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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張瑞棋
研究生(外文):Jui-Chimr Chang
論文名稱:螺桿機構運動特性改善之研究與實現
論文名稱(外文):Investigation and Performance of MotionCharacteristics Inprovement of Screw Mechanisms
指導教授:徐孟輝
學位類別:碩士
校院名稱:崑山科技大學
系所名稱:機械工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:57
中文關鍵詞:張力控制數學模式擺動輪Matlab
外文關鍵詞:Tension Controlmathematical modeldynamic equationsMatlab
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自動化精密機械工業發展是我國改善產業結構、建立高附加價值產業、提高傳統工業生產力的重要發展方向。在定位精度要求高的進給系統場合中,滾珠螺桿機構則常被使用來將輸入螺桿的旋轉運動轉換為輸出滑件的線性運動。設計螺桿傳動機構時,則需要求工作平台的位移、速度、加速度曲線是連續曲線,速度與加速度曲線具有低的峰值。
為了實現進給與定位系統的確定位功能設計,本研究目的是探討進給與定位系統的進給機構、運動特性、伺服控制系統之設計。本研究將建立一個含有滑軌、滾珠螺桿傳動機構、AC伺服馬達的具有進給與定位系統的單軸工作平台之螺桿機構伺服系統。利用此螺桿機構伺服系統進行與實現進給與定位系統的運動特性設計,以達到定位條件的需求。
本研究結果指出適當地設計轉速函數,可改變並且維持螺桿機構的運動特性的連續性。此外,藉著轉速函數中參數的改變,也可使機構有較佳的運動特性。相關的實驗模式建立亦證明本研究所提理論的可行性。


Tension control can be used to Roll-to-Roll Apparatus that extensively applied to auto transmission belt, printer rolls, and semiconductor process occasions. The precision detection and tension control devices can help the Roll-to-Roll apparatus to makes the film from being pulled, squeezed, or twisted. This is to ensure the stability of the manufacture process to obtain good quality of products.
The purpose of this work is to derive the mathematical model of tension control for Roll-to-Roll apparatus with swing wheel.  First, we investigate the studies the researches of tension control. And, we establish the dynamic equations of tension control for Roll-to-Roll apparatus with swing wheel. Finally, we use the Matlab tool and a Roll-to-Roll apparatus to simulate and experiment the dynamic characteristics. The results show the proposed method of this work is feasible.


中文摘要 ii
英文摘要 ii
誌 謝 iii
目 錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 vi
符 號 說 明 viii
第一章 前言 1
第二章 運動特性方程式 3
2-1簡介 3
2-2運動方程式[[PMC,2002]] 3
2-3小結 8
第三章 運動特性分析與設計 9
3-1簡介 9
3-2轉速函數設計準則[PMC,2002] 9
3-3運動行程的轉速函數設計 11
3-4設計實例[PMC,2002] 11
3-5結論 17
第四章 螺桿機構伺服系統 18
4-1迴授控制方式[PMC,2002] 18
4-2螺桿機構伺服系統數學模式建立 20
4-3結論 24
第五章 實驗裝置建立與實測 25
5-1簡介 25
5-2實驗裝置建立 26
5-3螺桿機構伺服系統參數量測與計算 27
5-4實驗與量測 29
5-5結論 32
第六章 結論與建議 33
參 考 文 獻 55
自 傳 57






表目錄
表4-1 各種迴授控制方式的特點 19















圖目錄

圖1-1 螺桿機構伺服系統示意圖[PMC,2002] 2
圖3-1 螺桿機構轉速曲線圖 12
圖3-2 螺桿機構無因次位移曲線圖 13
圖3-3 螺桿機構無因次速度曲線圖 14
圖3-4 螺桿機構無因次加速度曲線圖 14
圖3-5 螺桿機構轉速變動量 與加減速時間 的關係曲線圖 15
圖3-6 螺桿機構轉速變動量 與速度最大值 的關係曲線圖 15
圖3-7 螺桿機構轉速變動量 與加速度最大值 的關係曲線圖 16
圖4-1✽螺桿機構伺服系統控制迴路示意圖[PMC,2002] 18
圖4-2✽開迴路控制方式示意圖[PMC,2002] 19
圖4-3✽半閉迴路迴授控制方式示意圖[PMC,2002] 19
圖4-4✽全閉迴路迴授控制方式示意圖[PMC,2002] 19
圖4-5✽一階系統響應曲線圖 21
圖4-6✽旋轉系統之扭力系示意圖 21
圖4-7✽輸入電壓與馬達轉速的一階系統方塊圖 23
圖4-8✽輸入電壓與馬達轉角的二階系統方塊圖 24
圖5-1〇螺桿機構伺服系統實驗裝置之子系統示意圖 25
圖5-2 〇螺桿機構伺服系統實驗裝置示意圖 26
圖5-3〇螺桿機構實體圖 26
圖5-4〇 螺桿機構伺服系統實驗裝置實體圖 27
圖5-5✽二階系統方塊圖 29
圖5-6✽平均轉速為 、 之實驗曲線圖 30
圖5-7✽平均轉速為 、 之實驗曲線圖 30
圖5-8✽平均轉速為 、 之實驗曲線圖 31
圖5-9✽平均轉速為 、 之實驗曲線圖 31



1.財團法人精密機械研究發展中心(PMC),” 螺桿機構伺服系統運動特性設計之研究”, 2002
2.Genini, G., “Mechanisms for Controlling the Motion of the Weft Carrying Grippers in Looms,” United States Patent No.4052906, October 11, 1977.
3.Pezzoli, L., “Mechanism to Control the Movements of Weft Insertion Member in Shuttless Weaving Looms,” United States Patent No.4624288, November 25, 1986.
4.張評順,具可展曲面變導程螺桿傳動機構之幾何設計,碩士論文,國立成功 大學機械工程研究所,1989。
5.Liu, J.Y., On the Geometric Design of Variable Pitch Lead Screw Transmission Mechanisms with Cylindrical Meshing Elements , Dissertation of Doctor Degree, National Cheng Kung University, in Chinese, 1992.
6.Liu, J.Y, Wu, C.J. and Yan, H.S., "Surface Geometry of Variable Pitch Cylindrical Cam Transmission Mechanisms with Generalized Conical Meshing Elements," Proceedings of Ninth World Congress on the Theory of Machines and Mechanisms, August 29 - September 2, Vol.1, pp.345-349, Milano, Italy, 1995.
7.Liu, J. Y., Hsu, M. H., and Chen, F. C., “Optimal Displacement Curve for Reducing Motion Characteristic Values of Weft Insert Mechanism,” The Tenth World Congress on The Theory of Machines and Mechanisms, Oulu, Finland, Vol.1, pp.398-403,1999.
8.Liu, J. Y., Hsu, M. H., and Chen, F. C., “On the Design of Rotating Speed Functions to Improve the Acceleration Peak Value of Ball-Screw Transmission Mechanism,” Mechanism and Machine Theory, Vol.36, pp.1035-1049, 2001.
9.Jensen, P. W., Cams Design and Manufacture, Marcel Deeker, Inc, New York, 1987.
10.Kuo, B. C., Automatic Control, Prentice Hall International, Inc, 1995.
11.葉思武,“自動機械設計的慣性問題”,夫子出版社,1988。
12.Precision Machine Components, NSK Ltd, 1994.
13.“機械設計手冊”,高立圖書出版社,1987。


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