ExzLearn

Lower Pair ทั้ง 6 แบบ (ดูเป็นภาพเคลื่อนไหว)

Revolute, Prismatic, Cylindrical, Screw, Spherical, Planar — แต่ละแบบขยับยังไง กี่ DOF และเจอที่ไหนในของจริง

พื้นฐาน 5 นาที อัปเดต 26 ต.ค. 2569
สรุปใน 30 วินาที
  • Lower pair คือข้อต่อที่ ผิวแนบกัน ซึ่งมีได้แค่ 6 แบบ
  • 1 DOF: Revolute (หมุน), Prismatic (เลื่อน), Screw (หมุนแล้วเลื่อนตาม)
  • 2 DOF: Cylindrical · 3 DOF: Spherical (หมุน 3 แกน), Planar (เลื่อน 2 + หมุน 1)

ทุกภาพในบทนี้ ลากเพื่อหมุนดูได้ และกด "หยุด" เพื่อดูจังหวะไหนนานๆ ได้ ในภาพ สีเทาคือชิ้นที่อยู่กับที่ (ground), สีหลักคือชิ้นที่ขยับ, เส้นประคือแกนของข้อต่อ และลูกศรบอกทิศที่ขยับได้

1. Revolute (R) — หมุนรอบแกนเดียว

Revolute / Pin / Hinge joint
กำลังโหลดภาพ 3D…
ลากเพื่อหมุนดู · scroll เพื่อซูม

ก้านหมุนรอบสลัก (pin) ได้แกนเดียว เลื่อนตามแกนสลักไม่ได้และเอียงไม่ได้ 1 DOF ค่าที่บอกตำแหน่งได้ครบคือ "มุม" ค่าเดียว

  • เจอที่ไหน: บานพับประตู, เพลาในตลับลูกปืน, ข้อต่อของ linkage, ข้อแขนหุ่นยนต์ส่วนใหญ่
  • ใน Fusion 360: Joint type = Revolute

2. Prismatic (P) — เลื่อนตามแนวเดียว

Prismatic / Slider joint
กำลังโหลดภาพ 3D…
ลากเพื่อหมุนดู · scroll เพื่อซูม

แคร่ (carriage) เลื่อนไปกลับบนรางได้แนวเดียว หมุนไม่ได้เพราะหน้าตัดรางเป็นเหลี่ยม 1 DOF

  • เจอที่ไหน: รางลิ้นชัก, linear guide ในเครื่อง CNC และ 3D printer, ลูกสูบ (เมื่อมีก้านสูบบังคับไม่ให้หมุน)
  • ใน Fusion 360: Slider

3. Cylindrical (C) — หมุนและเลื่อนได้อิสระ

Cylindrical joint
กำลังโหลดภาพ 3D…
ลากเพื่อหมุนดู · scroll เพื่อซูม

ปลอก (sleeve) สวมบนเพลากลม หมุนรอบเพลาและเลื่อนตามเพลาได้ โดยสองอย่างไม่เกี่ยวกัน ต้องรู้ทั้งมุมและระยะ จึงเป็น 2 DOF

  • เจอที่ไหน: บูชบนเพลากลม, ก้านกระบอกไฮดรอลิกในกระบอก, แกนพวงมาลัยที่ปรับระยะยืดหดได้
  • ใน Fusion 360: Cylindrical

4. Screw / Helical (H) — หมุนแล้วเลื่อนตามเกลียว

Screw joint (เกลียวขวา)
กำลังโหลดภาพ 3D…
ลากเพื่อหมุนดู · scroll เพื่อซูม

น็อตหมุนรอบสกรูแล้วเลื่อนขึ้นลงตาม ระยะที่ผูกกับมุมหมุน ดูตัวเลขด้านล่างภาพได้ ถึงจะดูเหมือนขยับ 2 แบบ แต่รู้มุมอย่างเดียวก็รู้ตำแหน่งแล้ว จึงเป็น 1 DOF

ความสัมพันธ์ระหว่างการหมุนกับการเลื่อน:

text
ระยะเลื่อน = lead × (มุมที่หมุน / 360°)
lead      = pitch × จำนวนปากเกลียว (starts)
คำ ความหมาย
Pitch ระยะห่างระหว่างยอดเกลียวที่อยู่ติดกัน
Lead ระยะที่เลื่อนเมื่อหมุนครบ 1 รอบ (เกลียวปากเดียว: lead = pitch)
  • เจอที่ไหน: บอลสกรู (ball screw) ในเครื่อง CNC, ปากกาจับชิ้นงาน, แม่แรงยกรถแบบเกลียว
  • ใน Fusion 360: ไม่มี joint ชนิด Screw โดยตรง ให้ใช้ Revolute + Slider แล้วผูกกันด้วย Motion Link

5. Spherical / Ball (S) — หมุนได้ทุกแกน

Spherical / Ball joint
กำลังโหลดภาพ 3D…
ลากเพื่อหมุนดู · scroll เพื่อซูม

ลูกบอลหมุนในเบ้าได้ครบ 3 แกน คือ เอียงไปทางไหนก็ได้และบิดรอบตัวเองได้ แต่จุดศูนย์กลางลูกบอลไม่ขยับ 3 DOF (หมุนล้วน)

  • เจอที่ไหน: ลูกหมาก (ball joint) ในช่วงล่างรถยนต์, หัวขาตั้งกล้อง, ข้อสะโพกของคน
  • ใน Fusion 360: Ball

6. Planar (E) — ไถลบนระนาบ

Planar joint
กำลังโหลดภาพ 3D…
ลากเพื่อหมุนดู · scroll เพื่อซูม

บล็อกวางแนบบนแผ่นเรียบ เลื่อนได้ 2 ทาง (ซ้าย-ขวา, หน้า-หลัง) และหมุนรอบแกนที่ตั้งฉากกับแผ่นได้ แต่ยกขึ้นหรือเอียงไม่ได้ 3 DOF

  • เจอที่ไหน: ชิ้นงานบนโต๊ะ surface plate, แหวนรองกันรุน (thrust washer), ขาเครื่องจักรที่ไถลบนพื้น
  • ใน Fusion 360: Planar

สรุปทั้ง 6 แบบในภาพเดียว

1 DOF
Revolute · Prismatic · Screw
2 DOF
Cylindrical
3 DOF
Spherical · Planar
6 แบบ
Lower pair มีเท่านี้เท่านั้น

ข้อผิดพลาดที่เจอบ่อย

ทบทวน

ทบทวน 1
บอลสกรูมี lead 5 mm ถ้ามอเตอร์หมุน 90° แคร่จะเลื่อนไปกี่ mm?
ทบทวน 2
ไม้กวาดถูพื้นที่ด้ามต่อกับหัวไม้ด้วยข้อต่อที่ "เอียงได้ทุกทาง และบิดได้" ข้อต่อนี้ใกล้กับแบบไหนที่สุด?
ทบทวน 3
ข้อใดเป็นคู่ที่มี DOF เท่ากัน?
#mechanical#joint#revolute#prismatic#cylindrical#screw#spherical#planar#fusion360