G10液晶玻璃基板之機械手臂牙叉結構改良與最佳化設計

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朱俊霖(Chun-lin Chu) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系在職專班

論文名稱

G10液晶玻璃基板之機械手臂牙叉結構改良與最佳化設計
(Improvement and Optimization Design of Fork for G10 TFT-LCD Glass Panel Handling)

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摘要(中)

論文名稱：G10液晶玻璃基板之機械手臂牙叉結構改良與最佳化設計
本研究為開發一G10液晶玻璃基板用之機械手臂牙叉，以有限元素分析軟體ABAQUS，搭配反應曲面法以得到G10液晶玻璃基板之機械手臂牙叉最佳化設計。
本論文先對G6液晶玻璃基板之機械手臂牙叉進行靜態分析，與參考文獻的實驗值誤差在15.8%以內，確認模擬分析方法是可信任的。
然後以G4.5液晶玻璃基板之機械手臂牙叉進行靜態變形之撓曲位移分析，分別探討三種質量輕、剛性強之機械特性材料，分析結果為碳纖維強化樹酯(CFRP)優於鋁合金(A6061-T6)的58.3%撓曲位移，優於鎂合金(AZ91)的55.0%。牙叉結構亦設定四種不同截面形狀，分析結果為空心結構型式為最佳結構，亦發現增置加強肋可減少25.7%撓曲位移。
最後依據G4.5液晶玻璃基板之機械手臂牙叉分析研究之結果，取空心結構截面形狀設計，求取G10液晶玻璃基板用之機械手臂牙叉之最佳化設計。透過反應曲面法，考量最小成本與符合G8卡匣的卡匣空間限制條件下，預測最佳的G10液晶玻璃基板用之機械手臂牙叉最小撓曲位移量為18.84mm，與使用有限元素分析驗證之撓曲位移19.11mm相近。
關鍵字:液晶顯示器、機械手臂牙叉、有限元素法、反應曲面法

摘要(英)

Title: Improvement and Optimization Design of Fork for G10 TFT-LCD Glass Panel Handling
This research aims to develop a fork design for G10 TFT LCD glass panel handling. An optimum design of the fork is achieved, using finite element analysis software ABAQUS and response surface methodology.
First, the deflection from a static analysis of a G6 fork was performed and compared with experimental results to validate the finite element analysis. Then, the deflections of G4.5 fork of 3 lightweight, high-stiffness materials were simulated. Analysis results revealed that among the 3 materials, Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRP) was superior to Aluminum Alloy (A6061-T6) by 58.3%, and Magnesium Alloy (AZ91) by 55.3%. In addition, hollow cross-section is the best among the 4 cross-sections for fork deflection. Adding stiffening ribs alos reduces the deflection by 25.7%
According to the results of G4.5 fork design, optimum design of G10 fork with hollow cross-section was explored by using response surface methodlogy. In the constrained optimization analysis, the objective is minimum cost (volume) of the fork, while the constraint is that deflection is no more than 20mm (cassettes space of G8 LCD cassettes). For the achieved optimum design, the predicted deflection by response surface methodology is 18.84mm, and deflection from finite element analysis is 19.11mm.
Keywords: LCD monitor、Robot-fork、Finite Element Method、Response Surface Methodology

關鍵字(中)

★ 液晶顯示器
★ 機械手臂牙叉
★ 有限元素法
★ 反應曲面法

關鍵字(英)

★ LCD monitor
★ Robot-fork
★ Finite Element Method
★ Response Surface Methodology

論文目次

摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
圖目錄 vi
表目錄 xii
第1章緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的與動機 5
1.3 文獻回顧 7
1.3.1 碳纖維複合材料機械手臂 7
1.3.2 碳纖維複合材料電腦輔助分析 8
1.4 論文架構 9
第2章機械手臂牙叉設計原理與力學討論 11
2.1 機械手臂及卡匣設計簡介 11
2.1.1 機械手臂設計簡介 11
2.1.2 玻璃基板卡匣設計簡介 13
2.2 牙叉力學原理 [17] 15
2.3 有限元素法簡介 16
2.3.1 有限元素法之基本原理 16
2.3.2 Abaqus有限元素法分析架構與流程 19
2.4 最佳化設計相關理論 22
2.4.1 建立最佳化數學模型 22
2.4.2 實驗計劃法之反應曲面法簡介[20] 23
第3章牙叉分析比較與結構改良設計分析 29
3.1 牙叉分析與參考實驗 29
3.1.1 分析與參考實驗 29
3.2 機械手臂牙叉材料型式分析 34
3.2.1 鋁合金(A6061-T6)自重與負載撓曲位移分析 34
3.2.2 鎂合金(AZ91)自重與負載撓曲位移分析 37
3.2.3 碳纖維強化樹酯(CFRP)自重與負載撓曲位移分析 39
3.2.4 材料分析結果與討論 41
3.3 機械手臂牙叉結構型式分析 42
3.3.1 實心結構(Solid Type)自重與負載撓曲位移分析 44
3.3.2 空心結構(Hollow Type)自重與負載撓曲位移分析 46
3.3.3 凸字型結構(Convex Type)自重與負載撓曲位移分析 47
3.3.4 凹字型結構(Concave Type)自重與負載撓曲位移分析 49
3.3.5 結構分析結果與討論 50
3.4 機械手臂牙叉加強肋影響分析 52
3.4.1 機械手臂牙叉增置加強肋之撓曲位移分析 52
3.4.2 機械手臂牙叉移除加強肋之撓曲位移分析 53
3.4.3 加強肋影響分析結果與討論 53
3.5 結論 54
第4章 G10液晶玻璃基板用牙叉設計之最佳化分析 56
4.1 問題描述 56
4.2 G10機械手臂牙叉之模擬分析流程 60
4.2.1 Solid Works建立模型 60
4.2.2 Abaqus模擬分析 61
4.3 零階反應曲面法 76
4.3.1 零階分析設計 76
4.3.2 零階模型建構 79
4.3.3 零階參數優化 82
4.4 一階反應曲面法 83
4.4.1 一階分析設計 83
4.4.2 一階模型建構 83
4.4.3 一階參數優化 85
4.5 二階反應曲面法 87
4.5.1 二階分析設計 87
4.5.2 二階模型建構 89
4.5.3 無限制參數最佳化 90
4.5.4 限制參數最佳化 93
4.6 討論驗證 100
第5章結論與未來展望 101
5.1 結論 101
5.2 未來展望 102
參考文獻 103

參考文獻

[1] 苗村省平原著，陳建銘編譯，液晶顯示器入門，全華科技圖書，2005年。
[2] 張充鑫，賴連康，自動化概論，全華科技圖書，2003年。
[3] 王永豪，「液晶顯示器搬送機械手臂對應其卡匣之匹配設計」，私立逢甲大學，碩士論文，民國96年1月。
[4] 徐順成，「液晶玻璃基板移載機之牙叉結構改良與最佳化設計」，國立台北科技大學，碩士論文，民國99年1月。
[5] F. Gordaninejad, A. Ghazavi and N. G. Chalhoub, Dynamic stress analysis of a laminated composite-material flexible robot arm, In Recent Adtances in Microand Macro Mechanics of Composite Materials, ASME AD-Vol. 13, 1988, pp. 213-218 .
[6] R. Chandra, A. D. Stemple and I. Chopra, Thin-walled composite beams under-bending,torsional and extensional loads. J. Aircrafi 27, 1990, pp. 619-
626.
[7] D. G. Lee, K. S. Kim, Y. K. Kwak, Manufacturing of a SCARA type direct-drive robot with graphite fiber epoxy composite material, Robotica, 9, 1991, pp. 219-229.
[8] E. C. Smith, I. Chopra, Formulation and evaluation of an analytical model for composite box-beams, J. Am. Helicopter Soc. 36, 1991, pp. 23-25.
[9] S. M. Jeon, M. H. Cho , In Lee, Static and dynamic analysis of composite box beam using large deflection theory, Computer & Structure, 57, 1995, pp. 635-642.
[10] Y. Wu, X. Wang, Q. Su, L. Lin, A solution for laminated box beams under bending loads using the principle of complementary energy, Composite Structures, 79, 2007, pp. 376-380.
[11] S. Suresh, P. B. Sujit, A. K. Rao, Particle swarm optimization approach for multi-objective composite box-beam design, Compos Struct, 81, 2007, pp. 598–605.
[12] V. Manet, The use of ANSYS to calculate the behavior of sandwich structures, Composite Science and Technology, 58, 1998, pp. 1899-1905.
[13] J. H. Oh , D. G. Lee, H. S. Kim, Composite robot end effector for manipulating large LCD glass panels, Composite structure, 47, 1999, pp. 497-506.
[14] C. S. Lee, D. G. Lee, J. H. Oh, H. S. Kim, Composite wrist blocks for double arm type robots for handling large LCD glass panels, Composite Structures, 57, 2002, pp. 345–55.
[15] S. C. Jung, J. E. Lee, S. H. Chang, Design of inspecting machine for next generation LCD glass panel with high modulus carbonepoxy composites, Composite Structure, 66, 2004, pp. 439-447.
[16] 東芝機械株式會社－制御 SYSTEM 事業部，SCARA Robot自動化技術APPLICATION，2007年1月。
[17] R. D. Cook, W. C. Young, “Advanced Mechanics of Materials”, 良宜圖書, 1985.
[18] 士盟科技股份有限公司-CAE事業部，ABAQUS分析應用，2012年8月。
[19] 劉惟信，機械最佳化設計，全華科技圖書，2003年。
[20] 葉怡成，實驗計畫法-製程與產品最佳化，五南文化圖書，2005年12月。
[21] 曾淯瑄，「複合材料機械手臂牙叉之結構分析」，私立逢甲大學，碩士論文，民國99年6月。

指導教授

陳怡呈(Yi-cheng Chen)

審核日期

2013-1-31

推文