5.34. VİDA YUVASI AÇMA OTOMASYONU

Transkript

1 5.34. VİDA YUVASI AÇMA OTOMASYONU Prof. Dr. Asaf VAROL Giriş: Günümüzde birçok alanda özellikle üretimde otomasyon sistemleri kullanılmaktadır. Otomasyonun girdiği ortamlarda insan müdahalesi minimuma inmiştir. Gelişen teknolojiye paralel olarak, otomasyon günlük yaşantımızın bir parçası haline gelmiştir. Otomasyon, bir elektrikli fırın veya otomatik çamaşır makinesinin ısı ve yıkama programının ayarlanması, marketlerde veya otellerde kapının otomatik olarak açılıp kapanması gibi bir çok kullanım alanına sahiptir. Özellikle, elektronik ve bilgisayar alanındaki gelişmeler insan yaşamını daha kolay hale getirmektedir. Çağımız, bilgi ve teknoloji çağıdır. Artık birçok alanda, insan gücü yerine, çeşitli makineler ve robotlar kullanılmaktadır. Bu da otomasyonun, gelişen teknolojiler arasında yer almasına neden olmaktadır. Peki, sıkça kullandığımız ve sıkça duyduğumuz otomasyon kelimesinin anlamı nedir? Bir kontrol ünitesi veya mikroişlemci yardımıyla; yapacağı işler kendisine öğretilen, kendisine öğretilen işleri daha hızlı, daha hatasız ve daha ucuza yapan; bilgisayar, elektronik ve mekanik parçalardan oluşan sisteme otomasyon denir. İnsanların çalışamayacağı yerlerde, otomasyon sistemleri kullanılmaktadır. Ayrıca otomasyon sayesinde, günümüz insanının en büyük 2043

2 problemi olan zamanı iyi kullanamama büyük oranda azalmıştır. Çünkü, otomasyon sayesinde; bankadan para çekme, araba yıkama vb. alışılagelmiş işler daha kısa sürede yapılabilmektedir. Otomasyonun hızla ilerleme kaydettiği alanlardan bazıları şunlardır: Uzay araştırmaları Savunma sanayi Endüstri sanayi Tıp alanı Dağıtım ve haberleşme 1. Projenin Konusu ve Amacı: Günlük hayatta kullandığımız birçok malzemede en az bir tane vida yuvası bulunmaktadır. En basitinden; her gün oturduğumuz koltuklarda, bindiğimiz arabalarda, kullandığımız elektronik aletlerde birçok vida yuvası bulunmaktadır. Bunların insan tarafından hatasız olarak tek tek yapılması çok zordur. Bu duruma bir çözüm getirmek amacıyla, Nasıl bir otomasyon sistemi geliştirebiliriz? sorusuna benzetim yöntemiyle cevap bulmaya çalışalım. Vida yuvası açma benzetim projesinde amaç; istenilen yere, istenilen sayı ve büyüklükte vida yuvası açmaktır Otomasyon Sisteminin Blok Şeması: Vida yuvası açma projesine ait blok şeması aşağıda verilmiştir. 2044

3 Anahta r E7 r M3 Moto Anahta r E2 Motor M1 Anahtar E6 Motor M4 Anahtar E4 Anahtar E3 Döner Dişli Anahtar E1 Motor M2 Yürüyen Bant Şekil 1: Robotun blok diyagramı 2045

4 1.2. Motor ve Anahtarların Görevleri: M 1 M 2 M 3 Vida açma kolunun aşağı ve yukarı hareketini sağlayan motor. Yürüyen bandın hareketini sağlayan motor. İtme kolunun ileri ve geri hareketini sağlayan motor. M 4 Dişli döner tablanın dönmesini sağlayan motor. E 1 Vida yuvası açma kolunun aşağı hareketini sınırlayan anahtar. E 2 E 3 E 4 E 6 Vida yuvası açma kolunun yukarı hareketini sınırlayan anahtar. Dişli döner tablanın dönme hareketini 90º de sınırlayan anahtar. Dişli döner tablanın dönme hareketini 360º de sınırlayan anahtar. İtme kolunun ileri hareketini sınırlayan anahtar. E 7 İtme kolunun geri hareketini sınırlayan anahtar. 2046

5 verilmiştir Malzeme Seçimi: Sistemin kontrolü için kullanılan malzemeler tablo halinde aşağıda Kullanılan malzemenin adı: Kullanılan malzemenin adedi: Dc motor 4 Anahtar 6 Döner dişli 1 Dişli çark kutusu 4 Yürüyen bant 1 21 cm lik alüminyum 2 12 cm lik alüminyum 3 3 cm lik yapı bloğu cm lik yapı bloğu 31 Uzun dişli ray 3 Kısa dişli ray 4 Mil 1 Helezon yay 1 Eksenli U tipi redüktör

6 1.4. Robotun Yaptığı Hareketler: HAREKET MOTOR ANAHTAR AŞAĞI HAREKET M1 E1 YUKARI HAREKET M1 E2 İLERİ HAREKET M3 E6 GERİ HAREKET M3 E7 90º DÖNME 360º DÖNME YÜRÜYEN BANT M4 M4 M2 E3 E4 2048

7 Sistemde Kullanılan Parçaların Resimleri Resim 1: Sistemi kontrol eden bilgisayar Resim 2 : Sistemin iletişimini sağlayan arabirim kablosu 2049

8 Resim 3 : Bilgisayarla sistem iletişimini sağlayan arabirim Resim 4 : Sistemde kullanılan DC motor 2050

9 Resim 5 : Sistemde kullanılan anahtarlar Resim 6 : Dişli çark kutusu 2051

10 Resim 7 : Yapı blokları Resim 8 : Alüminyum yapı blokları 2052

11 Resim 9: Panel kapakları Resim 10 : Dişli raylar Resim 11 : Panel tutturucuları 2053

12 Resim 12 : Helezon Resim 13 : U tipi redüktör Resim 14 : Dişli döner tabla 2054

13 Resim 15 : Yürüyen bandın montajında kullanılan miller 1.5. Montaj Aşamaları: a) Yürüyen bandın montajı Resim 16: Yürüyen bandın hareketini sağlayan mil, çark ve sıkıştırıcıların montajı 2055

14 Resim 17 : Yürüyen bant hareketini sağlayan milin, yapı bloklarıyla birleştirilmesi Resim 18 : Resim 16 da yapılan montajın plaket üzerine monte edilmesi 2056

15 Resim 19 : Resim 17 de yapılan montajın plaket üzerine monte edilmesi Resim 20 : Yürüyen bandın genel görünümü 2057

16 b) Vida yuvası açma kolunun montajı Resim 21 : Yapı blokları, alüminyum çubuklar, motor ve motor dişlisinin montajı sonucu oluşan robot kolu Resim 22 : Vida yuvası açma robot kolunun plakete montajı 2058

17 c) Döner tablanın montajı Resim 23: Dişli döner tablanın yapı bloklarıyla monte edilmesi Resim 24 : Dişli döner tablanın plaket üzerine monte edilmesi 2059

18 Resim 25 : M4 motorunun plaket üzerine monte edilmesi Resim 26 : E3 ve E4 anahtarlarının plaket üzerine monte edilmesi 2060

19 d) İtme kolunun montajı Resim 27 : İtme kolunun dişli ray üzerine monte edilmesi Resim 28 : İtme kolunun plaket üzerine monte edilmesi 2061

20 Resim 29 : Motor ve anahtarların arabirim ile bağlantısı Resim 30 : Sistemin en son çalışmaya hazır hali 2062

21 2. Robotun Çalışması: Proje ilk çalıştırıldığında M1 motoru saat yönünde dönecek ve vida yuvası açma kolu, aşağıya doğru hareket edecektir. Robot kolu E1 anahtarının üzerine geldiğinde, E1 anahtarı konum değiştirecek, buna bağlı olarak M1 motoru duracaktır ve malzemeye bir tane vida yuvası açılacaktır. İlk vida yuvası açıldıktan sonra M1 motoru ters yönde çalışacak, robot kolu yukarıya doğru hareket edecektir.robot kolu E2 anahtarı üzerine gelindiğinde ise E2 anahtarı konum değiştirecek, buna bağlı olarak M1 motoru duracaktır. M1 motoru durduktan sonra dişli döner tablanın dönme hareketini sağlayan M4 motoru çalışacaktır. Dişli döner tabla üzerinde bulunan platformda anahtarların konumunu değiştirmek amacıyla kullandığımız engel, E3 anahtarı üzerine geldiğinde, E3 anahtarı konum değiştirecek ve buna bağlı olarak M4 motoru duracaktır.bu durumda dişli döner tabla, 90º dönmüş olacaktır. İkinci vida yuvasını açmak üzere M1 motoru çalışmaya başlayacak ve bunu takip eden hareketler tekrarlanacaktır. 2063

22 Bu işlem platformdaki engel E4 üzerine gelinceye kadar yani 4.vida yuvası açılana kadar devam edecektir. 4. vida yuvası açıldıktan sonra M3 motoru çalışacak ve itme kolu, E6 anahtarı üzerine gelinceye kadar ileri yönde hareket edecektir. Böylece döner tabla üzerindeki malzeme taşıma kabına aktarılmak için yürüyen bant üzerine itilecektir. Malzeme yürüyen bant üzerine itildikten sonra, M3 motoru ters yönde çalışacak ve itme kolu geriye doğru hareket edecektir. E7 anahtarı üzerine gelindiğinde ise; E7 anahtarı konum değiştirecek, buna bağlı olarak M3 motoru duracaktır. Daha sonra M2 motoru çalışacak ve yürüyen bant harekete geçecektir. Yürüyen bant üzerindeki malzeme taşıma kabına boşaltılana kadar yürüyen bant hareketine devam edecektir. Döner tabla üzerine başka bir malzeme yerleştirildikten sonra bu işlemler seri bir şekilde tekrarlanacaktır. 3. Vida Yuvası Açma Projesinde Kullanılan Logo Programı: TO BASLA INIT ASAGI BASLA END TO ASAGI IF EQUALP STATUS E1 0 [MCW M1] IF EQUALP STATUS E1 1 [MSTOP M1] IF EQUALP STATUS E1 1 [YUKARI] ASAGI 2064

23 END TO YUKARI WAIT 2 IF EQUALP STATUS E2 0 [MCCW M1] IF EQUALP STATUS E2 1 [MSTOP M1] IF EQUALP STATUS E2 1 [DON] YUKARI END TO DON MCCW M4 IF EQUALP STATUS E4 1 [WAIT 1 MSTOP M4] IF EQUALP STATUS E4 1 [ILERI] WATCH E3 WAIT 1 MSTOP M4 ASAGI END TO ILERI IF EQUALP STATUS E6 0 [MCW M3] 2065

24 IF EQUALP STATUS E6 1 [MSTOP M3] IF EQUALP STATUS E6 1 [GERI] ILERI END TO GERI IF EQUALP STATUS E7 0 [MCCW M3] IF EQUALP STATUS E7 1 [MSTOP M3] IF EQUALP STATUS E7 1 [BANT] GERI END TO BANT MCCW M2 WAIT 22 MSTOP M2 WAIT 5 BASLA END Programın Açıklaması: TO BASLA 2066

25 INIT ASAGI TO BASLA etiketi ile başlayan ana programda, INIT komutuyla sistem başlangıç durumuna alındıktan sonra ASAGI alt programına dallanılır. TO ASAGI IF EQUALP STATUS E1 0 [MCW M1] IF EQUALP STATUS E1 1 [MSTOP M1] IF EQUALP STATUS E1 1 [YUKARI] TO ASAGI alt programı, vida açma kolunu aşağı doğru hareket ettirmektedir. Eğer E1 0 ise MCW M1 komutu ile M1 motoru saat yönünde çalışarak robot kolunun aşağıya doğru hareket etmesini sağlayacaktır. E1 1 (E1 basılı iken) olduğunda ise MSTOP M1 komutu ile M1 motoru duracaktır ve YUKARI alt programına dallanacaktır. TO YUKARI WAIT 2 IF EQUALP STATUS E2 0 [MCCW M1] IF EQUALP STATUS E2 1 [MSTOP M1] IF EQUALP STATUS E2 1 [DON] TO YUKARI alt programı, aşağıya inmiş olan vida açma kolunun yukarıya doğru hareket etmesini sağlamaktadır. WAIT 2 ile 2 saniye 2067

26 bekledikten sonra eğer E2 0 ise MCCW M1 komutu ile M1 motoru saat yönünün tersinde çalışacaktır. E2 1 olduğunda robot kolu ilk konumuna gelecektir. İkinci ve üçüncü komut satırlarıyla, önce MSTOP M1 ile M1 motoru duracak sonra DON alt programına dallanılacaktır. TO DON MCCW M4 IF EQUALP STATUS E4 1 [WAIT 1 MSTOP M4] IF EQUALP STATUS E4 1 [ILERI] WATCH E3 WAIT 1 MSTOP M4 ASAGI TO DON alt programı, dişli döner tablanın hareket etmesini sağlamaktadır. MCCW M1 komutu ile M1 motoru saat yönünün tersinde dönecektir. Eğer E4 1 ise WAIT 1 komutu ile 1 saniye bekleyecek ve MSTOP M4 ile M4 motorunu durduracak, ILERI alt programına dallanılacak. Eğer E4 1 değilse WATCH E3 ile E3 anahtarının konum değiştirmesi beklenecek E3 konum değiştirdiğinde WAIT 1 ile 1 saniye beklenilecek ve MSTOP M4 ile M4 motoru durdurulduktan sonra ASAGI alt programına dallanılacaktır. E3 anahtarı 90º lik dönme hareketini, E4 anahtarı ise 360º lik dönme hareketini kontrol etmektedir. Aşağı, yukarı ve don alt programları toplam 4 defa işletilecek ve malzeme üzerine 4 tane vida yuvası açıldıktan sonra E4 anahtarı 1 olacaktır ve ILERI alt programı işletilecektir. 2068

27 TO ILERI IF EQUALP STATUS E6 0 [MCW M3] IF EQUALP STATUS E6 1 [MSTOP M3] IF EQUALP STATUS E6 1 [GERI] TO ILERI alt programıyla, itme kolunun, ileri doğru hareketi sağlanmaktadır. E6 0 ise yani E6 anahtarına basılı değil iken MCW M3 ile M3 motoru saat yönünde dönecektir. E6 1 olduğunda ise MSTOP M3 ile motoru duracak ve GERI alt programına dallanılacak. TO GERI IF EQUALP STATUS E7 0 [MCCW M3] IF EQUALP STATUS E7 1 [MSTOP M3] IF EQUALP STATUS E7 1 [BANT] TO GERI alt programı, ileri yönde hareket eden itme kolunun tekrar eski konumuna dönmesini sağlar. Eğer E7 0 ise MCCW M3 komutu ile M3 motoru saat yönünün tersinde dönerek ve itme kolunu geri yönde hareket ettirecektir. E7 anahtarı 1 olduğunda, MSTOP M3 komutu ile M3 motoru duracak ve BANT alt programına dallanılacak. TO BANT MCCW M2 WAIT 22 MSTOP M2 WAIT

28 BASLA TO BANT alt programı, yürüyen bant üzerindeki malzemenin, taşıma kabına aktarılması için yürüyen bant hareketini sağlamaktadır.to BANT alt programı işletildiği anda MCCW M2 komutu ile M2 motoru saat yönünün tersinde çalışmaya başlayacak. WAIT 22 ile M2 motoru 22 saniye çalıştıktan sonra MSTOP M2 ile duracaktır. WAIT 5 ile 5 saniye bekledikten sonra BASLA alt programına dallanılarak işlemler tekrar baştan başlayacaktır. Vida yuvası açma benzetim projesinde, yürüyen bandın hareketi, 22 saniye ile sınırlandırılmıştır. Bu zaman sınırlaması, kullanılan motorların gücüne göre değişir. Sonuç: Vida açmak amacıyla tasarlanan ve montajı yapılan bu proje başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Projenin teklifi aşamasında, planlanan çalışma şeklinin tamamı ile gerçekleşmesi bizleri sevindirmiştir. Belirlediğimiz amaçlara ulaşılmıştır. Robotik dersiyle öğrenciler, kendi tasarladıkları bir projenin robot setleriyle benzetimini yapabilir ve bu benzetim projesinin kontrolünü kendi yazacakları programla sağlayabilirler. Bu sayede her öğrenci kendisine olan güveni artacak ve ileride karşılarına çıkan bu tür etkinliklere cesaretle yaklaşacaklardır. Kaynak: Vida Yuvası Açma Otomasyonu, Fırat Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Bölümü, Robotik Dersi Projesi, Proje No: 2000/V 2070