูปคลื่นการกดเข้าในแพ็คเกจเดียวกันเนื่องจากผู้ผลิตรับประกันความแข็งแรงและความแม่นยำของระบบทั้งหมดรวมถึงเฟรม การติดตั้งความแม่นยำสูงสามารถทำได้ทันทีหลังการซื้อครับ/ค่ะ

ในทางตรงกันข้าม "กระบอกสูบไฟฟ้า (ผลิตภัณฑ์คอมโพเนนต์)" นั้น จะถูกจัดจำหน่ายในฐานะ "ชิ้นส่วน" ที่ทำหน้าที่เคลื่อนที่แบบตรงเท่านั้น มีราคาถูกและมีหลากหลายรุ่นให้เลือก แต่โหลดเซลล์จะถูกจัดเป็นอุปกรณ์เสริม หรืออาจสามารถควบคุมกระแสไฟฟ้า (การควบคุมแรงดัน) ได้เพียงแบบง่ายเท่านั้นความแตกต่างที่สำคัญที่สุดคือการรับประกัน "ความแข็งแรง"

เมื่อใช้กระบอกไฟฟ้า ผู้ออกแบบจะต้องจัดเตรียมโครงหรือแท่นรองรับแรงต้านด้วยตนเอง　　หากความแข็งแรงของเฟรมต่ำ จะเกิดปัญหาเฟรมโค้งงอเมื่อถูกกดเพิ่มแรง ทำให้ความแม่นยำลดลง ดังนั้น สำหรับการชนหรือการกำหนดตำแหน่งที่ง่าย การใช้กระบอกสูบไฟฟ้าจะมีข้อได้เปรียบด้านต้นทุน แต่สำหรับกระบวนการอัดที่ต้องมีการจัดการน้ำหนักที่แม่นยำ จำเป็นต้องเลือกเซอร์โวเพรสเฉพาะ หรือใช้กระบอกสูบไฟฟ้า เซลล์โหลด และเฟรมที่มีความแข็งแรงสูงร่วมกัน โดยมีความรู้เพียงพอ

การเลือกเซอร์โวเพรสในการออกแบบเครื่องจักรอัตโนมัติ

การคำนวณแรงกด (วิธีการเลือก) และอัตราความปลอดภัย

เมื่อเลือกเซอร์โวเพรสที่ตรงกับเครื่องอัตโนมัติ สิ่งแรกที่ต้องเผชิญคือการคำนวณว่า "ต้องใช้แรงดัน (kN) เท่าไร"แรงที่จำเป็นสำหรับการอัดเข้านั้น ไม่ควรพึ่งพาประสบการณ์หรือความรู้สึก แต่ควรประมาณการโดยอาศัยหลักทางฟิสิกส์เป็นหลัก

แรงกดที่จำเป็นตามทฤษฎีในการอัดชิ้นส่วนทรงกระบอก F(N) โดยทั่วไปสามารถประมาณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้

แรงกดสัมผัส Pคือ ค่าการยึดของแกนและรู (ค่าการแทรก) δ และค่าความยืดหยุ่นของวัสดุ E ดังนั้น, วัสดุศาสตร์ของ "สูตรลับของเลื่อมคำนวณโดยใช้ ""

ในการคัดเลือก สิ่งที่ต้องระวังมากที่สุดคือความไม่แน่นอนของ "สัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน" ค่าอาจเปลี่ยนแปลงได้เกือบสองเท่าตามความหยาบของพื้นผิวและสภาพการหล่อลื่น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเผื่อค่าในผลการคำนวณเสมอ

ในการคัดเลือกเชิงปฏิบัติจริง เมื่อเทียบกับแรงขับสูงสุดที่คำนวณได้1.5 เท่า ถึง 2 เท่าขอแนะนำให้เลือกรุ่นที่มีแรงขับที่กำหนดไว้ ตัวอย่างเช่น หากค่าการคำนวณคือ 3kN ให้เลือกรุ่นที่มีแรงขับตั้งแต่ 5kN ขึ้นไปอัตราความปลอดภัยนี้มีความจำเป็นเพื่อรองรับการเพิ่มขึ้นของแรงขับที่เกิดจากค่าความคลาดเคลื่อนของชิ้นส่วน รวมถึงการรับมือกับภาระที่เกิดขึ้นอย่างฉับพลัน เช่น การกัดติด (Goering) และเพื่อยืดอายุการใช้งานของเครื่องจักร เช่น สกรูลูกบอล

ผลกระทบของความแข็ง (เฟรม・ไกด์) ต่อความแม่นยำ

หากเลือกเครื่องจักรโดยพิจารณาเฉพาะ "แรงขับที่กำหนด" หรือ "ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งซ้ำ" ตามสเปคในแคตตาล็อก อาจเกิดปัญหาที่ไม่คาดคิดในสถานที่ปฏิบัติงาน สาเหตุส่วนใหญ่เกิดจากเครื่องอัดและแท่นติดตั้ง "ขาดความแข็งแรง"　ครับ/ค่ะ

เมื่อเซอร์โวเพรสใช้แรงกดหลายกิโลนิวตันในการกดชิ้นงาน แรงปฏิกิริยาจะทำให้โครงของเครื่องกดเองเกิดการเปลี่ยนรูปได้ โดยเฉพาะในกรณีของ "โครงแบบ C" ที่มีโครงสร้างยื่นออกมาด้านเดียว จะเกิดการเปลี่ยนรูปโดยที่ปากของโครงจะเปิดออก (ปรากฏการณ์ปากเปิด) เมื่อมีการกดแรงขึ้น ทำให้ตำแหน่งปลายของแรมเคลื่อนที่ไปทางหน้าบนหรือแกนเกิดการเบี่ยงเบนในแนวเฉียง

ปริมาณการเปลี่ยนรูปนี้จะเป็นปัจจัยที่ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนที่ไม่สามารถมองข้ามได้ในการกดเข้าด้วยความแม่นยำระดับไมครอน ตัวอย่างเช่น แม้ว่าจะมีการตรวจจับน้ำหนักอย่างถูกต้องด้วยโหลดเซลล์ แต่หากเฟรมมีการโค้งงอ 0.1 มม. ความลึกของการกดจริงอาจตื้นกว่าค่าที่แสดงในเซ็นเซอร์ 0.1 มม. (อย่างไรก็ตาม หากมีการควบคุมแบบปิดเต็มด้วยสเกลเชิงเส้น สามารถแก้ไขได้)

ดังนั้น หากจำเป็นต้องใช้การอัดที่มีความแม่นยำสูง ควรเลือกใช้ "เฟรมแบบประตู (4 เสา)" ที่มีการบิดเบือนน้อย หรือซื้อตัวกระบอกสูบไฟฟ้าแยกเพื่อออกแบบเฟรมที่แข็งแรงมากในบริษัทเองเครื่องกดเซอร์โวแบบพิเศษที่ผลิตโดยผู้ผลิต (แบบแพ็คเกจ) มีความแตกต่างอย่างมากจากกระบอกสูบไฟฟ้าทั่วไป เนื่องจากมีการรับประกันความแม่นยำรวมถึงความแข็งแรงของเฟรมนี้

การป้องกันการรั่วไหลของสินค้าที่มีข้อบกพร่องโดยใช้การตรวจสอบรูปแบบคลื่น (การรับประกันคุณภาพ)

ข้อดีที่ใหญ่ที่สุดของเซอร์โวเพรสคือการที่สามารถมองเห็นข้อมูลในระหว่างการผลิตและสามารถตัดสินคุณภาพได้ทันที ฟังก์ชันหลักของมันคือ "การตรวจสอบรูปคลื่น" ซึ่งเป็นการวาดกราฟ (รูปคลื่น) โดยใช้แกนแนวนอนเป็นตำแหน่ง (สโตรก) และแกนแนวตั้งเป็นน้ำหนักบรรทุก เพื่อตรวจสอบว่ารูปทรงของกราฟนั้นปกติหรือไม่

เพียงแค่ดูว่า "น้ำหนักสุดท้ายโอเคหรือไม่" ก็ไม่สามารถทราบได้ว่าเกิดอะไรขึ้นระหว่างทาง ตัวอย่างเช่น เมื่อเริ่มการกดน้ำหนักแล้วเกิดการกัดของเศษวัสดุทำให้แรงกระแทกเพิ่มขึ้นชั่วคราว หรือแรงกดหลุดระหว่างทาง หากดูแค่จุดสิ้นสุดสุดท้ายก็อาจจะเป็นค่าปกติได้ ซึ่งจะทำให้มองข้ามสินค้าที่มีปัญหาไป

ในการตรวจสอบรูปคลื่น จะมีการตั้งค่าเส้นกรอบ (Envelope) ตามเส้นทางของรูปคลื่นปกติ และหากรูปคลื่นเบี่ยงเบนออกจากกรอบนั้นแม้เพียงชั่วขณะหนึ่งก็จะถือว่าไม่ผ่าน นอกจากนี้ยังมีฟังก์ชันที่ตรวจสอบค่าเฉลี่ยของน้ำหนักในช่วงตำแหน่งเฉพาะอีกด้วย　　ด้วยเหตุนี้ จึงสามารถตรวจจับข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้นได้ เช่น "แม้จะใส่เข้าไปแล้ว แต่จริงๆ แล้วเกิดการกัดกร่อน" "ชิ้นส่วนถูกใส่เข้าไปในมุมเอียง" "การกดเข้าแน่นเกินไปหรือหลวมเกินไป" ได้อย่างแม่นยำ และป้องกันไม่ให้ข้อบกพร่องเหล่านี้ไหลไปยังขั้นตอนถัดไป

การใช้ประโยชน์จากการตรวจสอบย้อนกลับ (การเก็บข้อมูล)

ในอุตสาหกรรมการผลิตยุคปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งชิ้นส่วนยานยนต์และอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่มีความสำคัญต่อความปลอดภัย การที่สามารถพิสูจน์ได้ว่า "ผลิตภัณฑ์แต่ละชิ้นถูกผลิตขึ้นเมื่อใด ภายใต้เงื่อนไขใด และผลลัพธ์เป็นอย่างไร" ผ่านระบบตรวจสอบย้อนกลับ (Traceability) กลายเป็นข้อกำหนดที่จำเป็นอย่างยิ่ง

เซอร์โวเพรสสามารถบันทึกข้อมูลการประมวลผลทั้งหมดของรอบการทำงาน (วันที่และเวลา, ผลการตัดสิน, ค่าสูงสุดของตำแหน่งและน้ำหนัก, และข้อมูลคลื่น) เป็นข้อมูลดิจิทัลได้ เซอร์โวเพรสเฉพาะทางมีพอร์ต LAN และเครือข่ายภาคสนามต่างๆ (EtherNet/IP, CC-Link IE Field, PROFINET เป็นต้น) เป็นอุปกรณ์มาตรฐาน ซึ่งสามารถถ่ายโอนข้อมูลไปยัง PC หรือเซิร์ฟเวอร์ระดับสูงได้โดยอัตโนมัติ

ในกรณีที่เกิดปัญหาผลิตภัณฑ์ในตลาด เราสามารถเรียกดูรูปคลื่นการบีบอัดจากหมายเลขซีเรียลที่ผลิตในขณะนั้นเพื่อตรวจสอบว่าปัญหาเกิดจากการผลิตหรือเป็นปัจจัยอื่นที่เกิดจากวัสดุหรือการออกแบบได้รวดเร็ว ความสามารถในการ "พิสูจน์คุณภาพ" นี้เป็นอาวุธที่ทรงพลังในการได้รับความไว้วางใจจากฝ่ายควบคุมคุณภาพและผู้ใช้ปลายทาง และยังเป็นมาตรการที่มีประสิทธิภาพในการปฏิบัติตามกฎหมายความรับผิดชอบต่อผลิตภัณฑ์ (PL)

การใช้งานเซอร์โวเพรสและผู้ผลิตหลัก

การระบาดเกินขีดจำกัด (ข้อควรระวังในการใช้งาน) และมาตรการรับมือ

ในการใช้งานเครื่องกดเซอร์โว ปรากฏการณ์หนึ่งที่ผู้ออกแบบควรระมัดระวังมากที่สุดคือ "การโอเวอร์ชูต"　　นี่คือปรากฏการณ์ที่หยุดไม่ได้เมื่อถึงน้ำหนักหรือตำแหน่งที่ต้องการ และเคลื่อนที่เลยไป

โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบวนการอัดเข้า (press-fitting) น้ำหนักจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในทันทีที่ชิ้นงานสัมผัสกับพื้นผิวด้านล่าง (เข้าที่)　　ในเวลานี้ โครงและระบบขับเคลื่อนของเครื่องกด (เช่น ลูกบอลสกรูและสายพาน) จะยืดหยุ่นเหมือนสปริงและสะสมพลังงานไว้ เมื่อสัญญาณหยุดออกมาและมอเตอร์พยายามหยุด การยืดหยุ่นนี้จะถูกปล่อยออกมาในทันที และแรงเฉื่อยทางกลอาจทำให้การควบคุมไม่สามารถตามทันและกดเกินค่าที่ตั้งไว้ได้ ซึ่งอาจทำให้ชิ้นงานรับภาระมากเกินไปและเกิดความเสียหายหรือรอยร้าวได้

มาตรการแก้ไขคือ การตั้งค่า "ความเร็วในการเข้าถึง" และ "ความเร็วในการเพิ่มแรงกด" ให้เหมาะสมเป็นสิ่งที่มีประสิทธิภาพ ควรเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงจนถึงก่อนสัมผัส และเมื่อใกล้สัมผัสหรือสัมผัสแล้วจึงลดความเร็วลงอย่างเพียงพอ เพื่อลดการเคลื่อนที่เกินเนื่องจากการเฉื่อยและความล่าช้าในการตอบสนองให้น้อยที่สุด นอกจากนี้ การใช้เฟรมที่มีความแข็งแรงสูงยังช่วยป้องกันการสะสมพลังงานจากการโค้งงอได้อย่างมีประสิทธิภาพ　　มีรุ่นที่มีฟังก์ชันคาดการณ์การถึงน้ำหนักบรรทุกและเริ่มลดความเร็วลงล่วงหน้า โดยการตั้งค่าพารามิเตอร์ของตัวควบคุมเฉพาะ

ความรู้ที่จำเป็นเกี่ยวกับมาตรการความปลอดภัย (STO・เบรก)

เซอร์โวเพรสที่สามารถสร้างแรงได้ตั้งแต่หลายกิโลนิวตันไปจนถึงหลายสิบกิโลนิวตันหากพลาดเพียงก้าวเดียวอาจก่อให้เกิดอุบัติเหตุจากการทำงานที่ร้ายแรงได้ เป็นเครื่องจักรที่อันตราย　　ดังนั้น มาตรฐานความปลอดภัยระหว่างประเทศ (ISO 12100 และ ISO 13849-1) จึงถูกนำมาใช้อย่างเข้มงวดการออกแบบความปลอดภัยเป็นสิ่งจำเป็น　ครับ/ค่ะ

สิ่งสำคัญอย่างยิ่งคือฟังก์ชัน "STO (Safe Torque Off)"　　นี่คือปุ่มหยุดฉุกเฉินหรือม่านแสง　เมื่อทำงาน ฟังก์ชันนี้จะตัดการจ่ายพลังงาน (แรงบิด) ไปยังมอเตอร์ทางฮาร์ดแวร์โดยไม่ผ่านวงจรควบคุม (ซอฟต์แวร์) เพื่อความปลอดภัย หากเกิดกรณีที่ตัวควบคุมทำงานผิดปกติ จะตัดพลังงานทางกายภาพเพื่อความปลอดภัย ※สำหรับมาตรการความปลอดภัยในการกดเครื่องจักร จำเป็นต้องใช้ม่านแสงเซ็นเซอร์ตรวจจับพื้นที่และม่านไฟเป็นมาตรการความปลอดภัยที่แตกต่างกัน　จะกลายเป็น

นอกจากนี้เมื่อใช้งานโดยติดตั้งในแนวตั้ง จำเป็นต้องเลือก "มอเตอร์ที่มีเบรกยึด"　　เพื่อป้องกันอุบัติเหตุที่เกิดจากการที่ลูกสูบตกลงมาทับนิ้วมือของผู้ปฏิบัติงานเนื่องจากแรงโน้มถ่วงในกรณีที่เกิดไฟฟ้าดับหรือหยุดฉุกเฉิน นอกจากนี้ เนื่องจากแรงยึดของเบรกจะลดลงตามอายุการใช้งาน จึงเป็นความรับผิดชอบของผู้ออกแบบที่จะต้องติดตั้ง "ฟังก์ชันตรวจสอบเบรก" เพื่อตรวจสอบว่าแรงเบรกเพียงพอหรือไม่ในการตรวจสอบก่อนเริ่มงาน หรือกำหนดให้เป็นกฎในการตรวจสอบและใช้งานเป็นประจำ

รายชื่อผู้ผลิตหลักในประเทศและลักษณะเด่นของแต่ละบริษัท

ในประเทศญี่ปุ่นมีผู้ผลิตผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับเซอร์โวเพรสที่มีคุณภาพสูงซึ่งเป็นที่รู้จักในระดับโลกอยู่มากมาย โดยแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ "ผู้ผลิตเครื่องจักรเฉพาะทาง (Category A)" ที่มีฟังก์ชันการวิเคราะห์ขั้นสูงและความแข็งแรงของเฟรม และ "ผู้ผลิตแอคชูเอเตอร์ (Category B)" ที่มีความคุ้มค่าและสามารถนำไปประกอบเป็นชิ้นส่วนได้

ในตารางด้านล่างนี้ เราได้สรุปสเปกและคุณสมบัติของผู้ผลิตหลักไว้แล้ว

เคล็ดลับในการเลือก:

• "การรับประกันคุณภาพโดยใช้ข้อมูลรูปคลื่น" เป็นเงื่อนไขที่ขาดไม่ได้ถ้าเช่นนั้น ควรเลือก Category A (Janome, Daiichi Dentsu ฯลฯ) หรือ Category B ที่มีโหลดเซลล์ (IAI, Shinto Kogyo)
• หากเพียงแค่ต้องการ "ควบคุมตำแหน่งและแรง" "ทำให้การเปลี่ยนขั้นตอนง่ายขึ้น" "ลดต้นทุน" ผลิตภัณฑ์ Category B ของ SMC หรือ THK จะเป็นโซลูชันที่ดีที่สุด
• หากจำเป็นต้องใช้แรงขับสูง (10 ตันขึ้นไป) แต่ต้องการหลีกเลี่ยงระบบไฮดรอลิก ขอแนะนำซีรีส์ PC ของ THK หรือผลิตภัณฑ์จาก Shindengen เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจ

การเลือกเซอร์โวเพรสเพื่อความสำเร็จในการออกแบบ

บทความนี้จะสรุปประเด็นสำคัญที่ได้อธิบายไว้

• เซอร์โวเพรสสามารถตรวจสอบและควบคุมตำแหน่งและน้ำหนักได้พร้อมกัน จึงมีข้อได้เปรียบอย่างมากเหนือระบบนิวเมติกและไฮดรอลิกในด้านการประกันคุณภาพ (การตรวจสอบย้อนกลับ)
• ต้นทุนการดำเนินงานต่ำที่สุดคือเซอร์โวเพรสที่ใช้พลังงานน้อยที่สุด และในระยะยาว (TCO) มีโอกาสสูงที่จะคืนทุนจากการลงทุนเริ่มต้น
• ในการคัดเลือก ควรเลือกโมเดลที่มีอัตราความปลอดภัย 1.5 เท่าถึง 2 เท่าของแรงขับดันที่จำเป็นตามทฤษฎี เพื่อเป็นกุญแจสำคัญในการยืดอายุการใช้งานและการทำงานที่เสถียร
• เนื่องจากความแข็งแรงของเฟรมมีความสัมพันธ์โดยตรงกับความแม่นยำ หากต้องการความแม่นยำในระดับไมครอน ควรพิจารณาใช้เครื่องจักรที่มีความแข็งแรงสูงเฉพาะทาง (ประเภท A) หรือเฟรมแบบประตู
• "Category A (เครื่องเฉพาะทาง)" สามารถทำการวิเคราะห์ขั้นสูงได้ทันทีเมื่อติดตั้ง แต่มีราคาสูง "Category B (แอคชูเอเตอร์)" มีราคาถูก แต่ต้องใช้เวลาในการออกแบบฐานและสร้างโปรแกรม
• การตั้งค่าความเร็วอย่างง่ายดายอาจทำให้เกิดการโอเวอร์ช็อตได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องออกแบบโปรแกรมให้ใช้ความเร็วในการเข้าใกล้และความเร็วในการเพิ่มแรงดันอย่างเหมาะสม
• เพื่อความปลอดภัย การเลือกใช้อุปกรณ์ขยายเสียงที่มีฟังก์ชัน STO และการติดตั้งเบรกป้องกันการตกเมื่อติดตั้งในแนวตั้งเป็นข้อกำหนดที่จำเป็น
• การใช้ฟังก์ชันการตรวจสอบรูปคลื่น (เช่น การตรวจสอบเอนเวโลป) จะช่วยให้สามารถลดขั้นตอนการตรวจสอบในกระบวนการถัดไป และสร้างสายการผลิตที่ไม่ผลิตสินค้าที่มีข้อบกพร่องได้
• ไม่เพียงแต่ดูสเปคในแคตตาล็อกเท่านั้น ควรใช้บริการ "ยืมเครื่องจริง" หรือ "ทดลองงานตัวอย่าง" ที่ผู้ผลิตเสนอ เพื่อตรวจสอบรูปคลื่นน้ำหนักจริงก่อนตัดสินใจเลือกเครื่องรุ่นที่เหมาะสม
• ในการเปลี่ยนจากระบบไฮดรอลิก ควรระวังเรื่อง "ระยะเวลาในการรักษา" หากใช้งานที่ต้องเพิ่มแรงดันเป็นเวลานาน ควรตรวจสอบมาตรการป้องกันความร้อนของมอเตอร์และความสามารถในการรักษาเบรก
• ตรวจสอบล่วงหน้าว่ามาตรฐานของฟังก์ชันการสื่อสาร (เครือข่ายภาคสนาม) นั้นเข้ากันได้กับ PLC ที่บริษัทของคุณใช้ (เช่น Mitsubishi, Omron, Keyence เป็นต้น)
• โดยทั่วไปแล้ว จะนิยมเลือกใช้ Janome หรือ Daiichi Dentsu สำหรับ "เน้นคุณภาพและแบบครบวงจร" ในขณะที่ IAI หรือ THK จะใช้สำหรับ "เน้นต้นทุนและแบบติดตั้ง"
• เนื่องจากความแม่นยำ (ความละเอียด) ของโหลดเซลล์แตกต่างกันไปตามผู้ผลิต จึงควรเลือกให้เหมาะสมกับค่าความคลาดเคลื่อนที่ต้องการควบคุม (±กี่นิวตัน)
• แม้ว่าการบำรุงรักษาจะมีความก้าวหน้า แต่การหล่อลื่นลูกบอลสกรูอย่างสม่ำเสมอเป็นสิ่งจำเป็น และการพิจารณาใช้หน่วยจ่ายน้ำมันอัตโนมัติก็คุ้มค่า
• ในที่สุด การกำหนดวัตถุประสงค์ให้ชัดเจนว่า "ใช้เซอร์โวเพรสเพื่ออะไร (ข้อมูลคุณภาพหรือเพียงแค่การเปลี่ยนเป็นระบบไฟฟ้า)" จะช่วยให้สามารถตัดสินใจลงทุนได้อย่างเหมาะสมที่สุด

ทั้งหมดนี้ครับ/ค่ะ