5.54. ENTEGRELERE SOĞUTUCU MONTAJI TOMASYONU Prof. Dr. Asaf Varol avarol@firat.edu.tr Abdulkadir ġengür ksengur@firat.edu.tr Engin Avcı enginavci@firat.edu.tr Özet Bu benzetim projesinde elektronik cihazlarda kullanılan entegre elemanlarına güvenli ve uygun bir şekilde soğutucu montajına yönelik bir uygulama ele alınmaktadır. Bu otomasyon sistemi kullanılarak, ayrı ayrı yerlerde bulunan entegrenin, soğutucunun ve bunlara ait vidaların bir platforma taşınarak montajlanması işlemi amaçlanmaktadır. Çalışma, robotik dersi kapsamında öğrenci uygulama projesi olarak ele alınmaktadır. Uygulama işleminin büyük bir bolumu Fischertechnik firmasının ürettiği Logo diye adlandırılan parçaların bir araya getirilmesiyle oluşturulmaktadır. Tablo 1'de sistemde kullanılan ana malzeme listesi verilmektedir. Montaj Tablasi 2 Motor Adet 4 Disji Kutusu Adet 4 Lamba Adet 2 Elk. Mag. Adet 1 Miknatis Sayici Devresi Adet 1 Disji Ray Adet 2 Yuruyen Bant Adet 1 Ray Icin Di li Adet 2 Kutusu Di li Doner Adet 1 Tabla Bant Tekerlegi Adet 2 Baglanti Adet 1 Soketi Mil Adet 2 Panel Adet 4 Tutturucu Aluminyum Adet 2 Destek Tablo 1: Malzeme Listesi Adet 2459
GiriĢ Teknolojik gelişimin hızla büyüdüğü günümüz dünyasında robotların insan hayatındaki önemi her geçen gün artmaktadır [1]. Robotlarla sağlanan zaman tasarrufu ve kalitenin ucuza mal edilmesi, özellikle maliyetten çok kaliteye önem veren zihniyet başta olmak üzere, insanlar için cazip bir alternatif oluşturmuştur. Günümüzde robot teknolojisinin kullanıldığı bir alanda elektronik elemanların seri üretimidir. Bu kapsamda elektronik cihazlarda kullanılan bu elemanların en önemlileri olan entegreler ısınmadan çok çabuk etkilendikleri ve bozulabildikleri için derhal soğutulmaları gerekmektedir. Bu amaçla endüstride entegreler üretildikten sonra bu elemanlara soğutucu montajı da önemli bir işlem safhası olarak dikkate alınmaktadır. Son yıllarda, entegre üretim sektöründe soğutucu montajı işleminin gerçekleştirilme süresini kısaltma ve bu işlemleri daha güvenli hale getirme gibi avantajları bir arada toplamak için geliştirilmiş robotlar kullanılmaktadır. Bu benzetim projesinde ise, elektronik parça imal ve montajını yapan tesislerde kullanılabilecek bir otomasyon prototipi gerçekleştirilerek, montaj işleminin nasıl en kısa sürede ve güvenli bir şekilde yapılabileceği sorusuna cevap aranmaktadır [2]. 1. Projenin Amacı Montaj işlemlerini kapsayan otomasyon sistemlerinde genellikle birden fazla malzeme değişik yerlerden alınarak bir araya getirilmekte ve daha sonra bu malzemeler birleştirilmektedir. Burada gerçekleştirilen entegreye soğutucu montajı otomasyonunda da durum aynıdır. Bu otomasyonda her biri belirli yerlerde bulunan çok hassas ve ışığa duyarlı entegre elemanı, bu entegreye monte edilecek soğutucu ve monte etme işleminde kullanılan vida montaj platformuna güvenli bir şekilde taşınmakta ve entegreye soğutucu montaj işlemi gerçekleştirilmektedir. 2460
2. Entegre Soğutucu Montajı Otomasyon Projesi Sistemi oluşturan temel parçaların listesi Tablo-1'de verilmektedir. 3. Kullanılan Malzemelerin Resimleri Resim 1: Arabirim (İnterface) Resim 2: Arabirim ile robot seti arasında iletişimi sağlayan kablo ve soket Resim 3: Dişli sistemli döner tabla 2461
Resim 4: Dişli ray Resim 5: Alüminyum profiller Resim 6: Bilgisayar kontrolü için arabirim Resim 7: Raylar 2462
Resim 8: DC Motor Resim 9: Robot seti ve diz üstü bilgisayar 4. Otomasyonun Yapım AĢamaları Resim 10: Montaj platformu 2463
Resim 11: Robot Kolunu Hareket Ettirecek Düzenek Resim 12: Taşıma Bandı ve Parça Resim 13: Vida Sıkıştırma Kolu ve Motorların Montajı 2464
Resim 14: Parça Montajının Bitmiş Hali 5. Entegre Soğutucu Montaj Otomasyon Sisteminin Prensibi ġekil 1: Entegre Soğutucu Montaj Otomasyon Burada benzetimi yapılan ve yukarıda Şekil 1 de blok diyagramı görülen Otomasyon sisteminin genel olarak yaptığı iş; ayrı ayrı yerlerde bulunan entegre, soğutucu ve vidanın bir platforma getirilerek, vidalanmasıdır. Otomasyon alışması başlatıldığında M1 motoru ile döner dişlinin hareketi algılanmaktadır. Bu hareket döner dişlinin entegrenin 2465
bulunduğu yere gelmesine kadar devam ettirilir. Entegrelerin bulunduğu yere kadar hareket eden döner dişli durduğunda, M2 motoru harekete geçirilir. Bu motor ile, ucunda elektro mıknatıs bağlı bulunan taşıma kolu hareket ettirilir. Belirli bir seviyeye kadar inen elektro mıknatıs entegre seviyesinde iken M2 motoru durdurulur. Mıknatısın entegreyi kendine doğru çekmesi Daha sonra M2 motoru ters yönde hareket ettirilerek, kol yukarıya doğru kaldırır. Belirli bir süre yukarı çıkan kol durdurulduktan sonra, M1 motoru ile döner dişli saat yönünde döndürülür. Dönen kol, montaj platformu üzerine geldiğinde durdurulur. M2 motoru sayesinde entegreyi tutan kol aşağı indirilir ve mıknatısın enerjisi kesilmek suretiyle entegrenin platforma bırakılması Birinci işlem olarak M2 motoru sayesinde kol yukarıya doğru kaldırılır. M1 motoruyla döner tabla soğutucunun üzerine getirilir. M2 motoru sayesinde kol aşağı indirilir, elektro mıknatısın enerjilenmesi suretiyle soğutucuyu alması Alınan soğutucu tekrar H ve M2 motorları sayesinde montaj platformunun üzerine bırakılır. Üçüncü işlem, vidanın entegre ve soğutucunun üzerine bırakılması işlemidir. Bu işi, M1 ve M2 motorları, yukarıda anlatılan birinci ve ikinci işlemin aynen tekrarlanması şeklinde gerçekleştirirler. Dördüncü aşama, vidanın sıkılmasıdır. Bunun için, Ml motoru sayesinde döner dişli saat yönünün tersine hareket ettirilerek, montaj platformunun üzerinin boşaltılması Daha sonra, M3 motoru çalıştırılarak, ikinci kol aşağı indirilir, böylece vidanın sıkılması sağlanır ve M3 motoru tekrar yukarı hareket ettirilerek kolun eski konumuna gelmesi 2466
Beşinci aşamada, montajı bitmiş. olan parçanın montaj platformundan alınarak, yürüyen bant üzerine konulması işlemi gerçekleştirilir. Bu işlem için, M1 ve M2 motorları sayesinde montajı tamamlanan parça alınır, yürüyen bant üzerine konulur. M4 motoru çalıştırılmak suretiyle yürüyen bant hareket ettirilir ve böylece montajı tamamlanan parça kutuya atılmış olur. Robot sistemi, LOGO programlama diliyle kontrol edilmektedir. Bu komutları, makine diline çevirmek için, arabirim kullanılır. Arabirim, LOGO program komutlarını sistemdeki motorları, anahtarları ve diğer elemanları kumanda edebilecek şekilde analog sinyallere çevirmeyi sağlar. 6. Entegre Soğutucu Montaj Otomasyon Sisteminin Logo Dili Ġle Programlanması TO ANAPRO INIT ENTEGRE SOGUTUCU VDA VID ALA KALDIR YURUT 2467
TO ENTEGRE MCW "M2 WAIT 4 MSTOP "M2 MCCW "M3 WAIT 2.5 WAIT 1 WAIT 3 MCCW "M2 WAIT 10 MSTOP "M2 MCCW "M3 WAIT 2.5 WAIT WAIT 3 2468
TO SOGUTUCU MCW "M2 WAIT 12 MSTOP "M2 MCCW "M3 WAIT 2.7 WAIT 1 WAIT 3 MCCW "M2 WAIT 12 MSTOP "M2 MCCW "M3 WAIT 2.7 WAIT 1 WAIT 3 2469
TO VI DA MCW "M2 WAIT 14 MSTOP "M2 MCCW "M3 WAIT 2.7 WAIT 1 WAIT 3 MCCW "M2 WAIT 145 MSTOP "M2 MCCW "M3 WAIT 2.7 WAIT1 WAIT 3 2470
MCW "M2 WAITS MSTOP M2 TO VIDALA MCCW "M4 WAIT 12 MSTOP "M4 WAIT 3 MCW"M4 WAIT 12.5 MSTOP "M4 TO KALDIR MCCW "M2 WAIT 5.4 MSTOP "M2 MCCW "M3 WAIT 2.3 2471
WAIT 1 WAIT 2.5 MCW "M2 WAITS MSTOP "M2 MCCW "M3 WAIT 2 WAIT 1 WAIT 2.3 TO YURUT MCW"M1 WAIT 1 MSTOP "M1 2472
7. Programda Kullanılan Komutların Açıklaması TO: Bir prosedürün başlangıcının ilk komutudur. INIT: Tüm hareketleri durdurur ve iletişimi yeniden kurar. MCW: Kullanılan motoru saat yönünde döndürür. MCCW: Kullanılan motoru saat yönünün tersine döndürür. sağlar. WAIT: Kullanılan motorun belirtilen saniye kadar çalışmasını MSTOP: Belirtilen motoru durdurur. : Bir prosedürü sonlandırır. 8. Program Hakkında Açıklama Entegre soğutucu montaj projesini çalıştıracak programın ana ve alt programlarıyla çalışma şekilleri aşağıda açıklanmıştır. TO ANAPRO INIT //ANAPRO prosedürü başlatılır //Tüm hareketler durdurulur ve iletişim yeniden kurulur. ENTEGRE // ENTEGRE prosedürüne dallanma yapılmaktadır. 2473
SOGUTUCU // SOGUTUCU prosedürüne dallanma yapılmaktadır. VIDA //VDA prosedürüne dallanma yapılmaktadır. VIDALA //VIDALA prosedürüne dallanma yapılmaktadır. KALDIR // KALDIR prosedürüne dallanma yapılmaktadır. YURUT // YURUT prosedürüne dallanma yapılmaktadır. //ANAPRO prosedürünü sonlandırır. Prosedürün amacı: ANAPRO prosedürü, programı ilk prosedürüdür ve alt prosedürler buradan çağrılır. ANAPRO prosedürü çalıştığında INIT komutuyla iletişim yeniden kurulur ve program çalışmaya başlar. Prosedürler işlemleri bitinceye kadar sırasıyla çağrılır. komutuyla prosedür sonlandırılır. TO ENTEGRE MCW "M2 WAIT 4 MSTOP "M2 // ENTEGRE prosedürü başlatılır. // M2 motorunun saat yönünde dönmesi //4 saniye bekleme yapılmaktadır //M2 motorunun saat yönünde dönmesi durdurulur. MCCW "M3 //M3 motorunun saat yönünün tersine dönmesi 2474
WAIT 2.5 // 2.5 saniye bekleme yapılmaktadır. //M3 motorunun saat yönünün tersine dönmesi durdurulur. WAIT1 WAITS //1 saniye bekleme yapılmaktadır. // 1 saniye bekleme yapılmaktadır. durdurulur. MCCW "M2 //M2 motorunun saat yönünün tersine dönmesi WAIT 10 // 10 saniye bekleme yapılmaktadır. MSTOP "M2 //M2 motorunun saat yönünün tersine dönmesi durdurulur. MCCW "M3 //M3 motorunun saat yönünün tersine dönmesi WAIT 2.5 //2.5 saniye bekleme yapılmaktadır. //M3 motorunun saat yönünün tersine dönmesi durdurulur. WAIT1 WAIT 3 //1 saniye bekleme yapılmaktadır. //3 saniye bekleme yapılmaktadır. 2475
durdurulur. //ENTEGRE prosedürü sonlandırılır. Prosedürün amacı: TO ENTEGRE ile gösterilen satır programın başlangıç satırıdır. Prosedür çalıştırıldığında, ilk olarak M2 motoru 4 saniye çalıştırılır. Parçaları alan kol entegrelerin bulunduğu kutu üzerine getirilir. M2 motoru durdurulduğu anda M3 motoru, MCCW "M3 _ WAIT 2.5 ' satırlarıyla 2.5 saniye saat yönünün tersine döndürtülerek kolu aşağıya indirmiş. olur. Alınan entegre, M3 motorunun saat yönünde dönmesiyle yukarı çekilir. M3 motorunun hareketinin bitmesiyle, M2 motoru 10 saniye saat yönünün tersine döndürülerek montaj platformu üzerinde iken durdurulur.m3 motorunun saat yönünün tersine 2.5 saniye döndürülmesiyle entegre, montaj platformuna bırakılır. 1 saniye bekletilen M3 motoru 3 saniye saat yönünde döndürülerek durdurulur. komutuyla prosedür tamamlanmış olur. TO SOGUTUCU MCW "M2 WAIT 12 STOP "M2 // SOGUTUCU prosedürü başlatılır. //M2 motorunun saat yönünde dönmesi //12 saniye bekleme yapılmaktadır. //M2 motorunun saat yönünde dönmesi durdurulur. MCCW "M3 ///M3 motorunun saat yönünün tersine dönmesi WAIT 2.7 //2.7 saniye bekleme yapılmaktadır. 2476
STOP "M3 //M3 motorunun saat yönünün tersine dönmesi durdurulur. WAIT 1 WAIT 3 STOP "M3 //1 saniye bekleme yapılmaktadır. // 3 saniye bekleme yapılmaktadır. durdurulur MCCW "M2 //M2 motorunun saat yönünün tersine dönmesi WAIT 12 // 12 saniye bekleme yapılmaktadır. MSTOP "M2 //M2 motorunun saat yönünün tersine dönmesi durdurulur. MCCW "M3 //M3 motorunun saat yönünün tersine dönmesi WAIT 2.7 //2.7 saniye bekleme yapılmaktadır. //M3 motorunun saat yönünün tersine dönmesi durdurulur. WAIT1 WAIT 3 //1 saniye bekleme yapılmaktadır. // 3 saniye bekleme yapılmaktadır. durdurulur. // SOGUTUCU prosedürü sonlandırılır. 2477
Prosedürün amacı: TO SOGUTUCU komutuyla prosedür başlatılır. M2 motoru saat yönünde 12 saniye döndürülür. M2 motoru durdurulduktan sonra M3 motoru 2.7 saniye saat yönünün tersine dondurulur. 1 saniye bekleme yapıldıktan sonra M3 motoru saat yönünde 3 saniye dondurulur. Böylece taşıma kolu kullanılarak soğutucu kutusundan alınmış olur. M2 motoru 12 saniye döndürülerek taşıma kolu montaj platformu üzerine getirilir. M3 motorunun 2.7 saniye saat yönünün tersine ve 3 saniye saat yönünde döndürülmesiyle soğutucu montaj platformuna bırakılır. komutuyla prosedür tamamlanmış olur. TO VIDA MCW "M2 WAIT 14 MSTOP "M2 // VIDA prosedürü başlatılır. //M2 motorunun saat yönünde dönmesi sağlanır //14 saniye bekleme yapılmaktadır //M2 motorunun saat yönünde dönmesi durdurulur. MCCW "M3 //M3 motorunun saat yönünün tersine dönmesi WAIT 2.7 //2.7 saniye bekleme yapılmaktadır. //M3 motorunun saat yönünün tersine dönmesi durdurulur. WAIT1 WAIT 5 //1 saniye bekleme yapılmaktadır. //3 saniye bekleme yapılmaktadır 2478
durdurulur. MCCW "M2 //M2 motorunun saat yönünün tersine dönmesi WAIT 14 //14 saniye bekleme yapılmaktadır. MSTOP "M2 //M2 motorunun saat yönünün tersine dönmesi durdurulur. MCCW "M3 //M3 motorunun saat yönünün tersine dönmesi WAIT 2.7 //2.7 saniye bekleme yapılmaktadır. //M3 motorunun saat yönünün tersine dönmesi durdurulur. WAIT 1 WAIT 3 MCW "M2 WAIT 5 MSTOP M2 //1 saniye bekleme yapılmaktadır. //3 saniye bekleme yapılmaktadır. durdurulur. //M2 motorunun saat yönünde dönmesi // 5 saniye bekleme yapılmaktadır. //M2 motorunun saat yönünde dönmesi durdurulur. // VIDA prosedürü sonlandırılır. 2479
Prosedürün amacı: TO VIDA komutuyla prosedür başlatılır. M2 motoru 14 saniye saat yönünde döndürülerek taşıma kolu vidaların bulunduğu kutu üzerine getirilir. M3 motoru 2.7 saniye saat yönünün tersine döndürülerek vidayı alınır, 3 saniye saat yönünde döndürülerek vidayı kaldırılır ve M3 motoru durdurulur. Vidayı montaj platformuna bırakmak için M2 motoru 14 saniye saat yönünde dondurulur, M2 motoru durdurulduktan sonra M3 motoru 2.7 saniye saat yönünün tersine dondurulur. komutuyla prosedür sona erdirilir. TO VIDALA // VIDALA prosedürü başlatılır. MCCW "M4 //M4 motorunun saat yönünün tersine dönmesi WAIT 12 //12 saniye bekleme yapılmaktadır. MSTOP "M4 //M4 motorunun saat yönünün tersine dönmesi durdurulur. WAIT 3 MCW "M4 WAIT 12.5 MSTOP "M4 //M4 motorunun saat yönünde dönmesi //M4 motorunun saat yönünde dönmesi // 12.5 saniye bekleme yapılmaktadır. //M4 motorunun saat yönünde dönmesi durdurulur // VIDALA prosedürü sonlandırılır. 2480
Prosedürün amacı: TO VIDALA komutuyla başlayan bu prosedür soğutucunun entegreye vidalanmasını sağlamak için kullanılmıştır. M4 motoru saat yönünün tersine döndürülerek vidalama ucunun platformun üzerine indirilmesi Daha sonra M4 motoru 3 saniye bekletildikten sonra 12.5 saniye saat yönünde hareket ettirilir ve durdurulur. TO KALDIR // KALDIR prosedürü başlatılır.. MCCW "M2 //M2 motorunun saat yönünün tersine dönmesi WAIT 5.4 // 5.4 saniye bekleme yapılmaktadır MSTOP "M2 //M3 motorunun saat yönünün tersine dönmesi MCCW "M3 //M3 motorunun saat yönünün tersine dönmesi durdurulur. WAIT 2.3 //2.3 saniye bekleme yapılmaktadır //M3 motorunun saat yönünün tersine dönmesi durdurulur. WAIT1 WAIT 2.5 //1 saniye bekleme yapılmaktadır. /M3 motorunun saat yönünde dönmesi sağlanır //2.5 saniye bekleme yapılmaktadır. 2481
MCW "M2 WAIT 5 MSTOP "M2 MCCW "M3 WAIT 2 durdurulur. //M2 motorunun saat yönünde dönmesi //5 saniye bekleme yapılmaktadır. 7/M2 motorunun saat yönünde dönmesi durdurulur. motorunun saat yönünün tersine dönmesi 7/2 saniye bekleme yapılmaktadır. //M3 motorunun saat yönünün tersine dönmesi sağlar WAIT1 WAIT 2.3 // 1 saniye bekleme yapılmaktadır. //2.3 saniye bekleme yapılmaktadır durdurulur //KALDIR prosedürü sonlandırılır. Prosedürün amacı: Bu prosedür montajı biten parçayı yürüyen bandın üzerine koymak için kullanılır. M2 motoru saat yönünde hareket ettirilir. M2 motoru durdurulduktan sonra M3 motoru saat yönünün tersine 2.3 saniye döndürülerek kol aşağıya indirilir. M3 motoru 1 saniye 2482
bekletildikten sonra saat yönünde döndürülerek parçayı kaldırması M2 motoru 5 saniye saat yönünde döndürülür ve parçanın yürüyen bant hizasına getirilmesi M2 motoru durdurulduktan sonra M3 motoru 2 saniye çalıştırılarak parçayı yürüyen bandın üzerine 1 saniye beklemeden sonra bırakması M3 motoru 2.3 saniye saat yönünde döndürülerek ilk konumuna getirilir. komutuyla prosedür sona erdirilir. TO YURUT MCW" M1 WAIT1 MSTOP "M1 // YURUT prosedürü başlatılır. //M1 motorunun saat yönünde dönmesi // 1 saniye bekleme yapılmaktadır. //M1 motorunun saat yönünde dönmesi durdurulur. // YURUT prosedürü sonlandırılır. Prosedürün amacı: Bu prosedür başlatıldıktan sonra MCW "M1 komutuyla M1 motorunun 1 saniye saat yönünde döndürülür. Böylece yürüyen bant hareket ettirilir ve montajı bitmiş parçanın kutuya bırakılması komutuyla prosedür sona erdiril kutuya bırakılması komutuyla prosedür sona erdirilir. Sonuç Bu proje ile entegrelere soğutucu montajı otomasyonunun laboratuar bağlamında bir benzetimi yapılarak öğrencilerin bu yapılan otomasyon sisteminin çalışma prensiplerini beğenmeleri sağlanmıştır. Proje öğrencilere, 2483
kullanılan robot modelleri, robotların çeşitli kullanım alanları ve amaçlarına ilişkin geniş bakış açısı kazandırmıştır. Proje ile öğrencilere entegrelere soğutucu montajı ve benzeri otomasyonların, endüstriyel alanda nasıl kullanıldıkları ve modellerinin nasıl olduğuna yönelik yorumlama yeterliliği kazandırılmıştır. Kaynaklar [1] Varol. A: " Robotik ", Milli Eğitim Basımevi, 570s. 2000. [2] Kalite Kontrol Otomasyonu Benzetim Projesi. Fırat Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Bilgisayar Öğretmenliği Bölümü. Robotik Dersi Projesi. Proje N o:2003/2. 2484