四连杆机构应用於可挠式薄膜材料测试机之研制.pdfVIP

國 　 立 　 臺 　 南 　 大 　 學 「理工研究學報」第41 卷第2期（民國96年）：81 ～94 81 四連桿機構應用於可撓式薄膜材料測試機 之研製 陳清檳　柯志遠　林俊宏　楊德鑫 國立彰化師範大學工業教育與技術學系 摘　　要 可撓式薄膜材料測試機之研發設計與製造 ，在機械方面為運用CAD/CAE/CAM互相配合設計與 製造而成 ，首先以平面四連桿組作動原理設計薄膜材料測試機的傳動連桿機構 ，進而建立連桿機構 之各連桿尺寸 ，並使用Solid Works 2006建構出薄膜材料測試機的實體模型 ，接著利用Visual Nastran 4D 2004模擬薄膜材料測試機的速度 、加速度 、動作及其應力分析 、最後使用Master CAM配合CNC 綜合切削加工機製造薄膜材料測試機的實體 。電機控制方面則運用可程式控制器 （PLC ）控制直流 馬達正反轉以帶動傳動軸 ；計數次數方面乃利用外接鍵盤輸入次數後 ，再配合PLC內部一般電驛 、 計數器及狀態電驛所撰寫而成的程式 ，以完整呈現其功能 。經實驗證實薄膜材料測試機機台之作動 原理 ，可在有效範圍內完成薄膜撓曲的測試 。 關鍵詞：可撓式薄膜測試機 、平面四連桿 、可程式控制器 82 理工研究學報 壹、機台研製概念與程序 有關合成平面機構相關理論發展至今早已超過一世紀 ，而機構運動合成的應用分析軟體早在 1950年代就有學者從事相關的開發 （Kaufman, 2002 ；Rubel Kaufamn, 1998 ）。對於大部分機構 而言 ，只要輸入桿確定後 ，其餘桿件可能存在多種組合構形 ，這些不同的組合構形 ，即位於不同的 迴路 （Chase Mirth, 1993 ；Ping-Shan, 2002 ），為了使傳動機構精簡化 ，並且不會有不可預期的 運動組合構形 ，因此利用四連桿曲柄滑塊機構 （Chung-Hui, 2003 ）設計此可撓性薄膜材料測試機 ， 且此測試機主要是以簡單 、容易加工為原則 ，對於零件的加工 ，在不妨礙其功能及結構強度的前 提 ，儘可能簡化 ，以達到測試精確 、快速等功能 。其簡略架構設計運用平面繪圖套裝軟體AutoCAD 2000規劃而得 （吳俊銘 ，200 1 ），接續應用平面2D機構模擬套裝軟體Working Model 2D （Joung, 1997 ），進行初步的平面2D之軌跡模擬 ，模擬完成後 ，即使用3D繪圖套裝軟體Solid Works （林 松正 ，1999 ；Cheng, 2004 ），將測試機之零組件實體模型建構完成後 ，使用3D軟體的立即可見特 性 ，可避免人工思考邏輯上的設計疏漏 ，在各個機件繪製後 ，各機件須設定基本的結合假設 ，以避 免在運用Solidworks 2006套裝軟體進行動態分析時 ，出現重大疏漏 ，無重大疏失之後進行製造 ，並 且為了符合經濟利益和零件製造上的便利 ，應用電腦輔助製造加工軟體 Master CAM製造加工薄膜 材料測試機之零組件 （Stenerson et al., 1993 ），其設計與製造流程圖如圖1所示 。 圖1　可撓式薄膜材料測試機台設計與製造流程圖 四連桿機構應用於可撓式薄膜材料測試機之研製 83 貳、控制原理與製作 可程式控制器 （Programmable Logic Controller ，PLC ）之發展史 ，可追溯至1969年 ，因當時美 國通用汽車公司生產線經常變化 ，而導致控制順序的部分變動或全盤更新 ，既費時又不經濟 。為求 改善 ，遂開發出可程式控制器 ，取代了傳統繼電器 、計時器及計數器等元件所組成的順序控制電 路 ，成為自動化系統核心 。 1978年 ，國際電工製造協會 （National Electrical Manu