Application and Improvement of Conveyor System Using Magnetic Gear

在全球工廠因人力短缺情形下，工廠大多紛紛走向自動化生產趨勢。近年來，面板業需要在環境潔淨度極高情況下生產，自動化玻璃輸送機使用磁性齒輪元件取代傳統齒輪，主要目的是為了避免齒輪機構因為磨耗發塵造成產品污染。但磁性齒輪與傳統式齒輪相較之下，輸送精度會產生誤差。這些誤差導致玻璃面板移動定位精度差距過大，而遭受到撞擊損壞。本研究透過硬體輔助之使用，增加了氣壓缸來導正玻璃位移問題。在電路控制上，則是增加感測器來判別玻璃的位置，以調整輸送速度。而在軟體改善上，使玻璃停止前，馬達減速增加緩衝距離。利用三方面著手改善輸送機台，最後以管制圖來探討此次改善過程，並證實此改善有效提升機台輸送精度並穩定生產。雖然，在整體時間由原先8秒增加至12秒，但定位誤差則由原先之7.28 mm降至4.78 mm。而全距數值誤差，亦由原先之4 mm降至1.8 mm，定位穩定度提升了45%。由於定位精度與穩定度之提升，減少了玻璃在輸送過程中破片機率，提升了整體生產線之效率。Due to the manpower shortage, most factories are moving toward automated manufacturing. In recent years, the panel industry needs to produce under extremely high environmental cleanliness. The automated glass conveyor has used magnetic gear instead of traditional gears. The main purpose is to avoid contamination of the gear mechanism due to abrasion and dust generation. However, in comparison with conventional gears, the transmission accuracy may be lost. These errors result in a large gap between the positioning accuracy of the glass panel and cause impact damage. In this study, with the assistant of adding pneumatic cylinders, the position errors problem has solved. In the control, sensor has added to distinguish the position of the glass in order to adjust the delivery speed. In software improvement, the motor decelerates to increase the buffer distance before stopping the glass. Finally, according to the control chart, the improvement process are discussed. Through the verification experiments, this improvement effectively improve the precision and stability of the LCD panel glass conveying. Although the cycle time increased from the original 8 seconds to 12 seconds, the positioning error was reduced from the 7.28 mm to 4.78 mm. The full-range numerical error, also reduced from 4 mm to 1.8 mm, the positioning stability increased by 45%. Due to the improvement of positioning accuracy and stability, the fragmentation rate of glass during transportation is reduced, and the efficiency of the entire production line is improved.中文摘要 i Abstract ii 目錄 iii 圖目錄 v 表目錄 viii 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 研究動機與目的 8 1.4 論文架構 9 第二章 設備製程與非接觸式傳動介紹 10 2.1 設備製程介紹 10 2.2 磁性齒輪 16 2.2.1 燒結法（Sintering） 17 2.2.2 粘結熱壓法（Hot Pressing） 18 2.3 環型磁性齒輪傳動 18 2.4 釹鐵硼環型磁性齒輪送機構 22 2.5 磁性齒輪傳動頓轉滑差角產生 25 第三章 非接觸式傳動機台設計方法與步驟 29 3.1 玻璃基板輸送機機構基本架構 29 3.1.1 輸送機機構設計步驟 29 3.1.2 磁性齒輪選用規格與扭矩選定 29 3.1.3 磁性齒輪機構傳動方式 32 3.1.4 玻璃基板輸送機台硬體機構配置 34 3.2 玻璃基板輸送機電路控制基本架構 35 3.2.1 電路控制設計 35 3.2.2 邏輯控制模組PLC電路控制 36 3.3 玻璃基板輸送機軟體控制基本架構 38 3.3.1 ＰＬＣ程式語言階梯圖工作原理 38 3.3.2 ＰＬＣ程式設計方式 38 3.3.3 ＰＬＣ程式運作方式 40 3.4 機構硬體改善 42 3.5 電路新增光電感測器控制改善 45 3.6 軟體程式控制改善 49 3.7 輸送機台效能統計方式 53 3.7.1 計量管制圖 53 3.7.2 計量管制圖統計 55 第四章 實驗結果與討論 59 4.1 實驗架構 59 4.2 實驗設備 60 4.2.1 硬體設備 60 4.2.2 電控設備 61 4.3測試實驗過程 62 4.3.1 實驗條件 62 4.3.2 玻璃輸送機實驗數據 63 4.3.3 玻璃輸送機改善後實驗數據 69 4.4 測試實驗結果 74 第五章 結論及未來研究方向 79 5.1 結論 79 5.2 未來研究方向 80 參考文獻 8