臺灣博碩士論文加值系統

本研究主要是探討本實驗室近年以「旋轉氣場」為概念所設計之非接觸式真空吸盤應用於表面潔淨度要求較高之工業搬運生產線上之可行性，並對所設計之非接觸式真空吸盤組進行水平吸附靜態測試，亦對其進行動態水平橫移測試，並利用PID與Fuzzy控制器來進行空氣間隙之閉迴路控制，驗證此真空吸附設備未來應用於精密工業搬運生產線上之可行性。
本論文另一部分為針對氣旋式真空產生器進行設計，所設計之氣旋式真空產生器產生真空方法不同於以往傳統使用噴嘴之真空產生方法，是以本實驗室現有之「旋轉氣場」技術為基礎，輔以CFDRC模擬軟體改良並設計出最適之氣旋式真空產生器。

This paper discusses the applications of novel non-contact vacuum pad to different real industries. The basic operating principle of the vacuum pad is the “Vortex Levitation Theory” that generates the effect of vacuum. Based on the non-contact vacuum suction device, this paper discusses the horizontal suction in static and dynamic environment. Two different controller, i.e. PID and Fuzzy Controller, are utilized to control precisely the air gap. In the future, such a suction pad may find some potential application fields, like the pick-up and transportation devices for TFT-LCD, solar energy panels, etc.
The other part of this research is the design of vortex-type vacuum generator. In this study, the vortex-type vacuum generator is developed using CFD-simulation. The proposed vortex-type vacuum generator produces the effect of vacuum in a way that is different from the traditional ones. It doesn’t utilize the nozzle to generate the vacuum. Instead, it uses the “Vortex Levitation Theory” to produces the effect of vacuum.

目錄
中文摘要 ------------------------------------------------------------------------------ i
英文摘要 ------------------------------------------------------------------------------ ii
誌謝 ------------------------------------------------------------------------------ iii
目錄 ------------------------------------------------------------------------------ vii
表目錄 ------------------------------------------------------------------------------ viii
圖目錄 ------------------------------------------------------------------------------ xiv
符號說明 ------------------------------------------------------------------------------ xv

一、 緒論 ------------------------------------------------------------------------- 1

1.1 前言 ------------------------------------------------------------------------- 1
1.2 研究動機 ------------------------------------------------------------------- 1
1.3 文獻回顧 ------------------------------------------------------------------- 2
1.4 論文架構 ------------------------------------------------------------------- 5

二、 非接觸式真空吸盤和氣旋式真空產生器之基礎設計與CFD模擬設計 ---------------------------------------------------------------------- 6

2.1 非接觸式真空吸盤組與氣旋式真空產生器原理 ------------------- 6
2.2 CFDRC簡介 --------------------------------------------------------------- 7
2.3 非接觸式真空吸盤基礎設計與CFD模擬設計 --------------------- 9
2.4 氣旋式真空產生器基礎設計與CFD模擬設計 --------------------- 11

三、 實驗設備 ------------------------------------------------------------------- 13

3.1 LabVIEW 圖控程式簡介 ----------------------------------------------- 15
3.2 比例壓力控制閥 ---------------------------------------------------------- 16
3.3 比例方向控制閥 ---------------------------------------------------------- 17
3.4 氣體流量計 ---------------------------------------------------------------- 18
3.5 真空壓力計 ---------------------------------------------------------------- 19
3.6 電子式推拉力計 ---------------------------------------------------------- 19
3.7 壓力傳感器 ---------------------------------------------------------------- 20
3.8 近距離雷射感測器A ----------------------------------------------------- 21
3.9 近距離雷射感測器B ----------------------------------------------------- 21
3.10 長距離雷射位移感測器 ------------------------------------------------- 22
3.11 無桿式氣壓缸 ------------------------------------------------------------- 22
3.12 噴嘴式真空產生器 ------------------------------------------------------- 23

四、 非接觸式真空吸盤組水平吸附之實驗結果 ------------------------- 24

4.1
非接觸式真空吸盤組水平吸附拉力測試 ----------------------------
24
4.2 靜態水平吸附工件實驗 ------------------------------------------------- 26
4.2.1 靜態水平吸附工件實驗 (工件初始距離1mm，質量165g ) ----- 26
4.2.2 靜態水平吸附工件實驗 (工件初始距離1mm，質量250g ) ----- 28
4.2.3 靜態水平吸附工件實驗 (工件初始距離1mm，質量485g ) ----- 30
4.2.4 靜態水平吸附工件實驗結果 ------------------------------------------- 32
4.3 非接觸式真空吸盤組水平吸附橫移測試 ---------------------------- 33
4.3.1 非接觸式真空吸盤組水平吸附橫移測試(X方向)、工件質量165g ------------------------------------------------------------------------- 34
4.3.2 非接觸式真空吸盤組水平吸附橫移測試(X方向)、工件質量250g ------------------------------------------------------------------------- 35
4.3.3 非接觸式真空吸盤組水平吸附橫移測試(X方向)、工件質量485g ------------------------------------------------------------------------- 36
4.4 非接觸式真空吸盤組水平吸附橫移測試(-X方向)、工件質量165g ------------------------------------------------------------------------- 38
4.4.1 非接觸式真空吸盤組水平吸附橫移測試(-X方向)、工件質量250g ------------------------------------------------------------------------- 42
4.4.2 非接觸式真空吸盤組水平吸附橫移測試(-X方向)、工件質量485g ------------------------------------------------------------------------- 43
4.5 非接觸式真空吸盤組水平吸附橫移測試實驗結果與討論 ------- 45

五、 非接觸式真空吸盤組水平吸附閉迴路間隙控制實驗結果與討論 ---------------------------------------------------------------------------- 48

5.1
PID控制器簡介 ----------------------------------------------------------
48
5.2 使用PI控制橫移中之非接觸式真空吸盤組水平吸附間隙 ------ 50
5.2.1 橫移中之非接觸式真空吸盤組水平吸附間隙(X方向、工件質量165g、PI控制) ------------------------------------------------------------ 50
5.2.2 橫移中之非接觸式真空吸盤組水平吸附間隙(X方向、工件質量250g、PI控制) ------------------------------------------------------------ 51
5.2.3 橫移中之非接觸式真空吸盤組水平吸附間隙(X方向、工件質量485g、PI控制) ------------------------------------------------------------ 52
5.2.4 橫移中之非接觸式真空吸盤組水平吸附間隙(-X方向、工件質量165g、PI控制) ---------------------------------------------------------- 54
5.2.5 橫移中之非接觸式真空吸盤組水平吸附間隙(-X方向、工件質量250g、PI控制) ---------------------------------------------------------- 55
5.2.6 橫移中之非接觸式真空吸盤組水平吸附間隙(-X方向、工件質量485g、PI控制) ---------------------------------------------------------- 57
5.3 模糊控制器理論介紹 ---------------------------------------------------- 58
5.3.1 模糊控制器系統結構 ---------------------------------------------------- 59
5.3.2 模糊控制器之設計架構 ------------------------------------------------- 62
5.4 使用模糊控制器控制橫移中之非接觸式真空吸盤組水平吸附間隙 ------------------------------------------------------------------------- 66
5.4.1 橫移中之非接觸式真空吸盤組水平吸附間隙(X方向、工件質量165g、模糊控制) --------------------------------------------------------- 66
5.4.2 橫移中之非接觸式真空吸盤組水平吸附間隙(X方向、工件質量250g、模糊控制) --------------------------------------------------------- 67
5.4.3 橫移中之非接觸式真空吸盤組水平吸附間隙(X方向、工件質量485g、模糊控制) --------------------------------------------------------- 69
5.4.4 橫移中之非接觸式真空吸盤組水平吸附間隙(-X方向、工件質量165g、模糊控制) -------------------------------------------------------- 70
5.4.5 橫移中之非接觸式真空吸盤組水平吸附間隙(-X方向、工件質量250g、模糊控制) -------------------------------------------------------- 72
5.4.6 橫移中之非接觸式真空吸盤組水平吸附間隙(-X方向、工件質量485g、模糊控制) -------------------------------------------------------- 73
5.5 以閉迴路系統控制橫移中非接觸式真空吸盤組水平吸附間隙值之實驗結果與討論 ---------------------------------------------------- 75

六、 氣旋式真空產生器設計與實驗結果 ---------------------------------- 76

6.1
氣旋式真空產生器簡介 -------------------------------------------------
76
6.2 氣旋式真空產生器設計模擬與實驗結果 --------------------------- 76
6.3 氣旋式真空產生器實驗結果與討論 ---------------------------------- 87

七、 結論與未來展望 ---------------------------------------------------------- 89

7.1
結論 -------------------------------------------------------------------------
89
7.2 未來展望 ------------------------------------------------------------------- 89

參考文獻 --------------------------------------------------------------------------- 95

參考文獻
1. http://www.smc.com.tw/
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3. 詹典育，2007，應用CFDRC模擬設計接觸與非接觸式真空吸盤，國立雲林科
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國立雲林科技大學機械所碩士論文。
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局。
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17. 蕭子建，儲昭偉，王智昱，2000，LabVIEW進階篇，高立圖書。
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21. Renn, Jyh-Chyang, Chin-Yi Chen and Chia-Hua Lu, 2008, “Gap Control for a Proportional Floating Vacuum Pad,” JMES, Proc. Instn. Mech. Engrs, Part C, Vol. 222, No. 11, pp. 2069-2072, NSC 96-2212-E-224-064 (SCI, EI).
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