Development of force control system for paper crush testers calibration การพัฒนาอุปกรณ์ควบคุมแรงสำหรับสอบเทียบเครื่องทดสอบแรงกดกระดาษ

Abstract

           คุณสมบัติเชิงกลของบรรจุภัณฑ์กระดาษเป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่บ่งชี้ศักยภาพในการใช้งาน ซึ่งในการทดสอบที่แม่นยำและเชื่อถือได้ เครื่องมือที่ใช้ในการทดสอบจำเป็นต้องมีการสอบเทียบเครื่องมือวัดเพื่อทำให้แน่ใจว่าเครื่องมือวัดสามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ และการสอบเทียบหลาย ๆ ครั้งยังแสดงให้เห็นคุณลักษณะทางด้านความเสถียรของเครื่องมือวัดอีกด้วย ความต้านทานแรงกดวงแหวน เป็นความสามารถต้านทานแรงกดของกระดาษเหนียวและกระดาษทำลอนตามมาตรฐาน TAPPI 818 [1]   ISO 12192 [2] และ มอก.321 [3] โดยอุปกรณ์สอบเทียบหลักประกอบด้วย โหลดเซลล์ และจอแสดงผลแบบดิจิทัล ในการสอบเทียบเครื่องทดสอบความต้านทานแรงกดวงแหวน ผู้ทดสอบต้องปรับควบคุมแรงที่กดด้วยตนเอง แรงดังกล่าวจำเป็นต้องปรับแรงให้ได้เท่ากับค่าที่มาตรฐานระบุไว้ ซึ่งใช้แรงและเวลาในการปรับควบคุมมากทำให้มีความคลาดเคลื่อนสูง ความเที่ยงตรงในการปรับควบคุมแรงต่ำ ทั้งหมดนี้ทำให้ผลการสอบเทียบคลาดเคลื่อน

          งานวิจัยชิ้นนี้ เป็นการพัฒนาอุปกรณ์ควบคุมแรงที่กดในงานสอบเทียบเครื่องทดสอบแรงกดวงแหวน โดยประยุกต์หลักการทดแรงของเฟือง ผลการวิจัยพบว่า เมื่อใช้อุปกรณ์ต้นแบบนี้ช่วยในการสอบเทียบทำให้สามารถควบคุมแรงกดได้เสถียรกว่า ใช้เวลาในการปรับควบคุมแรงลดลงมา 20-25% จากเดิม ค่าเฉลี่ยจากการสอบเทียบภายหลังใช้อุปกรณ์ต้นแบบเข้าใกล้ค่าแรงระบุมากขึ้น 2-8 นิวตัน และความไม่แน่นอนของการวัดมีค่าน้อยลงในช่วง 10.4 – 37.5 % เมื่อเปรียบเทียบ repeatability และ reproducibility ดีขึ้น 19% และ 48% ตามลำดับ นอกจากนี้อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถควบคุมแรงด้วยอัตราการหมุนและมีการเคลื่อนที่ด้วย Guide way linear ทำให้ได้ค่าแรงที่มีความเที่ยงตรงมากขึ้น

Development of force control system for paper crush testers calibration

            Mechanical properties of paper packaging are one of the indicators for the capabilities of the final products. According to the consistency, accuracy, and effectiveness of the testing equipment, it needs to be calibrated with the standard calibration equipment. The repetitiveness of the calibration also indicates the stability of the testing equipment. The ring crush tester is used to determine the ring crush resistance of a paper strip formed into a ring with a standardized length and width. This test is performed to TAPPI 818, ISO 12192 and TISI 321 standard. The main items that need to calibrate are load cell and monitor. The problems in calibration of the ring crush tester are the calibrated person needs to adjust the weight of the load cell himself, which the value of the adjusted weight needs to be exactly equal to the given standard. As a consequence of this adjustment, too much time of adjustment is taken, and the weight of the load cell is not accurate, imprecise and various. In addition, the load cell and the top plate of the tester is not parallel which results in the variation of the weight balance and the value on the monitor.

           In this work, I developed the add-on equipment for controlling the weight adjustment of the load cell. The gearing ratio and the motor are applied. The add-on equipment is tested and the results show the increase of stability of the weight adjustment. The taken time and variation are lower. Furthermore, this add-on equipment is controlled with the linear guide way, which leads to the high precision and accuracy.