自行車零組件之自動化加工設備開發

Design and Assembly of Automatic Manufacture Equipment for Bicycle Accessories

許丞宏(Cheng-Hung Hsu)

指導教授 ： 張文陽

國立虎尾科技大學/工程學院/機械與電腦輔助工程系碩士班/碩士(2013年)

摘要

本研究為自行車零組件之自動化加工設備開發，研究內容主要為自動化加工機構設計與製作、可程式控制器程式設計與機電系統整合。自動化加工機構設計為針對非對稱性之自行車零組件，進行可自動化加工之翻轉機構設計；可程式控制器設計與機電系統整合之架構包含伺服馬達、步進馬達、馬達驅動器、可程式控制器(PLC)、人機介面、氣壓電磁閥、旋轉手輪與感測器。利用可程式控制器搭配馬達驅動器，以SFC階梯圖程式撰寫控制步進馬達與伺服馬達，其中伺服馬達與步進馬達分別用於XZ平台移動和夾持模具翻轉定位，並依SFC可程式控制之進行系統整合動作控制。研究上將非對稱翻轉機構進行夾持與定位設計，且針對平台移動及翻轉速度等進行參數研究，以達到節省傳統加工所消耗的人力與時間。研究結果顯示採用步進馬達搭配近接感測器即可達到初始定位的功能，且利用可程式控制器搭配步進馬達驅動器，可精準控制翻轉機構達到90度及-90度之定位。於控制上步進馬達之驅動脈波頻率不可低於50 Hz，否則易造成步進馬達產生震盪且無法進行翻轉初始定位。然而，翻轉機構執行翻轉時，利用近接感測器偵測方式給予可程式控制器輸入點訊號，確認夾持氣壓缸未頂出才進行翻轉動作，以防止氣壓缸動作時翻轉機構運作導致馬達損壞。另一方面，人機介面設置啟動開關、緊急停止開關與工作流程圖，當系統執行時零件發生故障，可以第一時間從工作流程圖得知故障確切位置進行故障排除，減少檢查故障點所花費的時間。

關鍵字

自動化加工 ； 自行車零組件 ； 可程式控制器 ； 感測器

並列摘要

The design and assembly of automatic manufacture equipment are studied for bicycle accessories. The automatic manufacture, programmable logic controller (PLC) and mechatronics system are mainly developed for asymmetric rotation of manufacturing industry. The study designs an automatic manufacture that provided a rotation (flip-flop) function for bicycle accessories processing. The architecture PLC and mechatronics system consists of two servo motors, a stepper motor, a motor driver, a programmable logic controller (PLC), a human machine interface, a pneumatic solenoid valve, rotate the hand wheel and sensors. Two servo motors and a stepper motor are used for platforms of X and Z and a rotator, respectively.
Experiment results show that the alignment of initial position can be reached by the stepper motor and a proximity sensor. In addition, PLC and motor driver can execute the rotations of 90 or -90 degrees of jig position. During the alignment control, the input pulse of step motor cannot be set smaller than 50 Hz, because the motor will produce shock. However, when the mechanism execute spin, the proximity sensors will give PLC signal that confirm air cylinder is not yet execute to prevent motor damage.
Therefore, this study provides the fully automatic manufacture for bicycle accessories that designed according to the demand of market; it can provide different specifications and different shapes for asymmetric rotation of manufacturing industry.

並列關鍵字

Aautomatic Manufacture ； Programmable Logic Controllers ； Bicycle Accessories ； Sensors

參考文獻

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