Endüstriyel Robot Programlama (1. Baskı) Dr. Serkan DİŞLİTAŞ Endüstriyel Robot Sistemleri Endüstriyel Robot Kullanımı Endüstriyel Robot Programlama Endüstriyel Robot Uygulamaları 2015 Çorum - Türkiye
Bu Kitabın tüm yayın hakkı Avrupa Birliği EuropeAid/133086/M/ACT/TR referans ve TRH2.2.IQVETII/P-03/921 proje nolu Endüstriyel Robot Programlama Eğitimi ile Mesleki ve Teknik Eğitimin Güçlendirilmesi (ERPE-METEG) projesi koordinatörlüğüne aittir. Proje Koordinatörlüğünün yazılı izni olmaksızın kısmen veya tamamen alıntı yapılamaz, kopya edilemez, çoğaltılamaz ve yayınlanamaz. Endüstriyel Robot Programlama (1. Baskı) Yazar Dizgi ve Tasarım Baskı : Dr. Serkan DİŞLİTAŞ : Dr. Serkan DİŞLİTAŞ : 1. Baskı (Proje kapsamında 500 Adet basılmıştır.) Basım Tarihi : 15 Ağustos 2015 ISBN : 978-605-344-294-3 Proje Bilgileri Referans No Proje No Proje Adı : EuropeAid/133086/M/ACT/TR : TRH2.2.IQVETII/P-03/921 : Endüstriyel Robot Programlama Eğitimi ile Mesleki ve Teknik Eğitim Güçlendirilmesi (ERPE-METEG)
Teşekkür TEŞEKKÜR Avrupa Birliği ve Türkiye Cumhuriyeti mali katkısı ile desteklenen Endüstriyel Robot Programlama Eğitimi ile Mesleki ve Teknik Eğitimin Güçlendirilmesi (ERPE-METEG) projesi kapsamında Endüstriyel Robot Programlama kitabının hazırlanmasında desteklerinden ve bilimsel katkılarından dolayı; Çalışma ve Sosyal Güvenlik Bakanlığı (ÇSGB) na, İnsan Kaynaklarının Geliştirilmesi Program Otoritesi (İKG PRO) ne, Milli Eğitim Bakanlığı (MEB) na, Hitit Üniversitesi Rektörlüğüne, H.Ü. Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu Müdürlüğüne, Çorum Organize Sanayi Bölgesi Müdürlüğü (Çorum OSB) ne, KUKA Roboter GmbH şirketine, FESTO Didaktik şirketine, ERPE-METEG proje çalışanlarına, Aileme ve Arkadaşlarıma sonsuz teşekkür ederim. Dr. Serkan DİŞLİTAŞ Proje Eğitim Koordinatörü i
Proje Hakkında Endüstriyel Robot Programlama Eğitimi ile Mesleki ve Teknik Eğitimin Güçlendirilmesi (ERPE-METEG) Bu çalışma, Türkiye de Mesleki ve Teknik Eğitimin Kalitesinin Arttırılması Hibe Programı kapsamında Hitit Üniversitesi Teknik Bilimler Meslek Yüksek Okulu tarafından TRH2.2.IQVETII/P-03/921 referans numarasıyla yürütülen ENDÜSTRİYEL ROBOT PROGRAMLAMA EĞİTİMİ İLE MESLEKİ VE TEKNİK EĞİTİMİN GÜÇLENDİRİLMESİ (ERPE-METEG) Projesinin somut çıktılarından bir tanesidir. Küresel ölçekte baş döndürücü hızla gelişen teknolojik gelişmelere paralel olarak iş gücü çevrelerinin de mesleki teknik eğitimden talepleri ve beklentileri değişmektedir. Bu beklentilerin odak noktasında ise nitelikli işgücü yer almaktadır. Türkiye de Mesleki Teknik Eğitimin en önemli baş aktörlerini ise Endüstri Meslek liseleri ve Meslek Yüksekokulları oluşturmaktadır. Proje kapsamında Mesleki Teknik Eğitimin güçlendirilmesi sürecine önemli katkı sağlayacağına inandığımız bu çalışma, özellikle Meslek Yüksekokullarında müfredat güncellemesi ve içerik geliştirilmesi bağlamında büyük önem taşımaktadır. Bu yayın, beraberinde geliştirilen ve Hitit Üniversitesi bünyesindeki; önlisans ve lisans düzeyinde Bilgisayar, Elektronik, Mekatronik ve Makine alanlarına yönelik bölüm ve programlarda seçmeli ders olarak okutulması amacıyla bir müfredat önerisi olarak da üniversite senatosuna sunulmuştur. Avrupa Birliği ve Türkiye Cumhuriyeti tarafından finanse edilen proje kapsamında geliştirilen bu yayının içerik sorumluluğu tümüyle projemize ait olup, yayında yer verilen bilgi, belge ve düşünceler Avrupa Birliğini bağlamaz. Mehmet AYDINKAL Proje Koordinatörü iii
Önsöz ÖNSÖZ Sanayileşme ve bilgi toplumu olma yolunda Endüstriyel Robotların kullanılması dünya ülkelerinde hızla yaygınlaşmaktadır. Ülkelerin endüstriyel robotları kullanma durumu sanayide 10.000 çalışan başına düşen robot sayısı ile ölçülmekte ve Robot Yoğunluğu olarak adlandırılmaktır. IFR World Robotics 2013 istatistiklerine göre; dünyada Endüstriyel Robot Yoğunluğu olarak birinci sırada yaklaşık 440 robotla Kore, ikinci sırada yaklaşık 325 robotla Japonya ve üçüncü sırada yaklaşık 280 robotla Almanya gelmektedir. Türkiye yaklaşık 13 robotla, 62 olan dünya ortalamasının ve 82 olan Avrupa ortalamasının oldukça altında bulunmaktadır. Endüstriyel Robotlar endüstride özellikle taşıma (Handling elleçleme), kaynak, montaj, kesme, dağıtım ve boyama olmak üzere birçok alanda kullanılmaktadır. Otomotiv sektörü robotların en çok kullanıldığı sektörlerin başında gelmektedir. Özellikle insanların fiziksel özelliklerini zorlayan, hatta risk oluşturan tehlikeli ve ağır iş koşullarında olmak üzere monoton tekdüze ve hız gerektiren işlerde kaliteden ödün vermeden verimli bir şekilde çalışarak maliyetlerini kısa sürede amorti edebilen Endüstriyel Robotlar sıklıkla kullanılmaktadır. Endüstriyel Robotlar ihtiyaç duyulan alana göre yeniden programlanarak gerekli işgücünün sağlanmasında son derece pratik, hızlı ve güvenli bir çözüm oluşturmaktadırlar. Bu açıdan Endüstriyel Robotların Programlanması son derece önemli bir faktördür. Endüstriyel Robotun programının değiştirilmesi ile ilgili alanda hem profesyonel hem de yorulmadan ve sıkılmadan saatlerce çalışabilen bir işçiye sahip olunabilmektedir. Endüstriyel Robot Programlama Eğitimi ile Mesleki ve Teknik Eğitimin Güçlendirilmesi (ERPE-METEG) projesi kapsamında gerçekleştirilen bu kitap sayesinde; Endüstriyel Robotların genel kullanımının yanı sıra Kuka Robot Dili (KRL) kullanılarak Endüstriyel Robotların Programlanması konusunda uygulamaya yönelik gerekli bilgiler verilmektedir. Endüstriyel Robotların Kullanımı ve Programlanmasına yönelik olarak ele alınan konular basit bir dille ve aşama aşama adımlar halinde anlatılmakta, uygulamalarla desteklenmekte ve bölüm çalışma sorularıyla işlenen konuların anlaşılırlığı test edilmektedir. Bu kitabın Endüstriyel Robotların kullanım ve programlanmasında yarar sağlayacağı ve özellikle Meslek Yüksekokullarında okutulan Endüstriyel Robot Programlama dersleri için uygulamaya yönelik iyi bir kaynak olacağı düşünülmektedir. Dr. Serkan DİŞLİTAŞ Proje Eğitim Koordinatörü v
İçindekiler İÇİNDEKİLER TEŞEKKÜR PROJE HAKKINDA ÖNSÖZ i iii v 1. ENDÜSTRİYEL ROBOTLARA GENEL BAKIŞ 1 1.1. Endüstriyel Robot 3 1.2. Endüstriyel Robotların Tarihçesi 4 1.3. Endüstriyel Robotların Avantajları 5 1.4. Endüstriyel Robotların Kullanımı 6 1.5. Endüstriyel Robotların Uygulama Alanları 7 2. ENDÜSTRİYEL ROBOT SİSTEMLERİ 11 2.1. Endüstriyel Robotların Temel Yapısal Özellikleri 13 2.2. Endüstriyel Robot Sistemi 22 2.3. KUKA Agilus 6-Eksen Endüstriyel Robot 30 2.4. Endüstriyel Robot Programlama Yöntemleri 37 2.5. Bölüm Çalışma Soruları 40 3. TEMEL ROBOT KULLANIMI 43 3.1. Kontrol Paneli (smartpad - Teach Pendant) 45 3.2. Robot Kontrolör Mesajları 55 3.3. Endüstriyel Robot Çalışma Modları 57 3.4. Endüstriyel Robot Güncel Pozisyon Bilgisi 60 3.5. Endüstriyel Robot Akslarının Hareket Ettirilmesi 70 3.6. Endüstriyel Robot Koordinat Sistemleri 74 3.7. Koordinat Sisteminde Robot Hareket Türleri 75 3.8. World Koordinat Sisteminde Robot Hareketi 76 3.9. Tool Koordinat Sisteminde Robot Hareketi 79 3.10. Base Koordinat Sisteminde Robot Hareketi 82 3.11. Harici Alet ile Endüstriyel Robot Hareketi 85 3.12. Uygulamalar 88 3.13. Bölüm Çalışma Soruları 90 4. ROBOTLARIN İŞLETİME ALINMASI 93 4.1. Robot Aks Ayar (Mastering) İşlemleri 95 4.2. Yazılım Limit Şalteri 101 4.3. Endüstriyel Robotta Yükler 106 4.4. Tool Kalibrasyon Teknikleri 110 4.5. Base Kalibrasyon Teknikleri 121 4.6. Bölüm Çalışma Soruları 125 5. ROBOT PROGRAMLAMAYA GİRİŞ 127 5.1. Robot Programlama 129 5.2. Program Modülleri 130 5.3. Robot Programları Çalıştırma ve Geliştirme 138 5.4. Arşivleme ve Geri Yükleme 150 5.5. Günlük Defteri Tutma 153 5.6. Uygulamalar 156 5.7. Bölüm Çalışma Soruları 157 vii
İçindekiler 6. HAREKET PROGRAMLAMA YÖNTEMLERİ 159 6.1. Robot Hareket Komutları 161 6.2. Aksa Özel Hareket 163 6.3. Rota Hareketleri Oluşturma 169 6.4. Uygulamalar 176 6.5. Bölüm Çalışma Soruları 180 7. MANTIKSAL FONSİYONLAR 181 7.1. Mantıksal Programlamanın Temelleri 183 7.2. Bekleme Fonksiyonları 184 7.3. Basit Anahtarlama Fonksiyonları 188 7.4. Rota Anahtarlama Fonksiyonları 191 7.5. Uygulamalar 194 7.6. Bölüm Çalışma Soruları 197 8. GRIPPER KONTROLÜ 199 8.1. Tutucular (Gripper) 201 8.2. Teknoloji Paketi ile Gripper Programlama 202 8.3. Mantıksal Fonksiyonlarla Gripper Programlama 207 8.4. Uygulamalar 208 8.5. Bölüm Çalışma Soruları 210 9. KRL İLE ROBOT PROGRAMLAMA 211 9.1. KRL ile Robot Programlamaya Giriş 213 9.2. Veri Tipleri ve Değişkenler 214 9.3. Operatörler 223 9.4. Standart Fonksiyonlar 227 9.5. Karar ve Çevrim Kontrol Komutları 228 9.6. Altprogramlar 236 9.7. Uygulamalar 240 9.8. Bölüm Çalışma Soruları 255 10. HARİCİ ÇEVRE BİRİMLERİ PROGRAMLAMA 257 10.1. Harici Çevre Birimleri Programlama 259 10.2. Uygulamalar 263 10.3. Bölüm Çalışma Soruları 264 CEVAP ANAHTARI 267 KAYNAKLAR 271 viii
Yöntemler YÖNTEMLER 3. TEMEL ROBOT KULLANIMI 43 Y 3-1 KUKA Sistem Yazılımının (KSS) Sonlandırılması ve Yeniden Başlatılması 50 Y 3-2 Kullanıcı Arabirim Dilinin Değiştirilmesi 51 Y 3-3 Kullanıcı Grubu Değiştirme 52 Y 3-4 Endüstriyel Robot Çalışma Modunun Değiştirilmesi 59 Y 3-5 Endüstriyel Robot Pozisyonunun Öğrenilmesi 62 Y 3-6 Dijital I/O Görüntüleme 63 Y 3-7 Analog I/O Görüntüleme 64 Y 3-8 Değişken Değeri Görüntüleme ve Değiştirme 65 Y 3-9 Sayıcı (Counter) Görüntüleme 66 Y 3-10 Zamanlayıcı (Timer) Görüntüleme 67 Y 3-11 Robot Verilerini Görüntüleme ve Değiştirme 68 Y 3-12 Endüstriyel Robot Akslarının Hareket Ettirilmesi 71 Y 3-13 Acil Durumlarda Kumanda Olmadan Endüstriyel Robotun Hareket Ettirilmesi 73 Y 3-14 World Koordinat Sisteminde Robot Hareketi (Translational - Ötelemeli) 77 Y 3-15 Tool Koordinat Sisteminde Robot Hareketi 80 Y 3-16 Base Koordinat Sisteminde Robot Hareketi 83 Y 3-17 Harici Alet ile Endüstriyel Robot Hareketi 86 4. ROBOTLARIN İŞLETİME ALINMASI 93 Y 4-1 Mastering Silme İşlemi 97 Y 4-2 Mastering İşlemi (Standart Ayar Yöntemi) 98 Y 4-3 Yazılım Limit Şalterinin Ayarlanması (Manuel) 103 Y 4-4 Yazılım Limit Şalterinin Ayarlanması (Auto Dedection) 104 Y 4-5 Tool Yük Verilerinin Kalibrasyonu 107 Y 4-6 İlave Yük Verilerinin Kalibrasyonu 109 Y 4-7 XYZ 4-Point Yöntemi ile TCP Kalibrasyonu 114 Y 4-8 XYZ Referans Metodu ile TCP Kalibrasyonu 115 Y 4-9 ABC World Yöntemi ile Oryantasyon (Orientation) Kalibrasyonu 117 Y 4-10 ABC 2-Nokta Yöntemi ile Oryantasyon (Orientation) Kalibrasyonu 119 Y 4-11 3-Point Yöntemi ile Base Kalibrasyonu 124 5. ROBOT PROGRAMLAMAYA GİRİŞ 127 Y 5-1 Yeni Program Modülü Oluşturma 133 Y 5-2 Program Modülü Silme 135 Y 5-3 Program Modülü Adını Değiştirme 136 Y 5-4 Program Modülü Çoğaltma 137 Y 5-5 Endüstriyel Robot Programını Açma 143 Y 5-6 Endüstriyel Robot Programını Çalıştırma 145 Y 5-7 Robot Programını Başa Alma 148 Y 5-8 Robot Programından Çıkış 149 Y 5-9 Arşiv Alma 151 Y 5-10 Arşiv Geri Yükleme 152 Y 5-11 Günlük Defteri (Logbook) Görüntüleme 154 Y 5-12 Günlük Defteri (Logbook) Konfigürasyonu 155 6. HAREKET PROGRAMLAMA YÖNTEMLERİ 159 Y 6-1 Aksa Özel Hareket Noktadan Noktaya (PTP) Hareket Uygulama Yönergesi 166 Y 6-2 Rota Hareketi Uygulama Yönergesi ( LIN ve CIRC ) 171 Y 6-3 Hareket Komutlarını Değiştirme 175 ix
Yöntemler 7. MANTIKSAL FONSİYONLAR 181 Y 7-1 WAIT Zamana Bağlı Bekleme Komutu 185 Y 7-2 WAIT FOR Sinyale Bağlı Bekleme Komutu 187 Y 7-3 SYN OUT Rota Anahtarlama Komutu 193 8. GRIPPER KONTROLÜ 199 Y 8-1 smartpad ile Gripper Kontrolü 203 Y 8-2 GripperTech Teknoloji Paketi ile Gripper Kontrolü 205 10. HARİCİ ÇEVRE BİRİMLERİ PROGRAMLAMA 257 Y 10-1 Y 10-2 Harici Sistem (PLC) ile Endüstriyel Robot Sisteminin Kontrol Edilmesi (HAZIRLIK) Harici Sistem (PLC) ile Endüstriyel Robot Sisteminin Kontrol Edilmesi (ÇALIŞTIRMA) 261 262 x
Uygulamalar UYGULAMALAR 3. TEMEL ROBOT KULLANIMI 43 U 3-1 Endüstriyel Robot Aks Hareket Uygulaması 88 U 3-2 Koordinat Sistemlerinde Hareket Uygulaması 89 5. ROBOT PROGRAMLAMAYA GİRİŞ 127 U 5-1 Endüstriyel Robot Programı Uygulaması 156 6. HAREKET PROGRAMLAMA YÖNTEMLERİ 159 U 6-1 Robot Hareket Komutlarının Uygulaması (PTP, LIN ve CIRC) 176 U 6-2 Robot Hareket Komutlarının Uygulaması (Kontur) 177 U 6-3 Robot Hareket Komutlarının Uygulaması (HİTİT Çizdirme) 178 7. MANTIKSAL FONSİYONLAR 181 U 7-1 Endüstriyel Robot Programında Bekleme Fonksiyonları Uygulaması 194 U 7-2 Endüstriyel Robot Programında Rota Anahtarlama Fonksiyonları Uygulaması 196 8. GRIPPER KONTROLÜ 199 U 8-1 Endüstriyel Robot Programında Tutucu (Gripper) Uygulaması 208 9. KRL İLE ROBOT PROGRAMLAMA 209 U 9-1 KRL Dilinde Hareket Komutları Uygulaması (PTP, LIN ve CIRC) 240 U 9-2 Endüstriyel Robot Programında Malzeme Ayrıştırma Uygulaması (Sensör/Gripper) 242 U 9-3 Karar ve Çevrim Kontrol Komutlarının Robot Programlarında Kullanılması (Çevrimsel Kapak Ayrıştırma) 245 U 9-4 Çevrim Kontrol Komutlarının Robot Programlarında Kullanılması (Sarmal Labirent Çizimi) 248 U 9-5 Standart Fonksiyonlarla Trigonometrik Eğrilerin Çizilmesi (Sinüs Eğrisi) 250 U 9-6 Altprogramların Robot Programlarında Kullanılması 252 10. HARİCİ ÇEVRE BİRİMLERİ PROGRAMLAMA 257 U 10-1 Harici Çevre Birimi (PLC) ile Endüstriyel Robot Programının Kontrolü (Gripper Uygulaması) 263 xi