臺灣博碩士論文加值系統

　 本研究藉由噴漆機構，包括噴筆固定機構、平移機構、升降機構以及旋轉機構等組成，配合PLC與人機介面，以順序控制方式，可提供功能性的噴塗作業服務。藉由PLC程式設計規劃，進行一系列的動作包括定位噴筆與物件距離，設定噴漆噴出量，設定X軸以及Y軸位移參數，再依工件數量選擇旋轉台再是否旋轉，以自動化系統來協助噴塗作業，將噴塗作業設計成一穩定且能控制的流程，以達噴塗良率之提升。
本研究主旨，在經由噴漆機構的改良：以刻度化方式可調整噴筆噴漆量，並且加以自動化程式控制，並經由實際噴漆實驗以得到最佳化的噴漆流程。透過漆料噴出量的多寡調整、物件與噴筆距離與噴漆覆蓋的範圍來實驗做成記錄，透過些記實驗結果來設定最佳化塗裝流程。
實驗參數包括：噴漆量調整 (3mm、5mm、7mm)、物件與噴筆距離(50mm、80mm、100mm)、噴漆覆蓋率(3mm、5mm、7mm、10mm、12mm)的設定，來探討最佳化的噴漆流程，結果顯示噴漆量調整5mm、物件與噴筆距離80mm，其效果最佳，至於噴漆覆蓋率因噴筆種類而有所不同，選擇針狀噴筆（A針閥）為5mm最佳；錐狀噴筆（B針閥）為12mm最佳。

關鍵字：噴漆量，噴漆覆蓋率，噴漆機械結構。

The painting organization includes a spray gun fixed organization、translation organization、elevating mechanism and rotary mechanism . The painting organization operates in coordination PLC and the man-machine interface by the sequential control way，may provide the functionality spray coating work service. The system uses PLC programs，carries on a series of movements including the distance of a spray gun to the painting thing、the quantity of painting、the distance of the X axis and Y axis displacement parameters，and then the rotary mechanism may rotat by the painting things.The automated system assists the spray coating work，designs the flow the spray coating work which one stable also can control，reaches the spray coating good rate promotion.
This research primary intention，in by way of the painting organization: May adjust the aerograph painting quantity by the scale division way, and performs the automated formula control, and by obtains the optimization painting flow by way of the actual painting experiment.How much does the penetration paint material blowout quantity adjust，the thing and the spray gun is away from and the painting cover scope tests makes the record， penetration records the experimental result to establish the optimization painting flow.
Experimental parameters include: painting quantity adjustment (3mm、 5mm、 7mm)、thing and the spray gun are away from (50mm、 80mm、 100mm)、the painting coverage (2mm、5mm、 7mm、10mm、12mm)，discusses the optimization the painting flow. The result showed the painting quantity adjusts 5mm，the thing and the spray gun is away from 80mm, its effect is best，overlaps the displacement as for the painting cover to differ from because of the spray gun type. The best situation of acicular aerograph (the A pin valve) is 5mm、the pyramidal aerograph (the B pin valve) is 12mm by experiment.

Key words: The painting quantity，painting coverage， the painting mechanism.

目錄

摘要 i
Abstract ii
誌謝 iv
表目錄 vii
圖目錄 1
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
1.3 研究方法 3
1.4 論文架構 3
第二章 文獻回顧 4
2.1 噴漆技巧 4
2.1.1 噴塗不良原因探討 4
2.2 噴筆原理與設備 5
2.3 噴漆機械人探討 9
2.3.1依座標型機械手臂區分 9
2.3.2依機械結構區分 11
2.3.2專利回顧 14
第三章 自動噴漆機構製作 16
3.1噴筆結構研究 16
3.1.1噴筆之探討 17
3.1.2清潔噴筆注意事項 17
3.2固定噴漆機構製作 18
3.2.1 噴筆固定架機構 19
3.2.2平移滑動機構 20
3.2.3升降機構 21
3.2.4旋轉機構 22
3.2.5噴漆機構組合與相對運動： 23
3.2.6噴漆機構實際組裝後成品圖 25
第四章 自動噴漆控制方式 26
4.1 控制程式與說明 26
4.2 控制流程圖 29
4.3系統架構 30
第五章 實驗數據與分析結果討論 35
5.1實驗材料 35
5.2作品架構與零件 36
5.3作動方式 37
5.4實驗參數對照與實驗結果 37
5.4.1實驗參數對照 37
5.4.2實驗結果 49
5.6實驗結果討論 53
第六章 結論與建議 56
6.1 結論 56
6.2 論文貢獻 57
6.3 未來展望 57
參考文獻 59
附錄A 61
專用術語 61

表目錄
表3- 1噴筆零件名稱 17

表5- 1噴筆結構實驗設備表 36



圖目錄
圖2-1 空氣噴塗原理[4] 6
圖2-2 無空氣噴塗原理[5] 6
圖2-3 混氣/空氣輔助噴塗原理[6] 7
圖2-4 旋杯噴塗原理[7] 7
圖2-5 塗料的供給方式來區分噴筆枝種類[8] 8
圖2-6 靜電塗裝[6] 8
圖2-7 Unimate[14] 10
圖2-8 Versatran[14] 10
圖2-9 Cartesian robot[14] 10
圖2-10 FAMULUS[14] 10
圖2-11 SCARA[14] 11
圖2-12 多關節型機械手臂[14] 11
圖2-13 單軸機器人[15] 11
圖2-14 直角座標機器人[15] 12
圖2-15 水平多關節（SCARA）機器人[15] 13
圖2-16 垂直多關節機器人[15] 13
圖2-17 並聯式（DELTA）機器人[15] 14
圖2-18 噴筆架結構[20] 15
圖2-19 自動噴漆裝置[21] 15
圖3-1 噴筆零件圖 16
圖3-2 漆量調節機構改良 18
圖3-3 噴筆固定架機構 19
圖3-4 平移滑動機構 20
圖3-5 升降機構 21
圖3-6 旋轉機構 22
圖3-7 噴漆升降機構上升位置 23
圖3-8 噴漆升降機構下降位置 23
圖3-9 線性位移機構 24
圖3-10 噴筆固定架與移動機構 25
圖3-11 旋轉機構 25
圖3-12 成品圖 25
圖4-1 觸動定位程式 26
圖4-2 多軸控制設定 26
圖4-3 設定Y軸移動距離 27
圖4-4 設定X軸移動距離 27
圖4-5 設定步進馬達轉速 28
圖4-6 Y軸總和距離 28
圖4-7 計算程式運轉次數 28
圖4-8 旋轉角度 28
圖4-9 控制流程圖 29
圖4-10 噴筆機器人架構圖 30
圖4-11 噴筆機器人動作流程圖 31
圖4-12 人機界面間控畫面呈現噴筆機器人動作運行狀態 32
圖4-13 設定XY軸與旋轉參數 32
圖4-14 PLCWinProladder PLC編輯軟體設計順序控制 33
圖4-15 PLCWinProladder PLC編輯步進馬達參數制 33
圖4-16 PLCWinProladder PLC編輯步進馬達速度與時間參數 34
圖5-1 實驗材料(a) Mr. Color紅色漆料(b) Gaia Brush Master T-06m 500ml溶劑(c) G-color T-04h 1000ml 清洗劑清潔(d) 透明壓克力 35
圖5-2 噴筆機器人自動化及機電系統之組合 36
圖5-3 噴筆機器人作動方式流程 37
圖5-4 噴漆量調整位置 38
圖5-5 物件與噴筆距離 38
圖5-6 噴漆覆蓋率 38
圖5-7 市售兩種類型針閥，（a）A針閥；（b）B針閥 39
圖5-8 漆料噴出角度與距離分析圖 39
圖5- 9 A號針閥噴漆量3mm之實驗結果，噴筆距離（a）50mm；(b)80mm；(c)100mm 40
圖5-10 A號針閥噴漆量5mm 之實驗結果，噴筆距離（a）50mm；(b)80mm；(c)100mm 40
圖5- 11 A號針閥噴漆量7mm之實驗結果，噴筆距離（a）50mm；(b)80mm；(c)100mm 41
圖5-12 A號針閥噴漆量3mm之覆蓋率實驗結果，位移（a）3mm；(b)5mm；(c)7mm 42
圖5-13 A號針閥噴漆量5mm之覆蓋率實驗結果，位移（a）3mm；(b)5mm；(c)7mm 42
圖5-14 A號針閥噴漆量7mm之覆蓋率實驗結果，位移（a）3mm；(b)5mm；(c)7mm 43
圖5-15 A號針閥噴出圖形(a) 噴漆量調整3mm； (b) 噴漆量調整5mm ；(c) 噴漆量調整7mm 44
圖5-16 A針閥噴漆量調整5mm之圖形 45
圖5-17 B針閥固定噴漆量3mm之實驗結果，噴筆距離（a）50mm；(b)80mm；(c)100mm 45
圖5-18 B針閥固定噴漆量5mm之實驗結果，噴筆距離（a）50mm；(b)80mm；(c)100mm 46
圖5-19 B針閥固定噴漆量7mm之實驗結果，噴筆距離（a）50mm；　　(b)80mm；(c)100mm 46
圖5-20 B針閥噴漆圖形(a)噴漆量調整3mm；(b)噴漆量調整5mm；(c)噴漆量調整7mm 47
圖5-21 B針閥噴漆量調整5mm之圖形 47
圖5-22 B針閥噴漆量調整5mm之覆蓋率實驗結果，位移（a）3mm；(b)5mm；(c)7mm（e）10mm；(f)12mm 48
圖5-23 不同次數噴塗作業結果，紙質噴塗作業，(a) 未噴塗；(b) 第一次噴塗；(c) 第三次噴塗；(d)第三次噴塗；(e)第四次噴塗；(f)第五次噴塗 50
圖5-24 不同次數噴塗作業結果，壓克力噴塗作業(I) ，(a) 未噴塗；(b) 第一次噴塗；(c) 第三次噴塗；(d) 第三次噴塗；(e) 第四次噴塗；(f) 第五次噴塗（g）第六次噴塗 51
圖5-25 不同次數噴塗作業結果，壓克力噴塗作業(II) ，(a) 未噴塗；(b) 第一次噴塗；(c) 第三次噴塗；(d) 第三次噴塗；(e) 第四次噴塗；(f) 第五次噴塗；（g）第六次噴塗 52
圖5-26 手工噴塗與機械手臂之比較(a)手工噴塗(b)機械手臂噴塗 53
圖5-27 流掛 54
圖5-28 流鼻涕 54
圖5-29 橘皮 54
圖5-30 顆粒 55
圖A-1 塗裝效率概念[22] 61
圖A-2 兩種塗裝機塗裝效率對比[22] 61
圖A-3 塗裝軌跡的比較[22] 62
圖A-4 膜厚與轉速的關係曲線[22] 62

參考文獻
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[4]https://zhidao.baidu.com/question/482808293.html 2017.12.16
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[7]http://www.hongda168888.com/news-detail-156.html 2019.02.27
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[15]https://dahetalk.com/2018/02/19/【圖解】工業機器人之五大機械結構及關鍵零組件/ /
[16]FvDesigner 軟體使用手冊 Fatek
[17]FBs PLC系列 使用手冊 Fatek
[18]SolidWorks 2011基礎設計 博碩公司
[19]Arduino步進馬達控制 渥瑪數位有限公司
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[21]張俊毅，自動噴漆裝置，中華民國專利，證書號I342239，公報卷期 38-15，2011年。
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