5.51. SERAMİK PAKETLEME OTOMASYONU

Transkript

1 5.51. SERAMİK PAKETLEME OTOMASYONU Prof. Dr. Asaf VAROL 1. PROJENİN KONUSU Gün geçtikçe teknoloji, yaşamımızın her alanında kendini iyiden iyiye hissettirmektedir. İnşaat, tıp, madencilik derken teknolojinin girmediği saha kalmamış gibidir. Fabrikalarda üretilen mamullerin paketlenip müşteriye sunulması, üretimin önemli bir aşamasıdır. Belirli ölçülerde ve ebatlarda kesilen karo, fayans v.s. ürünler belli bir sayıda üst üste konarak paketlemeye tabi tutulurlar. Paketlenen ürünler daha sonra depolanacak bölümlere iletilirler. Böylece insan eli değmeden paketleme işlemi gerçekleştirilmiş olur. Bu benzetim projesinde, robotun ürünleri alıp paketlemesi ve daha sonra paketlenen ürünün ilgili birime iletilmesine ait otomasyon işlemi yapılmaktadır. 2. AMAÇ Otomasyon sistemlerinden yararlanıp insan gücünü mümkün olduğunca azaltarak hatasız, daha kısa sürede daha fazla iş yapabilecek ve bir o kadar da maliyeti aşağı çekecek benzetim projesini gerçekleştirmektir. 3. MALZEME LİSTESİ Otomasyon sistemini oluşturan temel parçalar Tablo 1 de görülmektedir. 2387

2 MONTAJ TABLASI 2 TANE DİŞLİ RAY İÇİN DİŞLİ KUTUSU 2 TANE MOTOR 5 TANE DİŞLİ DÖNER TABLA 1 TANE ANAHTAR 3 TANE REDÜKTÖR 1 TANE LAMBA 2 TANE BAĞLANTI SOKETİ 1 TANE LDR 2 TANE MİL 2 TANE SAYICI DEVRESİ 1 TANE PANEL 27 TANE DİŞLİ RAY 2 TANE YAPI BLOKLARI 68 TANE YÜRÜYEN BANT 2 TANE ALÜMİNYUM DESTEK 2 TANE OPTO CUPLOR 1 TANE PANEL TUTTURUCU 2 TANE DİŞLİ KUTUSU 3 TANE YÜRÜYEN BANT TEKERLEĞİ 4 TANE Tablo 1: Malzeme Listesi 4. OTOMASYON SİSTEMİNİN BLOK ŞEMASI 00 Sayıcı E6 Birinci Bant İkinci Bant Tetikleme Kolu Şekil 1: Sistemin Şematik Blok Diyagramı 2388

3 5. SİSTEMDE KULLANILAN PARÇALARIN RESİMLERİ Resim 1: Motorlar ve mikro anahtarlar Resim 2: Dişli raylar 2389

4 Resim 3: LDR ler Resim 4: Mil ve motor dişli çarkı Resim 5: Seramik benzetimleri 2390

5 Resim 6: Elektromıknatıs Resim 7: Panel kapakları 2391

6 Resim 8: Alüminyum profiller Resim 9: Güç kaynakları 2392

7 Resim 10: Arabirim (Interface) Resim 11: Dizüstü Bilgisayar Resim 12: Alüminyum yapı blokları 2393

8 Resim 13: Yürüyen bant tekerlekleri Resim 14: Yürüyen bantlar 2394

9 Resim 15: Dişli çark Resim 16: Bağlantı kabloları 2395

10 Resim 17: Kamalar ve yapı blokları 6. SİSTEMİN MONTAJ AŞAMASI Otomasyon sisteminin montajına, montaj platformunun üzerine seramiklerin hareket edeceği yürüyen bandın yerleştirilmesi ile başlanır. Daha sonraki işlemleri gösteren resimler işlem sırası ile aşağıda verilmektedir. Resim 18: Seramikleri taşıyan yürüyen bant 2396

11 Resim 19: Platform üzerindeki yürüyen bant Resim 20: Tutucu kolun bir bölümü 2397

12 Resim 21: Tutucu kolun bulunduğu düzenek Resim 22: Ürünü 2. yürüyen banda bıraktıran düzenek 2398

13 Resim 23: Işık kaynakları ve elektromıknatıs Resim 24: Platform üzerinde bulunan dişli çark ve yürüyen bant 2399

14 Resim 25: Seramiklerin tespitini yapan algılayıcılar Resim 26: Güç dağıtım düzeneği 2400

15 Resim 27: Otomasyon sisteminin genel görünümü Resim 28: Sistemin soldan yakından görünümü 2401

16 Resim 29: Sistemden bir kesit PRENSİBİ 7. SERAMİK PAKETLEME OTOMASYONUNUN ÇALIŞMA Projenin çalışma prensibini kısaca şu şekilde özetlemek mümkündür. Bant üzerinde bulunan ürün robot koluna doğru hareket etmekte ve kolun ürünü alabileceği hizaya gelince durmaktadır. Ardından robot kolu önce ileriye sonra da aşağıya doğru hareket ederek ürünü almaktadır. Robot kolu tekrar yukarı ve geri hareketlerini sergileyerek başlangıç noktasına gelmektedir. Bundan sonra paketleme işleminin gerçekleşeceği bölüme doğru hareket etmek için dairesel bir hareket sergilemektedir. 2402

17 Paketlenmek ve ilgili birime gönderilmek üzere diğer bandın üzerine doğru önce ileri sonrada aşağıya doğru hareket edip ürünü bırakmaktadır. Daha sonra bir sonraki ürünü alabilmek için ilk konumuna gitmekte ve ardından bir sonraki yük için aynı işlemleri gerçekleştirmektedir. Bu işlemlerin gerçekleşmesi ve otomasyon üzerine yerleştirilen parçaların nasıl çalıştıkları şu şekilde açıklanabilir: Işık ve ldr1'in oluşturmuş olduğu E1 anahtarı birinci bandın üzerinde yük olup olmadığını kontrol etmektedir. Eğer E1'in durumu 0 ise bandın üzerinde yük var demektir ve M1 motoru devreye girmektedir. M1 motoru sistemde yürüyen bandı hareket ettirmek için kullanılır. Bu bant sistemde ürünlerin robot koluna ulaştırıldığı bant olarak kullanılır. M1 motorunun harekete geçmesiyle birinci bant ileri doğru harekete geçer ve ürün robot koluna doğru ilerler. E1 ile aynı sisteme sahip olan E2 anahtarı ürünü algıladığı anda M1 motorunun işlevi biter ve hareket eden bant durur. Bundan sonra robot kolunu ileri yönde harekete geçirecek olan M3 motoru çalışır. M3 motoru parametresinde belirtilen zaman kadar hareket ettikten sonra robot kolunun ileri yöndeki hareketini durdurur. Yükü almak üzere robot kolunun aşağıya inmesini sağlayan M2 motoru harekete geçer. M2 motoru yükü alacak seviyeye kadar indikten sonra durur. Bu noktadan itibaren robotun tutucu kolunun işlevini gerçekleştirmek amacıyla kullanılan Elektromanyetik mıknatıs ürünü yakalar. Böylece robot kolu yükü almış olur. Bu noktada E6 anahtarı robot kolunun yükü alması sebebiyle sayacı 1 arttırır. Ardından M2 motoru tekrar yukarı yönde harekete geçerek yükü yukarı kaldırır. M3 motoru tekrar ilk hareketinde olduğu zaman kadar robot kolunu geriye çeker ve durur. Bundan sonra robot kolunun paketleme yapılacak üniteye gitmesi ve ürünü bırakması için, dairesel yönde hareket ettirecek 2403

18 olan M4 motoru harekete geçer. Dairesel yönde robot kolunu döndüren M4 motoru, kolun ikinci bant üzerine gelip gelmediğini algılayacak olan E4 anahtarı konumunun 0 olmasıyla durur. Bu aşamada robot kolu paketleme ünitesine gelmiş demektir. Ardından paketleme ve ürünü ikinci bant üzerinden aktarma işlemi için tekrar M3 motoru devreye girer. M3 motoru robot kolunu ileri yönde hareket ettirip belli bir zaman sonra durur. Bu zaman dilimi yükün bant üzerine denk geleceği kadar ihtiyaç duyulan zamandır. Daha sonra M2 motoru aşağıya doğru robot kolunu harekete geçirir. M2 motoru aşağı doğru hareket edip bir miktar bekler. Bu bekleme sürecinde E5 anahtarı ve M5 motoru işlev görür. Bilgisayar ile maksimum 4 adet motor kontrol edilebildiği için M5 motoru dışarından kontrollü olarak çalışmaktadır. Robot yükü bıraktığı anda M5 motoru harekete geçmesi gerekmektedir. İşte bunu sağlamak için E5 anahtarı kullanılmıştır. E5 anahtarı yükü tutmakta olan Elektromanyetik mıknatısın akımını keserek robot kolunun yükü bırakmasını ve aynı zamanda M5 motorunu çalıştırarak ürünün bir diğer bölüme gönderilmesini sağlamaktadır. Bu olayın gerçekleşmesi için diğer anahtarların aksine E5 anahtarının üç bacağından da yararlanılmıştır. E5'in 1,2 ve 3 nolu bacakları bulunmaktadır. 1 ve 2 nolu bacaklar elektromanyetik mıknatısa gelen akımı, 1 ve 3 nolu bacaklar ise M5 motoruna giden akımı kontrol etmektedir. E5 anahtarı normalde 1 ve 2 nolu bacaklarından akım iletmektedir. Bu da elektromanyetik mıknatısa akım verildiğini ve dolayısıyla yükün tutulduğunu göstermektedir. M2'nin aşağı yönde hareketi esnasında E5 anahtarı tetikleme kolu sayesinde tetiklenmekte ve dolayısıyla iletim yönü olan 1-2 nolu bacaklar 1-3 şeklinde değişmektedir. Bu durum ise elektromanyetik mıknatısa verilen akımın kesilmesi ve M5 motorunun çalıştırılması demektir. Böylece elektromanyetik mıknatısın tutma işlevi 2404

19 devre dışı bırakılıp yükün bırakılması, M5 motorunun hareketiyle ikinci badın hareket etmesi ve yükü bir diğer bölüme iletmesi sağlanmıştır. Bu işlemlerden sonra robot kolu bir sonraki yük için harekete geçmektedir. M2 motoru yukarı yönde hareket etmekte ve tekrar E5 anahtarı konum değiştirmektedir. Dolayısıyla M5 motoru durmakta ve elektromanyetik mıknatıs bir sonraki yükü tutmak için tekrar gerilim ile beslenmektedir. M3 motoru robot kolunu tekrar geri çekmekte ve M4 motoru kolu tekrar dairesel yönde ve ters istikamette harekete geçirmektedir. E3 anahtarının konum değiştirmesiyle M4 motoru durmakta ve Robotu yükü alabilmek için başlangıç noktasına dönmüş olmaktadır. Eğer birinci bant üzerinde yük varsa bu işlemler tekrarlanmakta, yok ise robot çalışmasını bitirmektedir. 8. PROJENİN BİLGİSAYARLA KONTROLÜ Otomasyon sisteminin bilgisayarla kontrol edilebilmesi için LOGO programlama dilinin bilinmesi gerekir. Programda, ilgili arabirime bağlı olarak motor, sensör (algılayıcı), switch (mikro anahtar) ve bunun gibi parçaların kontrolü gerçekleştirilmektedir. Arabirim sayesinde, bilgisayardan gelen dijital sinyaller analog sinyallere çevrilmiştir. Bu kontrolü sağlayan program aşağıdaki gibidir. TO START INIT IF EQUALP STATUS E4 1 [START] ILK 2405

20 TO ILK MCCW M4 IF EQUALP STATUS E2 1 [ILK] MSTOP M4 ILK2 TO ILK2 MCW M1 IF EQUALP STATUS E1 1 [ILK2] MSTOP M1 DON1 TO DON1 MCCW M3 WAIT 2 MSTOP M3 DON 2406

21 TO DON MCCW M2 WAIT 1.5 MSTOP M2 WAIT 1 MCW M2 WAIT 1.5 MSTOP M2 GERI TO GERI MCW M3 WAIT 2 MSTOP M3 DON2 TO DON2 MCW M4 IF EQUALP STATUS E3 1 [DON2] 2407

22 MSTOP M4 DON3 TO DON3 MCCW M3 WAIT 3 MSTOP M3 DON4 TO DON4 WCCW M2 WAIT 0.6 MSTOP M2 WAIT M2 MCW M2 WAIT 0.6 MSTOP M2 MCW M3 WAIT

23 MSTOP M3 MCCW M4 WATCH E2 START 9.PROGRAMDA KULLANILAN KOMUTLARIN AÇIKLAMASI TO INIT MCW MCCW MSTOP WAIT : Bir prosedürün başlangıcının ilk komutudur. : Bir prosedürün sonlandırılmasını sağlar. : Tüm hareketleri durdurur ve iletişimi yeniden kurar. : Parametresinde belirtilen motorun hareketinin saat yönünde olmasını sağlar. : Parametresinde belirtilen motorun hareketinin saat yönünün tersi yönünde olmasını sağlar. : Parametresinde belirtilen motoru durdurur. : Mevcut motorun belirtilen saniye kadar çalışmasını sağlar. 2409

24 WATCH IF EQUALP STATUS Parametresinde belirtilen anahtarın konumunu gözetler. : Mevcut anahtarın konumuna göre şartın sağlanmasını veya iptalini sağlar. 10. PROGRAMIN ADIM ADIM AÇIKLANMASI Seramik paketleme otomasyonunun LOGO dilinde yazılmış olan program satırlarının açıklaması şu şekildedir. TO START INIT IF EQUALP STATUS E4 1 [START] ILK TO START ile gösterilen satır programın başlangıcını teşkil etmektedir. TO ifadesi programın başlangıç yerini, START ifadesi programın adını belirtmektedir. INIT komutu tüm hareketleri durdurur ve iletişimi tekrar kurmak için arabirimi ve hafızayı ayarlar. IF EQUALP STATUS E4 1 [START] komut satırı ile mevcut olan E4 anahtarının durumu değiştiği anda bir alt komut olan ILK prosedürüne dallanma yapılır. 2410

25 TO ILK MCCW M4 IF EQUALP STATUS E2 1 [ILK] MSTOP M4 ILK2 TO ILK ile prosedürün adı tanımlanmıştır ve bu ifade prosedürün ilk satırıdır. MCCW M4 komut satırı ile M4 motoruna saat yönüne ters yönde hareket verilir. IF EQUALP STATUS E2 1 [ILK] komut satırı ile mevcut olan E2 anahtarının durumu değişene kadar motor hareket eder. Değiştiği anda 1 durumu 0 olmaktadır. E2 anahtarının durumu değiştiği anda MSTOP M4 komut satırı ile M4 motoru durdurulur. Daha sonraki satırda ILK2 prosedürüne dallanma sağlanır. Bu alt program bloğuyla elektrik kesilmesi veya güç kaybı olduğu durumlarda motorlar ilk konumunu alacaktır. TO ILK2 MCW M1 IF EQUALP STATUS E1 1 [ILK2] MSTOP M1 DON1 TO ILK2 ile prosedürün adı tanımlanmıştır ve bu ifade prosedürün ilk satırıdır. MCW M1 komut satırı ile M1 motoruna saat yönünde hareket verilir ve böylelikle birinci yürüyen bant hareket eder. IF EQUALP 2411

26 STATUS E1 1 [ILK2] komut satırı ile mevcut olan E1 anahtarının durumu değişene kadar motor hareket eder. Değiştiği anda 1 durumu 0 olmaktadır. E1 anahtarının durumu değiştiği anda MSTOP M1 komut satırı ile M1 motoru durdurulur. Daha sonraki satırda DON1 prosedürüne dallanma sağlanır. TO DON1 MCCW M3 WAIT 2 MSTOP M3 DON TO DON1 ile prosedürün adı tanımlanmıştır ve bu ifade prosedürün ilk satırıdır. MCCW M3 komut satırı ile M3 motoruna saat yönüne ters yönde hareket verilir. Bu komut sayesinde robot kolu x ekseninde ileri yönde hareket ederek robot kolunu ürünü almaya yönlendirir. WAIT 2 komut satırında ise program 2 saniyelik bir bekleme sağlar. MSTOP M3 komut satırı ile M3 motoru durdurulur. Daha sonraki satırda DON prosedürüne dallanma sağlanır. TO DON MCCW M2 WAIT 1.5 MSTOP M2 2412

27 WAIT 1 MCW M2 WAIT 1.5 MSTOP M2 GERI Prosedür TO DON komut satırıyla başlatılır. MCCW M2 komutu ile M2 motoruna saat yönünün ters istikametinde bir hareket verilir. Böylelikle robot kolu y ekseninde aşağı yönde hareket ederek robot kolunun ürünü almasını sağlar. WAIT 1.5 ile program M2 motorunun 1.5 sn çalışmasını sağlar. MSTOP M2 ile M2 motoru durdurulur ve WAIT 1 komut satırı ile bu süre 1 sn sürer. MCW M2 ile M2 motoru saat yönünde hareket eder ve WAIT 1.5 ile bu süre 1.5 sn sürer. Daha sonra GERI alt programına dallanma yapılır. TO GERI MCW M3 WAIT 2 MSTOP M3 DON2 2413

28 TO GERI ile prosedürün adı tanımlanmıştır ve bu ifade prosedürün ilk satırıdır. MCW M3 komut satırı ile M3 motoruna saat yönünde hareket verilir. Bu komut sayesinde robot koluna x ekseninde geri yönde hareket verir. WAIT 2 komut satırında ise program 2 saniyelik bir bekleme sağlar. MSTOP M3 komut satırı ile M3 motoru durdurulur. Daha sonraki satırda DON2 prosedürüne dallanma sağlanır. TO DON2 MCW M4 IF EQUALP STATUS E3 1 [DON2] MSTOP M4 DON3 TO DON2 ile prosedürün adı tanımlanmıştır ve bu ifade prosedürün ilk satırıdır. MCW M4 komut satırı ile M4 motoruna saat yönünün tersine, robot koluna 90 0 lik hareket verilir ve bu sayede 1. yürüyen banttan alınan ve sayımı yapılan ürün 2. banda bırakılarak ilgili üniteye gönderilir. IF EQUALP STATUS E3 1 [DON2] komut satırı ile mevcut olan E3 anahtarının durumu değişene kadar motor hareket eder. Değiştiği anda 1 durumu 0 olmaktadır. E3 anahtarının durumu değiştiği anda MSTOP M4 komut satırı ile M4 motoru durdurulur. Daha sonraki satırda DON3 prosedürüne dallanma sağlanır. TO DON3 2414

29 MCCW M3 WAIT 3 MSTOP M3 DON4 TO DON3 ile prosedür tanımlanmıştır. MCCW M3 komut satırı ile M3 motoruna saat yönünün ter yönünde hareket verilir. Bu komut sayesinde robot koluna x ekseninde ileri yönde hareket verir. WAIT 3 komut satırında ise program 3 saniyelik bir bekleme sağlar. MSTOP M3 komut satırı ile M3 motoru durdurulur. Daha sonraki satırda DON2 prosedürüne dallanma sağlanır. Bu alt programda robot kolu tarafından tutulan ürün diğer banda yönlendirilir. TO DON4 WCCW M2 WAIT 0.6 MSTOP M2 WAIT 1 MCW M2 WAIT 0.6 MSTOP M2 MCW M3 WAIT

30 MSTOP M3 MCCW M4 WATCH E2 START TO DON4 komutuyla DON4 prosedürü çalıştırılarak MCCW komutuyla M2 motoru saat yönünün tersine döndürülür. WAIT komutuyla 0.6 sn kadar M2 motorunun hareketi devam eder. MSTOP komutuyla M2 motoru durdurulur. Burada ürün, sisteme dışardan bağlanan harici M5 motoru yardımıyla ilgili birime gönderilir. WAIT, 1 saniyelik bekleme işlemini gerçekleştirir. MCW ile M2 motorunun y ekseninde yukarı doğru hareketi sağlanır ve bu süre WAIT 0.6 ile 0.6 saniye sürer. Bu sürenin sonunda MSTOP komutuyla M2 motoru durdurulur. MCW komutuyla M3 motoruna x ekseninde geri yönde hareket verilir. Bu hareket WAIT komutuyla 3 saniye sürer ve MSTOP komutuyla M3 motoru durdurulur. MCCW komutuyla M4 motoru saat yönünde 90 0 lik dairesel hareket yaparak diğer bir ürünü almak için ilk konumunu alır. WATCH komutu E2 anahtarının durumuna göre program akışını sürdürür. E2 anahtarı değişmesi durumunda, yani yeni bir ürün gelmesi durumunda START alt programına dallanma yapılarak diğer bir ürün için aynı işlemler tekrarlanır. 1. SONUÇ Bu çalışma sayesinde günlük yaşantımızda karşılaştığımız birçok değişik otomasyon sistemlerinin çalışma prensipleri hakkında temel bilgiler edinilmiştir. Projenin düşünülmesi, rapor halinde sunulması, bilahare montaj 2416

31 safhasına geçilmesi ve sonuçta bilgisayarla çalıştırılması, sistematik çalışma kurallarını öğretmektedir. Benzetim olarak gerçekleştirilen bu proje ile öğrenciler, beyin jimnastiği yapmaktadırlar ve sonuçta hayal ettikleri bir sistemi uygulamaya alarak, özgüven kazanmaktadırlar. KAYNAK Seramik Paketleme Otomasyonu, Fırat Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Bölümü Bahar Yarıyılı, Robotik Dersi,Gündüz IV 2417

32 2418