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研究生： 魏伯融
Wei, Bo-Jung
論文名稱： 氣動式平板抬昇器流場數值模擬
Numerical Flow Simulation of a Pneumatic Flat-Plate Lifting Device
指導教授： 潘大知
Pan, Dar-Tzi
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 航空太空工程學系
Department of Aeronautics & Astronautics
論文出版年： 2017
畢業學年度： 105
語文別： 中文
論文頁數： 77
中文關鍵詞： 計算流體力學 、無接觸式抬昇裝置
外文關鍵詞： Computational Fluid Dynamics, Non-contact lifting device
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    • 本論文以計算流體力學商用軟體為工具，模擬氣動式無接觸平板抬昇器之流場，探討出風口的形狀、分佈、出風口氣流下傾角度等因素對平板所獲得升力之影響，最後提出一種離散化出風口設計，功能足以抬昇重達0.53N的晶圓，並設計自動防撞機制。

    Using a commercial of fluid dynamics package as research tool, this thesis studies the flow field of non-contact pneumatic lifting devices targeted at flat-plate shaped objects. The aspect ratio of the rectangular airflow outlet, the distribution density of the adopted outlets, and the blowing-down angle of the airflow are examined for their effects on the lifting force produced on the flat-plate objects. The final design resulted from this thesis is a discrete airflow outlet design and distribution capable of lifting a flat-plate shaped silicon wafer with a weight of 0.53N without touching it. The final design includes a mechanism for automatic collision avoidance.

    目錄 .................................................................................. I 表目錄 ................................................................................. IV 圖目錄 ................................................................................ VII 符號說明 ............................................................................... XIII 第一章 緒論 .......................................................................... 1 1-1 研究背景 ....................................................................... 1 1-2 專利檢索 ....................................................................... 3 1-2-1 1992年U.S No.5169196號-非接觸式抬昇裝置 .......................................... 3 1-2-2 2011年U.S No.20110042983 A1號-噴嘴式懸浮和運送裝置................................ 4 1-2-3 2006年U.S No.20060290151 A1號-非接觸式保持和運送裝置 ............................. 6 1-2-4 2011年U.S No.20110061999 A1號-非接觸式真空墊 .................................... 8 1-2-5 2009年U.S.No.2011027887 A1號-非接觸式輸送裝置 .................................... 10 1-2-6 2014年C.N.No.105792998 A號-保持設備、系統、控制方法和傳送設備 ..................... 11 1-2-7 氣動式無接觸抬昇平板器 ...................................................... 13 1-3 研究目標 ...................................................................... 15 第二章 統御方程式與數值模擬工具 ........................................................ 17 2-1 基本假設 ......................................................................... 17 2-2 統御方程式 ....................................................................... 17 2-3 CFD流場模擬工具 .................................................................. 19 2-4 邊界條件(Boundary Condition) ..................................................... 21 2-5 重要參數 ......................................................................... 22 第三章 二維軸對稱無接觸式抬昇裝置設計 .................................................. 23 3-1 無接觸式抬昇裝置和邊界條件 ......................................................... 23 3-1-1 無接觸式抬昇裝置之幾何外型 ................................................... 23 3-1-2 二維軸對稱和三維切片結構 ..................................................... 25 3-2 出風口位於遮板平面上 ............................................................... 30 3-2-1 出風口位於遮板平面外型試驗 ................................................... 30 3-2-2 出風口氣流下傾角度實驗 ....................................................... 33 3-3 基本設計出風口氣流下傾角度對升力的影響 .............................................. 36 第四章 三維無接觸式抬昇裝置 ............................................................ 41 4-1 離散化出風口 ..................................................................... 41 4-2 離散化出風口設計 .................................................................. 48 4-2-1 模擬結果 .................................................................... 51 4-2-2 出口位置試驗 ................................................................ 55 4-2-3 出口位置試驗-續 ............................................................ 59 4-3 防撞測試 ......................................................................... 63 4-3-1 防撞裝置設計 ................................................................ 65 4-3-2 驗證防撞裝置 ............................................................... 71 4-4 綜合結果 ......................................................................... 73 第五章 結論 ........................................................................... 76 參考文獻 ............................................................................... 77

    [1]Ali R.Safabakhsh, 317 Bridgade Ct., Wayne, Pa. 19087, “Non-contact pick-up head”, United States Patent No. 5169196 (1992).

    [2]Jun-Hee YI, Tea-Seog Um, Byung-Soo Kim, Ki-Taik oh, Dong-Hyeon Kim, Dong-Goon Jung, Jin-Pyo Leem, Hyun Jung Kim, Myung-Sup Han, “Nozzle for holding a substrate and apparatus for transferring a substrate including the same”, United States Patent No. 20110042983 A1 (2011).

    [3]Izumi Akiyama, “Non-contact holder device and non-contact holding and conveying device”, United States Patent No. 20060290151 A1 (2006).

    [4]Ho-Young Cho, “Non-contact type of vacuum pad”, United States Patent No. 20110061999 A1 (2011).

    [5]Taira Omiya, Katsuaki Takahashi, Koji Iida, “Non-contact Transport Apparatus”, United States Patent No.20110278870 A1 (2011).

    [6]岩坂齊, 德永英幸, 河西裕二, 石克洋, “保持設備、保持系統、控制方法和傳送設備”, 中華人民共和國國家知識產權局, No. 105792998 A (2014).

    [7]林宜志, “氣動式無接觸抬昇平板器之理念設計”, 國立成功大學航空太空工程學系碩士論文, (2015).

    下載圖示 校內：2019-08-26公開
    校外：2019-08-26公開
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