หุ่นยนต์ในงานอุตสาหกรรม

ความหมายของหุ่นยนต์เชื่อม 

        หุ่นยนต์ในงานอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการเชื่อมด้วยหุ่นยนต์นั้นเป็นอุปกรณ์ที่มีข้อต่อและแขนติดตั้งไว้ โดยทั่วไปแล้วจะยึดอยู่บนแกนบางอย่างที่ทำให้หุ่นยนต์เคลื่อนไหวและปรับตำแหน่งได้ตามที่จำเป็น หุ่นยนต์จะได้รับการตั้งโปรแกรมมาให้ทำหน้าที่ของตนเอง ทำให้หุ่นยนต์ดังกล่าวทำงานโดยอัตโนมัติเต็มรูปแบบ และแทบไม่ต้องการการควบคุมดูแลจากมนุษย์ จึงทำให้มนุษย์ไม่ต้องทำงานที่เป็นอันตราย

ประโยชน์ของการเชื่อมด้วยหุ่นยนต์

        นอกจากตัวหุ่นยนต์เองจะมีราคาถูกลงเรื่อยๆ แล้ว ในอนาคตที่ไกลกว่านั้น หุ่นยนต์เหล่านี้ก็จะมีราคาถูกกว่าแรงงานคนอีกด้วย ถึงกระนั้นก็ตาม ก็ยังมีสถานการณ์ที่ยังต้องการช่างเชื่อมที่เป็นมนุษย์อยู่ สำหรับงานเชื่อมในบางกรณีซึ่งมักจะเกิดขึ้นครั้งเดียว หรือต้องการชุดของกระบวนการเฉพาะที่คาดเดายาก การใช้ช่างเชื่อมที่เป็นมนุษย์อาจเป็นทางเลือกที่ดีกว่า เนื่องจากการตั้งโปรแกรมให้หุ่นยนต์ทำงานเฉพาะทางมากๆ เพียงครั้งเดียวหรือนานๆ ครั้งนั้นส่วนใหญ่แล้วจะสิ้นเปลืองเวลาและไม่คุ้มกับความพยายามที่ลงแรงไป

        ดังนั้น หุ่นยนต์และมนุษย์จึงมีแนวโน้มที่จะทำงานเชื่อมที่แตกต่างกันเพื่อเติมเต็มซึ่งกันและกัน โดยหุ่นยนต์มักจะช่วยคนงานที่เป็นมนุษย์จากงานที่ซ้ำซากซึ่งมีความหนักหน่วงและยากลำบากกว่า อย่างไรก็ตาม สำหรับงานเชื่อมที่มีรูปแบบเดิมซ้ำไปเรื่อยๆ หุ่นยนต์นั้นมีแนวโน้มจะมีประสิทธิภาพและความแม่นยำสูงกว่า นอกจากนี้ยังช่วยให้เราเพิ่มศักยภาพการผลิตได้สะดวกยิ่งขึ้น

        กระบวนการเชื่อมที่ใช้ในงานก่อสร้าง ท่อลำเลียงก๊าซธรรมชาติระยะทางไกลๆ ที่เชื่อมโยงระหว่างประเทศและข้ามประเทศนำมาสู่ที่พักอาศัยเพื่อใช้สำหรับการประกอบอาหาร และให้ความร้อนก็มีการเชื่อม ท่อสำหรับลำเลียงน้ำมันและอีกมากมาย ดังนั้นกระบวนการเชื่อมจึงนับได้ว่าเป็นองค์ประกอบสำคัญที่มีส่วนร่วมอยู่ในกระบวนการทำงานด้วยทั้งสิ้น

        หุ่นยนต์งานเชื่อมกระบวนการเชื่อมอัตโนมัติ กระบวนการเชื่อมเป็นส่วนหนึ่งที่ใช้ในงานก่อสร้าง ท่อลำเลียงก๊าซธรรมชาติระยะทางไกลๆ ที่เชื่อมโยงระหว่างประเทศและข้ามประเทศนำมาสู่ที่พักอาศัยเพื่อใช้สำหรับการประกอบอาหาร และให้ความร้อนก็มีการเชื่อม ท่อสำหรับลำเลียงน้ำมัน หัวเจาะเพื่อสำรวจผลิตภัณฑ์น้ำมันปิโตรเลียม แท่นขุดเจาะก๊าซธรรมชาติในมหาสมุทร หอถังเหล็กเก็บน้ำสำเร็จรูป ถังเก็บน้ำมันใต้ดิน สะพานที่มีขนาดความยาวมากๆ รวมถึงตึกที่สูงที่สุดในโลกก็มีการเชื่อม  ดังนั้นกระบวนการเชื่อมจึงนับได้ว่าเป็นองค์ประกอบสำคัญที่มีส่วนร่วมอยู่ในกระบวนการทำงานด้วยทั้งสิ้น

        กระบวนการเชื่อมจึงเป็นสิ่งจำเป็นและเป็นองค์ประกอบส่วนหนึ่งในการออกแบบผลิตภัณฑ์  เพราะฉะนั้นการออกแบบการเชื่อมอย่างเฉลียวฉลาดเชิงสร้างสรรค์  ทำให้ราคาต้นทุนในการผลิตของผลิตภัณฑ์นั้นต่ำกว่าผลิตภัณฑ์อื่นๆ ในลักษณะของงานประเภทและขนาดเดียวกัน ดังนั้นกระบวนการเชื่อมจึงมีราคาถูกกว่าการหล่อหลอมโลหะ การตีขึ้นรูป หรือการใช้หมุดย้ำ (ดังแสดงในรูปที่ 1) หรือการใช้เกลียวและสลักเกลียว ส่วนความหนาของโลหะชิ้นงานที่ผ่านกระบวนการหล่อ มักจะหนาและมีน้ำหนักมาก (ในบางกรณีที่ต้องการทำให้เกิดเป็นโพรงสำหรับให้น้ำโลหะที่หลอมละลายไหลผ่านได้สะดวก) เมื่อเทียบกับการตีขึ้นรูปแล้วนั้นจะมีข้อจำกัดในด้านของขนาดและรูปร่างของชิ้นงาน

        เพราะฉะนั้น จึงเป็นที่นิยมสูงในกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์โลหะ เมื่อเทียบกับเครื่องจักรกลต่างๆ เช่น การตีขึ้นรูป การปั๊มขึ้นรูป และการหล่อ เพราะงานโลหะเกือบทุกชนิดจะต้องมีขั้นตอนสุดท้ายก็คือ กระบวนการเชื่อม รวมทั้งงานที่มิใช่โลหะก็ยังสามารถใช้กระบวนการเชื่อมได้เช่นกัน เพราะการต่อโลหะเข้าด้วยกันได้ดีที่สุดนั้น คือ กระบวนการเชื่อมที่ให้มีประสิทธิภาพ ดังนั้นจึงพบว่ากระบวนการเชื่อมจึงมีการใช้งานเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวกับโลหะทั่วไปในทุกๆ ที่และทุกๆ สถานที่ แต่มนุษย์ยังมีขีดจำกัดในการทำงานซ้ำๆ กันให้ได้ผลดีสม่ำเสมออย่างต่อเนื่องในระยะเวลานาน งานเชื่อมมีลักษณะเฉพาะของงาน ซึ่งเมื่อช่างเชื่อมดำเนินการไปเป็นระยะเวลานาน ช่างเชื่อมจะเกิดความเมื่อยล้าทางกาย และความเครียดทางประสาท ซึ่งจะเป็นการบั่นทอนความชำนาญของช่างเชื่อม ด้วยเหตุนี้เองกระบวนการเชื่อมจึงมีวิวัฒนาการเป็นแบบอัตโนมัติ เพื่อให้การควบคุมรอยเชื่อมของช่างเชื่อมง่ายขึ้นและเกิดรอยเชื่อมซึ่งมีคุณสมบัติตามความต้องการอย่างสม่ำเสมอ

        ในทุกๆ วันนี้กระบวนการเชื่อมประสานโลหะด้วยไฟฟ้า ได้ถูกพัฒนารูปแบบเป็นไปในระบบกระบวนการเชื่อมแบบอัตโนมัติโดยแรกเริ่มวิธีการนี้เป็นที่รู้จักกันในวงงานอุตสาหกรรมรถยนต์ที่นำมาประยุกต์จนประสบความสำเร็จ

        ปัจจัยหนึ่งของส่วนอื่นๆ ที่เป็นจุดเด่นและสำคัญที่สุด คือ ค่าแรงของแรงงาน  ก็คือ  คนงานที่กำลังมีปัญหาเกิดขี้นอย่างต่อเนื่อง ทำให้ค่าแรงงานมีผลต่อการนำไปรวมกับงานเชื่อมด้วย

        ในยุคเริ่มต้นของการส่งเสริมอุตสาหกรรมในประเทศ ทำให้เศรษฐกิจมีการขยายตัว อันเนื่องมาจากมีอุตสาหกรรมเกิดมากขึ้น นับตั้งแต่อุตสาหกรรมเพื่อทดแทนการนำเข้า อุตสาหกรรมเพื่อการส่งออก จนมาถึงในยุคปัจจุบันที่ต้องก้าวตามโลกให้ทัน ธุรกิจต่างๆ มีการขยายตัวออกไปอย่างไม่มีพรมแดน ความเจริญก้าวหน้าทางเทคโนโลยีทำให้การเดินทางสะดวก รวดเร็ว การแข่งขันทางธุรกิจจึงไม่ได้จำกัดอยู่เพียงภายในประเทศหรือกลุ่มผู้ประกอบการธุรกิจเดียวกันเท่านั้นแล้ว

        ดังนั้นจึงได้นำเทคโนโลยีที่มีความยืดหยุ่นสูง ได้แก่ หุ่นยนต์อุตสาหกรรม (Industrial Robot) ซึ่งสามารถทำการเปลี่ยนการทำงานได้อย่างรวดเร็วโดยเพียงแต่เปลี่ยนโปรแกรม และอุปกรณ์ตัวช่วยอื่นๆ เท่านั้น ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพตามมาตรฐานที่กำหนด  โดยจะขอกล่าวถึงหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่เกี่ยวกับหุ่นยนต์งานเชื่อม (Robotics Arc Welding)