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第四章 自動化技術 n n n 自動化的歷史演進 使用自動化的原因 自動控制 自動化系統的組成要素 業用機器人 未來趨勢
自動化的歷史演進 (以日本為例) n n 1945 -1960間的低勞 成本策略 1960 -1965間的規模經濟策略。資本密集的產 業開始佔據重要地位，資本的投資也導致生產 力的提升。 1965 -1970間的集中式 廠。生產線趨於密集， 市場需求量大增，大量生產時代來臨。 1970 -present間的彈性 廠。多樣少量的產品 策略產生，使產品具有世界級的競爭價格優勢。
使用自動化的原因 n n n n n 增加人 生產力 減少人 成本 減輕人力短缺的影響 減少或排除例行公事的干擾 確保勞 安全 改善生產品質 縮減製造前置時間 執行無法以人力完成的 作 避免無自動化所造成的成本
自動控制 開迴路控制：無回饋控制 閉迴路控制: 恆溫冷氣機 感測器: 用來計測各種物理量的信號 n n n n n 氣壓式感測器 磁簧式感測器 電感式感測器 光電式感測器 溫度感測器 壓力感測器
氣壓式感測器
氣壓感測器外型圖 氣壓感測器內部結構圖
磁簧式感測器 磁簧開關是以磁石之磁場將磁簧管做接近作動之近接開關
電容式壓力感測器
電感式壓力感測器
光電式感測器非接觸地探測物體，廣泛用於許多 自動化領域，如管理系統、機械製造、包裝 業等。
溫度感測器 兩種不同材質的導體，如在某點互相連接在一起，對這 個連接點加熱，在它們不加熱的部位就會出現電位差
壓力感測器主要是利用壓電效應製造而成的
自動控制 n 致動器（actuator）: 將控制器的命令訊 號轉換成實體參數。這些實體參數通常 是與力學相關，例如位置或速度。 n 根據使用放大器（amplifier）的型態，致動 器可分成三大類 n n n 電力型: 馬達、繼電器開關 液壓型: 液壓活塞 氣動型: 氣動汽缸
電力致動器
液壓致動器
氣動致動器 由壓縮空氣操作的截止式閥門. 用一隻小型兩位五通電磁閥，控制其通斷
n 可程式化邏輯控制器 (PLC) n PLC的結構
自動化系統的組成要素 n 自動化製造系統包含許多元件 n 加 設備 n n n n 手動式 (manually operated) 半自動式 (semi-automated) 全自動式 (fully automated) 搬運設備 儲存設備 業機器人 整合與控制以上元件的電腦系統
搬運設備-無人搬運車 （ Automated Guided Vehicle；簡稱AGV） n n n 搬運重量與搬移方式－搬運重量通常大都為 100 KG至 2000 KG 無塵室的應用－最受矚目的是半導體 業無塵 室所使用的AGV，常利用影像識別，或超音波 的感應識別用在AGV定位控制上 在服務業之應用－目前有醫院、飯店、超市等 的病歷卡或藥品、配膳、商品展示、廣告以及 自倉庫搬運物品等各種不同的應用。
無人搬運車（Automated Guided Vehicle；簡稱AGV）
AGV的誘導方式 n 引導式AGV: 使用纜線或磁帶等誘導體構 成行走路徑，藉著AGV的誘導感測器， 檢測出行走路徑。 n n 電磁誘導式、磁力、磁體誘導式與光學式 無引導式AGV n 地上輔助器、自律行走
Inertial (Magnet) Guidance Future Guidance Systems
半導體產業物料搬運系統
半導體自動化搬運系統構成 n n 晶舟(boat)為物料搬運的最小單位 灣內的搬運 作是從機台到機台、機台到儲存設備、 儲存設備到機台 灣間自動化搬運是從一個隧道搬至另一隧道 物料控制系統（material-control system）: 其主要的 作就是接收由主控端傳來的搬運訊息，確認協調下層 的搬運系統作搬運 作 n n n 協調各處理系統的主要 作 判斷哪個製程要被執行 提供保養及報告
半導體自動化搬運系統構成
晶舟(Quartz Boat) n 石英晶舟： 主要在半導體製程中 用以承載晶圓。由於 與精細晶圓直接接觸， 故對品質的光滑與平 坦度之要求十分嚴格， 且必須能夠在極大的 溫差下保持物理性質 的穩定。
灣內的搬運 作
灣間自動化搬運
物料控制系統 （material-control system）
儲存設備 n 與產品相關的物料 n n 與製程相關的物料 n n 渣滓（refuse）, 具（tooling）, 備料（spare part） 與所有的 廠營運有關的物料 n n 原物料, 採購零件, 在製品（WIP）, 最終產品, 廢料（scrap） 辦公室日用品 自動儲存／取回系統（Automated Storage/Retrieval Systems，簡稱AS/RS )
自動儲存／取回系統 （Automated Storage/Retrieval Systems，AS/RS )
自動儲存／取回系統 （Automated Storage/Retrieval Systems，AS/RS )
業用機器人 機器人的組成元件 n n n 手臂本體（manipulator） 手部（End Effectors） 控制器（controller） 動力供給裝置（power supply） 自由度: 能沿著一線性軸或一轉軸運動的機能 機器人的類型 n n n n 直角座標型（rectangular） 圓柱座標型（cylindrical） 極座標型（spherical） 關節型（jointed-arm） SCARA
未來趨勢 n n n 21世紀我國自動化產業技術配合虛擬 廠及全球運籌之營運演化趨勢而發展。 PC-based Control 網路應用 n n 電子自動化控制器（IP-Embedded Controller） 設備及系統應匹配電子自動化控制器 n n n ERP, Fieldbus, etc. 內容供應業：提供專業知識、資料庫、專家系 統等內容 服務供應業
電子自動化與原有自動化的不同點 n n n 速度：即數據、影音資訊均以近光速傳遞。 廣度：網際網路使全球合而為一，地理的距 離為之消除。 深度：知識與資訊均可隨時擷取
分散式控制
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