MAK4089 MEKATRONİĞE GİRİŞ

Transkript

1 MAK 4089 MEKATRONİĞE GİRİŞ Yrd. Doç. Dr. Kadir ÇAVDAR Uludağ Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Makine Mühendis liğ i Bölümü Makine Elemanları ve Konstrüksiyon BD MAK 4089 MEKATRONİĞE GİRİŞ Yrd. Doç. Dr.-Müh. Kadir ÇAVDAR Dersin Amacı Makine mühendisliği i açısından yeni sayılabilecek olan Mekatronik Tasarım felsefesini öğrenciye öğretmek, Mekatronik tasarım elemanlarını tanıtmak tmak ve bunların n tasarımda kullanımlarını örneklerle açıklamak, makine ve sistem tasarımında yeni düşünce yapılarını öğrenciye kazandırmak. 2

2 MAK 4089 MEKATRONİĞE GİRİŞ Yrd. Doç. Dr.-Müh. Kadir ÇAVDAR Öğrenci Kazanımları Öğrenci mekatronik tasarım felsefesini tanır Makine tasarım ve imalatında mekatronik tasarım yaklaşımının n etkilerini ve sonuçlarını irdeler Klasik mekanik tasarım düşüncesinin yanı sıra mühendislik düşünce yapısına ek değerler erler katar Elektronik tasarım elemanlarını tanır, kullanım alanlarını öğrenir Mekatronik yaklaşımdaki kontrol ve programlama tekniklerini öğrenir 3 MEKATRONİĞE GİRİŞ Dersin İçeriği Mekatronik tasarıma giriş Mekatronik sistem bileşenlerienleri Elektro-mekanik sistemler Algılayıcılar lar (sensors) ve kullanım alanları Eyleyiciler (actuators) ve kullanım alanları Mekatronik sistemlerin programlanması ve programlama teknikleri Makine tasarımında örnek mekatronik uygulamaları Takım tezgahlarında örnek mekatronik tasarım uygulamaları, robotlar Taşıtlarda örnek mekatronik tasarım uygulamaları 4

3 MEKATRONİĞE GİRİŞ Tavsiye Edilen Kaynaklar 1. Mekatroniğe Giriş ders notu. (www20.uludag.edu.tr/~cavdar) Şifre: Mechatronik in Theorie und Praxis, Bosch Automation, 2. Baskı, Mechatronik, B. Heimann, Carl Hanser Verlag, Mechatronics System Design, Shetty D., Kolk R., PWS Publishing Co., Maschinenelemente und Mechatronik II, Birkhofer, TU Darmstadt, Mechatronic systems, G. Pelz, Wiley, Mechatronics Sourcebook, N.C. Braga, Thomson, Delmar Learning, Mechatronics, D. Necsulescu, Prentce Hall, Analytical robotics and mechatronics, W. Stadler, McGraw Hill, Makine Mekanik + Elektronik = Mekatronik Mekatronik; makine, elektronik ve Elektronik İnformatik nformatik informatik (programlama) alanlarını içeren bir disiplinler arası mühendislik bilimi uygulamasıdır. Tipik bir mekatronik sistemde; bir sinyal alınır, işlenir ve kuvvet veya hareket şeklinde dışarıya yine bir sinyal verilir. Bir mekatronik sistem; algılayıcı ve eyleyicilerin birlikteliğidir. 6

4 Taşı Tekniği, Üretim Tekniği veya Mikro-Sistem Tekniği gibi bir çok alanda ortaya konan ileri teknoloji ürünler M ekanik + Elektronik + Yazılım sahalarından bileşenler kullanılarak imal edilmektedir. Örneğin: ABS (Kilitlenmesiz Fren Sistemi) Airbag ESP (Elektronik Stabilite Kontrolü) Common Rail Diesel Injection System Robot Sistemler Modern Takım Tezgahları CD-DVD Player, Recorder Mikro-Mekanik Cihazlar 7 8

5 Mechatronics: 1969 da ilk kez bir Japon firması (Yaskawa Electric Co.) kullandı yılında firma marka olarak patent aldı yılından itibaren terim serbestçe kullanılıyor. Mekatronik artık bir mühendislik bilimi olarak kabul ediliyor. Üç ana mühendislik sahasının M akine M üh. + Elektronik M üh. + Bilgisayar Teknolojisi ortak çalışma alanı olarak görülüyor. Disiplinler arası bir çalışma! AMAÇ: Teknik sistemin fonksiyonunun iyileştirilmesi için ortak çalışma 9 mekanik Ak torik / Sens örik elektronik Modelleme Pros es hesap tekniği bilgisayar teknolojisi 10

6 mekanik elektronik bilgisayar Teknik mekanik, maki ne mühendisliği, hassas cihaz tekniği... Mikro-elektronik, güç elektroniği, ölçme tekniği, aktorik Sistem teorisi, süreç data işlem, yapay zeka, bul anık mantık 11 Sensörler Fiziksel büyüklüklerin Fiziksel elde edilmesi büyüklükler Mekanik Yapı (Gövde, Şasi) Dijital hesaplayıcı Kumanda, düzenleme ve bilgi işlem Ölçüm değerlerinin işlenmesi Ölçüm değerleri Elektronik Bileşenlerenler Güç bölümü Konum bilgileri Geribesleme Eyleyiciler lineer veya döner tahrikler Mekanizmalar ve Kılavuzlar Hareket Mekanik Bileşenlerenler Kuvvet veya Hareket 12

7 Kuvvetler/momentler Ayar büyüklükleri Bozucu giriş Ana Sistem (genellikle mekanik) Hareketler Ölçme büyüklükleri Yardımcı enerji actuators Eyleyiciler Ayar sinyalleri Geri bildirim (ekran, bilgi depolama vb.) Uyarı İşlemciler (kumanda, kontrol, hesap) Duyucular sensors Ölçme sinyalleri Kumanda büyüklükleri 13 geleneksel yaklaşım Tasarı Konstrüksiyon mek atronik y aklaşı m Tasarı Konstrüksiyon Mekanik Sistem ayrı bileşenler Elektronik Mekanik Sistem Elektronik Sistem Mekatronik Sistem 14

8 15 Eğer yardım gerekiyorsa; Hava alanları, tren istasyonları Hastaneler, bakım evleri Eğer enerji tasarrufu isteniyorsa; Soğuk hava deposu girişleri Hava perdesi ile korunan hacimler Eğer hijyenik koşullar gerektiriyorsa; Büyük mutfaklar Havuz, banyo, tuvalet girişleri Eğer emniyet ön planda tutuluyorsa; Kontrollü girişler Acil çıkış yolları 16

9 17 Şartlar (Olmazsa Olmaz!) - Kapının n açılma emniyeti - Kapı 105 ye kadar açılabilsin - Çevre sıcaklığı -10 C ile 60 C arasında değişiyoriyor - Elektrik kesildiğinde, inde, kumanda elle yapılabilsin - Bitmiş inşaatlara da montajı mümkün olsun 18 İstek Listesi! İstekler (Olursa İyi Olur!) - Tüm bilinen kapı malzemelerine uygun (tahta, aluminyum, plastik, çelik, cam,...) - İç ve dış kapı olabilir - Farklı kumanda imkanları Dilekler (Yapabilirsek Çok İyi Olur!) - Düşük kütle, küçük boyutlar - Az enerji kullanımı - Esnek tasarım (boyanmış veya kaplanmış aluminyum çerçeve) eve) - Gürültüsüz çalışma

10 Kapının mekanik ve hidrolik olarak açılıp kapanması 19 Mekanik, elektrik ve elektronik bileşenlerenler 1 - Yan plaka 2 - Silindirik Cıvata 3 - Kapama kuvveti ayarlayıcısı 4 - Elektromotor 5 - Hidrolik pompa 6 - Tahrik mili 7 - Etiket 8 - Kumanda 9 - Kumanda Geciktirici 10 - Açık tutma zamanı 11 - Sigorta SD Kapanma sönümü SG Kapama hızı OD Açılma sönümü OG Açılma Hızı SE Açılma sınırlayıcısı 20

11 Otomatik Kapının n Konstrüktif Özellikleri (1) M e k a n i k Kapı kanadı üzerine montaj imkanı İçeriye veya dışarıya açılabilme Hidrolik pompa sistemiyle kapının açılması 70 Nm den (içeriye) 150 Nm ye kadar (dışarıya) Açma sınırı α=115 ye kadar ayarlanabilsin Açma hızı ayarlanabilir olsun Kapının kapanması kapama yayı sayesinde olsun (8 Nm içeriye, 20 Nm dışarıya) Kapama kuvveti kademesiz olsun Kapanma hızı ayarlanabilir olsun Kapı kanadının ağırlığı max 250 kg olsun Tahrik sisteminin ağırlığı max 13 kg olsun 21 Otomatik Kapının n Konstrüktif Özellikleri (2) E le k tr i k Besleme : 230 V AC 50/60 Hz 115 V AC 60 Hz 24 V DC Güç : W Açık tutma zamanı : 0-60 sn Kumanda gecikmesi : 0-5 sn Program düğmesi: 3 konum; Sistem Kapalı, Otomatik, Kapı Açık Harekete duyarlı algılayıcı ile kumanda, uzaktan kumanda, refleksiyon ışık algılayıcı, otomatik veya manuel kumanda (anahtarlı, el şalteri, ayak şalteri...) E le k tr o n i k 22

12 Otomatik Kapı için in Kumanda Alternatifleri 23 Mekatronik Otomatik Kapı Sisteminin Prototipi 24

13 Uyarıcı sinyalin alınması Hareket sensörlü Mekatronik Sistemli Otomatik Kapı Elektronik kumanda: Sinyal işleme Kumanda sinyalinin verilmes i Kuvvete (momente) veya harekete (dönmeye) çevrim Elektro-hidrolik tahrik 25