เครองมนซเอนซควบคมโดยโปรแกรม MACH 3

Mini cnc machine controlled by mach 3 program

นายธราธป ภระหงษ

โครงการสรางนวตกรรม และการพฒนาเทคโนโลยสงประดษฐของคนรนใหม

และหนยนตนไดรบการสนบสนนจาก มหาวทยาลยนครพนม ส านกงานคณะกรรมการการอดมศกษา

ประจ าปงบประมาณ ๒๕๕๕

ก

กตตกรรมประกาศ

การวจยนประสบความส าเรจลลวงไปดวยด ดวยการสนบสนนจากโครงการสรางนวตกรรม และการพฒนาเทคโนโลยสงประดษฐของคนรนใหมและหนยนต มหาวทยาลยนครพนม ส านกงานคณะกรรมการการอดมศกษา ทไดใหทนสนบสนนทนวจย และอาจารยวทยาลยเทคนคนครพนมทไดอ านวยความสะดวกในดานการใชเครองมอวดและทดสอบ และใหค าแนะน า ขอคดเหน ตลอดจนขอเสนอแนะในการแกขอบกพรองของโครงการวจยนอยางดยง ผจดท าขอขอบพระคณเปนอยางสง

ทายนผจดท าขอขอบคณ ผสนบสนนโครงการทกทานทไดใหก าลงใจ สนบสนนทนการจดท านวตกรรมนส าเรจลลวงดวยด

ธราธป ภระหงษ

ข

บทคดยอ

งานวจยนมวตถประสงคเพอการสรางเครองมนซเอนซควบคมโดยโปรแกรม MACH 3 ซงเครองทสรางขนน สามารถเคลอนทไดตามโปรแกรมทไดท าการสงการไดโดยทการเคลอนทนนสามารถเคลอนทได 3 รปแบบดวยกนคอ เคลอนทเปนเสนตรงตามแกน X เคลอนทเปนเสนตรงตามแกน Y และเคลอนทเปนเสนตรงตามแกน Z โดยเครองมนซเอนซ ประกอบดวย 4 สวนคอ ฮารดแวรเครองมนซเอนซ ประกอบดวย โครงเครองมนซเอนซ, ชดเพลาขบ, ชดขบ วงจรชดขบมอเตอรโดยใช ไอซ L297 และ L6203 วงจรชดอนเตอรเฟสโดยใชไอซ HCPL2630 โปรแกรมควบคมเครองมนซเอนซ ซงประกอบดวย โปรแกรม MACH 3 และท าการทดสอบการท างานของสวนตางๆ กอนทจะประกอบเขาดวยกน จากนนน าไปทดสอบใชงานจรง และทดสอบหาประสทธภาพ ผลการทดสอบประสทธภาพการท าปายลาเบลโดยใช MACH 3 ในการสงงานพบวาผลการทดลองทไดมความคลาดเคลอนของเพลาขบ (บอลสกร) อยเลกนอย ขณะทเครองจกรก าลงท างานอย แตชนงานทไดตรงตามทเราออกแบบไว สวนผลการทดลองการกดลายปรนโดยใชโปรแกรม MACH 3 ควบคมพบวาเวลารนโปรแกรมแลว เครองจกรจะท างานไมเรยบ ชนงานทไดตรงตามทเราออกแบบไว แตลายปรนทไดเปนลายปรนทใชทดลองเทานน และเปนไปตามขอบเขตทก าหนดไว

ค

Abstract

The compose degree project has the aim to create mini cnc machine. It is controled with mach 3 program. The machine can move be the operate program. There are the three different movement types. First moving in a straight line along the X axis. Second, moving in a straight line along the Y axis. And the last, moving in a straight line along the Z axis. The mini cnc machine comprises four parts. The first is the mini cnc hardware, there are mini cnc structure, a drive shaft, a circuit drive to drive the motor by using IC L297and L6203 interface circuit. The HCPL2630 mini cnc machine control applications. The program consists of marches and test the part of machine before you assemble them together. The real test and test performance. Performance test results, the label tag by using mach 3. In operating results, when the engine is running, there is some mistake of the drive shaft (ball screw) but the work is exactly as we plan. The results of this limited print using the mach 3.When we run the program. Machines are not smooth. Parts exactly as we plan. However, this printer can print a test pattern only. And to the extent specified.

ง

สารบญ

หนา

กตตกรรมประกาศ ก บทคดยอภาษาไทย ข บทคดยอภาษาองกฤษ ค สารบญ ง สารบญตาราง จ สารบญภาพ ช บทท 1 บทน า 1 1.1 ความเปนมาและความส าคญของโครงงาน 1 1.2 วตถประสงค ๑ 1.3 ขอบเขตของโครงงาน ๑ 1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ ๒ บทท 2 ทฤษฎทส าคญและงานวจยทเกยวของ ๓ 2.1 คณสมบตทวไปของเครองซเอนซ ๓ 2.2 สเตปปงมอเตอร 1๔ 2.3 วงจรชดอนเตอรเฟส 2๓ 2.4 วงจรขบสเตปปงมอเตอร 2๔ บทท 3 วธการด าเนนงาน 2๕ 3.1 การศกษาเอกสารทเกยวของ 2๖ 3.2 การออกแบบฮารดแวร 2๖ 3.3 การทดสอบประสทธภาพ 3๐

ง

สารบญ (ตอ)

หนา

บทท 4 ผลการด าเนนงาน 3๑ 4.1 ออกแบบปายลาเบล (LABEL) ตคอนโทรลทางไฟฟา-อเลกทรอนกสตางๆ 3๑ 4.2 ออกแบบการสงงานใหเครองมนซเอนซควบคมโดยโปรแกรม Mach 3

กดลายปรน 3๔

บทท ๕ สรปผลการวจยและขอเสนอแนะ ๓๗ ๕.๑ สรปผล ๓๗ ๕.๒ ปญหาและแนวทางแกไขปญหา ๓๗ ๕.๓ ขอเสนอแนะเพอพฒนา ๓๘

บรรณานกรม ๓๙ ภาคผนวก ก คมอการใชงานเครองมนซเอนซควบคมโดยโปรแกรม MACH ๓ ภาคผนวก ข สญญารบทนวจย ภาคผนวก ค ประวตผวจย

สารบญภาพ

ภาพท หนา 2-1 ตวอยางเครองจกรซเอนซทมใชในปจจบน 5 2-2 Block Diagram แสดงโครงสรางของ X Y Z Machine 6 2-3 แสดงหลกการทางานของ Mini CNC 6 2-4 โครงสรางภายในสเตปมอเตอร 18 2-5 การควบคมระบบสเตปมอเตอร 18 2-6 การพนขดลวดบนสเตเตอรของสเตปมอเตอร 19 2-7 Stepping Motor และโครงสรางของ Stepping Motor 23 2-8 Servo motor 24 2-9 บอรดควบคม servo motor 24 2-10 Servo motor เมอประกอบเขากบบอรดควบคมแลว 24 2-11 วงจรชดอนเตอรเฟส 26 2-12 วงจรขบสเตปปงมอเตอร 27 3-1 แผนผงขนตอนด าเนนการ 28 3-2 แผนผงการออกแบบฮารดแวร 29 3-3 โครงสรางทางกลและชดขบเคลอน 30 3-4 ประกอบชนสวนทางกลและชดขบเคลอน 31 3-5 การท างานของวงจรชดอนเตอรเฟส 32 3-6 วงจรขบสเตปปงมอเตอร 33 3-7 Block Diagram แสดงโครงสรางของ X Y Z Machine 33 4-1 ไดอะแกรมการท าปายลาเบล (LABEL) ตคอนโทรลทางไฟฟา-อเลกทรอนกส 35 4-2 การออกแบบโดยใชโปรแกรม CorelDRAW 10 36 4-3 การ import เขาไปในโปรแกรม Artcam เพอจะไดไฟล G- code 36 4-4 การน าไฟล G-code เขาไปทโปรแกรม Mach 3 37 4-5 แสดงผลการทดลองท าปายลาเบล 37 4-6 ไดอะแกรมออกแบบการสงงานใหเครองมนซเอนซควบคมโดยโปรแกรม Mach 3 กดลายปรน 38 4-7 แสดงวงจรควบคมความเรวของมอเตอรแบบ PWM โดยใชโปรแกรม EAGLE 38

สารบญภาพ (ตอ)

ภาพท หนา 4-8 แสดงการ Export ไฟลจากโปรแกรม EAGLE เขาไปยงโปรแกรม rtcam 39

4-9 แสดงลายปรนของวงจรควบคมความเรวของมอเตอรแบบ PWM ทน ามาไวในโปรแกรม Artcam 40

4-10 แสดงการน าไฟล G-code ทไดเขาไปในโปรแกรม Mach 3 40 4-11 แสดงผลทดลองการท าลายปรนวงจรควบคมความเรวของมอเตอรแบบ PWM 41

สารบญตาราง ตารางท หนา 2-1 การก าหนดลกษณะการใชงาน Character มาตรฐาน EIA RS-274 (อาจแตกตางกนบาง ในรายละเอยดของเครองซเอนซแตละยหอ ,รน) 10 2-2 ขนตอนการหมนของสเตปมอเตอรแบบเวฟ (wave) 20 2-3 ขนตอนการหมนของสเตปมอเตอรแบบ 2 เฟส (2 Phase) 21 2-4 ขนตอนการหมนของสเตปมอเตอรแบบครงสเตป (half step) 22

บทท 1

บทน ำ 1.1 ควำมเปนมำและควำมส ำคญ กระบวนการผลตในปจจบนนใชเทคโนโลยสมยใหม ทประกอบดวยระบบการท างานดวยเครองจกรอตโนมต ทเรยกวาเครองซเอนซ ค าวา CNC ยอมาจาก Computerized Numerical Control เปนเครองจกรกลทมการควบคมการท างานดวยคอมพวเตอรในระบบ ท าใหสามารถจดการกบขอมลทปอนเขาในระบบและประมวลผลขอมลเพอน าผลลพธทไดไปควบคมการท างานของเครองจกร เชน การน าเทคโนโลย CAD/CAM เขามาควบคมการท างานของเครองจกร เปนตน ซงในปจจบนระบบ CNC ไดเขามามบทบาทส าคญในกระบวนการผลตของกลมธรกจอตสาหกรรมเกอบทกประเภท บทบาททส าคญหลก ๆ ของเครองซเอนซ คอ การเพมมาตรฐานของชนงานและเปนการลดตนทนการผลต รวมทงปญหาทางดานแรงงาน แตเนองจากเครองซเอนซมขนาดใหญ ราคาคอนขางสง ปญหาเกดการซอมบ ารงรกษาเครองซเอนซ และตองน าเขาจากตางประเทศ ท าใหสนเปลองคาใชจายในการสงซอเครองซเอนซ สวนเครองมนซเอนซ เปนเครองจกรขนาดเลก ทถกควบคมการท างานดวยขอมลค าสง ทสรางโดยใชโปรแกรมเพอควบคมการท างานของมอเตอรตางๆ ใหแกน X, Y และ Z สามารถเคลอนทไดตามต าแหนงและทศทางทตองการ เครองมนซเอนซยงสามารถน าไปประยกตการใชงานไดหลากหลาย อาทเชน งานประเภท กด, แกะสลก, เจาะ, เซาะรอง, การกดลายปรนตนแบบ, ตดแกส, ตดพลาสมา และ Laser เปนตน วสดทสามารถสรางชนงานได คอ ไม, แผน Acrylic, พลาสตก, ทองเหลองและอลมเนยม เปนตน ซงชนงานทไดจะเปนงานในลกษณะ 2 มต และ 3 มต จากสภาพปญหาดงกลาวขางตนผวจยมแนวความคดทจะออกแบบเครองมนซเอนซใหมขนาดเลกลง และงายในการซอมบ ารงรกษาเครองมนซเอนซ ดวยการใชอปกรณและชนงานทมอยภายในประเทศ ซงมราคาถก ลดการน าเขาจากตางประเทศ เพอลดตนทนในการสรางเครองมนซเอนซ โดยทประสทธภาพในการใชงานของเครองมนซเอนซทสรางขนนนมความใกลเคยงกบเครองซเอนซจากโรงงาน แตเครองมนซเอนซทสรางขนสามารถลดตนทนในการผลต สามารถใชงานไดจรง และสามารถตอบสนองตอความตองการของกลมอตสาหกรรมขนาดเลก 1.2 วตถประสงคของโครงงำน 1.2.1 เพอสรางและหาประสทธภาพของเครองมนซเอนซควบคมโดยโปรแกรม MACH 3 1.3 ขอบเขตของโครงงำน นวตกรรมสงประดษฐและงานวจยน เรอง เครองมนซเอนซควบคมโดยโปรแกรม MACH 3 มรายละเอยดดงน 1.3.1 สวนของโครงสราง โครงสรางเครองมนซเอนซมลกษณะเปนเหลกกลองไมขด ในการเคลอนทแกน X, Y และ Z ใชเพลากลม ซงเปนตลบลกปนครอบอยบนเพลา และใชบอลสกรเปนตวขบเคลอนแกนตางๆ

2

1.3.2 สวนขบเคลอน ใชสเตปเปอรมอเตอรขนาด 3.25 A ขบเคลอนบอลสกร โดยมชดไดรฟเวอรขบ สเตปเปอรมอเตอรใหหมน 1.3.3 สวนควบคม ใชโปรแกรมสงงานผานชดอนเตอรเฟส โดยใชโปรแกรม CorelDraw10 และ Art CAM เปนสวนทใชออกแบบ และใชโปรแกรม Mach 3 เปนตวสงงานใหกบสเตปเปอรมอเตอรเพอขบเคลอนเครองจกรกลบอลสกรในแนวแกน X, Y และ Z 1.3.3.1 ใชโปรแกรม CorelDraw และ Art CAM ในการออกแบบและแปลงไฟลทถกออกแบบไวใหเปน G – code สงไปยงโปรแกรม Mach 3 เพอสงงานเครองซเอนซอกครงหน 1.3.3.2 การสงงานใหซเอนซกดปรนท าได โดยออกแบบลายปรนจาก Protel 99 SE หรอ EAGLE แลวท าเปนไฟล Gerber แลวสงไปทโปรแกรม Mach 3 เพอสงงานเครองซเอนซ 1.3.4 พนทการใชงานแกน X = 45 ซม. , แกน Y = 40 ซม. , แกน Z = 5 ซม. (450x400x50 mm) 1.3.5 สวนการน าไปใชงาน 1.3.5.1 สามารถท าปายลาเบล (LABEL) ตคอนโทรลทางไฟฟา-อเลกทรอนกสตางๆ ได 1.3.5.2 สามารถสงงานใหเครองมนซเอนซควบคมโดยโปรแกรม Mach 3 กดลาย ปรนได 1.3.6 มคมอแสดงรายละเอยดของสวนประกอบตางๆ และค าแนะน าการใชงาน 1.4 ประโยชนทคำดวำจะไดรบ

1.4.1 ไดเครองมนซเอนซทกลมอตสาหกรรมขนาดเลกสามารถจดหาได โดยมความสะดวกและคาใชจายในการบ ารงรกษาและซอมแซมไมสงมากนก ซงเปนการลดภาระใหกบกลมอตสาหกรรมขนาดเลก

1.4.2 สามารถท าปายลาเบล (LABEL) ตคอนโทรลทางไฟฟา-อเลกทรอนกสตางๆ ได 1.4.3 สามารถน าไปใชงานประเภท กด เจาะ เซาะรอง จ าพวกไม พลาสตก ได

บทท 2

ทฤษฎทส ำคญและงำนวจยทเกยวของ

ในการศกษาทฤษฎทเกยวของกบงานนวตกรรมสงประดษฐกบงานวจย เรองเครองมนซเอนซควบคมโดยโปรแกรม MACH 3 ไดล าดบการศกษาเอกสารขอมลดงน 2.1 คณสมบตทวไปของเครองซเอนซ 2.2 สเตปปงมอเตอร 2.3 วงจรชดอนเตอรเฟส 2.4 วงจรขบสเตปปงมอเตอร 2.1 คณสมบตทวไปของเครองซเอนซ การควบคมเครองจกรกลดวยคอมพวเตอร (CNC : Computer Numerical Control ) เปนระบบการควบคมค าสงเชงตวเลขและตวอกษรดวยคอมพวเตอร โดยทคอมพวเตอรจะท าหนาทเปนตวควบคมการท างานของเครองจกร เกบขอมลหรอชวยในการปอนขอมล เมอมการเปลยนแปลงหรอแกไขโปรแกรม ซงในปจจบน เครองจกรทควบคมดวยระบบซเอนซน สามารถท าการปอนขอมลทางมอ (Manual Data Input :MDI) ได ท าใหเราสามารถเปลยนแปลงหรอแกไขโปรแกรมไดสะดวก หรอถาตองการแทรกขอมล การใหขนาดใหม การเปลยนความเรวรอบ การเปลยนความเรวตด และอตราปอน กสามารถท าไดโดยงายเครองจกร CNC เปนเครองจกรทท างานอยางอตโนมต สามารถผลตชนงานทมการเปลยนแปลงขนาดหรอรปทรงบอยๆ ไดด เพราะสามารถแกไขขอมลตางๆ โดยตรงทโปรแกรม ดงนนจงเหมาะกบการผลตชนงานตนแบบ (Prototype) หรอผลตชนงานในระบบสายงานการผลต ซงเหมาะสมกบอตสาหกรรมขนาดกลางการรบสงขอมลส าหรบการท างานของเครองจกร สามารถผานตวกลางสงสญญาณตางๆ เชน แถบกระดาษเจาะร (Paper Punched Tape) เทปแมเหลก (Magnetic Tape) และแผน Micro Floppy Disk หรอจะปอนขอมลโดยตรงทแปนพมพของแผงควบคม (Key Board) กได แตกอนทจะสงขอมลเพอใหเครองจกรท างาน จ าเปนตองมการสรางโปรแกรมการท างานตามล าดบมากอน แลวท าการตรวจสอบขอผดพลาดทเกดขนพรอมกบแกไขใหถกตอง ท าใหลดความ ผดพลาดทเกดขนกบเครองจกรลง

4

ภำพท 2-1 ตวอยางเครองจกรซเอนซทมใชในปจจบน Mini CNC หมายถง เครองมอหรอเครองจกรขนาดเลกทถกควบคมการท างานดวยขอมลค าสงทสรางโดยใชโปรแกรมเพอควบคมการท างานของมอเตอรตางๆ ใหแกน x, y และ z สามารถเคลอนทไดตามต าแหนงและทศทางทตองการ เครอง Mini CNC สามารถน าไปประยกตการใชงานไดหลากหลายอาทเชน งานประเภทกด แกะสลก เจาะ เซาะรอง การกดแผนปรนตนแบบ ตดแกส ตดพลาสมา และ LASER เปนตน การผลตชนงานจะถกควบคมดวย Controller ไมวาจะเปนระยะของการท างาน การเคลอนทในแกน X, Y, Z จะถกค านวณและสงการชดค าสงทเรยกวา G-code ตงแตขนตนจนสนสดการท างาน Controller ทใชควบคมเครองซเอนซ เดมถอเปนฮารดแวรตวหนงทสามารถแปลงขอมลใหอยในรปแบบรหสค าสง G-code (เปนภาษามาตรฐานทเครองจกรสามารถอานได) รวมทงควบคมต าแหนง, ทศทาง, ความเรวในการท างานของเครอง ซงมความซบซอนและราคาสง การซอมบ ารงตองเสยคาใชจายสง แตปจจบน เราสามารถท าให Controller ดงกลาวมราคาถกลง โดยน า พซคอมพวเตอรมาเปน Controller ได ซงโปรแกรมทใชควบคม ไดแก PC CNC Software, K Cam, Linux EMC CNC หรออาจโปรแกรมคอนโทรลเลอรตวอน เทคโนโลยทางดาน CAD/CAM เปนการน าเอาคอมพวเตอรมาชวยในการออกแบบและเขยนแบบ เนองจาก CAM ตองอาศยขอมลจาก CAD จงจะสามารถท างานไดซงเปนการท างานรวมกน จงถกเรยกวาเทคโนโลยทางดาน CAD/CAM กระบวนการ CAD/CAM

CAD ยอมาจากค าวา Computer Aided Design and Drafting เปนขนตอนแรกของ CAD/CAM เปนการน าเอาคอมพวเตอรมาชวยในการออกแบบและเขยนแบบ

ลกษณะของโปรแกรม CAD จะเปนโปรแกรมทมค าสงตาง ๆ ทใชในการเขยนแบบอยางครบครน เชน Graphic File มาจากการสรางแบบโดยใชโปรแกรม Auto Cad, Turbo CAD, Protel PCB, Photo Shop, Paintbrush และ Scan จากแบบจรง ซงแบบทสรางจากโปรแกรมเหลานตองน ามา ลากเสน และตกแตงดวย Auto CAD ใหสมบรณทสดเพอใหงานทไดมความสวยงามและท างานไดอยางราบรนและบนทกขอมลไวส าหรบน าไปท างานผลตโดยใชโปรแกรม CAM ตอไป

CAM ยอมาจากค าวา Computer Aided Manufacturing เปนการน าเอาขอมลจาก CAD File มาท างาน ตวอยางเชน Master cam mill ver.9 , Master cam mill ver.8 หรออาจจะเปน

5

CAM ตวอน เพอใชในการเปลยนแปลงขอมลใหเปน NC Code (G-Code) ซงเปนภาษาทเครองจกรสามารถอานไดเพอใหเครองจกรท างานโดยใชชดค าสง G-Code หรอ NC Code

ภำพท 2-2 Block Diagram แสดงโครงสรางของ X Y Z Machine

Controller ,

, X,Y,Z

ภำพท 2-3 แสดงหลกการท างานของ Mini CNC

2.1.1 สวนประกอบพนฐำนของระบบซเอนซ 2.1.1.1 สวนทเปนโปรแกรมสงงาน (Part Program) โปรแกรมสงงานในระบบซเอนซ จะมลกษณะเปนแถวโดยในแตละแถวจะมรหสค าสงทเขยนไวในรปแบบของตวเลข ตวอกษร และสญลกษณ ซงรหสค าสงในแตละแถวน จะแทนต าแหนงการเคลอนทของเครองมอตดบนเครองจกรซเอนซ เพอใชส าหรบการขนรปชนสวน

2.1.1.2 สวนทใชปอนขอมลของโปรแกรม (Program Input Device) การปอนขอมลของโปรแกรมในเครองจกรซเอนซ ทเปนแบบซอฟตไวร (Soft Wire) นน จะใชวธการปอนโปรแกรมเขาไปเกบไวในหนวยความจ าของคอมพวเตอร ทชดควบคมการท างานของเครอง (MCU) ดวยสายสงสญญาณ (Interface Bus) เชน RS-232-C โดยทเราไมจ าเปนตองใชเครองอานเทป เพอแปลรหสค าสงเหมอนกบเครองในระบบเอนซ

6

2.1.1.3 หนวยควบคมการท างานของเครอง (Machine Control Unit) หนวยควบคมการท างานของเครอง หรอ MCU มหนาทอาน และ ตความหมายของค าสงทสงมาจากสวนปอนขอมลของโปรแกรม หลงจากนน กจะแปลงเปนสญญาณเพอไปควบคมระบบการขบเคลอนของเครองจกรซเอนซตอไป ซงหนวยควบคมการท างานของเครอง แบงออกเปน 2 สวนทส าคญ ๆ คอ สวนทท าหนาทอานโปรแกรม (Data Processing Unit :DPU) เชน เครองอานเทปกระดาษ เครองอานเทปแมเหลก หรอ RS-232-C เปนตน และสวนทท าหนาทควบคมการท างานของเครองจกรซเอนซ (Control Loop Unit : CLU) เชน ความเรวรอบ อตราปอน การเคลอนทของแนวแกน การเปลยนเครองมอตด การเปด/ปดน าหลอเยน เปนตน

2.1.1.4 สวนทเปนระบบควบคมการขบเคลอน (drive system) การควบคมการขบเคลอนในระบบซเอนซแบงออกเปน 4 ชนด คอใชมอเตอรแบบเปนขน (stepping motor) ใชมอเตอรกระแสตรง (DC servo motor) ใชมอเตอรกระแสสลบ (AC servo motor) และระบบไฮดรอลกส (hydraulic servo drive)

2.1.1.5 เครองจกรกล (Machine Tool) เครองจกรทถกออกแบบมาเพอถกควบคมดวยระบบซเอนซ จะมระบบการควบคม 2 ลกษณะ คอ แบบวงรอบเปด และ แบบวงรอบปด หรอการผสมผสานระหวางแบบวงรอบเปดและแบบวงรอบปด โดยเครองจกรทควบคมแบบวงรอบเปด จะมสญญาณสงไปทมอเตอร ท าใหโตะจบชนงานเคลอนทไปตามทโปรแกรมไว ซงการควบคมดวยระบบน จะไมมระบบตรวจสอบสญญาณยอนกลบ (Feedback System) ท าใหไมสามารถทจะตรวจสอบไดวา สญญาณทสงมานนไดท าแลวหรอยงหรอมขอผดพลาดอยางไร สวนการควบคมแบบวงรอบปด จะมระบบตรวจสอบสญญาณยอนกลบ เมอโตะหรอเครองมอตด เคลอนทถงต าแหนงทโปรแกรมไว กจะมสญญาณจบ เพอควบคมใหโตะจบชนงานหรอเครองมอตดหยด 2.1.2 ควำมแตกตำงระหวำงเครองจกรกลทวไปกบเครองจกรกลซเอนซ เครองจกรทวไป แทนเลอน (Slides) ทท าหนาทน าชนงานหรอเครองมอตดใหเคลอนทไปตามรางเลอน (Slide ways) โดยการหมนมอหมน (Hand Wheel) หรอโดยการใชกลไกปอนอตโนมต เชน ลกเบยวในเครองกลงอตโนมต ซงในขณะเดยวกนนนชางควบคมเครองจะตองท าหนาทอนๆ ทจ าเปนตองใชในการตดเฉอนชนงานดวย เชน เปดและปดสวตซควบคมการหมนของเพลาหวเครอง, เปดและปดสวตซสารหลอเยน เปนตน ชางควบคมตองใชวจารณญาณและการตดสนใจรวมกน การท างานจะมขอผดพลาดเกดขนไดทกเวลาไมวาจะเปนสาเหตทมาจากตวบคคล หรอสาเหตทเกดจากเครองจกรการผลตชนงานทมรปรางเดยวกนจ านวนมากๆ จะเกดคาพกดของชนงานทแตกตางกนออกไปแตถาหากใชเครองจกรซเอนซการผลตชนงานจ านวนมากจะลดเวลาของการผลตชนงานและรปทรงทไดจะเหมอนกนโดยตลอด การท างานตางๆ จะถกก าหนดไว และยงสามารถน าโปรแกรมนนมาใชใหมไดอกเมอมการผลตชนตอๆ ไปไดอกเครองจกรซเอนซ การเคลอนทตางๆ ทจ าเปนในการผลตชนงานจะท างานโดยอตโนมตดวยตวของเครองจกรเองโดยอาศยขอมลจากชดควบคม เครองจกรจะท างานตามขอมลตวเลข (Numerical Information) ทปอนใหกบชดควบคมของเครองจกร CNC ในรปแบบของรหส (Code) ทชดควบคมสามารถเขาใจไดในระบบการขบเคลอน จะตองมการออกแบบใหรบกบการท างานอยางมประสทธภาพของเครองจกรทควบคมระบบเชงตวเลข เชน ระบบเฟองทด เพลาหมน พรอมแบรงทมความเทยงตรงสง ระบบการหลอลน พรอมกบการระบายความรอน เปนตน นอกจากนนยงมระบบการจบยดเครองมอทก าหนดไวเปนมาตรฐาน ซง

7

จะแตกตางจากการจบยดเครองมอของเครองจกรทวไป กลาวอกนยหนงคอ การตดสนใจในการก าหนดขนตอนการท างานตางๆ จะกระท าเพยงครงเดยวกลาวคอจะกระท าในขนตอนของการวางแผน และสรางโปรแกรมส าหรบควบคมเครองจกรเทานน หลงจากนนโปรแกรมจะถกน าไปใชในการท างานของเครองจกร ส าหรบผลตชนงานทตองการ โดยสามารถท าการผลตซ าๆ กนกครงกไดตามตองการนอกเหนอจากโปรแกรมการท างาน ซงเปรยบเสมอนการวางแผนการท างานทไดจดเตรยมขนตอนการท างานทกขนตอน เพอปองกนความเสยหายทอาจเกดขนได การผลตชนงานดวยเครองจกรซเอนซยงชวยลดเวลาในการท างานอนๆ ทจ าเปนดวย เชน ลดเวลาการตรวจสอบขนาดของชนงาน ลดเวลาในการปรบความเรวรอบของ Spindle เปนตน

2.1.3 ขอดและขอจ ำกดของระบบซเอนซ

เมอเปรยบเทยบกบเครองจกรทควบคมดวยมอ มดงน ขอด 1. มความเทยงตรงสงและไดชนงานทมความคงทสม าเสมอ

2. ผลผลตเพมขนแตใชเวลานอยลง 3. คาใชจายในการผลตลดลง 4. ลดจ านวนเครองมอและอปกรณจบยดชนงาน 5. ไมจ าเปนตองใชคนงาน ทมทกษะและประสบการณสง ในการควบคม

เครองจกร ท าใหประหยดคาใชจาย 6. การตรวจสอบคณภาพ ท าไดงาย โดยทไมจ าเปนตองตรวจสอบคณภาพ

ทกขนตอน 7. มความคลองตวและความยดหยนในการท างานสง การแกไขหรอเปลยนแปลงขนาดของชนงานนนท าไดโดยการแกไขโปรแกรมสงงานเทานน

8. ลดเวลาในการปรบตงเครองหรอการเปลยนเครองมอ ขอจ ากด

1. เครองจกรในระบบซเอนซ มราคาสง ท าใหคาลงทนในการผลตชวงตน ๆ สงตามไปดวย

2. การบ ารงรกษายงยาก และคาใชจายในการซอมบ ารงสง 3. จ าเปนตองใชคนงานทมความรและทกษะสงในการเขยนโปรแกรมสงงาน

4. จ าเปนตองมการฝกอบรม ใหกบคนงาน ในกรณทจะน าระบบซเอนซ ไปใชทดแทนเครองจกรกลแบบเดม

2.1.4 กำรประยกตใชงำนของซเอนซ

ในปจจบนเทคโนโลยซเอนซ ไดถกน ามาประยกตใชในอตสาหกรรมการผลตหลายชนดดวยกน โดยสามารถจ าแนกได 5 ประเภท ดงตอไปน

2.1.4.1 งานตดเฉอนผวโลหะ (Metal Cutting) 2.1.4.2 งานเจยระไน (Grinding) 2.1.4.3 งานขนรปดวยวธพเศษ (Unconventational Maching) 2.1.4.4 งานตดเจาะและพบขนรป (Fabrication)

8

2.1.4.5 งานประยกตใชส าหรบงานพเศษหรองานเฉพาะอยาง (Special-purpose Application) 2.1.5 รหสทใชในกำรควบคมกำรท ำงำนของเครอง CNC การใชงานเครอง CNC จะผานรหสหรอภาษา รหส-จ หรอ G-code ซงเปนมาตรฐานในการควบคมการท างานซงประกอบดวย 2.1.5.1 ตวอกษร (character) เพอก าหนดลกษณะการท างานหรอก าหนดเงอนไข (ตารางท 2-1) ซงจะอยดานหนาของค าสงยอยทเรยกวา word 2.1.5.2 ค า (word) เปนกลมของตวอกษร ทประกอบขนเพอก าหนดเงอนไขการท างาน 2.1.5.3 บลอก (Block) เปนค าสงควบคมการท างานของเครองซเอนซ เปนการน า word หลาย ๆ ค ามาประกอบกน เชน N10 G90 G80 G17 บลอกนม 4 word N15 G01 X1.0 Y1.5 G18 บลอกนม 5 word 2.1.5.4 โปรแกรม (program) เปนการรวมหลาย ๆ บลอก ทเขยนตามล าดบการท างานเพอให เครองซเอนซ ท างานตามขนตอนใหไดชนงานตามทก าหนด ตำรำงท 2-1 การก าหนดลกษณะการใชงาน Character มาตรฐาน EIA RS-274 B

(อาจแตกตางกนบาง ในรายละเอยดของเครองซเอนซแตละยหอ ,รน)

ตวอกษร (character)

การใชงานและความหมาย

A การหมนรอบแนวแกน X B การหมนรอบแนวแกน Y C การหมนรอบแนวแกน Z D (1) การหมนรอบแนวแกนพเศษ

(2) อตราปอนทสาม E (1) หมนรอบแกนพเศษ

(2) อตราปอนทสอง F อตราปอน G การจดเตรยมการท างาน H ไมระบ I (1) ขนาดรอบแนวแกน X ของจดศนยกลางวงกลม

(2) ระยะพทของเกลยวทขนานแนวแกน X J (1) ขนาดรอบแนวแกน Y ของจดศนยกลางวงกลม

(2) ระยะพทของเกลยวทขนานแนวแกน Y K (1) ขนาดรอบแนวแกน Z ของจดศนยกลางวงกลม

(2) ระยะพทของเกลยวทขนานแนวแกน Z

9

L ไมก าหนด M ค าสงชวยการท างาน N หมายเลขบรรทดในโปรแกรม O ไมก าหนด P การเคลอนทของแนวแกนท 3 ทขนานกบแนวแกน X Q การเคลอนทของแนวแกนท 3 ทขนานกบแนวแกน Y R การเคลอนทของแนวแกนท 3 ทขนานกบแนวแกน Z S ความเรวรอบของเพลาจบเครองมอตด T เรยกเครองมอตด U การเคลอนทของแนวแกนท 2 ทขนานกบแนวแกน X V การเคลอนทของแนวแกนท 2 ทขนานกบแนวแกน Y W การเคลอนทของแนวแกนท 2 ทขนานกบแนวแกน Z X การเคลอนทในแนวแกน X Y การเคลอนทในแนวแกน Y Z การเคลอนทในแนวแกน Z

ตวอยางรายงานแสดงรหส G เพอการประยกตใชงานตาง ๆ รหส ฟงกชนเตรยมการท างานส าหรบงานกด G00 การเคลอนทเรว G01 ลเนยรอนเตอรโพเลชน (การเคลอนทเชงเสนและมการปอน) G02 เซอรควลารอนเตอรโพเลชน (การเคลอนทเปนแนวโคงและมการปองกน) ตามเขมนาฬกา G03 เซอรควลารอนเตอรโพเลชน (การเคลอนทเปนแนวโคงและมการปองกน) ทวนเขมนาฬกา G17 การเลอกระนาบ XY G18 การเลอกระนาบ XZ G19 การเลอกระนาบ ZY G28 การเลอนกลบไปยงจดอางอง G40 ยกเลกการชดเชยขนาดรศมของเครองมอตด G41 การชดเชยขนาดรศมของเครองมอตดทางดานซาย G42 การชดเชยขนาดรศมของเครองมอตดทางดานขวา G43 การชดเชยขนาดความยาวของเครองมอตด คาบวก G44 การชดเชยขนาดความยาวของเครองมอตด คาลบ G49 ยกเลกการชดเชยขนาดความยาวของเครองมอตด G54 ปรบตงโคออรดเนตของชนงาน G70 ปอนขอมลทมหนวยเปนนว G71 ปอนขอมลทมหนวยเปนมลลเมตร G76-79 ไมมการก าหนดไว G80 ยกเลกการท าไซเกล

10

G81 เจาะไซเกล G83 เจาะไซเกลรลก G84 การตาปเกลยวแบบไซเกล G85 การควานร G90 การใหต าแหนงในแบบสมบรณ G91 การใหต าแหนงแบบอนครเมนทอล G92 การตงคารจสเตอรหรอตงคาซโรชฟต G99 การเลอนกลบไปยงจดอางอง รหส ฟงกชนเตรยมการท างานส าหรบงานกลง G00 การเคลอนทไปยงต าแหนงดวยความเรว G01 ลเนยรอนเตอรโพเลชน (การเคลอนทเชงเสนและมการปอน) G02 เซอรควลารอนเตอรโพเลชน (การเคลอนทเปนแนวโคงและมการปอน) ตามเขนนาฬกา G03 เซอรควลารอนเตอรโพเลชน (การเคลอนทเปนแนวโคงและมการปอน) ตามทวนเขมนาฬกา G32, G34, G75 วฏจกรการตดเกลยว G40 ยกเลกการชดเชยขนาดรศมของเครองมอตด G41 การชดเชยขนาดรศมของเครองมอตดทางดานซาย G42 การชดเชยขนาดรศมของเครองมอตดทางดานขวา G50 ปรบตงโคออรดเนตของชนงาน G71 วฎจกรการกลงปลอกหยาบ G72 วฎจกรการกลงปาดหนา G74 วฎจกรเจาะแบบคลานเศษ G75 วฎจกรการกลงตกรอง G90 การวดขนาดแบบสมบรณ G91 การวดขนาดแบบตอเนอง G96 ปรบความเรวคงท G98 ปรบอตราปอนตอนาท G99 ปรบอตราปอนตอรอบ รหส M รหสฟงกชนเหลานใชเพอโปรแกรมใหเครองจกรกระท าการบางอยางทพเศษ ตารางแสดงรหสบางสวนทมการใชกนมาก รหส ฟงกชนเบดเตลด M00 หยดโปรแกรม M01 หยดโปรแกรมแบบมเงอนไข M02 จบโปรแกรม M03 หวจบหมนตามเขมนาฬกา M04 หวจบหมนทวนเขมนาฬกา M05 หวจบหยด M06 เปลยนเครองมอ

11

M07 เปดหลอน าเยน (เปดมาก) M08 เปดหลอน าเยน (เปดนอย) M09 ปดหลอน าเยน M10 การลอคโดยอตโนมต M11 การคลายลอคโดยอตโนมต M30 สนสดโปรแกรม M98 เรยกโปรแกรมยอย M99 จบโปรแกรมยอยและกลบไปยงโปรแกรมหลก ตารางแสดงรหส G มตงแต G00 – G99 ดงตอไปน

รหส ความหมาย G00 การเคลอนทดวยความเรวแบบไมมการปอนส าหรบการใหต าแหนงแบบจดไปจด G01 ลเนยรอนเตอรโพเลชน (การเคลอนทเชงเสนและมการปอน) G02 เซอรควลารอนเตอรโพเลชน (การเคลอนทเปนแนวโคงและมการปอน) ตามเขมนาฬกา G03 เซอรควลารอนเตอรโพเลชน (การเคลอนทเปนแนวโคงและมการปอน) ทวนเขมนาฬกา G04 ดเวลล (ค าสงคางการท างาน) G05 – 07 ไมมการก าหนดไว G08 การเคลอนทดวยความเรงทอตราเรงสม าเสมอ G09 การเคลอนทดวยความหนวงทอตราหนวงสม าเสมอ G10 –12 ไมมก าหนดไว G13 –16 รหสเลอกแกน G17 การเลอกระนาบ XY G18 การเลอกระนาบ ZX G19 การเลอกระนาบ YZ G20 –32 ไมมการก าหนดไว G33 การตดเกลยวลดคงท G34 การตดเกลยวเพมลด G35 การตดเกลยวลดลด G36 –39 ไมมการก าหนดไว G40 ยกเลกการชดเชยเสนผาศนยกลาง G41 ชดเชยเสนผาศนยกลางดานซาย G42 ชดเชยเสนผาศนยกลางดานขวา G43 การชดเชยการกดมมใน G44 การชดเชยการกดมมนอก G45 –49 ไมมการก าหนดไว G50 – 59 ใชกบการควบคมแบบอะเดปทฟคอนโทรล G70 การโปรแกรมระบบนว G71 การโปรแกรมระบบเมตรก G72 ซอรควลารอนเตอรโพเลชน (การเคลอนทเปนเสนโคงในระนาบสามมต) ตามเขมนาฬกา

12

G73 ซอรควลารอนเตอรโพเลชน (การเคลอนทเปนเสนโคงในระนาบสามมต) ทวนเขมนาฬกา G74 ยกเลกการเคลอนทเปนเสนโคงหลายควอตแดรนต G75 การท ามลตควอดแดรนตเซอรควลารอนเตอรโพเลชน (เปนการเคลอนทในแนวเสนโคงแบบหลายควอตแดรนด) G76 –79 ไมมการก าหนดไว G80 ยกเลกการท าไซเกล G81 เจาะไซเกล G82 เจาะไซเกล มดเวลล (เจาะลงแลวมการคางตามเวลาทก าหนด) G83 เจาะไซเกลรลก G84 การตาปเกลยวแบบไซเกล G85 – 89 การควานรไซเกล G90 การใหต าแหนงในแบบสมบรณ G91 การใหต าแหนงแบบอนครเมนทอล G92 การตงคารจสเตอรหรอตงคาซโรชฟต G93 เปนรหส Register Preload G94 อตราปอนในหนวยนว (มลลเมตร) ตอนาท G95 อตราปอนในหนวยนว (มลลเมตร) ตอนาท G96 ไมมการก าหนดไว G97 ความเรวหวจบเปนรอบ/นาท G98 ไมมการก าหนดไว

รหส X, Y และ Z รหส X, Y และ Z เปนการเคลอนทเชงเสน เอาไวควบคมชนงานในเครองจกรหรอเครองมอ (ในเครองกลง) ใหเคลอนทในเชงเสน ตวอยางเชน ในเครองกดในรปท 1 (ก) เคลอนไปทางขวาหรอมาทางซาย เวลาโปรแกรมกเปนโปรแกรมลงในคาของแกน X สวนการใหโปรแกรมใหเคลอนทไปหนาหลงนนเปนการโปรแกรมในคาของแกน Y สวนการเคลอนทของหวจบแกนขนหรอลงกจะใชคาในแนวแกน Z ในการโปรแกรมแตละแกนจะมทงคาบวกและคาลบ ขนอยกบทศทางของการเคลอนท โดยเครองหมายบวกไมตองพมพสามารถตดออกได

รหส I, J และ K รหส I, J และ K เปนรหสทก าหนดการอนเตอรโพเลชนเมอ X, Y และ Z ก าหนดไวแลวคา I, J และ K กจะโปรแกรมลงไปตามหลง โดยทคา X, Y และ Z จะถกปอน เมอมการใชคารศมในการโปรแกรม

รหส S รหส S เปนรหสทใชเมอมการโปรแกรมความเรวหวจบหวลงไป การหมนของคตเตอรบนเครองกดหรอหมนชนงานทอยในเครองกลงเราเรยกวาความเรวหวจบ (spindle speed) มหนวยเปนรอบ/นาท พมพน าหนาดวยตว S ตามดวยตวเลข 4 หลก

รหส F รหส F ใชโปรแกรมอตราปอน (feed) ของมดกลงหรอโตะจบชนงานของเครองกดอตราปอนเปนอตราการเคลอนทตามทางเดนของเครองมอ อตราปอนปกตโปรแกรมเปนนว/นาท

13

รหส T

รหส T เปนโปรแกรมเพอก าหนดหมายเลขเครองมอในซองใสเครองมอ เครองมอจะอยในต าแหนงตางๆ บนซองใสเครองมอ การโปรแกรม T และตวเลขท าใหสามารถทจะใชเครองมอไดหลาย ๆ ครง เทาทจ าเปน พรอมทงโปรแกรม M06 จะท าการเปลยนเครองมอ

รหส M รหสฟงกชนเหลานใชเพอโปรแกรมใหเครองจกรกรท าการบางอยางทพเศษ ตารางแสดงรหสบางสวนทมการใชกนมาก

รหส ฟงกชนเบดเตลด M00 หยดโปรแกรม M01 ออปชนเนลสตอป M02 จบโปรแกรม M03 หวจบหมนตามเขมนาฬกา M04 หวจบหมนทวนเขมนาฬกา M05 หวจบหยด M06 เปลยนเครองมอ M07 เปดน าหลอเยน (เปดมาก) M08 เปดน าหลอเยน (เปดนอย) M09 ปดน าหลอเยน

รหส D และ H รหส D และ H เปนรหสทใชเพอท าการตงความยาวของออฟเซตของเครองมอ ท าใหผใชโปรแกรมใชเครองมอทกตวโดยคดวาเครองมอยาวเทากนทงหมด เมอโปรแกรมใชเครองมอใหม กจะใชคาในระนาบของแกน Z ส าหรบตงคาความยาวของเครองมอ ตวอยำงอธบำยกำรท ำงำน G00: หมายถง การแทนทแนวเสนตรงแบบเคลอนทเรว (Positioning) เปนการเลอนแทนจบยดชนงานโดยไมมการกดเกดขน เครองมอตาง ๆ ไมสมผสกบชนงาน การท างานจะมการรบคาต าแหนง แกน X แกน Y แกน Z โดยความเรวในการเคลอนทจะใชความเรวสงสดทโปรแกรมสามารถสงชดขบเคลอนได ไมตองใสคาอตราปอน (Feed Rate) ตวอยางการปอนค าสง G00

- G00 X + 3.00 Y – 4.00 Z 0.00 : เปนการเคลอนทในแนวเสนตรงระยะทาง 5 มลลเมตร

- G00 X 0.00 + Y 0.00Z – 2.00 : เปนการเลอนลง (ออกหางจากใบมด) อก 2 มลลเมตร

G01: หมายถงการแทนทแนวเสนตรง (Linear Interpolation) เปนการเลอนแทนจบชนงานโดยมการกด การท างนจะมการรบคาต าแหนง แกน X แกน Y แกน Z และคาอตราปอน ตวอยางการปอนค าสง G01

- G01 X + 3.00 Y – 4.00 Z 0.00 F50 : เปนการเคลอนทกดชนงานเปนรองในแนวเสนตรงระยะทาง มลลเมตร

14

- G01 X 0.00 Y 0.00 Z + 2.00 F50 : เปนการเลอนแทนจบยดชนงาน เพอเจาะรขนาด 2 มลลเมตร

G02: หมายถงการแทนทแนวสวนเสนโคงตามเขมนาฬกา (Circular Interpolation CW) (clockwise) เปนการกดชนงานเปนรองโคงในทศทางตามเขมนาฬกา

ตวอยางการปอนค าสง G02 - G02 X + 10.00Y + 10.00R10.00 : เปนการเคลอนทกดชนงานเปนรองโคงรป

¼ ของวงกลมทมรศม 10 มลลเมตรในทศทางตามเขมนาฬกา - G02 X 5.00 Y – 8.33 R10.00 : เปนการเคลอนทกดชนงานเปนรองโคงรป 1/3 ของวงกลมทมรศมความโคง 10 มลลเมตรในทศทางตามเขมนาฬกา

G03: หมายถงการแทนทในสวนเสนโคงทวนเขมนาฬกา (Circular Interpolation CCW (counterclockwise)) รบขอมลและท างานเหมอน G02 แตเคลอนทในทศทางตรงกนขาม G02

G09: หมายถงการก าหนดขาดแบบสมบรณ (Absolute Programming Selected) เปนการเปลยนโหมดการท างานใหก าหนดขนาดโดยอางองจดอางองจดเดยวตลอด สามารถเปลยนโหมดกลบไปมาระหวาง G90 และ G91 ไดใน 1 โปรแกรม G91: หมายถงการก าหนดขนาดแบบตอเนอง (incremental Programming Selected) เปนการเปลยนโหมดการท างานใหก าหนดขนาดแบบตอเนองโดยเปลยนจดตนไปเรอย ๆ M30: สนสดการท างาน (End of Program) ใชในการจบโปรแกรมการท างาน ไมสามารถท างานตอไดนอกตากน าค าสงนออกไปกอน และทกครงทมการออกแบบชนงานกอนทจะมการบนทกขอมลจ าเปนตองลงทายดวยค าสงนเสมอ

2.2 สเตปปงมอเตอร (Stepping Motor) Stepping Moter เปนมอเตอรทมลกษณะเมอปอนไฟฟาใหกบมอเตอรท าใหหมนเพยงเลกนอยตามเสนรอบวงและหยด ซงตาง จากมอเตอร ทวไปทจะหมนทนทและตลอดเวลาเมอปอนแรงดนไฟฟา ขอดของสเตปมอเตอร สามารถก าหนด ต าแหนงของการหมนดวยตวเลข (องศาหรอระยะทาง) ไดอยางละเอยดโดย ใชคอมพวเตอรหรอ ไมโครคอนโทรลเลอรเปน เครองก าหนดและจดเกบตวเลข 2.2.1 โครงสรำงของขวแมเหลก

ท ามาจากแผนเหลกวงแหวน ทมซยนออกมาประกอบกนเปนชนๆ โดยทแตละซนน จะมคอยล(ขดลวด) พนสวมอย เมอมการปอนกระแสผานคอยล ท าใหเกดสนามแมเหลกไฟฟา (Electromagnetic)

15

ภำพท 2-4 โครงสรางภายในสเตปมอเตอร (ก) สเตปมอเตอร 4 โพล (ข) สเตปมอเตอร 8 โพล

2.2.2 กำรใชงำนสเตปมอเตอร

ใชงานลกษณะ Open Loop System แปลเปนภาษาไทย ระบบเปด คอ สเตปมอเตอรสามารถท างานไดโดยไมตองมการปอนคาพารามเตอรกลบมา (Feed back) แตทกวธทตองการก าหนดต าแหนงทแนนอนนน จะตองการปอนกลบไปยงระบบและตวบอกต าแหนงวาถกตอง หรอผดพลาด

ภำพท 2-5 การควบคมระบบสเตปมอเตอร

สเตปมอเตอรเปนอปกรณจ าพวกเชงกลทางไฟฟา โดยมกรปของไบนารโวลตเตท

เปนอนพตและการเคลอนท แบบเชงมมเปนเอาทพต หรอวาหมนทละสเตปซงอยระหวาง 0.1 - 30 องศา อยทโครงสรางของสเตปมอเตอร โดยตามสญญาณพลสทจายใหกบขดสเตเตอรท าใหเกดแรงผลกแก โรเตอรหมนไป สเตปมอเตอรมขดลวดหลายชดในทนเราเรยกวา เฟส (Phase) ดงนนสญญาณทตอเนองเปน Sequence (ซเควนซ) ลกษณะของไบนาร (Binary) ซงจะตองไปผานวงจร วงจรชดขบ (Driver) กจะท าใหโรเตอรหมนไปอยางตอเนอง 2.2.3 กำรพนขดลวดของสเตปมอเตอร

แบบไบโพลาร (Bipolar) จะมการพนขดลวดหนงขด จะกรอบกแลวแต สเปคใชงาน ในแตละขวแมเหลกของสเตเตอร โดยขวแมเหลกทเกดขน ทสเตเตอรจะถกก าหนดโดยทศทางของ

16

การไหลของกระแสไฟฟา ซงสามารถท าใหเกดขวแมเหลกในทศทางตรงกนขามไดโดยการกลบทศทางของการไหลในกระแสไฟฟา ซงมาจากการควบคมของวงจรสวตชงใหกลบขวไฟฟาแบบยนโพลาร (Unipolar) จะมการพนขดลวด 2 ขด บนแตละขวแมเหลกของสเตเตอร ท าใหแตละขดลวดเกดขวแมเหลกในทศทางตรงกนขาม การกลบทศทางขวแมเหลกท าไดโดยใชวงจรสวตชงใหสลบหนงไปยงอกขวหนงแทนกนการพนขดลวดทง 2 แบบ ตางกนคอ แบบยนโพลาร (Unipolar) จะท าใหเกดแรงบดนอยกวา แบบไบโพลาร (Bipolar) เมอตองการใชงาน สามารถสงเกตไดจากสายไฟทตอมาจากตวสเตปมอเตอร ซงแบบไบโพลารจะม 4 สาย สวนเปนแบบยนโพลาร (Unipolar) จะม 5 สายหรอ 6 สาย

ภำพท 2-6 การพนขดลวดบนสเตเตอรของสเตปมอเตอร (ก) สเตปมอเตอรแบบไบโพลาร

(ข) สเตปมอเตอรแบบยนโพลาร 5 สาย (ค) สเตปมอเตอรแบบยนโพลาร 6 สาย

2.2.4 กำรควบคมกำรหมนของสเตปมอเตอร การควบคมการหมนของสเตปมอเตอรไปทละสเตปสามารถท าไดโดยการจายก าลงไฟไปยงขดลวดในแตละขดบนสเตเตอร โดยการปอนจะท าในลกษณะเปนล าดบหรอเรยกวา ซเควนเวยลในลปทถกตอง ซงแบงไดเปน 3 รปแบบ คอแบบเวฟ (wave) แบบ 2 เฟส (2 phase) และแบบครงสเตป (half step) ทง 3แบบนกจะมขอดและขอเสยตางกนออกไปแบบเวฟ (wave) จะเปนการกระตนแบบทงายทสด ซงจะท าการกระตนขดลวดทละขดในเวลาหนงๆ เรยงกนไป เชน ขดท 1, 2, 3, 4, 1, 2, 3, 4 เปนล าดบอยางน หรอ ขด 1, 4, 3, 2, 1, 4, 3, 2 เปนล าดบกนไป ทงนขนอยกบทศทางทเราตองใหมอเตอรหมนไป วงจรทน ามากระตนนนจะมราคาคอนขางจะถกกวาและงายกวา

17

ตำรำงท 2-2 ขนตอนการหมนของสเตปมอเตอรแบบเวฟ (wave)

แบบ 2 เฟส (2 Phase) จะคลายกบการกระตนในแบบเวฟ ตางกนตรงท แบบ 2 เฟส

จะกระตนทละ2ขด ทอยใกลกนในเวลาเดยวกน และจะเรยงล าดบกนไป ดงเชนแบบเดยวกบแบบเวฟ ตวอยางการกระตนขดลวดในลกษณะ ซเควนเชน 12, 23, 34, 41, 12, 23, 34, 41 เรยงล าดบกนไปเรอยๆ หรอ 14,43, 32, 21, 14, 43, 32, 21 เรยงกนไปเรอยๆ

ขอดและขอเสยของการกระตนแบบ 2 เฟส (2 Phase) ขอด การทเราจะเพมจ านวนขดลวดทถกกระตนจะท าใหแรงบดไดมากกวา แบบเวฟ ซง

โรเตอรจะหมนดวยแรง ดงแบบเตมๆแรงจาก ทง 2 ขดลวดทกระตนพรอมกน ขอเสย แบบ 2 เฟส จะกระตนขดลวดนนตองใชก าลงไฟมากขนเปน 2 เทาของแบบ

เวฟ

18

ตำรำงท 2-3 ขนตอนการหมนของสเตปมอเตอรแบบ 2 เฟส (2 Phase)

แบบครงสเตป (Half step) เปนรปแบบผสมผสานของการกระตนระหวาง แบบเวฟ

(wave) กบแบบ 2 เฟส (2 Phase) เพอใหจ านวนรอบของสเตปใหมากขนเปน 2 เทา ซงในระบบนจะท าการกระตนขดลวดเรยงกนไปเรอยๆเปนล าดบ ตวอยางเชน 1, 12, 2, 23, 3, 34, 4, 41, 1, 12, 2, 23, 3, 34, 4,41, 1 เปนล าดบอยอยางนเรอยไปถาจะกลบทศทางการหมนจะไดเปนดงน 1, 41, 4, 43, 3, 32, 2, 21, 1,41, 4, 43, 3, 32, 2, 21, 1 เปนล าดบกนไป

ขอดและขอเสยของการกระตนแบบครงสเตป (Half step) ขอด การกระตนแบบนจะใหแรงบดทเพมมากขน เนองจากชวงสเตปทมระยะสนลง อก

ประการหนงแตละสเตป เกดแรงดงจากขดลวด2ขด ทถกกระตนพรอมกนเปนผลใหคาต าแหนงความถกตองมากขนไปดวย

ขอเสย ตองจายก าลงไฟเปน 2 เทาของแบบเวฟหรอจะใชเทากบแบบ 2 เฟส

19

ตำรำงท 2-4 ขนตอนการหมนของสเตปมอเตอรแบบครงสเตป (half step)

2.2.5 มอเตอร ประเภทของมอเตอรแบงเปน 2 ประเภท คอ 2.2.5.1 Stepping Motor 2.2.5.2 Servo Motor Stepping Motor เปนมอเตอรไฟฟาชนดหนง ซงม input เปนกลม ของ Binary Voltage และ Output การเคลอนทในเชงมม (หมน) แกนหมน (Shaft) เปน Step โดย Resolution ของ Stepping Motor อยในชวงตงแต 0.1- 30 องศาซงขนอยกบโครงสรางของ Stepping Motor หรอบอกเปนจ านวน Step ตอ 1 รอบ Stepping Motor สามารถควบคมต าแหนงการหมนได ซงจะมความละเอยดของมมในการหมนและ Step ทแตกตางกนออกไป ทงนกขนอยกบ ชนดของมอเตอรและลกษณะการสงสญญาณไปควบคมมอเตอร ท าให Stepping Motor มความยดหยนในการน ามาใชงาน ทาใหสามารถน ามาประยกตใชงานไดหลายรปแบบ ไมวาจะเปนหนยนตหรอแขนกลตางๆ เนองจากมความแมนยาในการควบคมต าแหนงสง

20

ภำพท 2-7 Stepping Motor และโครงสรางของ Stepping Motor

โครงสรางของ Stepping Motor มลกษณะดงรป ซงประกอบดวย ขดลวด stator 4 ขด ลอมรอบแกนหมน หลกการทางาน คอ เมอจายกระแสไฟฟาใหกบขดลวด Stator Coil a, b, c, d ไมพรอมกนนนคอ ถาเราจายกระแสให a กอน โดยไมจายใหขดอน แลวตามดวย b, c และ d เรยงตามลาดบ จะทาใหเกดสนามแมเหลก หมนวนในลกษณะทวนเขมนาฬกา ซงสวนของ Rotor ทเปนแมเหลกถาวรกจะหมนตามสนามแมเหลกไปดวย คอ ทวนเขมนาฬกา ในทานองเดยวกนถาเราจายกระแสใหขด a, d, c, b, a ..... กจะให สนามแมเหลกหมนในทศทางตามเขมนาฬกา ซงสงผลให Rotor หมนตามเขมนาฬกา ดวย การก าหนดความเรวของ Stepping Motor ทาไดโดยการเปลยนแปลง ความเรวของ การเปลยนการจายกระแสจากขดลวดขดหนงไปยงอกขดหนงใหเรวขน Servo motor คอมอเตอรทนามาใชในระบบการควบคมทางความเรวและต าแหนงรวมกน โดยระบบservoทดจะตองตอบสนองตอความเรวและการเขาถงต าแหนงหรอการเคลอนทไปทระยะเปาหมายอยางเหมาะสม ระบบservo จะมการปอนกลบของความเรวและต าแหนงกลบมาทสวนควบคมหรอdrive ขนอยกบการออกแบบ

ภำพท 2-8 Servo motor

21

ภำพท 2-9 บอรดควบคม servo motor

ภำพท 2-10 Servo motor เมอประกอบเขากบบอรดควบคมแลว เซอรโวมอเตอรแตกตางกบมอเตอรชนดอนๆ ดงน เซอรโวมอเตอรไดถกพฒนาขนเพอประยกตใชกบงานทมการควบคมต าแหนง (Position Control) เปนหลก ซงตองการคณสมบตการตอบสนองดานไดนามคสสง (high dynamics response) ตองการความละเอยดและความแมนย าสงในการควบคมสง ในทางปฏบตเพอใหไดมาซงคณสมบตดงกลาว ผผลตจงไดพยายามออกแบบใหโรเตอรมเสนผาศนยกลางและรศมเลกๆ รวมถงการทาใหโรเตอรเปนแมเหลกถาวร เพอเปนการลดแรงเฉอยของโรเตอร (Rotor moment of inertia) และชดเชยแรงบดหรอทอรคทหายไปเนองจากโรเตอรมขนาดเลกลงดวยการเพมความยาวโรเตอร ดงนนรปรางโครงสรางทางกายของเซอรโวมอเตอร ทเราพบเหนทวไปจงมลกษณะผอมบางและมความยาวมากกวามอเตอรทใชงานทวไป นอกจากนนยงมแรงบดสงกวามอเตอรทวไปอกดวย (หากพจารณาทพกดก าลงเทาๆกน) ซงสามารถเปรยบเทยบไดคลายกบคนทมรปราง “สง ผอมบาง แตแรงด” เปนตน สรป Servo motor กบ stepping motor สงทเหมอนกนระหวาง Servo motor กบ stepping motor คอ ทงสองใชหลกการ ซงโครนสมอเตอรเหมอนกน คอ แมเหลกวงตามสนามแมเหลกหมน สงทแตกตางกนระหวาง Servo system กบ stepping ทเปนจดสงเกตใหญ ๆ

22

(ก) ลกษณะการคอนโทรล stepping เปนการคอนโทรลแบบ open loop สวน servo เปน closed loop control ตองใชรวมกบ encoder เปนตวปอนต าแหนงของโรเตอรกลบมายง servo drive หรอ servo amplifier (ข) โครงสราง servo motor จะมขดลวดพนทสเตเตอร คลายกบ 3 phase synchronous motor เมอจายไฟฟากระแสสลบจะเกดสนามแมเหลกหมน สวนโรเตอรจะเปนแมเหลกถาวร (Permanent Magnet) จะวงตามสนามแมเหลกหมน สวน stepping จะจายไฟเปน step ใหเกดขวแมเหลกแลวใหโรเตอรซงเปนแมเหลกวงตาม การทางานกจะเปน step ความละเอยดจะขนอยกบจ านวน step (full step ,Haft step, Micro step) (ค) คณสมบตทางดาน speed vs torque ตางกน stepping จะมทอรคสงทความเรวต า ๆ ทรอบสงทอรคจะต า สวน servo ม torque เกอบจะคงทตลอดยานการใชงานตอเนอง (ง) Controller ---> servo ใชหลกการ PWM คอนโทรล torque angle ใหได 90 องศา เพอใหเกด maximum torque สวน step จายไฟเขาขดลวดเพอใหเกดขวแมเหลกเปนค ๆ (จ) dynamics response หรอการตอบสนองทางดานไดนามคส servo จะดกวา stepping อนๆ การใชงานทงสองชนดนยมใชในงานควบคมต าแหนงในงาน Motion control เหมอนกน แตคนละเงอนไขดงน - ถามงบนอย มขอจากดเรองราคา ควรเลอกใช stepping ถกกวา 20-30% - ถาใชงานทอรคสง ทความเรวรอบต า ควรเลอกใช stepping - เคลอนทสน ๆ รวดเรว ซ าต าแหนงเดมบอย ๆ ใช stepping or Hybrid servo stepping - low friction โหลดมากๆ ใช servo

23

2.3 วงจรชดอนเตอรเฟส

ภำพท 2-11 วงจรชดอนเตอรเฟส

24

2.4 วงจรขบสเตปปงมอเตอร

ภำพท 2-12 วงจรขบสเตปปงมอเตอร

บทท 3

วธการด าเนนการ

ในการท านวตกรรมสงประดษฐและงานวจย ผวจยไดท าการสรางและหาประสทธภาพของเครองมนซเอนซควบคมโดยโปรแกรม MACH 3 ตามแผนผงแสดงขนตอนการด าเนนการ ดงภาพท 3-1

ไมผาน

ผาน

ภาพท 3-1 แผนผงขนตอนด าเนนการ

เรมตน

ศกษาคนควาหาขอมล

ออกแบบโครงสรางทางกลและชดขบเคลอน

ออกแบบและสรางชดควบคม

ประกอบชนสวนทงหมดของเครองมนซเอนซควบคมดวยโปรแกรม MACH 3

ท าการทดสอบ

แกไข

สรปผลการทดลองและหาประสทธภาพ

เสนอสอบโครงงานวศวกรรม

รวบรวมเอกสารจดท ารปเลม

จบ

26

3.1 การศกษาเอกสารทเกยวของ ผวจยท าไดท าการศกษาทฤษฎและขอมลทเกยวของผจดท าปรญญานพนธเรองเครองมนซเอนซควบคมโดยโปรแกรม MACH 3 ไดท าการล าดบการศกษาเอกสารขอมลดงน 3.1.1 คณสมบตทวไปของเครองซเอนซ 3.1.2 สเตปปงมอเตอร 3.1.3 วงจรชดอนเตอรเฟส 3.1.4 วงจรขบสเตปปงมอเตอร 3.2 การออกแบบฮารดแวร หลงจากทไดศกษาเอกสารงานวจยทเกยวของผจดท าไดด าเนนการออกแบบเครองมนซเอนซควบคมโดยโปรแกรม MACH 3 ตามแผนผงไดอะแกรม ดงภาพท 3-2

ภาพท 3-2 แผนผงการออกแบบฮารดแวร 3.2.1 การออกแบบโครงสรางทางกลและชดขบเคลอน จากการออกแบบโครงสรางทางกลและชดขบเคลอน พบวา ตวเครองมนซเอนซมสวนประกอบทส าคญดงตอไปน 3.2.1.1 แทนเครอง (Machine Bed) เปนโครงสรางหลกท าหนาทรองรบชนสวนตาง ๆ ของเครองจกร

3.2.1.2 หมอนรอง (Saddle) ใชตอจากแทนเครอง เพอตดตงแกนการเคลอนทอน ๆ 3.2.1.3 โตะ (Table) ใชส าหรบการตดตงชดเคลอนทสปนเดล 3.2.1.4 ชดสปนเดล (Spindle) ใชส าหรบตดตงมอเตอรกบสปนเดลและชดจบยด

Tool 3.2.1.5 ชดขบแกนการเคลอนทตาง ๆ ประกอบดวย

(ก) Stepper Motor หรอ Servo motor มหนาทรบค าสงทางไฟฟาจากชดควบคมมาแปลงเปนการเคลอนทไปตามต าแหนงนน ๆ

(ข) ชดรายงานต าแหนง (Position Feedback) มหนาทอานต าแหนงของแกนการเคลอนทตาง ๆ แลวสงคาไปใหชดควบคม โดยทวไปจะใช Encoder หรอ Linear Scale

(ค) ชดรองเลอน (Guide Way หรอ Slide Way) เปนชดประคองใหแกนการเคลอนท เคลอนทเปนเสนตรงและใหความแขงแรงของการเคลอนทของ table และ Spindle ขณะทสรางชนงาน

ออกแบบโครงสรางทางกลและชดขบเคลอน

ออกแบบและสรางชดควบคม

27

(ง) ชดขบเคลอน (, Ball Screw) เปนอปกรณทแปลงการเคลอนทเชงมมจาก step motor สามารถเลอกใชงานไดตามลกษณะงาน ความละเอยดและความเมนย า

(จ) ชดจบยดชนงาน ท าหนาทจบยดวสดทใชสรางชนงานกบ Table

ดงแสดงในภาพท 3-3 และแสดงประกอบชนสวนทางกลและชดขบเคลอนเสรจสมบรณดงแสดงในภาพท 3-4

ภาพท 3-3 โครงสรางทางกลและชดขบเคลอน

ภาพท 3-4 ประกอบชนสวนทางกลและชดขบเคลอน

28

3.2.2 การออกแบบวงจรชดอนเตอรเฟส จากวงจรชดอนเตอรเฟส ซงเปนตวเชอมโยงระหวางคอมพวเตอร PC กบเครองจกรกล คอมพวเตอร PC ทใชจากโปรแกรม KCAM หรอ MACH 3 เปนตวสงงานผาน Parallel Port or Printer Port และม IC เบอร HCPL2630 เปนไอซ OPTO – lsolation ท าหนาทแยกกราวดรอนจากคอมพวเตอร กราวดเยนจาก POWER SUPPLY ออกจากกน และจะมสญญาณพลสออกมา ซงเปนรปคลนพลสแบบ Step และ Direct step pulse มหนาทขบมอเตอรไปทละสเตป สวน Direct มหนาทก าหนดทศทางการหมน ตามเขมนาฬกาหรอทวนเขมนาฬกา เพอสงสญญาณไปยงชดขบสเตปเปอรมอเตอรตอไป ซงแสดงการท างานของวงจรชดอนเตอรเฟสดงภาพท 3-5

ภาพท 3-5 การท างานของวงจรชดอนเตอรเฟส

29

3.2.3 การออกแบบวงจรขบสเตปปงมอเตอร จากวงจรชดอนเตอรเฟสทสงสญญาณพลสมายงวงจรขบสเตปเปอรมอเตอร มาเขา IC เบอร L297 ซงมหนาทควบคมสเตปเปอรมอเตอร มไฟเลยงจาก POWER SUPPLY 5V กราวดเยน ทขา 12 Clock เปนขาอนพทขา 18 ส าหรบตอเขากบสญญาณ step pulse ส าหรบขบมอเตอรไปทละสเตป สวน CW/CCW เปนขาอนพทขา 17 ส าหรบตอเขากบสญญาณ dir ส าหรบก าหนดทศทางการหมน ตามเขมนาฬกาหรอทวนเขมนาฬกา ส าหรบ IC เบอร L6203 มหนาทขบสเตปเปอรมอเตอร มไฟเลยงจาก POWER SUPPLY 12V กราวดเยน ทขา 2 สงงานใหสเตปเปอรมอเตอรท างาน ซงในวงจรขบสเตปเปอรมอเตอรจะตองใชวงจรน 3 วงจร เพราะวาใชทงแกน X, Y, Z ลกษณะการตอใชงานของสเตปเปอรมอเตอรเปน Bi-polar ดงแสดงในภาพท 3-6 และ Block Diagram แสดงโครงสรางของ X Y Z Machine ดงแสดงในภาพท 3-7

ภาพท 3-6 วงจรขบสเตปปงมอเตอร

30

ภาพท 3-7 Block Diagram แสดงโครงสรางของ X Y Z Machine 3.3 การทดสอบประสทธภาพ ท าการประกอบโครงสรางทางกลและชดขบเคลอนและวงจรควบคมเรยบรอยแลว จงท าการทดสอบเครองมนซเอนซสามารถน าไปใชงานประเภท กด เจาะ เซาะรอง จ าพวกไม พลาสตก สามารถท าปายลาเบล (LABEL) ตคอนโทรลทางไฟฟา-อเลกทรอนกสตางๆ และสามารถสงงานใหเครองมนซเอนซควบคมโดยโปรแกรม Mach 3 กดลายปรน ดงนนทางผจดท าจงไดท าการทดสอบการท าปายลาเบล (LABEL) ตคอนโทรลทางไฟฟา-อเลกทรอนกส และกดลายปรน เพอทจะแสดงล าดบขนตอนการใชงานของโปรแกรม

บทท 4 ผลการวจย

การด าเนนงานท านวตกรรมสงประดษฐและงานวจย เรองเครองมนซเอนซควบคมดวยโปรแกรม MACH 3 มผลการทดสอบประสทธภาพแบงเปนหวขอดงตอไปน 4.1 ออกแบบปายลาเบล (LABEL) ตคอนโทรลทางไฟฟา -อ เลกทรอนกสตางๆ 4.2 ออกแบบการสงงานใหเครองมนซเอนซควบคมโดยโปรแกรม Mach 3 กดลายปรน 4.1 ออกแบบปายลาเบล (LABEL) ตคอนโทรลทางไฟฟา-อเลกทรอนกสตางๆ จากผลการด าเนนงานท าใหไดปายลาเบล (LABEL) ตคอนโทรลทางไฟฟา-อเลกทรอนกสทผท าออกแบบและสงงานใหเครองจกรท าชนงานทเราออกแบบ ซงไดแสดง ไดอะแกรมดงภาพท 4-1

CADCorelDRAW or

ArtcamG-code

CAM

Mach3

ภาพท 4-1 ไดอะแกรมการท าปายลาเบล (LABEL) ตคอนโทรลทางไฟฟา-อเลกทรอนกส 4.1.1 ผลการทดสอบประสทธภาพของปายลาเบล (LABEL) ตคอนโทรลทางไฟฟา-อเลกทรอนกสตางๆ 4.1.1.1 เรมตนท าการออกแบบโดยใชโปรแกรม CorelDRAW 10 ในการท าปายลาเบลนน เราตองรจกขนาดของปายลาเบล เพอใหรต าแหนงทจะวางตวอกษร ดงภาพท 4-2

32

ภาพท 4-2 การออกแบบโดยใชโปรแกรม CorelDRAW 10 4.1.1.2 จากนนน าไฟลทไดจากการออกแบบใน CorelDRAW 10 มา import เขาไปในโปรแกรม Artcam เพอจะไดไฟล G- code ไปสงงานตวเครองจกร ดงภาพท 4-3

ภาพท 4-3 การ import เขาไปในโปรแกรม Artcam เพอจะไดไฟล G- code 4.1.1.3 เมอไดไฟล G-code มาจากโปรแกรม Artcam แลว กน าไฟล G-code เขาไปทโปรแกรม Mach3 เพอจะไปสงงานเครองจกรท างานตามทเราออกแบบไว ดงภาพท 4-4

33

ภาพท 4-4 การน าไฟล G-code เขาไปทโปรแกรม Mach3 4.1.1.4 เมอน าไฟล G-code เขาในโปรแกรม Mach3 แลว ท าการรนโปรแกรม โปรแกรมจะท างานตามค าสงของ G-code เครองจกรกจะท างานตามงานทเราออกแบบ ดงภาพท 4-5

ภาพท 4-5 แสดงผลการทดลองท าปายลาเบล

34

4.2 ออกแบบการสงงานใหเครองมนซเอนซควบคมโดยโปรแกรม Mach 3 กดลายปรน การด าเนนงานออกแบบการสงงานใหเครองมนซเอนซควบคมโดยโปรแกรม Mach 3 กดลายปรนทผท าออกแบบและสงงานใหเครองจกรท าชนงานทเราออกแบบ ซงไดแสดง ไดอะแกรมดงภาพท 4-6

CAM

Mach3

CADEAGLE 5.4.0 and

ArtcamG- code

ภาพท 4-6 ไดอะแกรมออกแบบการสงงานใหเครองมนซเอนซควบคมโดยโปรแกรม Mach 3 กดลายปรน 4.2.1 ผลการทดสอบประสทธภาพการท าลายปรนโดยใชโปรแกรม Mach 3 4.2.1.1 เรมตนท าการออกแบบลายวงจรควบคมความเรวของมอเตอรแบบ PWM โดยใชโปรแกรม EAGLE 5.40 ออกแบบวงจร แสดงดงภาพท 4-7

ภาพท 4-7 แสดงวงจรควบคมความเรวของมอเตอรแบบ PWM โดยใชโปรแกรม EAGLE

4.2.1.2 เมอออกแบบลายวงจรเสรจแลว จากนนกท าการ Export เพอทจะเอาไฟล EAGLE เขาไปยงโปรแกรม Artcam แสดงดงภาพท 4-8

35

ภาพท 4-8 แสดงการ Export ไฟลจากโปรแกรม EAGLE เขาไปยงโปรแกรม Artcam

4.2.1.3 เมอท าการ Export ไฟลจากโปรแกรม EAGLE เสรจแลว เปดโปรแกรม Artcam เลอกขนาดของชนงานกอน จากนนกท าการเลอกลายวงจรทเราตองการกดเพอตองการไฟล G-code เพอทจะน าไฟล G-code ทไดเขาไปในโปรแกรม Mach 3 แสดงดงภาพท 4-9

ภาพท 4-9 แสดงลายปรนของวงจรควบคมความเรวของมอเตอรแบบ PWM ทน ามาไวในโปรแกรม Artcam

36

4.2.1.4 เมอออกแบบในโปรแกรม Artcam เสรจแลว จากนนกน าไฟล G-code ทไดเขาไปในโปรแกรม Mach 3 แสดงดงภาพท 4-10

ภาพท 4-10 แสดงการน าไฟล G-code ทไดเขาไปในโปรแกรม Mach 3 4.2.1.5 เมอน าไฟล G-code เขาในโปรแกรม Mach3 แลว ท าการรนโปรแกรม โปรแกรมจะท างานตามค าสงของ G-code เครองจกรกจะท างานตามงานทเราออกแบบ ดงภาพท 4-11

ภาพท 4-11 แสดงผลทดลองการท าลายปรนวงจรควบคมความเรวของมอเตอรแบบ PWM

บทท 5

สรปผลการวจยและขอเสนอแนะ

5.1 สรปผล นวตกรรมสงประดษฐและงานวจยนไดท าการสรางเครอง CNC ซงเครองทสรางขนนสามารถเคลอนทไดตามโปรแกรมทไดท าการสงการไดโดยทการเคลอนทนนสามารถเคลอนทได 3 รปแบบดวยกนคอ เคลอนทเปนเสนตรงตามแกน X, เคลอนทเปนเสนตรงตามแกน Y และเคลอนทเปนรปสเหลยม โดยเครอง CNC ประกอบดวย 4 สวนคอ 5.1.1 ฮารดแวรเครอง CNC โดยประกอบดวย โครงเครอง CNC, ชดเพลาขบ, ชดขบ 5.1.2 วงจรชดขบมอเตอรโดยใช ไอซ L297 และ L6203 5.1.3 วงจรชดอนเตอรเฟสโดยใชไอซ HCPL2630 5.1.4 โปรแกรมควบคมเครอง CNC ซงประกอบดวย โปรแกรม Mach3 และ Kcam ผลการทดลองการท าปายลาเบลโดยใช Mach3 ในการสงงานพบวาผลการทดลองทไดมความคลาดเคลอนของเพลาขบ (บอลสกร) อยเลกนอย ขณะทเครองจกรก าลงท างานอย แตชนงานทไดตรงตามทเราออกแบบไว สวนผลการทดลองการกดลายปรนโดยใชโปรแกรม Mach3 ควบคมพบวาเวลารนโปรแกรมแลว เครองจกรจะท างานไมเรยบ ชนงานทไดตรงตามทเราออกแบบไว แตลายปรนทไดเปนลายปรนทใชทดลองเทานน และเปนไปตามขอบเขตทก าหนดไว 5.2 ปญหาและแนวทางแกไขปญหา การจดท าโครงงานปรญญานพนธพบปญหาทเกดขนคอ 5.2.1 ในการสงซอเพลาเหลกแขงซงหาซอยาก ท าใหเสยเวลาในการด าเนนงาน เราจงแกไขปญหาโดยไปหาดทรานรบซอของเกา เพราะเพลาชนดนจะอยในเครองจกรกลหนก และเพลาทไดมากไมเทากบ บอลสกรจงท าใหเราตองไปกลงใหเทากบเพลาเหลกแขง 5.2.2 การปรบคากระแสไมตรงกบ Stepper motor ท าให Stepper motor หลดสเตป และท าให มอเตอรรอน ดงนนจงไดท าการปรบคา VR ในวงจรไดรฟเวอรใหสมพนธกบการเคลอนทของสเตปเปอรมอเตอร 5.2.3 วงจรไดรฟเวอรทเราออกแบบไมม Enable ท าใหเวลาทเราไมสงงานชดไดรฟเวอรท าให IC เบอร L6203 รอน ดงนนถาเราไมไดใชงานควรปดสวตซ ถาไมไดใชงาน

38

5.3 ขอเสนอแนะเพอการพฒนา 5.3.1 ควรม Collate ทสามารถยดจบดอกเราตเตอรขนาดเลก เพอทจะสามารถท าลายวงจรเลก ๆ ได

5.3.2 ควรมกระดกงเกบสายไฟ เพอเกบสายไฟในแกนตาง ๆ ใหเรยบรอย และท าใหมความสะดวกในการเดนเครอง

5.3.3 ควรปรบปรงวงจรตาง ๆ ทใชควบคมเครองมนซเอนซ และการเกบสายไฟใหเปนระเบยบ หรอไปซอกลองเครองเสยงใหดดกวาเดม เพอเปนการพฒนารปลกษณ 5.3.4 ควรเปลยนวงจรไดรฟเวอรใหม เพอทจะสามารถขบกระแสไดมากขน และเปนวงจรทม Enable เปดปดวงจรอตโนมต

39

บรรณานกรม

ทมงานสมารทเลรนนง. ออกแบบลายวงจรพมพดวยโปรแกรม Eagle. กรงเทพฯ: สมารทเลรนนง, 2549. [ออนไลน] “ เครองมนซเอนซ ( Mini CNC) ” [ออนไลน], เขาถงไดจาก : www.servovision.com [28 มกราคม 2555]. “ ทฤษฎเกยวของเครองมนซเอนซ (บทท 2 ) ” [ออนไลน], เขาถงไดจาก : www.app.eng.ubu.ac.th [17 มกราคม 2555]. “ คมอการใชโปรแกรม Art cam เบองตน ” [ออนไลน], เขาถงไดจาก : www.panmaneecnc.com [ 22 ธนวาคม 2554]. “ คมอการใชโปรแกรม KCAM ” [ออนไลน], เขาถงไดจาก : www.panmaneecnc.com [ 22 ธนวาคม 2554]. “ สเตปเปอรมอเตอร ” [ออนไลน], เขาถงไดจาก : www.inventor.in.th [29 มกราคม 2555].

ภาคผนวก ก.

คมอการใชงานเครองมนซเอนซควบคมโดยโปรแกรม MACH 3

คมอการใชงานเครองมนซเอนซควบคมโดยโปรแกรม MACH 3 MINI CNC MACHINE CONTROLED BY KCAM OR MACH3 PROGRAM

1.บอลสกสกรแกน Y 2.เพลาเหลกแขงแกน Y 3.เหลกเพลากลม 4.เหลกแผนยดแกน X กบแกน Z 5.ตลบลกปน 6.เบาเพลาเหลกแขง 7.บอลสกรแกน X

8.เพลาเหลกแขงแกน X 9.Stepper Motor 10.แกน Z ส าเรจรป 11.เราตเตอร 12.แผนรองชนงาน 13.แทนเครอง 14.เฟองส าหรบแกน X และแกน Y

1

2

3

4

5

6

7 12

8

9

13

14

11

10

1. รายละเอยดการใชงานการท าปายลาเบล (LABEL) ตคอนโทรลทางไฟฟา-อเลกทรอนกสตางๆ 1.1 เรมตนท าการออกแบบโดยใชโปรแกรม CorelDRAW 10 ในการท าปายลาเบล โดยพมพชอ ON OFF ALARM ลงใน CorelDRAW 10

1.2 จากนนกท าการ Export แลวท าการบนทกคา เพอทจะเอาไฟลไปเปดในโปรแกรม Artcam

1.3 เมอเปดโปรแกรม Art cam จากนนใหท าการ Import - Vector Data

1.4 เขา Toolpaths เลอก Machine Along Vector จากนนตงคา Finish Depth คอ ระบระดบความลกสดทายส าหรบเครองมอ

1.5 เลอนแทบลงดท Profiling tool คลกท select จากนนเลอกขนาดเครองมอตามทเราตองการใชงาน ในทผมเลอกเปน ball nose ขนาด 3 mm แลวเขาไปท Edit

จากนนดทชอง Diameter(D)คอขนาดของเครองมอ และชอง Stepdownคอการลงของแกน Z พอตงคาเสรจเรากคลก OK

1.6 เลอนแทบลงดทชอง Material คอขนาดของชนงานทงหมด คลกท Setup

ดทชอง Material Thickness คอความหนาของชนงาน ตงคาชนงาน แลวคลก OK 1.7 คลกค าวา Now ในชอง Toolpath 1.8 คลกทค าวา close ในชอง Toolpath

1.9 ดทชอง Toolpath Operations คลกท Save Toolpaths

1.10 คลกทค าวา save

1.11 เลอกต าแหนงทเราจะเกบไฟลไว 1.12 ตงชอไฟลแลวคลกค าวา save กจะไดไฟล G-Code

1.13 น าไฟล G-code เขาโปรแกรม Mach3 เพอสงใหเครองจกรท างาน

1.14 คลกทค าวา Cycle Start 1.15 เมอน าไฟล G-code เขาในโปรแกรม Mach3 แลว ท าการรนโปรแกรม โปรแกรมจะท างานตามค าสงของ G-code เครองจกรกจะท างานตามงานทเราออกแบบ

2. รายละเอยดการใชงานการท าลายปรนโดยใชโปรแกรม MACH 3 2.1 เรมตนท าการออกแบบลายวงจรควบคมความเรวของมอเตอรแบบ PWM โดยใชโปรแกรม EAGLE 5.40 ออกแบบวงจร

2.2 เมอออกแบบลายวงจรเสรจแลว จากนนกท าการ Export เพอทจะเอาไฟล EAGLE เขาไปยงโปรแกรม Artcam

2.3 คลกท Image

2.4 ดทชอง File เพอทจะตงชอไฟล ใสเครองหมายทค าวา Monochrome เลอกขนาดภาพโดยคลกทชอง Ressolution เสรจแลว กคลกค าวา OK

2.5 เมอเปดโปรแกรม Artcam ขนมา คลกทชอง Open Exiting model

2.6 เลอกต าแหนงของไฟลทเราไดจากโปรแกรม Eagle

2.7 คลกค าวา Open

2.8 เมอเปดไฟลขนมาจะเปนภาพขาวด า

2.9 จากนนเราจะไปตงคาขนาดของแผนปรน โดยคลกท Set Model Size เมอตงคาเสรจคลก OK ในทนตงคาเปน mm เพอจะได support กนกบโปรแกรม Eagle

2.10 เลอนแทบดานซายมอ ดทชอง Vector-Bitmap คลกท Bitmap To Vector

2.11 คลก OK

2.12 จากนนดท แถบเครองมอ 2D View Manipulation เลอนลกศรทชอง 2D Bitmap Constrast เลอนลงใหสดแลวจะไดลายเสน

2.13 ท าการสงท าชนงาน โดยคลกทค าวา Toolpaths ท าการรวมชนงานโดยแตละอยางจะใชค าสงไมเหมอนกน 2.14 ในทนจะท าการกรปลายเสนกอน แลวคอยใชค าสงเจาะร วธการคอ กดค าวาShilf แลวคลกทลายเสนทเราตองการท าเปนกลม เมอเสรจแลวใหไปคลกทค าวา Vector ทแถบเมนบาร แลวท าการคลกท Group Vector การเจาะรกเหมอนกน

2.15 เมอเสรจแลวกการเลอกค าสงดทชอง 2D Toolpaths ในทเลอกค าสง Machine Along Vector

2.16 เมอคลกทชอง Machine Along Vector แลวท าการตงคาตางๆ

2.17 แลวท าการ Save โดยดทชอง Toolpath Operations

2.18 คลกท Save Toolpath

2.19 เลอกต าแหนงทจะเกบไฟลไว แลวท าการ Save กจะไดไฟล G-Code ทจะน าเอาไปเขาโปรแกรม Mach3 อกตอไป 2.20 เมอออกแบบในโปรแกรม Artcam เสรจแลว จากนนกน าไฟล G-code ทไดเขาไปในโปรแกรม Mach 3

2.21 เมอน าไฟล G-code เขาในโปรแกรม Mach3 แลว ท าการรนโปรแกรม โปรแกรมจะท างานตามค าสงของ G-code เครองจกรกจะท างานตามงานทเรา

ภาคผนวก ค.

ประวตผวจย

ประวตยอ

ชอ นายธราธป ภระหงษ

ต าแหนงและทท างาน อาจารย วทยาลยเทคนคนครพนม

มหาวทยาลยนครพนม 214 ถ.นตโย ต าบลหนองญาต อ าเภอเมอง

โทรศพท 042-511484 โทรสาร 042-511484 โทรศพทมอถอ 08๗-๒๒๕๘๗๗๗ E-mail tharathip_ph@npu.ac.th

ประวตการศกษา - ปรญญาโท ครศาสตรอตสาหกรรมมหาบณฑต สาขาวชาไฟฟา ส าเรจการศกษาป 2548

สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ รายวชาทสอน

การฝกพนฐานวศวกรรมไฟฟา การวเคราะหระบบไฟฟาก าลง การปองกนระบบไฟฟาก าลง นวแมตกสและไฮดรอลกส วศวกรรมสองสวาง การอนรกษและการจดการพลงงานไฟฟา การออกแบบระบบไฟฟา

สาขางานวจยทสนใจ

สงประดษฐทเกยวของกบชมชนและภมภาค,ไฟฟาอตสาหกรรม, ระบบควบคมอตโนมต

พลงงานทดแทน , หนยนต , การอนรกษพลงงานไฟฟา, การบ ารงรกษามอเตอรไฟฟา

ประสบการณท างาน ๑. อาจารยประจ าหลกสตรอตสาหกรรมศาสตรบณฑต (เทคโนโลยไฟฟาอตสาหกรรม)

มหาวทยาลยนครพนม - ปจจบน ๒. หวหนาสาขาวชาเทคโนโลยไฟฟาอตสาหกรรม

บทความวชาการ/บทความวจยทไดรบการตพมพ วารสารวชาการ (National Journal paper) ระดบชาต ฐานขอมล สกอ. สมศ.

ธราธป ภระหงษ, ศภชย ปลายเนตร. การควบคมหนยนตแขนกลโดยใชวธการควบคมสญญาณพลส วารสารมหาวทยาลยนเรศวร ปท 18 ฉบบท 1 ประจ าเดอนมกราคม-เมษายน 2553 หนา 70-74.

สนธยา ค าจนทร, ศภชย ปลายเนตร,ธราธป ภระหงษ , ออกแบบและพมนาเครองกวนผสมน ายาลางจาน , วารสารรวบรวมผลงานทไดรบการสนนทน IRPUS ป 2552 หนา 217

ธราธป ภระหงษ, การพฒนาเครองมอวดและวเคราะหความผดพรองมอเตอรเหนยวน า กรณศกษาการเกดสภาวะแรงดนไฟฟาไมสมดลย วารสารมหาวทยาลยนเรศวร ปท 1๙ ฉบบท ๓ ประจ าเดอนกนยายน – ธนวาคม 255๔ หนา ๗๑ – ๗7. การประชมวชาการระดบชาต (National Conference paper)

1. ศภชย ปลายเนตร ธราธป ภระหงษ สทธพงศ อนทรายทธ เศรษฐศกด ขวญเพชร 2551 “การสรางและหาประสทธภาพหนยนตประชาสมพนธ” การประชมวชาการราชมงคลอสาน วชาการครงท 1 มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลอสาน จ. นครราชสมา ระหวางวนท 9-11 ม.ค 2551

2. ศภชย ปลายเนตร ธราธป ภระหงษ สทธพงศ อนทรายทธ สทธชย เสนารตน 2551 “หนยนตกภยควบคมดวย PLC” การประชมวชาการเทคโนโลยและนวตกรรมส าหรบการ พฒนายงยนTISD2008 คณะวศวกรรมศาสตรมหาวทยาลยขอนแกน จ. ขอนแกน ระหวางวนท 28- 29 ม.ค 2551

3. ศภชย ปลายเนตร ธราธป ภระหงษ สทธพงศ อนทรายทธ เศรษฐศกด ขวญเพชร 2551 “การสรางหนยนตประชาสมพนธ” การประชมวชาการเกษตรลมน าโขง วทยาลยเกษตรและ เทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม จ. นครพนม ระหวางวนท 9- 10 ก.พ 2551

๔. ศภชย ปลายเนตร ธราธป ภระหงษ “การควบคมแขนกลหนยนตโยนเปตองโดยใชวธ การควบคมสญญาณพลส” การประชมวชาการ ม.อบล วจยครงท 3 โรงแรมสนยแกรนโฮเทล ระหวางวนท 28-29 กรกฎาคม 2552

๕. ธราธป ภระหงษ , ศภชย ปลายเนตร “Using Programmable Logic Controller Cooperate Encoder Reproduce Lift position Control” The Second National Conference on Science and Technology (NCST 2009), 9-10 July 2009.

๖. ธราธป ภระหงษ , สมยศ สแสนซย “ Automatics Electrical controls light electricity and air-condition with programmable Logic controller ” The Second National Conference on Science and Technology (NCST 2009), 9-10 July 2009.

๗. ธราธป ภระหงษ “ การควบคมเครองเกบผาอตโนมตดวยโปรแกรมเมเบล ลอจก คอลโทรลเลอร ” Greater Mekong Sub-region Conference on Sustainable Development , 8-9 September 2009.

๘. ธราธป ภระหงษ, สทธพงศ อนทรายทธ “ การควบคมรถเกยวขาววางรายพลงงานไฟฟา” การประชมวชาการระดบชาตและนานาชาต มหาวทยาลยขอนแกน รวมกบส านกงานคณะกรรม การการอดมศกษา ประจ าป 2553, 21-23 มกราคม 2553.

๙. สมยศ สแสนซย ,ธราธป ภระหงษ “ตนแบบรถจกรยานไฟฟาพลงงานปอนกลบโดยการสนสะเทอน” การประชมวชาการระดบชาตเครอขายวจยสถาบนอดมศกษา ทวประเทศ ประจ าป 2553, 2๖-2๘ พฤษภาคม 2553.

๑๐. ธราธป ภระหงษ “ การพฒนาเครองเชอมประหยดพลงงานไฟฟา” การประชมวชาการ นเรศวรวจย “ วถชวตยงยนบนพนฐานเศรษฐกจพอเพยง” ครงท 6 , 29-30 กรกฏาคม 2553.

๑๑. ธราธป ภระหงษ เมองแมน สมตน “ เครองตรวจวดอตราการเตนของหวใจดวยไมโครคอนโทรลเลอร” การประชมวชาการราชภฏเลยวชาการ ครงท ๒ รวมกบส านกงาน คณะกรรมการการอดมศกษา ประจ าป 255๓, ๖-๗ กนยายน 255๓.

๑๒. ธราธป ภระหงษ “ การออกแบบและสรางเครองตมน าดวยวธเหนยวน าความรอน :กรณศกษาเตาตมกวยเตยว โดยใชพลงงานความรอนแบบเหนยวน าไฟฟา” การประชม วชาการระดบชาตและนานาชาต มหาวทยาลยขอนแกน รวมกบส านกงานคณะกรรมการการ อดมศกษา ประจ าป 2554, 27-29 มกราคม 2554.

การประชมวชาการระดบนานาชาต (International Conference paper)

1. Tharathip phupahong “ A Creation and Validation of a Demonstration Set of a Robot Arm Controller, using a Programmable Controller ” The Second International Academic Conference and Research Presentation : New Challenges for Educational Cooperation for Development in the East – West Economic Corridor, Sakon Nakhon Rajabhat University. 3-4 September 2009.