送紙機構之動態分析與量測｜國立清華大學博碩士論文庫

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研究生：	許天河 Tianho Hsu
論文名稱：	送紙機構之動態分析與量測 Dynamic analysis and Measurement of Paper Feeding Mechanism
指導教授：	蕭德瑛 Dein Shaw
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 動力機械工程學系 Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年：	2001
畢業學年度：	89
語文別：	中文
論文頁數：	141
中文關鍵詞：	送紙機構、滾輪、紙張速度、送紙實驗
外文關鍵詞：	paper-feeding mechanism, roller, paper sheet velocity, sheet feeding experiment
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對許多紙本影像處理設備來說，送紙機構主宰了其處理結果的品質與速度，因此為了要達到既快速且高解析度的要求，必須對送紙機構的動態進行分析。本研究主要藉由分析送紙機構中紙張與滾輪間的作用力來推導其運動方程式，並且在分析過程中將滾輪輸送紙張的過程分成四個階段，以討論在不同的送紙階段中一些重要機構參數對紙張穩定度的影響。同時我們設計了一組送紙測試平台來進行送紙過程，再利用所規劃的實驗方法來量測送紙過程中紙張的速度變化，以和理論的結果相比較。最後從研究結果中歸納出正向力、摩擦係數及滾輪組間之速度差等參數對不同送紙速度之影響，以提升送紙機構的穩定度。

For most of the image-processing equipments, paper-feeding mechanisms play an important role in the property and speed of the process results. In order to achieve the requirements of being both high speed and high resolutions, it is necessary to analysis the dynamic property of the mechanism.
In this study, we formed the dynamic equations by the relations of the interacting force between the sheet and rollers. After dividing the feeding process into four steps, we also be able to discuss the affects of some important mechanical parameters on the dynamic behavior of the sheet during the feeding process. A test device was also designed test the feeding process. In experiment, the velocity variation during the feeding process were measured and recorded and compared the results with the theoretical analysis. Finally, from the results, conclusions were drew to discuss about the affects of normal forces, friction coefficients, and velocity difference of the rollers on the velocity stability of the paper sheet in various feeding speeds.

目 錄
摘 要        I

誌 謝        III

目 錄        IV

圖表目錄     VII

第一章、簡介 1

1.1、研究動機        1

1.2、文獻回顧        2

1.3、研究方法        4

第二章、滾輪與紙張之動態分析 6

2.1 滾輪與紙張接觸作用力模型 8

2.2 滾輪進紙模型與動態分析   11

2.3 動態方程式之數值解       15

2.4送紙過程之動態分析        20

2.4.1 主動滾輪的動態分析     20

2.4.2 送紙過程中紙張速度的分析       22

2.5 雙滾輪組之送紙動態分析   24

2.5.1 雙滾輪組進紙階段動態分析       24

2.5.2 雙滾輪組送紙階段動態分析       28

第三章、模擬結果     33

3.1 進紙階段模擬結果 33

3.1.1 機構參數       33

3.1.2 模擬結果       35

3.1.3 正向力對進紙階段的影響 36

3.1.4 不同送紙速度之分析     37

3.2 送紙階段模擬結果 39

3.2.1 結果分析       39

3.2.2 正向力對送紙階段穩定度的影響   40

3.3 雙滾輪進紙階段模擬結果   42

3.3.1 模擬結果之分析 43

3.3.2 正向力的影響   45

3.3.3 速度差對穩定度之影響   46

3.3.4 摩擦係數對穩定度的影響 47

3.4 雙滾輪送紙階段模擬結果   48

3.5 最佳的送紙機構參數之分析 50

第四章、送紙動態實驗與量測   80

4.1、紙張速度量測實驗        80

4.1.1 實驗目的       80

4.1.2 實驗方法       80

4.1.3 實驗設備       81

4.1.4 實驗步驟       83

4.1.4.1 速度量測與擷取       83

4.1.4.2 數據資料處理 84

4.2、實驗結果之判讀  85

4.2.1 紙張速度的量測 85

4.2.1.1 實驗步驟     85

4.2.1.2 實驗結果分析 86

4.2.2 速度變化圖的判讀       87

4.2.2.1 實驗步驟     87

4.2.2.2 實驗結果分析 87

4.3 速度變化的量測結果       90

4.4 結果與討論       92

第五章、結論與建議   111

【參考文獻】 115

附錄一：測試紙張     118

附錄二：程式 119

圖表目錄

圖 2 - 1取紙滾輪模型示意圖   30

圖 2 - 2紙張受力分析 31

圖 2 - 3  從動滾輪受力分析   31

圖 2 - 4  滾輪送紙過程之模型 32

圖 2 - 5  雙滾輪組送紙過程之模型     32

圖 3 - 1 正向力550GW，加速度75REV，速度1REV/S        54

圖 3 - 2  CR =0.9的模擬結果  54

圖 3 - 3 進紙階段動態模擬    55

圖 3 - 4  利用DADS模擬滾輪進紙的結果 55

圖 3 - 5 正向力對進紙時間之影響      56

圖 3 - 6正向力對進紙速度之影響       56

圖 3 - 7  正向力對進紙加速度之影響   57

圖 3 - 8 滾輪速度為0.025M/S時正向力的影響    58

圖 3 - 9 滾輪速度為0.075M/S時正向力之影響    59

圖 3 - 10 正向力150GW及滾輪速度0.05M/S下的送紙階段動態情形   60

圖 3 - 11 紙張速度與主動滾輪的切線速度之比較 61

圖 3 - 12 速度0.025M/S時不同正向力的影響     62

圖 3 - 13速度0.05M/S時不同正向力的影響       63

圖 3 - 14速度0.075M/S時不同正向力的影響      64

圖 3 - 15 雙滾輪進紙階段的動態模擬   65

圖 3 - 16 紙張受雙滾輪作用力與慣性力示意圖   65

圖 3 - 17 雙滾輪進紙階段之紙張內力分析       66

圖 3 - 18送紙速度0.025M/S時，第二組滾輪正向力對雙滾輪進紙階段之影響  67

圖 3 - 19 送紙速度0.05M/S時，第二組滾輪正向力對雙滾輪進紙階段之影響  68

圖 3 - 20送紙速度0.075M/S時，第二組滾輪正向力對雙滾輪進紙階段之影響  69

圖 3 - 21 送紙速度0.05M/S時，速度差對穩定度的影響    70

圖 3 - 22 送紙速度0.025M/S時，速度差對穩定度的影響   70

圖 3 - 23 送紙速度0.075M/S時，速度差對穩定度的影響   71

圖 3 - 24 第二主動滾輪摩擦係數對速度穩定度的影響     71

圖 3 - 25  雙滾輪送紙階段的動態分析  72

圖 3 - 26  正向力對紙張之穩定速度的影響      73

圖 3 - 27 送紙速度為0.025M/S之最佳動態分析   74

圖 3 - 28 送紙速度0.025M/S之最佳動態改進     75

圖 3 - 29 送紙速度為0.05M/S之最佳動態分析    76

圖 3 - 30 提高正向力為550GW及摩擦係數為1.5之動態變化 77

圖 3 - 31  送紙速度為0.075M/S之最佳動態分析  78

圖 3 - 32 降低速度差及提升摩擦係數為1.5之動態改善    79

圖 4 - 1 兩滾輪組之速度及正向力皆相同時的進紙階段動態        95

圖 4 - 2 理論模型與實驗模型之比較    96

圖 4 - 3 實驗設備規劃        96

圖 4 - 4  實驗設備圖 97

圖 4 - 5  測試平台設計圖     97

圖 4 - 6  測試平台實體圖     98

圖 4 - 7 速度量測示意圖      98

圖 4 - 8 測試紙張示意圖      99

圖 4 - 9  測試紙張條紋實圖   99

圖 4 - 10  示波器原始輸出資料        100

圖 4 - 11  波形放大圖        100

圖 4 - 12 量測波形圖 101

圖 4 - 13  割除空白區之結果  101

圖 4 - 14  拆除3號從動滾輪之結果     102

圖 4 - 15  5PPM及正向力為150GW時速度變化     103

圖 4 - 16  5PPM及正向力為550GW之速度變化     104

圖 4 - 17  10PPM及第二組滾輪正向力為150GW之速度變化  105

圖 4 - 18  10PPM及第二組滾輪正向力為550GW之速度變化  106

圖 4 - 19  5PPM之曲線擬合    108

圖 4 - 20  10PPM之曲線擬合   109

圖 4 - 21 理論分析與實驗結果之比較   110

【參考文獻】
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【24】紀偉祥，”新型分紙機構之設計與分析”，碩士論文，清大動機系，2000。

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