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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:葉錦隆
研究生(外文):Lung-Chin Yeh
論文名稱:刮刀塗佈系統設計之研究
論文名稱(外文):Design of Squeegee Coating Machine
指導教授:丁鏞
指導教授(外文):Yung Ting
口試委員:李有章林明章
口試委員(外文):Chang-Yeeu LeeChang-Ming Lin
口試日期:2021-01-06
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
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:2021
畢業學年度:109
語文別:中文
論文頁數:71
中文關鍵詞:單軸滑台可程式控制器人機界面伺服馬達齒輪轉子系統
外文關鍵詞:Single axis slidePLCHuman Machine InterfaceServo motorGear rotor
DOI:10.6840/cycu202100015
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本報告設計了配合刮刀作業之機構配合以可程式控制器(Programmable Logic Controller, PLC)為主系統程式自動化塗佈之目標,有效避免人工手推塗佈時的不穏定性。機構以螺桿和線性滑軌組成的移動平台,搭配伺服馬達帶動螺桿使推杆前進推動塗佈刮刀達到塗佈效果,並使用可程式控制器之定位模組之伺服控制器,以達到伺服馬達速度及定位控制最佳化為目的,並記錄驅動器運轉狀況及故障履歷,亦使用人機介面以串列通訊RS232跟PLC連接,提供塗佈速度及塗佈距離等功能。
本文亦針對傳動是使用齒輪與皮帶輪兩種方式深入探討,經實驗測試得知,第一種使用齒輪嚙合1:1傳動方式,伺服馬達在低速1000RPM內的轉速較不穏定相對塗佈效果不好,第二種使用皮帶輪以5:1傳動方式,提高馬達輪出轉速以提高滑台運轉的平穏性。由於皮帶輪提供較傳動的負載分佈均,具有低背隙、低磨耗和低噪音的特性,可獲得較佳之線性定位和功率傳輸能力。經使用加速規量測塗佈機構運行之振動狀態,從時域圖可得知馬達運轉開始運轉時振幅較大,從頻域圖可得知共振率是120Hz,所以環境與機構需避免此共振頻率降低其影響。
This report proposes to use Programmable Logic Controller (PLC) as the main system to control the blade coating mechanism automatically which effectively avoids the inconsistency of coating caused by manual operation. The system is mainly composed of a platform with a motor-driven screw and a linear slide. The coating mechanism is accomplished by using a servo motor to drive a screw that pushes the rod moving forward on the platform. In this study, the positioning module of the PLC is used to optimize the speed and positioning control of the servo motor. PLC also provides a function of recording the historical data of users' operations and error log. The man‐machine interface which communicates with the PLC through serial communication RS232 can adjust the coating speed or distance.
Gears and pulleys are the two transmission mechanisms further discussed in this technical report. Gear mechanism with ratio of 1:1 is adopted. However, through experiments we found out that at low speed (1000RPM) region, it suffers from the unstable rotating speed of the motors and yields a relatively poor coating performance. In order to solve this problem, a 5:1 pulley-driven mechanism is implemented which can greatly improve the coating consistency at either low or high rotation speed range.
For pulley-driven mechanism, loading can be more uniformly distributed on the pulley belt. It also has the characteristic of low gap, low friction, and low noise; therefore, it can yield better linear positioning and power transmission performance.
The overall throughput can also be increased. Accelerometer is used to monitor the vibration of the coating mechanism. It can be seen from the time-domain outcome chart that the amplitude of the motor is large when it starts to run. Also, from the frequency domain spectrum, a resonance frequency of 120Hz was found. Overall mechanism needs to be tuned to avoid from the resonance effect.
目錄
中文摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XI
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 1
1.2.1 濕式塗佈 1
1.2.2 伺服控制 4
1.3 技術報告架構 5
第二章 塗佈技術簡介 6
2.1 濕式塗佈 6
2.1.1 刮刀式塗佈技術(Blade Coating) 7
2.1.2 滾輪式塗佈技術(Roll Coating) 7
2.1.3 浸沾式塗佈技術(Dip Coating) 8
2.1.4 旋轉式塗佈技術(Spin Coating) 9
2.1.5 狹縫式塗佈技術(Slot Die Coating) 10
2.1.6 斜板式塗佈技術(Slide Coating) 11
2.1.7 淋幕式塗佈技術(Curtain Coating) 12
2.2 乾燥方式 13
第三章 機構設計 14
3.1 螺桿 15
3.2 近接感測器 16
3.3 微動開開 17
3.4 線性襯套 18
3.5 時規皮帶輪(TIMING PULLEYS) 19
3.6 移動平台 20
第四章 PLC控制系統與人機介面 21
4.1 PLC基本架構 21
4.1.1 電源模組 22
4.1.2 輸入模組 22
4.1.3 輸出模組 23
4.1.4 CPU模組 23
4.1.5 記憶模組 24
4.2 GX WORK2編輯軟體 25
4.2.1 PLC軟體連線設定 25
4.3 人機界面硬體介紹 26
4.3.1 通信端口 26
4.3.2 技術數據 28
4.4 人機編輯軟體 28
4.5 實驗設計與方法 30
4.5.1 伺服驅動器測試 30
4.5.2 PLC程式規劃 32
4.5.3 機械原點復歸 33
4.5.4 人機界面 34
第五章 實驗執行與討論 36
5.1 伺服馬達速度曲線 36
5.2 更換新齒輪 39
5.3 單馬達速度曲線 42
5.4 更換皮帶輪 47
5.5 最大最小差值比較 51
5.5.1 馬達轉速差值比較 52
5.6 加速規量測 54
第六章 結論未來展望 56
6.1 結論 56
6.2 未來展望 57
參考文獻 59


圖目錄
圖1.1 浸塗示意圖 - 1 -
圖1.2 刮刀塗佈操作示意圖 - 2 -
圖1.3 刮刀塗佈操作示意圖 - 3 -
圖1.4 凹版塗佈示意圖 - 3 -
圖1.5(A) 浮動刮刀塗佈操作示意圖 - 4 -
圖1.5(B) 滾筒刮刀塗佈操作示意圖 - 4 -
圖2.1 刮刀式塗佈示意圖 - 7 -
圖2.2 滾輪式塗佈示意圖 - 8 -
圖2.3 浸沾式塗佈示意圖 - 9 -
圖2.4 旋轉式塗佈示意圖 - 10 -
圖2.5 狹縫式塗佈示意圖 - 10 -
圖2.6 斜板式塗佈示意圖 - 11 -
圖2.7 淋幕式塗佈示意圖 - 12 -
圖3.1 滑台機構 - 14 -
圖3.2 螺桿搭配線性襯套示意圖 - 15 -
圖3.3 線性襯套固定板示意圖 - 15 -
圖3.4 馬達與齒輪固定位置示意圖 - 15 -
圖3.5 塗佈刮刀放置位置示意圖 - 15 -
圖3.6 螺桿 - 15 -
圖3.7 原點近接感應器 -16 -
圖3.8 近接感應器示意圖 - 16 -
圖3.9 微動開關 - 17 -
圖3.10 微動開關構造示意圖 - 17 -
圖3.11 線性襯套 - 18 -
圖3.12 線性襯套構造示意圖 - 18 -
圖3.13 時規皮帶輪 -19 -
圖3.14 長方型鋁塊 - 20 -
圖3.15 L型角鐵 - 20 -
圖4.1 PLC基本架構示意圖 - 21 -
圖4.2 Q61P電源模組 - 22 -
圖4.3 QX40輸入模組 - 22 -
圖4.4 QY40輸出模組 - 23 -
圖4.5 Q02CPU模組功能說明 - 23 -
圖4.6 記憶體規格 - 24 -
圖4.7 GX Work2 PLC編輯軟體介面 - 25 -
圖4.8 PLC連線設定 - 25 -
圖4.9 BEIJER人機外觀示意圖 - 26 -
圖4.10 BEIJER人機通訊端口腳位示意圖 - 27 -
圖4.11 PLC通訊端口腳位示意圖 - 27 -
圖4.12 BEIJER人機界面規格 - 28 -
圖4.13 ix Developer人機編輯軟體 - 29 -
圖4.14 驅動器配線圖 - 30 -
圖4.15 驅動器JOG步驟 - 31 -
圖4.16 驅動器測試流程示意圖 - 31 -
圖4.17 驅動器I/O配線圖 - 32 -
圖4.18 QD75與伺服驅動器配線圖 - 33 -
圖4.19 PLC寸動程式 - 33 -
圖4.20 PLC原點復歸程式 - 34 -
圖4.21 人機界面串列通訊接線圖 -34 -
圖4.22 人機界面操作介面 - 35 -
圖5.1 齒輪90RPM -36 -
圖5.2 齒輪150RPM -36 -
圖5.3 齒輪300RPM - 37 -
圖5.4 齒輪450RPM - 37 -
圖5.5 齒輪600RPM -38 -
圖5.6 孔徑磨損齒輪 - 39 -
圖5.7 新齒輪90RPM - 39 -
圖5.8 新齒輪150RPM - 40 -
圖5.9 新齒輪300RPM - 40 -
圖5.10 新齒輪450RPM - 41 -
圖5.11 新齒輪600RPM - 41 -
圖5.12 單馬達90RPM - 42 -
圖5.13 單馬達150RPM - 43 -
圖5.14 單馬達300RPM - 43 -
圖5.15 單馬達450RPM - 44 -
圖5.16 單馬達600RPM - 44 -
圖5.17 單馬達750RPM - 45 -
圖5.18 單馬達1500RPM - 45 -
圖5.19 單馬達2250RPM - 46 -
圖5.20 單馬達3000RPM - 46 -
圖5.21 皮帶輪450RPM - 48 -
圖5.22 皮帶輪750RPM - 49 -
圖5.23 皮帶輪1500RPM - 49 -
圖5.24 皮帶輪2250RPM - 50 -
圖5.25 皮帶輪3000RPM -50 -
圖5.26 滑台行走速度差值 - 51 -
圖5.27 馬達速度曲線差值 - 53 -
圖5.28 馬達速度差值變化率 - 53 -
圖5.29 加速規量測示意圖 - 54 -
圖5.30 加速規X位置量測圖 - 54 -
圖5.31 加速規Y位置量測圖 - 55 -
圖5.32 加速規Z位置量測圖 - 55 -



表目錄
表5.1 舊齒輪速度曲線最大最小差值 - 38 -
表5.2 新齒輪速度曲線最大最小差值 - 42 -
表5.3 單馬達速度曲線最大最小差值 - 47 -
表5.4 皮帶輪速度曲線最大最小差值 - 51 -
表5.5 空馬達轉速表 - 52 -
表5.6 舊齒輪馬達轉速表 - 52 -
表5.7 新齒輪馬達轉速表 - 52 -
表5.8 皮帶輪馬達轉速表 - 53 -
[1] Laurence W. McKeen, in Permeability Properties of Plastics and Elastomers (4th Edition), 2017。
[2] E. Shim, in Joining Textiles, 2013。
[3] B. Roth, in Handbook of Flexible Organic Electronics,2015。
[4] E. Shim, in Smart Textile Coatings and Laminates (Second Edition),
2019。
[5] 羅致強,龍門二軸同動伺服馬達控制系統之設計,國立高雄應用科技大
學,碩士論文,2008。
[6] 鐘昉,C#程式應用於單軸滑台之控制,崑山科技大學,碩士論文,2017。
[7] 雷康承,以PLC搭配人機介面完成之棘輪高度自動檢測系統,大枼大學,
碩士論文,2018。
[8] 楊雅傑,以可程式控制器為主之控制系合光電開關與伺服馬達實現循跡無
人載具方向及速度控制,國立宜蘭大學生物機電工程學系,碩士論文,
2010。
[9] 三菱可程式控制器Q系列PLC功能篇,双象貿易販份有限公司,2006。
[10] MR-J4_A伺服放大器技術資料集,三菱電機自動化(中國)有限公司,2012。
[11] iX Developer 2.0使用手冊,北爾電子,2012。
[12] 謝致強,龍門式兩軸同動伺服馬達控制系統之設計 ,國立高雄應用科技大學,碩士論文,2008.
[13] iX base7 安裝手冊,北爾電子,2016。
[14] Q CPU編程手冊-公共指令,三菱電機自動化(中國)有限公司,2003.
[15] Q CPU用戶手冊(程序基礎篇),三菱電機自動化(中國)有限公司,2007.
[16] Q系列I/O模組用戶手冊,三菱電機自動化(中國)有限公司,2002.
[17] Q系列定位模組QD75P/QD75D用戶手冊(詳細篇),三菱電機自動化(中國)
有限公司,2002。
[18]微動開關一般型規格說明書,台灣歐姆龍股份有限公司,2016。
[19] 近接感測器圓柱型規格說明書,台灣歐姆龍股份有限公司,2020。
[20] GX WORK2入門指南,三菱電機自動化(中國)有限公司,2010。
[21] GX WORK2操作手冊,三菱電機自動化(中國)有限公司,2010。
[22] 王俊閔,以純刮刀塗佈技術製作高效率有機太陽能電池,國立交通
大學,碩士論文,2012。
[23] 精密塗佈技術介紹,台灣工業技術研究院,2015。
[24] 羅芳財,刮刀塗佈技術製作高效率藍光磷光小分子有機發光二極
體,國立交通大學,碩士論文,2013。
[25] 林意函,刮刀塗佈多孔性光子晶體應用於二氧化碳之檢測,國立中
興大學,碩士論文,2017。
[26] 李柏穎,創新自我調整刮刀塗佈技術之開發及其在滾輪式微接觸印
刷之應用,國立中正大學,碩士論文,2011。
[27] 劉大校,塗佈加工技術,418期,揚智文化,2007。
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