Karakuri Concept
กลไกพื้นฐานที่นำมาสร้าง Karakuri Kaizen
1.หลักการของคาน
ไม่ว่าจะเป็นของที่มีน้ำหนักแค่ไหน ก็สามารถเคลื่อนที่ได้โดยใช้หลักการของคาน！
การทำงานและโครงสร้างของคาน
ถ้าเราย้อนไป 2000 ปีก่อน ชาวกรีกที่ชื่อว่า อาร์คิมีดีสเคยกล่าวไว้ว่า ถ้าเรานำไม้ที่ยาวและแข็งแรง วางไว้ตรงจุดใดจุดหนึ่งให้เขาละก็ เพียงใช้นิ้วเดียว ก็สามารถยกโลกทั้งใบให้ดูได้ ในความเป็นจริงแล้วมันคือเรื่องที่เป็นไปไม่ได้เลย แต่ถ้าใช้หลักการนี้ ตามทฤษฎีไม่ว่าจะเป็นของที่มีน้ำหนักแต่ไหนก็สามารถยกได้
เมื่อใช้ไม้เป็นคาน กับ 3 สิ่งต่อไปนี้คือ
·จุดหมุน ······ จุดที่ซับพอร์ทคาน
·แรงพยายาม······ จุดที่ใส่แรงลงไปหรือน้ำหนักของวัตถุ
·แรงต้าน ······ จุดที่แรงกระทำต่อคาน
จากการเรียงกันของสามสิ่งนี้ เราสามารถจำแนกคานได้สามแบบ ตามภาพ 1.1
● ขนาดของแรง
เช่น ตาชั่ง ที่มีตุ้มน้ำหนักของทั้งสองข้างเท่ากัน และแขนข้างซ้ายขวายาวเท่ากัน แรงจะมีความสมดุลกัน แต่ว่า (จุดหมุน→ระยะห่างของแรงต้าน) กับ (จุดหมุน→ระยะห่างของแรงพยายาม)จะมีอัตราส่วนเท่ากับ 1 : 2ตามรูป1 ในภาพ1.2
ภาพ1.1 ชนิดของคาน
ภาพ 1.2 ความสมดุลของแรง
และจะกลายเป็นอัตราส่วน2:1 เมื่อตุ้มน้ำหนักสมดุลกันโดยแรงความพยายามและแรงความต้านทาน เมื่อเขียนสมการก็จะได้ดังนี้
แรงต้าน x ระยะห่างของจุดหมุนถึงจุดของแรงต้าน
=แรงพยายาม xระยะห่างของจุดหมุนถึงจุดของแรงพยายาม
ภาพ 1.3 การทดลองที่คิดน้ำหนักของไม้
ในสมการนี้ แม้ในกรณีที่จุดหมุนอยู่ปลายไม้ก็สามารถใช้ได้ ยกตัวอย่างเช่น ในกรณีระยะของ(จุดหมุน→แรงต้าน)กับ(จุดหมุน→แรงพยายาม)คือ 1: 4 ตามภาพ 1.2 แรงกระทำโดยแรงพยายาม จะสามารถประหยัดแรงได้โดยใช้อัตราเพียง1ใน 4ส่วนของน้ำหนักของแรงต้าน
ในกรณีที่ต้องยกของที่มีน้ำหนักมาก โดยแรงเพียงเล็กน้อยทำได้โดยทำให้ความยาว(จุดหมุน→แรงต้าน) สั้นลง ทำให้ความยาว(จุดหมุน→แรงพยายาม)ยาวขึ้น ในกรณีนี้ แทนที่จะใส่แรงให้น้อยลง
เปลี่ยนระยะทางที่ยกแรงพยายามให้เพิ่มขึ้น
การใช้งานคานในความเป็นจริง
● เมื่อคิดถึงความหนักของไม้
คานที่ใช้ในชีวิตจริง เพียงแค่นำก้อนน้ำหนัก 1 ก้อนไปแขวนที่จุดของแรงความพยายาม จะมีความสมดุลเกิดขึ้น เพราะน้ำหนักของไม้มีความเกี่ยวข้องกัน ทางด้านขวาของไม้นั้นหนักกว่าและยาวกว่าจุดหมุน ทางด้านของแรงต้านจะลดลง ถ้าไม้มีขนาดความหนาเท่ากัน จะสามารถคิดโดยให้น้ำหนักของไม้อยู่ที่จุดกึ่งกลาง
●เครื่องมือที่ใช้คาน
เครื่องมือที่ใช้คานในการสร้างนั้น มีอยู่อย่างไม่จำกัด (ภาพ1.3)เครื่องมือที่มีจุดหมุนอยู่ตรงกลาง เช่น กรรไกร ชะแลง เครื่องมือที่มีจุดของแรงต้านอยู่ตรงกลาง เช่น ที่เปิดขวด เครื่องเย็บกระดาษและ เครื่องมีที่มีจุดของแรงพยายามอยู่ตรงกลาง เช่น กรรไกรญี่ปุ่น แหนบ เพราะเครื่องมือเหล่านี้ มีแรงกระทำน้อยกว่าแรงกด จึงนำมาใช้กับงานที่ละเอียดละออและไม่ต้องใช้แรงกดมาก
ภาพ1.3 เครื่องมือที่ใช้หลักการของคาน
● การนำคานมาประยุกต์ใช้
ถ้าสามารถใช้แรงโน้มถ่วงหรืองานที่อยู่ในเครื่องจักรได้ดี ก็ไม่จำเป็นต้องใช้แรงขับเคลื่อน อื่น ๆอีก เพราะอาจจะมีแรงที่สำคัญเกิดขึ้นมาก็เป็นได้
ยกตัวอย่างเช่น ลองคิดถึงหลักการของ ชิชิโอโดชิ ที่ใช้หลักการของคานดู
ตอนที่ต้องการให้งาน ไหลออกทีละลูก เมื่อใช้หลักการของชิชิ โอโดชิตามภาพ 1.4 จะเห็นภาพได้ชัดขึ้น
ตอนที่ไม่มีงานด้านฝั่งที่มีตุ้มน้ำหนักจะหนักและเอียงไปข้างที่หนัก เหมือนกับในภาพที่ 1 เมื่องานเกิดการสะสมจนเท่ากับจำนวนที่กำหนดไว้ ซึ่งจะทำให้มีน้ำหนักมากกว่าตุ้มน้ำหนัก จะเกิดการเอียงไปยังฝั่งที่หนักกว่าและงาน ก็จะไหลออกไป เหมือนดังภาพที่ 2
ภาพ 1.4 เมื่อถึงปริมาณที่กำหนด งานจะไหลออกไป
หมายเหตุ ชิชิโอโดชิ เป็นกระบอกไม้ไผ่ที่ทำเป็นอุปกรณ์คล้ายกับกระดานหก เมื่อมีน้ำผ่านเข้าไปจนเต็ม กระบอกไม้ไผ่ก็จะกระดกลง เกิดเสียงดังเมื่อกระทบพื้น
■สามารถนำใช้กับเรื่องแบบนี้ได้ด้วย!■
เมื่อยกของขึ้น ไม่จำเป็นต้องใช้เชือกลวด เพียงประยุกต์ใช้หลักการของคาน ก็จะสามารถดึงขึ้นมาได้อย่างง่ายดาย วาดภาพหลักการที่ว่าให้เห็นชัดดังภาพ ชิ้นงานที่มีรูโหว่อยู่ตรงกลาง เราจะใช้ส่วนแขนของเครน หย่อนลงไปที่รูโหว่ เมื่อปลดล็อกคันโยกที่ล็อคอยู่ออก จะทำให้เครนยกตัวสูงขึ้น ส่วนของแขนจะถูกกดลงเข้าไปตรงกลางของชิ้นงาน ซึ่งจะใช้หลักการของคาน ด้านส่วนแขนที่ทำหน้าที่ยึดติด ลักษณะคล้ายกงเล็บที่เป็นโลหะ จะเคลื่อนที่เข้าไปยึดกับชิ้นงาน ซึ่งจะทำให้ชิ้นงานถูกตรึงไว้ และถูกยกขึ้น ตอนที่ถูกปล่อยลง แรงก็จะทำงานตรงกันข้าม แรงที่ยึดชิ้นงานอยู่ก็จะคลายตัวออกไป
■สามารถนำมาใช้กับเรื่องแบบนี้ได้ด้วย!■
มีวิธีการปรับปรุงการใช้แรงโน้มถ่วงให้ดีมากขึ้น มีเครื่องมือที่สามารถหมุนได้ซึ่งจะมีการติดตุ้มน้ำหนักไว้ที่ด้านหนึ่ง ซึ่งการทำให้เพลาเอียงอยู่บนไม้ค้ำคือจุดสำคัญ
จากสิ่งนี้เอง ตอนที่ส่วนของถาดรับน้ำหนักไม่ได้มีอะไรวางอยู่ จะเอียงไปด้านซ้ายที่มีลูกตุ้มอยู่ แต่เมื่อวางงานไว้ที่ถาดรับน้ำหนัก เพราะน้ำหนักที่เพิ่มเข้ามาจะทำให้เอียงไปทางอีกฝั่ง แรงนี้ก็จะทำให้เพลาที่เอียงอยู่หมุน และจะทำให้งานเคลื่อนที่โดยอัตโนมัติ
แต่เมื่อเอางานออก ก็จะกลับไปที่ตำแหน่งเดิมโดยความหนักของตุ้มน้ำหนัก
สามารถใช้ STOPPER เพื่อเคลื่อนที่สิ่งของให้ทำมุมองศาตามที่ต้องการได้
ก่อนทำการปรับปรุงแก้ไข
ในด้านอุตสาหกรรม จะมีการตัดแบ่งสายพานอยู่ เพื่อสร้างให้สายพานส่วนหนึ่งเป็นแบบกระดกขึ้นมาได้ แต่เพราะน้ำหนักที่มากเป็นเรื่องไม่ง่ายเลย ที่จะยกสายพานขึ้นมาได้
หลังจากที่ทำการปรับปรุงแล้ว
นำตุ้มน้ำหนักไปติดไว้ที่จุดหมุน และด้านตรงกันข้าม ซึ่งจะทำให้สามารถยกน้ำหนักประมาณ 1 kgขึ้นมาได้อย่างง่ายดายดังเช่น ไม้กระดก
เรียบเรียงโดย อาจารย์ณรงค์เกียรติ นักสอน
ที่ปรึกษา TPM-JIPM
