misumi technical center

Total Visited : 59963
Visited Today : 52

การออกแบบโครงสร้างเครื่องจักร การเคลื่อนที่และกลไกที่เกี่ยวข้อง

ในการออกแบบเครื่องจักรแต่ละเครื่องนั้น ก็จะต้องมีโครงสร้างที่เคลื่อนที่ได้เป็นส่วนประกอบอยู่ด้วยใช่มั้ยครับ ไม่ว่าจะเป็นเพื่อการเคลื่อนย้ายชิ้นงาน เคลื่อนย้ายตำแหน่งอุปกรณ์ต่างๆ หรือแม้แต่การเปิด-ปิด ทางเข้าออกของเครื่องจักร

ซึ่งมักจะแบ่งโครงสร้างหลักๆเป็นสองส่วนหลักๆดังนี้นะครับ

1. ส่วนขับเคลื่อน (Driving unit)

2. ส่วนประคองหรือกำหนดตำแหน่ง (Support unit)

โครงสร้างเครื่องจักรและการเคลื่อนที่

1. ส่วนขับเคลื่อน (Driving unit)

ในส่วนนี้จะเป็นส่วนที่ใช้ในการกำหนดแรง และระยะในการเคลื่อนที่โดยใช้ Actuator โดยActuator คืออุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ในการเปลี่ยนพลังงานรูปแบบนึง เป็นการเคลื่อนที่ เช่น

1.1) กระบอกสูบ (Cylinder) ใช้ลม หรือ น้ำมันในการยืด-หดก้านสูบ

machine-structure-design-actuator

1.2) มอเตอร์ไฟฟ้า (Electrical motor) ใช้พลังงานไฟฟ้าในการหมุนแกนเพลาของมอเตอร์

machine-structure-design-actuator

2. ส่วนประคองหรือกำหนดตำแหน่ง (Support unit)

อุปกรณ์นี้จะทำหน้าที่ รับน้ำหนัก ลดแรงเสียดทาน หรือประคองตำแหน่งการเคลื่อนที่ของชิ้นงาน โดยอาจเป็นแบบประคองแนวเส้นตรง หรือการหมุนก็ได้

machine-structure-design-actuator

ทำไมถึงควรใช้ Actuator และ Support unit ควบคู่กัน

ในส่วนนี้นักออกแบบมือใหม่มักจะไม่ค่อยคำนึงถึงกันมากนัก แต่เป็นส่วนที่สำคัญมากๆในโครงสร้างเครื่องจักรที่มีการเคลื่อนที่ เนื่องจากโดยทั่วไปแล้ว Actuator แต่ละประเภทจะออกแบบมาเพื่อรองรับแรงในแกนเดียวเท่านั้น ทำให้เมื่อได้รับแรงจากแนวแกนอื่นมารบกวนแล้ว ก็อาจส่งผลให้ทำงานได้ไม่เต็มประสิทธิภาพ และส่งผลถึงอายุการใช้งานที่ลดลงด้วยเช่นกัน

machine-structure-design-actuator

ในปัจจุบันมีสินค้าหลายรุ่น จากหลายแบรนด์ที่รวบรวม Actuator และ Support unit ไว้ด้วยกัน ซึ่งทำให้มีความสะดวก และประหยัดพื้นที่มากขึ้น แต่ก็อาจจะแลกมาด้วยข้อจำกัดในการออกแบบ หรือความยุ่งยากในการซ่อมแซม

แล้วเราควรจะเลือก Actuator และ Support unit ขนาดไหนดีล่ะ

มีปัจจัยหลายอย่างที่ต้องคำนึงถึงไม่ว่าจะเป็น พลังงานที่ใช้ ขนาดของโครงสร้างเครื่องจักร รวมไปถึงราคาของอุปกรณ์และชิ้นส่วนต่างๆ แต่สิ่งสำคัญเป็นอันดับแรกคือ จะทำอย่างไรให้ชิ้นส่วนนี้ทำงานได้ผลลัพท์ตามที่ต้องการมากที่สุด

อันดับแรกเราต้องพิจารณาเราต้องดูก่อนว่า การที่จะเคลื่อนที่วัตถุชิ้นหนึ่งได้นั้น เราต้องออกแรงใส่วัตถุให้มากกว่าแรงต้าน แรงต้านก็คือแรงอะไรก็ตามที่จะทำให้วัตถุเคลื่อนที่ได้ยากขึ้น เช่น น้ำหนัก แรงโน้มถ่วง แรงเสียดทานระหว่างชิ้นส่วน เป็นต้น

นอกจากนี้ เรายังต้องคำนวณความแข็งแรงของโครงสร้างเครื่องจักร ให้เพียงพอที่จะรับน้ำหนักของวัตถุ หากเลือกความแข็งแรงไม่เพียงพอ ก็อาจทำให้โครงสร้างเสียรูป บิดงอ ซึ่งจะส่งผลให้เกิดแรงเสียดทานมากขึ้น หรือในกรณีแย่ที่สุดก็อาจทำให้ โครงสร้างเสียหายหรือใช้การไม่ได้ไปเลย

machine-structure-design-actuator

โครงสร้างตามภาพด้านบนนี้จะแสดงตัวอย่างของ กลไกการเคลื่อนที่แนวเส้นตรงแบบที่นิยมกันทั่วไป โดยอธิบายหลักการทำงานง่ายๆดังนี้

  1. วัตถุจะถูกยึดหรือวางอยู่บนลิเนียร์ไกด์ เพื่อรับนำหนักของวัตถุ ควบคุมทิศทางการเคลื่อนที่ และลดแรงเสียดทานจากการเคลื่อนที่
  2. ลิเนียร์ไกด์จะถูกยึดเข้ากับนัทบอลสกรู โดยนัทบอลสกรูจะทำหน้าที่ผลัก หรือดึงบล๊อคของลิเนียร์ไกด์ให้เคลื่อนที่เมื่อแกนของบอลสกรูมีการหมุน โดยมีตัวประคองเพลา (Shaft Holder) คอยประคองการหมุนของเพลา
  3.  เชื่อมต่อแกนเพลาของบอลสกรู กับแกนเพลาของมอเตอร์เข้าด้วยกันด้วยคับปลิ้ง เพื่อส่งกำลังการหมุนของมอเตอร์มาที่เพลาของบอลสกรู

แล้วตอนเคลื่อนที่มีแรงอะไรมาเกี่ยวข้องบ้างล่ะ

machine-structure-design-actuator

จากภาพ จะเห็นได้ว่า มีแรงมากมายเกิดขึ้นในโครงสร้างนึงนะครับ ไม่ว่าจะเป็นแรงเฉื่อย น้ำหนัก อัตราเร่ง แรงเสียดทาง แรงบิดและ แรงต่างๆอีกมากมาย โดยแต่ละแรงนั้น มักจะมีทิศทางที่แตกต่างกัน จึงควรเลือกอุปกรณ์มารองรอบแรงต่างๆอย่างเหมาะสม เช่น ใช้ลิเนียร์ไกด์มารับน้ำหนักชิ้นงานและลดแรงเสียดทานในการเคลื่อนที่แนวเส้นตรง หรือใช้ตลับลูกปืนมารับน้ำหนักเพลา และลดแรงเสียดทานของการหมุน เป็นต้น

กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

อย่างที่เพื่อนๆ ทราบกันนะครับว่า การเคลื่อนที่แบบต่างๆนั้น ล้วนอยู่ภายใต้กฏการเคลื่อนที่ของนิวตันทั้งนั้น ไม่ต้องหันไปเปิดหาตำรากันนะครับ เพราะเราได้รวมกฏทั้ง 3 ข้อไว้ให้ด้านล่างนี้ เรียบร้อยแล้วครับ

กฎการเคลื่อนที่ชื่อกฎรายละเอียด
กฎข้อที่ 1กฎของความเฉื่อยสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุจะไม่เปลี่ยนแปลงตราบใดที่ไม่มีแรงภายนอกมากระทำ
【ตัวอย่าง】 1. สภาพการเคลื่อนที่ของดาวเทียมในห้วงอวกาศ 2. ขณะอยู่ในรถไฟ เมื่อขบวนรถเปลี่ยนความเร่งจะทำให้ร่างกายจะส่ายไปมา
กฎข้อที่ 2กฎของความเร่งเมื่อมีแรงภายนอกกระทำที่วัตถุจะเกิดความเร่ง ขนาดของอัตราเร่งจะแปรผันตามแรงภายนอกและมีทิศทางเดียวกับทิศทางที่แรงกระทำ
【ตัวอย่าง】 เมื่อเพิ่มรอบหมุนเครื่องยนต์จะทำให้ความเร่งเพิ่มขึ้น ขนาดของความเร่งที่เพิ่มขึ้นนั้นจะแปรผกผันกับน้ำหนักของรถยนต์
กฎข้อที่ 3แรงกริยา และแรงปฏิกริยาเมื่อเกิดแรงกระทำระหว่างวัตถุ 2 ชิ้น จะเกิดแรงกระทำที่มีขนาดเท่ากับแรงดังกล่าวแต่มีทิศทางตรงข้ามกัน กล่าวคือ เมื่อมีแรงกระทำในทิศทางหนึ่ง ก็จะเกิดแรงถูกกระทำในทิศทางตรงข้ามขึ้นนั่นเอง
【ตัวอย่าง】 เมื่อรถกระชากเครื่อง อัตราเร่งจะมีขนาดเพิ่มขึ้นอย่างกระทันหัน ทำให้ร่างกายเสียการทรงตัว ในตอนนี้ เมื่อร่างกายพิงกับเบาะที่นั่งจนเปลี่ยนรูปร่าง ก็จะเกิดแรงกระทำในทิศทางตรงข้ามจากเบาะที่นั่งช่วยพยุงร่างกายให้กลับไปที่เดิม

คำศัพท์ที่น่าสนใจ

No.คำศัพท์คันจิฮิรางานะคำอ่าน
1การออกแบบ 設計せっけいSek-kei
2เครื่องจักร機械きかいKi-kai
3การออกแบบเครื่องจักร機械設計きかいせっけいKi-kai-sek-kei

ตัวอย่างการออกแบบเครื่องจักร

ตัวอย่างการออกแบบเครื่องจักร่

ให้คะแนนเนื้อหาของเรา

กดที่ ดาว เพื่อโหวต

คะแนนเฉลี่ย 5 / 5. คะแนนโหวต: 1

โหวตให้เราคนแรกได้

We are sorry that this post was not useful for you!

Let us improve this post!

Tell us how we can improve this post?

เลือกดูสินค้า pneumatic เพิ่มเติมได้ที่นี่
Related Content

เราใช้คุกกี้เพื่อพัฒนาประสิทธิภาพ และประสบการณ์ที่ดีในการใช้เว็บไซต์ของคุณ คุณสามารถศึกษารายละเอียดได้ที่ นโยบายความเป็นส่วนตัว และสามารถจัดการความเป็นส่วนตัวเองได้ของคุณได้เองโดยคลิกที่ ตั้งค่า

Privacy Preferences

คุณสามารถเลือกการตั้งค่าคุกกี้โดยเปิด/ปิด คุกกี้ในแต่ละประเภทได้ตามความต้องการ ยกเว้น คุกกี้ที่จำเป็น

Allow All
Manage Consent Preferences
  • คุกกี้ที่จำเป็น
    Always Active

    ประเภทของคุกกี้มีความจำเป็นสำหรับการทำงานของเว็บไซต์ เพื่อให้คุณสามารถใช้ได้อย่างเป็นปกติ และเข้าชมเว็บไซต์ คุณไม่สามารถปิดการทำงานของคุกกี้นี้ในระบบเว็บไซต์ของเราได้

  • Google analytic

    คุกกี้ประเภทนี้จะทำการเก็บข้อมูลการใช้งานเว็บไซต์ของคุณ เพื่อเป็นประโยชน์ในการวัดผล ปรับปรุง และพัฒนาประสบการณ์ที่ดีในการใช้งานเว็บไซต์ ถ้าหากท่านไม่ยินยอมให้เราใช้คุกกี้นี้ เราจะไม่สามารถวัดผล ปรังปรุงและพัฒนาเว็บไซต์ได้

Save

ร่วมสนุกลุ้นรับ
ของรางวัล

ขอบคุณสำหรับความสนใจ

ทางทีมงานได้รับอีเมลของท่านแล้ว
จะรีบติดต่อกลับภายใน 24 ชั่วโมง