T.C. DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ SCARA ROBOT TASARIMI (07B-600 SCARA) BİTİRME PROJESİ Tarık KURU 2001485057 Mehmet ÖZKARAKOÇ 2002485044 Projeyi Yöneten Prof. Dr. HİRA KARAGÜLLE Haziran, 2007 İZMİR
TEZ SINAV SONUÇ FORMU Bu çalışma / /. günü toplanan jürimiz tarafından BİTİRME PROJESİ olarak kabul edilmiştir. Yarıyıl içi başarı notu 100 (yüz) tam not üzerinden (.. ) dir. Başkan Üye Üye Makine Mühendisliği Bölüm Başkanlığına,.. numaralı jürimiz tarafından / /. günü saat da yapılan sınavda 100 (yüz) tam not üzerinden. almıştır. Başkan Üye Üye ONAY II
TEZ SINAV SONUÇ FORMU Bu çalışma / /. günü toplanan jürimiz tarafından BİTİRME PROJESİ olarak kabul edilmiştir. Yarıyıl içi başarı notu 100 (yüz) tam not üzerinden (.. ) dir. Başkan Üye Üye Makine Mühendisliği Bölüm Başkanlığına,.. numaralı jürimiz tarafından / /. günü saat da yapılan sınavda 100 (yüz) tam not üzerinden. almıştır. Başkan Üye Üye ONAY III
TEŞEKKÜR Scara robot tasarımı projemizde imalat teknilleri konusunda bize yardımcı olan Araştırma Görevlisi Murat AKDAĞ a teşekkür ederiz. Solidworks programının kullanımı konusunda yardımlarını bizden esirgemeyen Gökhan GÖRKER e teşekkür ederiz. Tarık KURU Mehmet ÖZKARAKOÇ IV
ÖZET Bu çalışmada endüstride geniş kullanım alanı olan Scara robot tasarımı yapılmıştır. Çalışmanın ilk bölümünde Scara robot ve aparatları tanıtılmış ve teknik özelliklerine değinilmiştir. İkinci bölümde, çeşitli yatakların avantajları düşünülerek uygun yataklama tipi seçilmiş, robotun hareket elemanlarının(kayış, kasnak) hesapları yapılmıştır. Son bölümde robotun SolidWorks ile tasarım yapılmıştır. V
İÇİNDEKİLER İçindekiler.VI Şekil Listesi...VII Bölüm Bir GİRİŞ 1. ROBOT 1 1.1.1 ENDÜSTRİDE ROBOT KULLANIMININ BAŞLICA NEDENLERİ...1 1.1.2 ENDÜSTRİDE ROBOT KULLANIMININ DEZAVANTAJLARI...2 1.2 BAŞLICA ROBOT TİPLERİ 2 1.2.1 KARTEZYEN ROBOT KOLU.2 1.2.2 SİLİNDİRİK ROBOT KOLU...2 1.2.3 KÜRESEL ROBOT KOLU...2 1.2.4 MAFSALLI ROBOT KOLU.3 1.2.5 SCARA ROBOT KOLU...3 1.3 SERVO MOTOR...4 1.4 GRIPPER...5 Bölüm İki 2. KAYIŞ KASNAK MEKANİZMALARI..6 2.1.1 KAYIŞ-KASNAK MEKANİZMALARININ ÜSTÜNLÜKLERİ...6 2.1.2 KAYIŞ-KASNAK MEKANİZMALARININ DEZAVANTAJLARI...6 2.2 KAYIŞ-KASNAK MEKANİZMALARINDA KULLANILAN KAYIŞ TİPLERİ......6 2.2.1 DİŞLİ KAYIŞLAR.......7 VI
2.3 AKS ARALIĞI HESABI...7 2.3.1 AKS ARALIĞI 1 HESABI..8 2.3.2 AKS ARALIĞI 2 HESABI..8 2.3.3 AKS ARALIĞI 3 HESABI..9 Bölüm Üç 3. SCARA ROBOTUN PARÇALARI VE GÖREVLERİ...10 3.1 BORU, FLANŞ ve LAMA...10 3.2 ROBOTUN SABİT KOLU....10 3.2.1 MOTORUN KOLA SABİTLENMESİ..11 3.2.2 MİLİN MOTORA SABİTLENMESİ.13 3.2.3 HAREKETLİ KOL MİLLERİNİN YATAKLANMASI....14 3.2.3.1 KONİK MAKARALI RULMANLAR.15 3.3 ROBOTUN HAREKETLİ KOLU 1....18 3.4 ROBOTUN HAREKETLİ KOLU 2....20 ŞEKİL LİSTESİ ŞEKİL 1.1 SCARA ROBOT 4 ŞEKİL 1.2 4OO W SERVO MOTOR..5 ŞEKİL 1.3 GRIPPER 5 ŞEKİL 2.1 AKS ARALIKLARI...7 ŞEKİL 3.1 BORU, FLANŞ ve LAMA...10 ŞEKİL 3.2 SABİT KOL.10 ŞEKİL 3.3 SABİT KOLUN BORUYA MONTAJI...11 ŞEKİL 3.4 SERVO MOTORUN MONTAJLANDIĞI KISIM..11 ŞEKİL 3.5 SERVO MOTOR..12 ŞEKİL 3.6 SERVO MOTORUN MONTAJI.12 ŞEKİL 3.7 MİL..13 ŞEKİL 3.8 MİLİN MOTORA SABİTLENMESİ..13 VII
ŞEKİL 3.9 MİLİN YATAKLANMASI.14 ŞEKİL 3.10 YATAK FLANŞI...15 ŞEKİL 3.11 30202 KONİK MAKARALI RULMAN...16 ŞEKİL 3.12 RULMANIN MONTAJI 16 ŞEKİL 3.13 YATAKLAMA..16 ŞEKİL 3.14 MİL.17 ŞEKİL 3.15 KOL MİLİNİN MONTAJI.17 ŞEKİL 3.16 KASNAK...18 ŞEKİL 3.17 HAREKETLİ KOL...19 ŞEKİL 3.18 HAREKETLİ KOLUN MİLE MONTAJI 19 ŞEKİL 3.19 KOLUN YATAKLANMASI.20 ŞEKİL 3.20 BURCUN TAKILMASI 20 ŞEKİL 3.21HAREKETLİ KOL 2..21 ŞEKİL 3.22 GRIPPERİN DÖNÜŞ HAREKETİNİN SAĞLANMASI.22 VIII
BÖLÜM BİR GİRİŞ 1) ROBOT Üç veya daha fazla programlanabilir ekseni olan, otomatik kontrollü, programlanabilir, çok amaçlı, bir yerde sabit duran veya tekerlekleri olan endüstriyel uygulamalarda kullanılan manipülatördür. Bir robot, çeşitli işleri yerine getirmek üzere, malzeme, parça veya özel aletleri değişken programlanabilir hareketlerle taşımak üzere tasarlanmış, yeniden programlanabilir, çok fonksiyonlu bir aygıttır. Robot uygulamaları başlıca otomotiv, elektrik, elektronik ve mekanik olmak üzere endüstrinin hemen her alanında görülebilir. 1.1.1) ENDÜSTRİDE ROBOT KULLANIMININ BAŞLICA NEDENLERİ 1. İşçilik maliyetini azaltmak 2. Tehlikeli ve riskli yerlerde çalışanların yerini almak 3. Daha esnek bir üretim sistemi sağlamak 4. Daha tutarlı bir kalite kontrol sağlamak 5. Çıktı miktarını artırmak 6. Vasıflı işçilik sıkıntısını karşılayabilmek 7. Üç vardiya boyunca aralıksız çalışma kabiliyeti, 8. İnsana göre daha fazla yük kaldırma kabiliyeti, 9. İnsana göre daha çabuk sonuca ulaşma kabiliyeti, 10. Usandırıcı ve tekrarlı işlerde yeterlilik, 11. Tehlikeli ortamlarda çalışabilme kabiliyeti, 12. İnsan hatalarını elimine etme, 13. Kalite kontrol hatalarını minimuma indirme, 14. Kendini hızla amorti etme, 15. Yüksek hareket esnekliği, 16. Yüksek kar eldesi. 1
1.1.2) ENDÜSTRİDE ROBOT KULLANIMININ DEZAVANTAJLARI 1. Düşünemez, 2. Vision System, ile yalnızca kendisine öğretilen cisimleri görebilir, 3. Programlanmadan çalışamaz, 4. Kendisine öğretilenleri yapabildiğinden hareketleri kısıtlıdır, 5. Yüksek yatırım maliyeti, 6. Boşa geçen bakım ve onarım zamanlar 1.2) BAŞLICA ROBOT TİPLERİ 1. Kartezyen Robot Kolu, 2. Silindirik Robot Kolu, 3. Küresel Robot Kolu, 4. Mafsallı Robot Kolu. 5. Scara Robot Kolu, 1.2.1) KARTEZYEN ROBOT KOLU Sadece tutma ve taşıma yeteneği olan bu robot tipi X,Y,Z, eksenlerinde doğrusal olarak hareket etme yeteneğine sahiptirler. Basit bir yapıya sahip oldukları için hareketlerin planlanması çok kolaydır. Bu tür robotlarda; pozisyon hesaplamaları, robot uç elemanının bulunduğu pozisyon, mafsalların o anda olduğu yerde bulunduğundan çok kolaydır. 1.2.2) SİLİNDİRİK ROBOT KOLU Silindirik robot kollar da kendi etrafında dönebilen bir mafsal ve bunun üzerinde bulunan X,Y,Z düzleminde doğrusal hareket edebilen kollardan oluşmaktadır. Esnek olmayan silindirik bir koordinat sistemine sahiptirler. Kartezyen robot kola göre hareket serbestiyesi daha geniştir. Çalışma alanı içindeki noktalara ulaşımı çok iyidir. Hareket kabiliyetinin az olmasından dolayı programlanması kolaydır. 1.2.3) KÜRESEL ROBOT KOLU Bel, omuz ve dirsek mafsallarından oluşan bir yapıya sahiptirler. Bel ve omuz mafsalı kendi etrafında dönme hareketi yapabilirken, dirsek mafsalı kola uzama ve kısalma hareketi yaptırmaktadır. Hareket alanı silindirik bir koordinat sistemine sahiptir. Kol yapılarından dolayı eklemli robot kollarına benzemektedirler. Kinematik yapıları kartezyen ve silindirik robot kollara göre 2
daha karmaşıktır. Çalışma şeklinin zihinde canlandırılması zor olduğu için programlama ve kontrolü de zordur. 1.2.4) MAFSALLI ROBOT KOLU İnsan kolunun hareketlerini taklit etmeye en yakın robot kol dur. Üretim sistemlerinde diğer kolların hareket kabiliyetlerinin sınırlı olmasından dolayı mafsal sayısı genellikle 5 veya 6 adet olan robot kollara ihtiyaç duyulmuştur. Bu tip robot kollarda her mafsal ayrı ayrı kontrol edilebilen servo ve step motorlardan oluşmaktadır. Mafsallarda bulunan motorlar 12 24 V. gerilim ile beslenmektedir. Hareket esneklikleri en yüksek olan robot kollardır. Kol üzerinde bulunan her eklem yeri X,Y,Z eksenlerinde üç boyutlu hareket yapabilmektedir. Çalışma alanı içerisinde tanımlanan bir noktaya en kısa yoldan ve kısa zamanda ulaşım imkânı tanımaktadır. Robotun hedef pozisyonlara yaklaşımı mafsal hareketi veya doğrusal X,Y,Z, koordinatları doğrultusunda hareket ederek gerçekleşmektedir. Diğer robot türlerine göre karmaşık bir yapıya sahip olup, programlanması da diğerlerine göre zordur. 1.2.5) SCARA ROBOT KOLU İki eklem yerinde elektrik motoru ve aşağı yukarı hareket edebilen pnömatik koldan oluşmuştur. Eklemlerdeki elektrik motorları eksenlerin kendi etrafında dönmesini sağlamaktadır. Tutucu ağzın bulunduğu kol pnömatik tahrikli olup Z ekseninde hareket etme kabiliyetine sahiptir. Buda robot kola esnek hareket imkânı sağlamaktadır. Hız ve konum performansı çok iyi olduğundan dolayı bu robot kol en çok elektronik sanayinde, elektronik kartlara malzemelerin montajını gerçekleştirmek için kullanılmaktadır. Tasarımı yapılan scara robotun Şekil 1.1 de görüldüğü gibi 4 Serbestlik dereceli, 3 linkli ve bir linki (düşey link), servo motorlu pnömatik olarak hareket ettirilen bir robottur. Pnömatik olarak çalışan, kavrayıcı tutucusu mevcuttur. 3
Şekil 1.1 Scara Robot 1.3) SERVO MOTOR Servo, gücünü, sahip olduğu bir şaft üzerinden dışarıya aktarabilen bir tür mekanizmadır. Bu şaftın konumu, hareket edebildiği aralıkta belirli bir pozisyona, servoya gönderilen kodlu bir sinyale uygun olarak getirilebilir. Kodlu sinyal servonun giriş ucunda bulunduğu sürece konum aynen korunacaktır. Kodlu sinyaldeki değişimlere göre şaftın açısı da değişecektir. Pratikte servolar uzaktan kumandalı uçak, araba vs gibi hobi araçlarının yönlendirme mekanizmalarının harekete geçirilmesinde kullanılır. Tabi radyo kontrollü gemiler, kuklalar ve tabi robotlar da diğer kullanım alanlarının başında gelir. Servolar robotikte son derece faydalıdır. Kapladığı alana oranla çok güçlüdür ve çok az akım çeker. Servonun çektiği akım da kaldırmakta olduğu güçle orantılı olarak değişecektir. Hafif yükler altında çalışan bir servo bu yüzden fazla akım çekmeyecektir. Dış dünyaya bağlantıyı sağlayan 3 adet tel servo motorlarda bulunur. Bunlardan biri güç bağlantısı için, diğeri toprak ve üçüncüsü de kontrol sinyali girişidir. Projede kullanılan motor modeli Mitsubishi HC-KFS (EK I) dir. Tasarımı yapılan projede 2 adet 400 W ve 1 adet 200 W servo motor kullanılmıştır. 4
Şekil 1.2 400 W Servo Motor 1.4) GRIPPER Projede yükleri taşıması için 1 adet pnömatik gripper (EK II) kullanılmıştır. Şekil 1.3 Gripper 5
BÖLÜM İKİ 2) KAYIŞ KASNAK MEKANİZMALARI Kayış kasnak mekanizmalarında döndüren ve döndürülen elemanlara arasında hareket iletimi bu elemanlara sarılan kayış ismi verilen esnek bir eleman aracılığı ile yapılır. Hareketin iletilmesinde kayış ile kasnak arasındaki sürtünmenin rolü büyüktür. 2.1.1) KAYIŞ KASNAK MEKANİZMALARININ ÜSTÜNLÜKLERİ 1. Kayış elastik bir malzemeden yapıldığı için darbeleri karşılama ve sönümleme özekliği vardır, 2. Kayış uçlarının birleşim yerindeki gürültü önlenebilirse çalışma tamamen sessizdir, 3. Yapıları basit olduğu için diğer mekanizmalara göre oldukça ucuza mal olurlar, 4. Büyük eksen aralıklarında güç ve hareket iletebilirler, 5. Ani yük büyümelerini iletemez bu nedenle bir emniyet elemanı olarak çalışırlar. 2.1.2) KAYIŞ KASNAK MEKANİZMALARININ DEZAVANTAJLARI 1. Çok yer kaplarlar ve yatak kuvvetleri oldukça büyük olabilir, 2. Hareket iletiminde kısmi kayma(%1 - %2) olduğundan tam ve sabit bir çevrim oranı sağlanamaz(dişli kayışlar hariç), 3. Kayışta zamanla meydana gelen uzama ve aşınma sebebiyle aks aralığını değiştiren düzeneğe veya germe kasnak düzenine gerek vardır, 4. Kayış esnekliği sıcaklık ve rutubet ile değişir, 5. Sürtünme katsayısı toz sürtünme ve pislik ile değişir, 2.2) KAYIŞ KASNAK MEKANİZMLARINDA KULLANILAN KAYIŞ TİPLERİ Düz Kayış, V Kayışı, Tırtıllı Kayış, Yuvarlak Kayış, Birleştirilmiş V Kayış, Çift Profilli V Kayış, Dişli Kayış. 6
2.2.1) DİŞLİ KAYIŞLAR Hareket iletimini kapalı şekille gerçekleştirilmesi sebebiyle çalışma prensibi bakımından zincir mekanizmalarına benzer.malzemeleri açısından ise kayış kasnak mekanizmalarına benzemektedir. Darbeli ve beklenmeyen ek yüklerde kayma hareketi yapamadıklarından emniyetsizdirler. Ayrıca diğer kayıl tiplerine göre daha pahalıdırlar. Bu kötü özelliklerine karşın çevrim oranının sabit olması, hareket hassas olarak senkronize edilmesi, yağlanma gerektirmemesi, çalışma sırasında çok az ısınması, gürültüsüzü çalışması çok küçük çaplı kasnakların kullanılmasına olanak sağlaması gibi üstünlükleri nedeniyle genellikle hafif bir konstrüksiyon meydana getiren mekanizmalarda, elektrikler çalışan yazı makinalarında hareketin hassas olmasını gerektiren büro makinalarında ve robotlarda kullanılmaktadır. Projemizde dişli kayış kullanılmıştır. 2.3) AKS ARALIĞI HESABI Şekil 2.1 Aks Aralıkları Kayış Boyu Hesap Formülü:... (2.3.1) (2.3.1) formülünde; L w : Kayış uzunluğu, a: Aks aralığı, d 01 : 1.Kasnak taksimat dairesi çapı, d 02 : 2.Kasnak taksimat dairesi çapıdır. 7
2.3.1) AKS ARALIĞI 1 HESABI: Projede kullanılan küçük dişli kasnaklar 24 dişli plot delikli modülü 5, büyük dişli kasnaklar 48 dişli plot delikli modülü 5 olan kasnaklardır. Bu kasnaklara uygun olması için modülü 5 olan dişli kayışlar kullanılmıştır. 1.aks aralığı tasarım kısıtları sebebiyle en fazla 90 mm olmasına karar verilmiştir. d 01 =38.2 mm(ek III), d 02 =76.4 mm(ek III), a=90 mm. Yandaki değerler (2.3.1)de yerine konur; L w = 362.4453 mm dir. Çıkan sonuca en yakın kayış uzunlu (Ek IV) 360 mm dir. Bu kayış uzunluğuna göre aks aralığı tekrar hesaplanır. a=87.92 mm dir. Aks aralığı aralığı, 360 mm kayış uzunluğu için 87.92 mm çıkmaktadır. Ancak imalat kolaylığı açısından bu değer 85 mm alınacaktır. Aks aralığının hesap değerinden küçük alınmasından dolayı kayış bir miktar bol gelicektir. Kayışı gerginleştirmek için bu aks aralığında gerdirme kasnağı kullanılmıştır. a 1 =85 mm, L w1 =360 5m 2.3.2) AKS ARALIĞI 2 HESABI: 2.aks aralığı tasarım kısıtları sebebiyle en fazla 150 mm olmasına karar verilmiştir. d 01 =38.2 mm(ek III), d 02 =76.4 mm(ek III), a=150 mm. Yandaki değerler (2.3.1)de yerine konur; L w = 482.445 mm dir. Çıkan sonuca en yakın kayış uzunlu (Ek IV) 475 mm dir. Bu kayış uzunluğuna göre aks aralığı tekrar hesaplanır. a=146.246 mm dir. 8
Aks aralığı aralığı, 475 mm kayış uzunluğu için 146.246 mm çıkmaktadır. Ancak imalat kolaylığı açısından bu değer 145 mm alınacaktır. Aks aralığının hesap değerinden küçük alınmasından dolayı kayış bir miktar bol gelicektir. Kayışı gerginleştirmek için bu aks aralığında gerdirme kasnağı kullanılmıştır. a 2 =145 mm, L w1 =475 5m 2.3.3) AKS ARALIĞI 3 HESABI: 3.aks aralığı tasarım kısıtları sebebiyle en fazla 75 mm olmasına karar verilmiştir. d 01 =38.2 mm(ek III), d 02 =76.4 mm(ek III), a=75 mm. Yandaki değerler (2.3.1)de yerine konur; L w = 332.445 mm dir. Çıkan sonuca en yakın kayış uzunlu (Ek IV) 330 mm dir. Bu kayış uzunluğuna göre aks aralığı tekrar hesaplanır. a=72.4766 mm dir. Aks aralığı aralığı, 330 mm kayış uzunluğu için 72.4766 mm çıkmaktadır. Ancak imalat kolaylığı açısından bu değer 70 mm alınacaktır. Aks aralığının hesap değerinden küçük alınmasından dolayı kayış bir miktar bol gelicektir. Kayışı gerginleştirmek için bu aks aralığında gerdirme kasnağı kullanılmıştır. a 3 =70 mm, L w1 =330 5m 9
BÖLÜM ÜÇ 3) SCARA ROBOTUN PARÇALARI VE GÖREVLERİ: 3.1) BORU FLANŞ VE LAMA Şekil 3.1 Boru,flanş ve lama Robotu sabitlemek için kullanılan bu parçalar çelikten imal edilmiştir. Alttaki lama robotu zemine sabitlemek için kullanılmaktadır. Flanş ve boru birbirlerine sıkı geçme olarak sabitlenmiştir. Ayrıca sabitlenmiş flanş ve boru cıvatalar vasıtasıyla lamaya tutturulmuştur. 3.2)ROBOTUN SABİT KOLU Şekil 3.2 Sabit kol 10
Sabit kolun gövdesi dört parçadan meydana gelmektedir. İki tanesi alt ve üst parçalardır.bu kısımlar hafifliği sağlamak amacıyla alüminyumdan imal edilmesi ön görülmüştür.diğer iki kısımda yani yan kısımlar 2 mm. sacdan imal edilmiştir. Şekil 3.3 Sabit kolun boruya montajı Robotun bu kolunun boru üzerinde istenildiği takdirde hareket etmesi gerekmektedir. Bu sayede uç kısımdaki gripperin yerden yüksekliği isteğe göre değiştirilebilir hale getirilmiştir. Bu kolda bu hareketliliği sağlamak için kolun arka kısmında borunun girdiği yerde bir yarık bulunmaktadır. Bu yarığın bir inbus cıvata ile sıkılarak kol sabitlenebilmektedir. Bu cıvata sıkıldığı anda alt ve üst kısımlardaki lamalar boruya sıkı geçme olarak sabitlenmektedir. 3.2.1)MOTORUN KOLA SABİTLENMESİ: Şekil 3.4 Servo motorun montajlandığı kısım 11
Şekil 3.5 Servo motor Motorun kola montajını sağlamak için onun dişisi vaziyette, oturduğu kısım işlenmiştir. Motor bu kısma oturduktan sonra çevresindeki deliklerden 4 adet cıvata ile üst lamaya tutturulmuştur. Ayrıca motorun kablosunun kol içinden geçmesi amacıyla, üst lamaya kablo deliği açılmıştır. Motor ve lamanın montajlanmış şekli aşağıda gösterilmektedir. Şekil 3.6 Servo motorun montajı Sabit koldaki servo motor sonraki kola tahrik vermektedir. Motorda üretilen torkun mil vasıtasıyla makaraya aktarılmaktadır. Kayış kasnak düzeneği ile diğer kolun tahriki mümkün hale getirilmiştir. 12
3.2.2)MİLİN MOTORA SABİTLENMESİ: Servo motor millerinde kama yeri mevcut değildir. Bu yüzden bu motor millerinin güç iletimi sıkı geçme ile diğer mile aktarılmaktadır. Burada ilk önce setuskur ile diğer milden motor miline bir baskı kullanarak bir montaj sağlanmamıştır. Bunun sebebi motor milinin setuskur yüzünden aşınıp, motor milinin giriş ve çıkışlarında aşınma oluşmasının istenmemesidir. Şekil 3.7 Mil Bu mil de aynı robotun ilk kolunun boruya sabitlenmesi gibi,motor miline sabitlenmektedir. Bu mile takılan cıvata sayesinde motor mili ile bir sıkı geçme oluşturulmaktadır. Milin diğer kısmına da kasnak yerleştirilmektedir. Kasnak üzerine takılan bir setuskur vasıtasıyla kasnakla mil montajıda sağlanmış olur. Şekil 3.8 Milin motora sabitlenmesi 13
Bu ara mil motora sabitlendikten sonra diğer bir noktadan da yataklanması gerekmektedir. Bunu sağlamak için alt lamaya prinç malzemeden bir yüzük sıkı geçme olarak monte edilmiştir. Bu sayede mil ile gövdenin teması ortadan kaldırılmış olur. Şekil 3.9 Milin yataklanması Kasnağı mile sabitlemek için üzerine kasnak eksenine dik gelecek şekilde diş açılmıştır. Bu sayede kasnağa takılan setuskur kasnağı sabitlemektedir. Setuskurun mile basdığı kısım düz olacak şekilde tasarlanmıştır. Bunun sebebi şayet kasnağı milden çıkarmak istediğimiz zaman mil üzerinde oluşabilecek deformasyonların kasnağın çıkışını engellemesini ortadan kaldırmaktır. Ayrıca kasnağın malzemesi burada önem kazanmaktadır. Bu tasarımda üretilen torkun en iyi şekilde iletilebilmesi kütlelerin daha az olması istenmektedir. Bu yüzden gövde kısımlarının alüminyum yapılaması örnek gösterilebilir. Fakat kasnakların alüminyum yapılması durumunda setuskurun çelik olması sebebiyle kasnaklarda belirli sıkma ve açmadan sonra aşınabileceği düşünüldüğünden kasnak malzemesi olarak çelik malzemeden olması ön görülmüştür. 3.2.3)HAREKETLİ KOL MİLLERİNİN YATAKLANMASI Tasarım esnasında kolların hareketi kendinden bir önceki koldaki motordan tahrik alarak gerçekleştirir. Motorun tahriği kayış-kasnak mekanizması ile diğer kolun miline iletilmektedir. Mil bir kolda hareketliyken diğer kolda sabitlenmiştir. Yataklama için kol lamalarının fazla kalın olupta ağılığın artmaması için rulmanların monte olacağı ara bir parçanın yapılması düşünülmüştür. 14
Şekil 3.10 Yatak flanşı Yatak flanşının tasarımı düşünülürken yataklarda kullanılacak olan rulmanların ne olduğunu bilmek gerekmektedir. Tasarım esnasında kütlelerden dolayı yataklarda eksenel yükler oluşacağı aşikardır. Bu yüzden yataklarda kullanılan rulmanlar konik makaralı rulmanlardır. Kısaca bu rulmanlardan bahsedecek olursak; 3.2.3.1) KONİK MAKARALI RULMANLAR: Büyük temas açısına sahip olduklarından radyal kuvvete oranla daha büyük eksenel kuvvet taşırlar. Tek yönde eksenel kuvvet aldıklarından çift olarak X veya O düzeninde monte edilirler. Makaralar ile hareket yolu arasındaki düzeltilmiş çizgisel temas sayesinde kenar gerilimleri önlenmiş olur. Konik makaralı rulmanlar eksenel yükleri sadece tek yönde karşılayabileceğinden, karşı yönden yükleri karşılayabilmek için ikinci bir konik makaralı rulmanın simetrik olarak takılması gerekir. Konik makaralı rulmanlar için belirleyici olan faktör eksenel boşluktur. Tasarım esnasında bu eksenel boşluğu ayarlayabilmek için milin diğer ucuna diş açılmıştır. Bu boşluk uç kısımdaki somun ile ayarlanabilmektedir. Sadece radyal kuvvet etkise bile temas açısı sebebiyle eksenel kuvvet bileşeni ortaya çıkar. Sıcaklık değişikliklerinin millerde meydana getirdiği genleşmeler yatak boşluğunun büyümesine veya küçülmesine neden olur. Bu durumun ortaya çıkartacağı olumsuzluklardan korunmak için yataklar arasındaki mesafe küçük tutulmalıdır. 15
Şekil 3.11 30202 Konik makaralı rulman Şekil 3.12 Rulmanın montajı Şekil 3.13 Yataklama 16
Şekil 3.14 Mil Milin tasarımı esnasında şu esaslara dikkat edilmiştir. Öncelikle yatakların boşluğunu ayarlayabilmek için milin bir ucunda bir kademe oluşturulmuştur. Milin diğer ucunda da, konik makaralı rulman kullanılmasından dolayı gerekli yatak ayrının yapılması için mile diş açılmıştır. Uç kısma takılan somun sayesinde yatak için gerekli boşluk ayarlanabilir hale getirilmiştir. Ayrıca bu mil sonraki kola sabitlenmesinde; diğer koldaki setuskurun mile daha rahat baskı uygulaması için milin hareketli kola gelen yüzeyi düzeltilmiştir. Şekil 3.15 Kol milinin montajı Milin alt kademesi rulmanın iç bileziğine basmaktadır. Üst rulmanı da iki adet somun kullanarak (somunların bir tanesi kontra olarak sıkılmakta)milin montajı gerçekleştirilir. Alt ve üst lama arasındaki boşluğun sabit kalması gerekmektedir. Bu şartın sağlanması için sağ ve sol kenarlara sac parçalar monte edilmiştir. Bu saclar lamalara inbus cıvatalar vasıtasıyla tutturulmuştur. 17
Motorlarda üretilen tork kayış kasnak mekanizması ile iletilmektedir. Kasnaklar mile montajlanarak beraber dönmesi sağlanmalıdır. Bu sağlamak için milin, kasnağın geldiği kısım düz olarak tasarlanmıştır. Kasnak üzerine milin düz kısmına gelecek şekilde diş açılmıştır. Kasnağa açılan dişe takılan setuskur ile kasnağın mile montajı sağlanmıştır. Şekil 3.16 Kasnak 3.3)ROBOTUN HAREKETLİ KOLU 1 Bu kolun tasarımı esnasında sabit koldaki mil ekseni etrafında dönebilmesi dikkate alınmıştır..sabit koldaki motordan aldığı tahrik ile hareket edebilmektedir. Bu kolla beraber hareket eden mil sabit kolda yataklanmıştır. Hareketli kolda da bulunan motor sayesinde de diğer kolun tahriki sağlanmaktadır. Bu koldaki yatakta rulmanlar bir önceki sabit kolla aynıdır Kolun yüksekliği, sabit kolun içinde çalışabilmesi için ondan daha küçük imal edilmiştir. Şekil 3.17 Hareketli kol 18
Tasarım esnasında hareketli kolun mile sabitlenmesi ve onlar beraber dönmesi düşünülmüştür. Bunu sağlamak için hareketli kolun mile temas noktalarına bir setuskur ile sıkıştırılması öngörülmüştür. Bu montajın detayı aşağıdaki resimde gösterilmektedir. Şekil 3.18 Hareketli kolun mile montajı Bu kolun hareketi esnasında sabit kol içinde hareket etmemesi için, kol ile rulman arasına burç konulması düşünülmüştür. Ayrıca burcun kola rahat oturabilmesi için kol üzerine uygun işleme yapılması öngörülmüştür. Şekil 3.19 Kolun yataklanması Şekil 3.20 Burcun takılması 19
Bu kolun üzerindeki motor sonraki kolun tahriki için kullanılmaktadır. Kolun uç kısmındaki yataklar vasıtasıyla uçtaki kolun yataklanması sağlanmaktadır. 3.4)ROBOTUN HAREKETLİ KOLU 2 Bu kolun hem yatay eksende dönebilmesi hem de üzerinde bulunan grepperin aşağı-yukarı ve sağasola dönebilmesi gerekmektedir. Kolun yatay eksende dönebilmesi bir önceki koldaki yataklama sağlamaktadır. Gripperin bulunduğu kısımda aşırı derecede yük olmadığından dolayı(kolların ağırlığından dolayı oluşan) sabit bilyalı rulman olarak tasarlanmıştır. Şekil 3.21 Hareketli kol 2 Gripper sistemde milin uç kısmına bağlanılması düşünülmüştür. Gripperin dönmesi kol üzerindeki motor sayesinde sağlanacaktır. Yukarı aşağı hareketi verebilmek için sistemde hidrolik silindirin kullanıldığı takdirde bu isteğe cevap vermesi düşünülmüştür. Öncelikle gripperin nasıl dönüş sağladığına bakalım. 20
Şekil 3.22 Gripperin dönüş hareketinin sağlanması Motordan sağlanan tahrik kayış-kasnak mekanizması ile uç kısımdaki mili döndürür. Bu milin üst kısmındaki piston tutucu, karşılıklı iki adet somun ile mile sabitlenmiştir. Böylece mil döndüğü esnada Pistonda(Ek 5) dönmektedir. Gripperin mili de üst kısımda piston mili ile birbiri ile irtibatlandırılmıştır. Dolayısıyla pistonu taşıyan mil dönünce gripperin da dönmesi sağlanmış olur. Aynı şekilde piston mili yukarı- aşağı hareketi esnasında gripperin miline sabitlenmiş olduğundan piston hareketi grippere aktarılmış olur. Dolayısıyla tasarımcıdan istenen olgular yerine getirilmiştir. 21
EKLER
EK 1
EK 2
EK 3
EK 4
5M- Hatve 5 mm Kayış kodu Çevre Diş sayısı 9 mm genişlik Kod No.9 120-5M 120.0 180-5M 180.0 225-5M 225.0 255-5M 255.0 265-5M 265.0 270-5M 280-5M 295-5M 305-5M 325-5M 330-5M 340-5M 345-5M 350-5M 360-5M 365-5M 370-5M 375-5M 385-5M 400-5M 425-5M 450-5M 475-5M 500-5M 520-5M 525-5M 535-5M 550-5M 565-5M 575-5M 580-5M 600-5M 610-5M 615-5M 620-5M 630-5M 635-5M 640-5M 645-5M 665-5M 670-5M 700-5M 710-5M 740-5M 750-5M 755-5M 800-5M 825-5M 835-5M 860-5M 890-5M 900-5M 925-5M 935-5M 940-5M 270.0 280.0 295.0 305.0 325.0 330.0 340.0 345.0 350.0 360.0 365.0 370.0 375.0 385.0 400.0 425.0 450.0 475.0 500.0 520.0 525.0 535.0 550.0 565.0 575.0 580.0 600.0 610.0 615.0 620.0 630.0 635.0 640.0 645.0 665.0 670.0 700.0 710.0 740.0 750.0 755.0 800.0 825.0 835.0 860.0 890.0 900.0 925.0 935.0 940.0 15 mm genişlik Kod No.15 25 mm genişlik Kod No.25
EK 5
KAYNAKÇA [1] DERVİŞ DÜZGÜN, Makina Elemanları Dizayn-Konstrüksiyon, 1999 [2] Metal Mesleğinde Tablolar, MEB, 1995 [3] Yrd. Doç. Dr. MELİH BELEVİ, Makina Elemanları, 1996