การประชุมวิชาการโครงงานวิศวกรรมเกษตรแหงชาติ ครั้งที่ 16 29 มกราคม 2553 มหาวิทยาลัยขอนแกน
การพัฒนาชุดจับหัวเชื่อมทอดวยการเชื่อมไฟฟา โดยใชระบบนิวแมติก Development of Piping Clamping of Arc Welding By Pneumatic System
ชัยณรงค หลมชางคํา1 เชิดศักดิ์ ศิริหลา2 Chainarong Lomchangkum1 , Chertsak Sirira2 นักศึกษาปริญญาตรี1 , อาจารยที่ปรึกษา2 , Undergraduate Student1 , Advisor2 Email Address: Spark31@hotmail.com1 ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องจักรกลเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน วิทยาเขตขอนแกน 40000 โทรศัพท 043 – 336371 Agricultural Machinery Engineering Faculty of Engineering Rajamangala University of Technology Isan Khon Kaen Campus 40000 Tel. 043 – 336371
g n ri
e e in
l a r
g n E
u t l u c i บทคัrดยอ g โครงการนี้มีวัตถุประสงคเพื่อศึกษาหลักการทํ A างานของเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติ ออกแบบและพัฒนาชุดจับ f หัวเชื่อมทอของเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัo ติ ทดสอบและประเมินผลเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติและหาความคุมคาทาง y เศรษฐศาสตรของเครื่องเชื่อมทอแบบอั ตโนมัติ ผลการการศึกษาหลักการทํางานของเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติ พบวา t เครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติใชiเe วลาในการเชื่อมประกอบชิ้นงานนานเพราะชุดจับหัวเชื่อมทอแบบชุดเดิมใชไมสะดวกตอง c o ่อนเขาและเลื่อนออกทําใหการเชื่อมประกอบชิ้นงานไดจํานวนนอย การออกแบบและพัฒนา ใชมือจับชุดหัวเชื่อมในการเลื S ชุดจับหัวเชื่อมทiอพัฒนาโดยใชระบบนิวแมติกเปนกลไกในการจับชิ้นงานที่สามารถเลื่อนเขาและเลื่อนออกไดโดยอัตโนมัติ a นอกจากนี ้ยังสามารถปองกันอุบัติเหตุที่เกิดจากการเชื่อมประกอบชิ้นงานไดดวย การทดสอบและประเมินผลชุดจับหัวเชื่อม h ทอT แบบอัตโนมัติ เมื่อเปรียบเทียบผลการทดสอบความสามารถในการทํางานเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติโดยเปลี่ยนมาใช ชุดจับหั วเชื่อมทอแบบชุดใหมแทนแบบชุดเดิมผลปรากฏวาสามารถลดระยะเวลาในการเชื่อมประกอบชิ้นงานลงได 34.73±0.14 % จากเดิมใชเวลาในการเชื่อมประกอบตอชิ้นที่ 125.57±2.03 วินาที/ชิ้น เหลือเพียง 81.96±0.30 วินาที/ชิ้น ผลการคํานวณจุดคุมทุนที่ราคาเครื่อง 16,000 บาท คาจางแรงงานคนเชื่อมชิ้นงาน 2 บาท/ชิ้น จุดคุมทุนการใชเครื่องเชื่อม ทอแบบอัตโนมัติมีคาเทากับ 2,491 ชิ้น/ป เมื่อเปรียบเทียบกับคาจางแรงงานคน คําสําคัญ : เครื่องเชื่อมทอ ระบบนิวแมติก
86
การประชุมวิชาการโครงงานวิศวกรรมเกษตรแหงชาติ ครั้งที่ 16 29 มกราคม 2553 มหาวิทยาลัยขอนแกน
ABSTRACT The objective of this project was to study the principle works of believe in a pipe like The automatic design and develop the group catches the head believe in a pipe test and evaluate the group catches the head believe in and seek way economics worthiness of believe in a pipe like automatic something principle education works of believe in a pipe like The automatic meet that believe in a pipe like automatic take time in believing in assembled the work long ago because the group catches the head believes in a pipe like the group originally use not convenient must use group head handle believes in in the going back reaches and move to go out make believing in can assemble the work few , designing and develop the group catch the head believe in a pipe develop by use conclusion system are mechanical in work touch at can move to reach and move can go out automatically besides still can protect an accident that is born from believing in can assemble the work with , the test and evaluate the group catch the head believe in a pipe like The automatic when compare with test believes in a pipe like automatic by change come to use the group catches the head believes in a pipe like model new group replaces like the group originally appear that can decrease the period of time in believing in has assembled the work down , 34.73±0.14 % from originally take time in believing in assembles to build that 125.57±2.03 is left 81.96±0.30 just second break even point calculation that 16,000 baht prices labor wage in believing in work 2 baht The break even using point believes in a pipe like automatic be valuable equal to 2,491 year when compare with with labor wage of believe in a pipe like automatic of the group originally Keywords: Mincing machine piping clamping , Pneumatic system
g n ri
e e in
l a r
g n E
u t l บทนําcu i การเจริญเติบโตอยางตอเนื่อง เนื่องจากมีการเขา r ในปจจุบันการขยายตัวทางดานเศรษฐกิจในภาคอุ ต สาหกรรมมี g มาลงทุนเพื่อทําธุรกิจในประเทศมากขึ้นซึ่งในแตลA ะบริษัทก็จะมีตนทุน เวลาและปริมาณในการผลิตที่แตกตางกันออกไป f การนํ าเอาเครื่ องมือการเกษตรหรือ เครื่อ งทุ นแรงเขามาชวยในการผลิตก็เพื่ อการลดใชกําลังคนและเวลาและเพื่อเพิ่ม o y ผลประโยชนดานธุรกิจเปนหนาที่ขtองวิ ศวกรและทุกคนในหนวยงานที่จะกําหนดแผนงาน ออกแบบและควบคุมการผลิต e i ยและเนื่องดวย บริษัท ขาวหวานมัน แมชชีนเนอรี่ จํากัด ไดมีการนําเอาเครื่องกลึง ใหเกิดประโยชนและความปลอดภั c oทําเปนเครื่องเชื่อมทอดวยการเชื่อมไฟฟาแบบอัตโนมัติ เพื่อความสะดวกในการเชื่อมชิ้นงานแต ชิ้นงานมาประยุกตใชงาน S i ่อมทอของบริษัท ขาวหวานมัน แมชชีนเนอรี่ จํากัด ประสบปญหา คือ ใชเวลาในการเชื่อมประกอบ เนื่องจากแผนกเชื a ชิ้นงานนาน h เพราะชุดจับหัวเชื่อมทอแบบเดิมใชไมสะดวกเสียเวลาตองใชมือจับชุดหัวเชื่อมในการเลื่อนเขาและเลื่อนออก T ทําใหการเชื่อมประกอบชิ้นงานไดจํานวนนอย ผูจัดทําจึงไดเล็งเห็นแนวทางในการแกไขปญหานี้โดยการพัฒนาชุดจับหัว เชื่อมทอเพื่อแกไขปญหาดังกลาวขางตน จึงไดมีการพัฒนาชุดจับหัวเชื่อมทอดวยการเชื่อมไฟฟา ที่สามารถเลื่อนเขาและ เลื่อนออกไดโดยอัตโนมัติ เพื่อลดเวลาในการเชื่อมประกอบชิ้นงานและเพิ่มความสะดวกสําหรับผูปฏิบัติงานในแผนกเชื่อม ชิ้นงานดวยเพื่อแกไขปญหาดังกลาวใหลดลง
อุปกรณและวิธีดําเนินการ อุปกรณ 1. เครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติ 2. วัสดุสําหรับสรางเครื่องตนแบบ เชน เหล็ก อุปกรณนิวแมติก เปนตน 87
การประชุมวิชาการโครงงานวิศวกรรมเกษตรแหงชาติ ครั้งที่ 16 29 มกราคม 2553 มหาวิทยาลัยขอนแกน
3. เครื่องมือและอุปกรณตางๆ เชน นาฬิกาจับเวลา แวนตากันแสง ถุงมือ เปนตน 4. กลองถายรูป วิธีการดําเนินการ 1. ศึกษาหลักการทํางานของเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติ 2. ออกแบบและพัฒนาเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติ 3. ทดสอบและประเมินผลเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติและหาความคุมคาทางเศรษฐศาสตร 4. วิเคราะหผล สรุป และจัดทํารายงาน
ผลการทดลองและอภิปลายผล ผลการศึกษาหลักการทํางานของเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติ ผลการศึกษาหลักการทํางานของเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติพบวาเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติแบบเดิมใชไม สะดวกเสียเวลาในการเชื่อ มประกอบชิ้นงานตองใชมือ จับ ชุดหั วเชื่อมในการเลื่อ นเข าและเลื่อ นออก ทําให การเชื่ อ ม ประกอบชิ้นงานไดจํานวนนอย ผูจัดทําจึงไดเล็งเห็นแนวทางในการแกไขปญหานี้โดยการพัฒนาชุดจับหัวเชื่อมทอโดยใช ระบบนิวแมติกเปนกลไกในการจับชุดหัวเชื่อมทอ (ดังรูปที่ 2 )
g n ri
e e in
ตัวจับชิ้นงาน
g A f
กลไกจับหัวเชื่อม ตูคอนโทน
t e ci
u t l ir cu
l a r
g n E
o y
แค็บล็อคชิ้นงาน ตัวจับยึดชิ้นงาน
ตัวโครงสราง
รูo ปที่ 1 รูปและสวนประกอบของเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติกอนการปรับปรุง S i a h
T
ตําแหนงที่ตองปรับปรุง
รูปที่ 2 ลักษณะการจับกลไกของชุดหัวเชื่อมทอกอนการปรับปรุง 88
การประชุมวิชาการโครงงานวิศวกรรมเกษตรแหงชาติ ครั้งที่ 16 29 มกราคม 2553 มหาวิทยาลัยขอนแกน
ผลการออกแบบและพัฒนาชุดจับหัวเชื่อมทอของเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติ จากผลการศึกษาหลักการทํางานเบื้องตนของเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติโดยนําขอมูลระยะตนมาพัฒนาชุดจับ หัวเชื่อมทอโดยใชระบบของนิวแมติก (ปานเพชร ชินินทร, 2529 ) เปนกลไกจับชุดหัวเชื่อมเพื่อความสะดวกในการเชื่อม ประกอบชิ้นงานและลดเวลาในการเชื่อมปรกอบชิ้นงาน ซึ่งไดผลการออกแบบ (ดังรูปที่ 3 และรูปที่ 4 )
กระบอกสูบลมแบบสอง วาลวควบคุมอัตราการไหล โซลินอยดวาลวควบคุม ที่เก็บเสียงระบายทิ้ง
g n ri
วาลวหนวงเวลา
e e in
วาลว 3/2 กลับดวยสปริง
วาลว 3/2 กลับดวยสปริง
เครื่องอัดลม ชุดปรับปรุงคุณภาพลม
u t l ir cu
l a r
g n E
ทอจายลม
รูปที่ 3 การออกแบบวงจรควบคุมการทํางานของกระบอกสูบนิวแมติกแบบสองทาง
t e ci
g A f
o y
o S i a h
กลไกที่ปรับปรุง
T
รูปที่ 4 โครงสรางชุดจับหัวเชื่อมทอที่พัฒนาขึ้นโดยใชระบบนิวแมติกเปนกลไกจับชุดหัวเชื่อม
89
การประชุมวิชาการโครงงานวิศวกรรมเกษตรแหงชาติ ครั้งที่ 16 29 มกราคม 2553 มหาวิทยาลัยขอนแกน
ผลการทดสอบและประเมินผลเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติและหาความคุมคาทางเศรษฐศาสตร ตารางที่ 1 แสดงการเปรียบเทียบผลการทดสอบเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติ กอนการปรับปรุงและหลังการปรับปรุง
การใชชุดจับหัวเชื่อมทอ
จํานวนของ ชิ้นงานที่ใชใน การทดลอง
เวลาเฉลี่ยที่หยุดพัก ในการเชื่อม ประกอบชิ้นงาน
เวลาเฉลี่ยที่ใชใน การประกอบ ชิ้นงานและเชื่อม ประกอบชิ้นงาน ทั้งหมด
รวมเวลาเฉลี่ยที่ใช ในการเชื่อมชิ้นงาน กอนการปรับปรุง และหลังการ ปรับปรุง วินาที/ชิ้น
วินาที/ชิ้น กอนการปรับปรุง หลังการปรับปรุง
ชิ้น 50 50
วินาที/ชิ้น 14.21±0.50 4.68±0.10
111.36±1.53 76.60±0.20
l a r
125.57±2.03 81.96±0.30
g n ri
e e in
g n E
จากตารางที่ 1 เมื่อเปรียบเทียบความสามารถในการทํางานเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติกอนการปรับปรุงและหลัง การปรับปรุงพบวาสามารถลดระยะเวลาในการเชื่อมประกอบชิ้นงานลงได 34.73±0.14 % จากเดิมใชเวลาเฉลี่ยในการเชื่อม ประกอบชิ้นงานที่ 125.57±2.03 วินาที/ชิ้น เหลือเพียง 81.96±0.30 วินาที/ชิ้น
g A f
u t l ir cu
o y
แผนภูมิเปรียบเทียบเวลาเฉลี่ ยในการเชื่อ มประกอบชิ้นงานกอ นการ ปรับปรุงและหลั งการปรับปรุง
เวลาเฉลี่ย 81.96±0.30 วินาที/
T
กอนการปรับปรุง
เวลาเฉลี่ย 125.57±2.03 วินาที/ ้
50
43 ชิ้น/ชั่วโมง
45
ประกอบได ชิน้ /ชัว่ โมง
o S i a h
แผนภูมิแทง เปรีย บเทีย บคาความสามารถในการทํางานของเครื่อ งเชื่อ มทอ แบบอัตโนมัติก อ นการปรับ ปรุง แล ะหลั ง การปรับ ปรุง ในเวล า 1 ชั่วโมงเทากัน จํานวนของชิน้ งานทีส่ ามารถเชือ่ ม
หลังการปรับปรุง
t e ci
40 35 30
28 ชิ้น/ชั่วโมง
25 20 15 10 5 0 1 กอนการปรั บปรุง
หลังการ2
ความสามารถในการทํางานของเครื่อ งเชื่อ มทอ เบบอัตโนมัติ
รูปที่ 5 แผนภูมิเปรียบเทียบเวลาเฉลี่ยที่ใชในการเชื่อมประกอบ รูปที่ 6 แสดงแผนภูมิแทงเปรียบเทียบจํานวนของชิ้นงานที่สามารถ ชิ้นงานโดยใชชุดจับหัวเชื่อมทอกอนการปรับปรุงและ เชื่อมประกอบไดในเวลา 1 ชั่วโมงเทากัน หลังการปรับปรุง
90
การประชุมวิชาการโครงงานวิศวกรรมเกษตรแหงชาติ ครั้งที่ 16 29 มกราคม 2553 มหาวิทยาลัยขอนแกน
จํานวนของชิ้นงานที่ ตอ งเชื่อ มประกอบ (ชิ้น/ป)
ผลการคํานวณหาความคุมคาทางเศรษฐศาสตร ราคาตนทุนของเครื่อง 16,000 บาท อายุการใชงาน 5 ป อัตราดอกเบี้ย 6% บาท/ป คาใชจายคงที่ 3,408 บาท/ป คาความสามารถในการทํางานกอนการปรับปรุงและหลังการปรับปรุง 28 และ 43 ชิ้น/ชั่วโมง คาแรงงานคนปฏิบัติงาน 200 บาท/วัน (วันละ 8 ชั่วโมง ) 25 บาท/ชั่วโมง คาจางแรงงานคนชิ้นละประมาณ 2 บาท/ชิ้น คาไฟ 2.18 บาท/ชั่วโมง
10000 9260
9000 8000 7000 6000
จุดคุมทุน
5000
g n ri
4000 3000
2491
2000
1469
1000
1011 780
634
535
0 1
2
3
4
5
6
7
l a r
472
e e in
407
g n E 8
9
363
10
คาใชจายในการจางแรงงานคน (บาท/ชิ้น)
u t l ir cu
รูปที่ 7 ผลการวิเคราะหความคุมคาทางเศรษฐศาสตร
g A สรุ f ปผลและขอเสนอแนะ o ผลการการศึกษาหลักการทําy งานของเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติ พบวาเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติใชเวลาใน t การเชื่อมประกอบชิ้นงานนานเพราะชุ ดจับหัวเชื่อมทอแบบชุดเดิมใชไมสะดวกตองใชมือจับชุดหัวเชื่อมในการเลื่อนเขา e i และเลื่อนออกทําใหการเชื ่อc มประกอบชิ้นงานไดจํานวนนอย การออกแบบและพัฒนาชุดจับหัวเชื่อมทอพัฒนาโดยใชระบบ o S บชิ้นงานที่สามารถเลื่อนเขาและเลื่อนออกไดโดยอัตโนมัตินอกจากนี้ยังสามารถปองกัน นิว แมติกเปนกลไกในการจั i อุบัติเหตุทa ี่เกิดจากการเชื่อมประกอบชิ้นงานไดดวย การทดสอบและประเมินผลชุดจับหัวเชื่อมทอแบบอัตโนมัติ เมื่อ h เปรีT ยบเทียบผลการทดสอบเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติโดยเปลี่ยนมาใชชุดจับหัวเชื่อมทอแบบชุดใหมแทนแบบชุดเดิมผล ปรากฏวาสามารถลดระยะเวลาในการเชื่อมประกอบชิ้นงานลงได 34.73±0.14 % จากเดิมใชเวลาในการเชื่อมประกอบตอ ชิ้นที่ 125.57±2.03 วินาที/ชิ้น เหลือเพียง 81.96±0.30 วินาที/ชิ้น ผลการคํานวณจุดคุมทุนที่ราคาเครื่อง 16,000 บาท คาจาง แรงงานในการเชื่อมประชิ้นงาน 2 บาท/ชิ้น จุดคุมทุนการใชเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติมีคาเทากับ 2,491 ชิ้น/ป เมื่อ เปรียบเทียบกับคาจางแรงงานคน และจากการทดสอบและประเมินผลเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติ ทําใหทราบถึงปญหา เกี่ยวกับการเชื่อมประกอบชิ้นงานคือ ควรทําชุดฝาครอบอุปกาณนิวแมติกเพราะเวลาเชื่อมประกอบชิ้นงานสะเก็ดไฟจาก การเชื่อมกระเด็นถูกชุดอุปกรณนิวแมติก ซึ่งอาจทําใหชุดอุปกรณนิวแมติกเกิดความเสียหายได
91
การประชุมวิชาการโครงงานวิศวกรรมเกษตรแหงชาติ ครั้งที่ 16 29 มกราคม 2553 มหาวิทยาลัยขอนแกน
กิตติกรรมประกาศ ขอขอบคุณ บริษัท ขาวหวานมัน แมชชีนเนอรี่ จํากัด ที่ใหการสนับสนุนโครงการวิจัย โดยใหคําปรึกษาในการ สรางเครื่องเชื่อมทอและการพัฒนาเครื่องเชื่อมทอแบบอัตโนมัติ ตลอดจนอํานวยความสะดวกในการทดสอบอยางยิ่ง ขอขอบคุณเจาหนาที่จากหลายฝายที่ใหขอมูลคําแนะนํา ชวยเหลือ และใหคําปรึกษาในการทําโครงงานฉบับนี้จน เสร็จสมบูรณ ตลอดจนใหการดูแลและใหความชวยเหลือและแนะนําเกี่ยวกับชีวิตการทํางานจริง ขาพเจาขอขอบพระคุณ ไว ณ โอกาสนี้ดวย
เอกสารอางอิง จํานงค อมตาริยกุล, 2539. การเชือ่ มแกสและการเชื่อมไฟฟา, ภาควิชาเทคนิคการผลิตสถาบันเทคโนโลยีราชมงคล วิทยาเขตขอนแกน ชาญ ถนัดงาน และ วริทธิ์ อึ้งภาภรณ, 2544. ออกแบบเครื่องจักรกล เลม 2. กรุงเทพฯ : บริษัทซีเอ็ดยูเคชั่น จํากัด. ปานเพชร ชินินทร, 2529. นิวแมติกอุตสาหกรรม, กรุงเทพฯ : บริษัท ซีเอ็ดยูเคชั่น วศิษฐ ธีระเจตกูล, 2547. กลศาสตรของแข็ง1. มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน วิทยาเขตขอนแกน.
t e ci
g A f
u t l ir cu
o y
o S i a h
T
92
l a r
g n E
e e in
g n ri