1.Slayt Baslarken

Bu bölümde Kuka robot kontrol sistemi ile birlikte kullanılabilecek, endüstriyel ihtiyaçlara göre sınıflandırılmış robot tutucular ve çevresel donanımlardan bahsedilmiştir. Bu amaçla öncelikle robot gereksinimlerinin oluşturulması amaçlanmış, daha sonra bu gereksinimlere uygun olacak şekilde kullanılması gereken entegre kontrol elemanlarından sensörler, aktuatorler ve robot gripperları açıklanmıştır.

1. Robot Gereksinimleri:

Bu bolumde robot gereksinimlerini , ve Kuka robotlarina ait kullanilan temel yazilimlardan bahsedilecektir.

2.Slayt Baslarken

KUKA.PLC ürün ailesi , robot kontrol sisteminde entegre edilmiş salt yazılım tabanlı bir PLC ile denetleme görevlerini gerçekleştirmek için üretilen bir yazılımı kapsamaktadır.

3.Slayt Baslarken

PLC ve robot arasında doğrudan iletişim kurmak olanaklıdır ve robot, hücre ve hat, tek bir kontrol sistemiyle denetlenebilmektedir.

KUKA Soft-PLC, Windows kullanıcı arayüzü sayesinde bildiğiniz bir çalışma ortamı sunar.

Boylelikle ; Bu durum hem temas etmeyi ve alışmayı kolaylaştırmakta ve bu sayede projelendirme maliyetlerini azaltmaktadır.

4.Slayt Baslarken

Entegre kontrol sisteminin diğer avantajları:

Görselleştirme yazılımı ve PLC için pahalı harici donanım alınması gerekmez ve donanım bileşeni sayısının az olması nedeniyle kontrol sisteminin işlevselliği ve performansı artar.

Çevresel donanım konfigürasyonları ike robotun manevra yeteneği oldukça artarken aynı zamanda bu yapılar sistemin karmaşıklığını da arttırmaktadır.

5.Slayt Baslarken

Entegre Kontrol Sistemleri için Kuka Soft-PLC ailesinde kullanılması gereken alt yazılımlar mevcuttur, bunlar:

KUKA.PLC mxAutomation

mxAutomation yazılımı KUKA.PLC mxA, KUKA robotlarının programlanması için müşteri kullanımındaki PLC kumanda sistemlerine fonksiyon modülleri sunar. Böylece bir makine üreticisine veya entegratöre mesela KUKA robotunu kolayca mevcut kumanda ve kullanım standardına entegre etme olanağı sağlanır.

KUKA.PLC ProConOs

KUKA.PLC ProConOs, KUKA.PLC Multiprog ile oluşturulan PLC programları için bir yürütme zamanı sistemidir. Yürütme zamanı sistemi, denetleme görevlerinin yürütülmesinden sorumludur ve bunun için gerekli iletişim arabirimleriyle donatılmıştır. Kendisinde entegre edilmiş derleyici teknolojisi en yüksek performansı güvence altına alır.

KUKA.PLC Multiprog

KUKA.PLC Multiprog kullanıcıya, kontrol sistemi programları ve konfigürasyonları oluşturmak için, ayrıntılı tanılama ve dokümantasyon işlevleriyle birlikte bir geliştirme ortamını sunmaktadır. Burada programlama tanımlı programlama dilleri ile gerçekleştirilmektedir: Yönerge listesi (IL - instruction list), merdiven diyagramı (LD - ladder diagram), işlevsel blok diyagramı (FBD - function block diyagramı), yapısal metin (ST - structured text) ve sıralı fonksiyon çizelgesi (SFC - sequential function chart).

KUKA.PLC Multiprog MCFB

MCFB (Motion Control Function Blocks - hareket denetimi işlev blokları) işlevselliği, Soft-PLC'nin kontrolü altında robot ek eksenlerinin ve KMC eksenlerinin denetlenmesine olanak sağlar. Bunlar "PLC Open" uyumlu bir işlev modülleri kitaplığında tanımlanır. KUKA bu olanakla, KRC ve KMC kontrol sistemlerine gerçek bir Motion Control özelliğini katmakta ve dolayısıyla çok sayıda yeni uygulamayı gerçekleştirme olanağı vermektedir.

Bu yazılımlar ile birlikte kullanılabilecek PLC entegre kontrol elemanları veya çevresel donanımları incelenecek olursa:

6.Slayt Baslarken

2. Sensörler Sensör, makinenin hareketi için gerekli olan bilgiyi sezmeye yarayan elemandır. İnsanoğlu göz ve kulak gibi duyu organlarına sahiptir ve

bu organları kullanarak çevresinde nelerin olduğunu, kendisine neyin yakın olduğunu anlayabilir.

Böylece tehlikelerden uzak durmak ve gerekli olan tedbirleri almak mümkün hâle gelir. Makineler de insanoğlunun duyu organlarına benzer sekilde dizayn edilmis farkli sensorlere sahiptir.

Ardışık kontrolde cisimlerin yer değiştirmesi, hızı, hızlanması gibi fiziksel olaylar kontrol edilir. Cisimlerin fiziksel değişimi, sensörler ile voltaj ya da akım değişikliği olarak kendini gösterir. Bu bölümde sinyal konfigürasyonu, sensör seçimi gibi konular açıklanacaktır.

Genel Olarak Ele Alacagimiz sensorlere bakarsak farkli bir kac kategori halinde inceleyebiliriz.

Sensörler2.1 Haricî ve Dâhilî Sensörler2.2 Temaslı ve Temassız Sensörler

2.2.1 Temaslı Sensörler2.2.2 Temassız Sensörler

2.3 Mikro Anahtarlar ve Yapısı2.4 Fotosel Anahtar ve Yapısı2.5 Yaklaşım Anahtarı (Yaklaşım Sensörleri)2.5.1 Yüksek Frekanslı Salınım Tip Sensörler (Endüktif Sensörler)2.5.2 Kapasitif Tip Sensörler

7.Slayt Baslarken

Sensörleri yada Robotta kullanilan sensorler , insanoğlunun duyu organlarına benzer sekilde calismakla beraber , robotun mekanik hareket için gerekli olan bilgilerin elde edilmesinde ve robotun yer degistirmesi gibi son derece önemli bir olaylarin isletilmesinde onemli bir yere sahiptir. Aşağıdaki tablo insanoğlunun duyu organları ile sensörler arasındaki benzesimi yada karşılaştırmayı göstermektedir.

8.Slayt Baslarken

Sensör, fiziksel ya da kimyasal bir değeri aşağıdaki gibi başka bir sinyale dönüştüren elemandır. Genellikle dönüştürülen sinyal türü, gerilim ve akım gibi elektrik sinyalidir.

9.Slayt Baslarken

Robotlarda genel olarak PLC ve bilgisayarda tutulan veriler, “0” ve “1” gibi binary numaraları tanımlanmistir.

Fakat sensörden çıkan sinyal formunun binary olması gerekli değildir. Bu analog bir veridir.

Bu yüzden, sensör, direkt olarak PLC’ye bağlanamaz. Sensörü PLC’ye bağlamak gerektiği durumda, sensörün analog olan verisi, dijital veriye çevrilir, bundan sonra bağlantı gerçekleştirilir.

Sinyal çevirme işlemi aşağıdaki grafikte kisaca izah edilmistir.

10.Slayt Baslarken

2.1 Haricî ve Dâhilî Sensörler

Robotlar, montaj işlemi gibi monte yada demonte gibi islerde kullanıldığında montaj yapılacak parçaların şeklini, türünü ve karakteristiğini programci tarafindan detaylica sisteme tanitilmalidir.

Aynı zamanda robot kolunun pozisyonunu, bükülme açısını gibi faktorlerde detaylica tanimlanmalidir.

Makine, dışarıdan bilgileri toplayarak kendi kendini kontrol edebilir. Bunun yanisira kendi iç durumu ile bilgileri de real time bir sekilde bilir.

Bu bilgilerin elde edilmesinde kullanılan sensörlere dâhilî ve haricî sensörler adı verilmektedir.

11.Slayt Baslarken

2.2 Temaslı ve Temassız Sensörler

Sensörler, algılayacağı fiziksel değişimi temaslı veya temassız hissetmesine göre ikiye ayrılır.

2.2.1 Temaslı Sensörler

Ölçülücek nesneden sinyal alındığında bu sinyal, sabitlenen sensörün ve temas edilen nesnenin pozisyonunu anlamada kullanılır.

Temaslı sensörler, çevrenin etkisini güçlükle alır ve mutlak dönüşümü gerçekleştirir. Bir kez ayarlandıktan sonra yeniden ayarlanmasına gerek yoktur (üretimde olduğu gibi).Bunlar faydalı noktalarıdır. Bunun yanında eğer nesnenin yeri normal yeri değilse temaslı sensörlerin dezavantajları da vardır.

2.2.2 Temassız Sensörler Nesneye doğrudan değil de dolaylı yönden temas ile sinyal alma şeklidir.

Temaslı sensör ile kıyaslandığında çevrenin etkisini almada dezavantajlarının olduğu görülür.

İş içinde ayarlama yapmak da gerekmez. Yüksek sıcaklık ölçmede kullanılan bir tür termometre olan pirometre, bu tür temassız sensöre örnek gösterilebilir. Ortamdaki ışık ve elektromanyetik dalgayı ölçmede kullanılır.

Diğer bir tür sensör olarak da yayılan ışığı, ses üstü dalgayı, elektromanyetik dalgayı (radar gibi) alarak nesnenin pozisyonunu ve hızını ölçmeye yarayan sensörler gösterilebilir.

Aşağıdaki tabloda bu sensörlerin avantajları ve dezavantajları görülmektedir.

12. Slayt Baslarken

Sensörlerin Seçimi ve Karakteristikleri

Çok farklı türlerde ve değişik çalışma karakteristiklerine sahip sensörler vardır, kullanma amacına en uygun cevabı veren sensör hangisi ise o seçilmelidir.

İlk olarak amaca ulaşmak için hissedilecek içeriğin ne olduğuna karar verilmelidir. Bundan sonra gerekli olan sensör seçilmelidir. Sensör seçiminde aşağıdaki tablo kullanılabilir.

Sensörün konulacağı yer, en önemli unsurlardan biridir. Örneğin, sensörü çok fazla titreşimin bulunduğu bir alana set etmek gerekirse sadece sensörün titreşime karşı korumalı olması yetmez, bunun yanında mümkün olduğu kadar sensörün konulacağı yerin de titreşime karşı koruması sağlanmalıdır.

Uygun bir sensörü seçmek için ölçme alanına, genel doğruluğuna, kararlılığına dikkat etmek gerekir fakat bunun yanında kabul edilebilir değerler arasında olması, çevresel karakteristikleri, yaşam ömrü ve sağlamlığı da en az diğer faktörler kadar önemlidir.

Diger Slayta gecinceye kadar soylenecek

Sensörlerin Nesneleri Nasil Algilar diye sorarsak, Aslinda ;

Robot kolu, önceden belirlenmiş bir hareket alanına sahiptir.

Eğer robot kolu, bu hareket alanının dışına çıkmaya çalışacak olursa sınır anahtarlarının bu alanı fark etmesinden dolayı robot kolu çalıştıran motorlari duracaktır.

Eğer robotun hareket alanı içinde insan olduğunu sezerse yada görme sensörü (foto sensör) tarafından algılanırsa hareket yine durdurulacaktır.

Sensörlerin nesneleri algılaması, tehlikelerden korunmak ve processleri kesintiye ugratmatik devamli bir sekilde hareketin saglanmasi amaçları ile kullanılmaktadır.

Nesneleri algılamak için

• Mikro anahtar (Micro swich)• Foto elektrik anahtar (Photoelectric swich)• Yaklaşım anahtarı (Proximity swich)• Görme sensörü (Foto sensör)

tarzi sensorler otomasyonda sikca kullanilmaktadir.

13. Slayt Baslarken

Mikro Anahtarlar ve Yapısı

Mikro anahtar, elektrik devresini açmak ve kapatmak için kullanılan küçük boyutlu bir anahtardır.

Mikro anahtarlarda kontaklar arasındaki mesafe çok küçüktür ve açma – kapama işlemi ani olarak gerçekleştirilir.

Kontakların konumu mekanik temas ile değişir.

14. Slayt Baslarken

Mikro Anahtarların Kullanımı

Sekilde robot kolunun hareket alanının 120 derece olduğu belirtilmiştir. Bunun gibi mikro anahtarda da bir limit noktası vardır.

Mikro anahtarın çalıştırma parçasına robot kolun hareketinden dolayı baskı uygulandığında mikro anahtarın kontakları konum değiştirecektir ve böylece sinyal de gönderilmiş olacaktır.

Bu gönderilen sinyal sayesinde motor duracaktır. Belirtilen bölge içinde robot güvenli bir şekilde işlem yapabilecektir.

15. Slayt Baslarken

Fotosel Anahtar ve Yapısı Fotosel anahtar, ışık yayan ve ışık alan elemanlardan oluşan, nesneleri algılamak için kullanılan kontaksız bir anahtardır.

Hızlı cevap verme, uzun ömürlü olma ve yüksek güvenilirlik gibi karakteristiklere sahiptir.

Fotosel anahtarın ışık yayan ve ışığı alan elemanlarının arasına herhangi bir nesne girecek olursa bu nesne tarafından ışık yansıtılacaktır ama bu ışık miktarı normal duruma göre değişiklik gösterecektir. Bu değişime göre fotosel anahtar nesnenin varlığını, pozisyonunu, durumunu algılayacaktır.

Aşağıdaki şekil, iletim tipi fotosel anahtarın teorisini, yansıtma tipi fotosel anahtarın teorisini ve elektrik

16. Slayt Baslarken

Fotosel Anahtar Kullanımı

Fotosel anahtar kullanırken aşağıdaki noktalara dikkat edilmelidir:

• Fotosel anahtarlar ve besleme (guc ) devresi için yapılacak kablolamalar, aynı boru içinde yapılmamalıdır.

(Fotosel anahtara ait kablodaki sinyal küçüktür ve güç hattındaki enerjinin manyetik alanından etkilenip bozulabilir, bu nedenle ayrı boru içinden yapılan kablolama ile götürülmelidir.).

• Fotosel anahtarı aşağıdaki alanlara koymaktan kaçınılmalıdır.

• Çok tozlu ve aşındırıcı gaz bulunduran ortamlar

• Su ve yağ sıçrama ihtimali olan yerler

• Güneş ışığı gibi direkt olarak çok fazla ışığa maruz kalan yerler

• Fotosel anahtar, izin verilen gerilim ve sıcaklık değerleri içinde kullanılmalıdır.

• Fotosel anahtar, monte edildiği yerden gevşeyecek olursa ışık odaklaması kayacaktır. Titreşime karşı önlem alınmalıdır.

Aşağıda fotosel anahtarın kullanımına örnek olarak verilmiştir. Soldaki Şekilde yansıtma tipi sensör ile geçen arabaları sayan bir sistemi gösterir. Sagdaki sekilde ise iletim tipi sensör ile sıvı miktarını algılamaya dönük bir sistemi göstermektedir.

17. Slayt Baslarken

Yaklaşım Anahtarı (Yaklaşım Sensörleri) Yaklaşım anahtarı, dolaylı olarak kontakları ON ve OFF yaptırılan elektronik bir sensördür.

Mekanik anahtarlar ile kıyaslandığında yüksek hız, uzun ömür, yüksek güvenirlik, sudan etkilenmeme ve patlamaya karşı koruma gibi avantajlara sahiptir.

Sensörler çalışma teorilerine göre yüksek frekanslı salınım tipi, kapasitif tip, manyetik tip ve fotosel tipi olmak üzere sınıflandırılabilir.

Genelde yaklaşım anahtarı olarak yüksek frekanslı salınım tipi ve kapasitif tip sensörler kullanılmaktadır.

Yüksek Frekanslı Salınım Tip Sensörler (Endüktif Sensörler) Sensörün blok diyagramını asagida gosterilmistir.

Şekil 1.8: Endüktif sensör blok diyagramı* Cymoscope (Makine veya gerece ait elektrik dalgasını algılamaya yarayan devre)

Salınım devresindeki salınım bobini, algılama bobini olarak iş görür.

Bobinin yakınında metal nesne olmadığı zaman salınım meydana gelecektir.

Metal nesne bobine yaklaştığında ise bu nesne üzerinde, elektromanyetik endüksiyondan dolayı kısa devre akımı dolaşacaktır. Bu sebeple salınım bobininin empedansı artacaktır, böylece salınım da duracaktır. Bu şekilde sensör, yanında metal nesnenin olup olmadığı tanımlanabilecektir.

18. Slayt Baslarken

Kapasitif Tip Sensörler

Kapasitif tip yaklaşım anahtarı, yüksek frekanslı salınım devresi sayesinde yüksek frekanslı elektrik alanı üretebilir[Birkaç yüz kilo hertzden (Khz) birkaç mega hertze (Mhz) kadar].

Bu yüksek frekanslı elektrik alanı, elektrot plaka aracılığı ile yayılır. Eğer salınım aralığı standart seviyeyi aşarsa kapasitif

yaklaşım anahtarı çalışacaktır.

Plastik, kâğıt, ağaç ve bazı sıvılar gibi yalıtkan gereçler de bu tür yaklaşım anahtarları ile algılanabilir.

Aşağıdaki şekil kapasitif sensörün blok diyagramını göstermektedir.

19. Slayt Baslarken

Akıllı Kameralar Akıllı kameralar içerdiği teknolojiyle, bir bilgisayardan bağımsız olarak çalışabilIR, programlanabilen kameralardır. 2D ve 3D

versiyonları bulunmaktadır.

İçinde yüklü olan görüntüleme yazılımı kolayca programlanabilir ve PLC, uyarı ışığı, üretim ağına sinyaller göndererek komple bir sisteminin gereksinimlerini sağlayabilir.

Akıllı kameralar ileri derecede tümleşik optik inceleme aracı olup kalite kontrolünü ve üretkenliği arttırır.

Küçük bir akıllı kamera formundaki bir endüstriyel yapı, yapay görme sisteminin tüm elementlerinin içerir:

• Sensör • Işık Kontrolü • İşlemci • Veri Giriş Çıkışları • Fabrika İletişimi • Geliştirme Elemanı ve Operatör Uygulama Arayüzleri • Korunaklı Kaplama

Akıllı kameraların kullanılması kolay ve ucuzdur. Akıllı kameralar tüm tasarım, mühendislik ve üretim deneyiminden yararlanmaktadırlar.

Bunlara sensör, kamera, görüntü işleme, ve yazılım geliştirme ile gelecek nesil akıllı kamera teknolojisinin üretim deneyimi de dahildir, robot kolların pozisyonlanmasından komple montaj doğrulamasına kadar geniş yelpazede uygulama ihtiyaçlarını karşılayacak görüntüleme çözümleri sunarlar.

Ağır fabrika koşullarında çalışabilmesi için tasarlanmış ve sağlamlaştırılmış olan akıllı kameralar, hepsi bir arada, akıllı bir görüntüleme sistemidir.

20. Slayt Baslarken

2.7 Güvenlik Sensörleri

Güvenlik amaçlı kullanılacak sensörler kullanım amaçlarına göre sınıflandırılmıştır.

2.7.1 Görme Sensörü ve Yapısı

Görme sensörü, görüntü bilgisini algılayabilir. Görüntü elemanı olarak yarı iletken kullanılarak yapılan CCD (charge couple device) kullanılmaktadır.

Görüntü işleme teknolojisi, bilgisayar teknolojisi ile birlikte gelişmiştir. Görüntü sensörü ile cisimlerin şekli, boyutu, adedi vb. bilgiler algılanabilir.

Görme sensörü, aşağıdaki elemanların birleştirilmesi ile oluşturulmuştur.

• Denetleyici • Kamera • Işık kaynağı • Monitör

Görme Sensörü Uygulaması

Aşağıdaki şekil, kusurlu pozisyonda olan yani eğik duran etiketin algılanmasında kullanımını gösterir.

21. Slayt Baslarken

2.7.2 Hareket Mesafesini Algılayan Sensörler

Hareket mesafesi ile ilgili tam bir tanım yoktur. Fakat pozisyonu, hızı, ivmeyi, gücü ve basıncı işaret eder. Bu bölümde, hareket mesafesini algılayan sensörler incelenecektir.

2.7.2.1 Yer Değişim Sensörü

Mekanik donanımların kontrolünde hareket miktarı veya nesnenin pozisyonunun hassasiyetle belirlenmesi önemlidir. Bu amaçla yer değişim sensörü kullanılabilir. Yer değişim sensörü, doğrusal hareket sensörü ve dairesel hareket sensörü olarak aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir.

22. Slayt Baslarken

2.7.2.2 Dönel Kodlayıcı (Rotary encoder) Robotun hareketlerini kontrol etmek için bazı tür sensörler vardır.

Robot, her ekseninde motora sahiptir. İstenilen noktalara tam olarak varabilmek için bu motorların çok iyi bir şekilde kontrol edilmesi gerekir.

Motorların dönme açısını ve açısal hızını algılamak için sensör olarak dönel kodlayıcılar kullanılır.

Dönel kodlayıcı ile ayrıca dönüş yönü, başlangıç noktasına göre olan açı, diskin sensöre olan uzaklığı gibi bilgilere de ulaşılabilir.

Dönel kodlayıcı, dönen mil üzerine doğrudan yerleştirilir. Dönme açısı, dönel kodlayıcı üzerinde bulunan dar aralıktan geçen kızılötesi ışın sayısı ile algılanır. Dönme açısının farkı sayesinde açısal hız da algılanabilir.

23. Slayt Baslarken

Dönel Kodlayıcı Yapısı ve Teorisi Fotoelektrik tip dönel kodlayıcı çıkışına göre; tam kodlayıcı (absolute encoder) ve artışlı kodlayıcı (ıncremental encoder)

olarak belirtilir. Tam kodlayıcıda başlangıç noktası, ana cetvelin isteğe bağlı bir yerindedir ve bu noktadan itibaren dönme açısı, çıkıştır.

Artışlı kodlayıcıda bir noktadan diğer noktaya dönme açısı çıkıştır. Genel olarak endüstriyel alanda artışlı kodlayıcılar kullanılır.

Aşağıdaki şekiller tam kodlayıcı ve artışlı kodlayıcı için dönme diskini göstermektedir.

Artışlı kodlayıcılarda dönme açısını ve açısal hızı algılayabilmek için sinyal işleme gerekir. Tam kodlayıcı her açı için bir aralığa sahiptir ve aynı zamanda bu aralıkları algılar.

Böylece tam kodlayıcı, dönme açısının dijital değerini herhangi bir sinyal işlemeye gerek duymadan doğrudan elde edebilir.

Tam kodlayıcının çok pahalı olmaması, kullanım açısından tercih edilmesine sebep olmaktadır. Artışlı kodlayıcılar günlük endüstriyel alanlarda kullanılmaktadır.

Aşağıda, artışlı tip kodlayıcının yapısını göstermektedir. Işık yayma elemanı olan A, B, Z ve ışık kabul etme elemanı olan a, b, z birbirlerine karşılıklı olarak bir eksen üzerine yerleştirilir.

Gösterge cetveli sabit disk olarak ana cetvel ise dönel disk olarak bir yapı içine yerleştirilir. Işık yayan elemanlar sürekli olarak ışık verir fakat ışık kabul eden elemanlar, sadece gösterge cetveli aralığı, ana cetvel aralığı ve ışık ekseni birbirleri ile üst üste çakıştığı zaman ışığı kabul edebilir.

Yarıklara sahip olan ana cetvel, ışık yayan eleman “A” ve ışık kabul eden eleman “a” arasında döndürülür. A ışık yayma elemanının ışığı, gösterge cetveli ve ana cetvelin aralığı aynı hizada olması durumunda gönderilen ışık, ışık kabul eden “a” elemanı tarafından algılanır ve çıkış elde edilir.

Fakat aynı çıkış, ters yönde dönüşte de alınabilir. Bu nedenle B ışık yayma elemanı ve b ışık kabul etme elemanı da ters yöndeki dönüşü algılamak için konulmalıdır.

B ışık yayma elemanı, A fazına karşı 1 / 4 adım kaydırılarak set edilmelidir. Böylece “b” faz çıkışı, “a” fazına göre 1 / 4 devir kaydırılmış olarak elde edilir.

B fazının durumu, A fazının yükselen kenarından itibaren kontrol edilir. A fazı ve B fazını kullanarak sadece dönme açısı ve açısal hız elde edilebilir. Gerektiğinde Z fazı da kullanılarak diskin pozisyonu belirlenebilir.

24. Slayt Baslarken

Dönel kodlayıcı, algılama yöntemine göre fırça tipi, fotoelektrik tip ve manyetik tip olarak üretilmektedir. Fotoelektrik tipi dönel kodlayıcı daha çok kullanılmaktadır. Fotoelektrik tip dönel kodlayıcının avantajları şunlardır:

• Yüksek kararlılık • Yüksek doğruluk • Yüksek frekans cevap karakteristiği • Uzun ömürlülük

2.8 Haptic Kontrol Sensörleri Robot kontrolünde son zamanlarda çok sık kullanılan bir teknoloji olan haptic kontrol ile çalışan sensörlerin uygulamalarıdır.

Haptic Teknolojisi veya Haptics Kontrol kullanıcının yapmış olduğu titreşimleri, kuvvetleri veya hareketleri algılayarak bunları bilgisayarın anlayabileceği bir dilde geri döndüren teknolojidir.

Bu mekanik uyaran bilgisayar simülasyonları için sanal nesnelerin oluşturulmasına yardımcı olur. Haptic kontrol sensörleri böyle sanal nesneleri kontrol etmek makine ve ciha zların uzaktan kontrolünü kolaylaştırır.

Haptic cihazlar arayüzünde kullanıcı tarafından uygulanan kuvvetleri ölçmek için dokunma sensörleri içerir.

Dokunuşları bilgisayar grafiklerine dönüştürür. Haptic teknolojisi insanların dokunma duygusunun araştırıp sanal nesnelerin oluşturulmasını sağlamak için çalışır.

Bu nesneler insan dokunma duygusunu araştırmak için kullanılır. Bu araştırma araçları dokunma ve onun altında yatan beyin fonksiyonlarının nasıl çalıştığını anlamamıza katkı sağlar.

Buraya kadar robotic uygulamalarda kullanilan sensorlerden calisma prensiblerinden kisacada olsa bahsetmeye calistik . simdi ise digger konu basligimiz olan tutuculardan bahsedilecektir.

25. Slayt Baslarken Robot tutucular

Bir cismin hareketindeki serbestlik derecelerini sınırlayıp yeni durumdaki davranışlarını incelemek pek çok bilim adaminin ilgi alanı olmuştur.

Öncelikle fiziksel ve matematiksel bir model oluşturmaya yönelik olarak başlayan bu çalışmalar endüstriyel robotiğin popüler olmasıyla geniş bir uygulama alanı bulmuş ve değişik fonksiyonları gerçekleştirilmesi istenen robot tutucularının tasarımları ve tutma kararlılığının incelenmesi şeklinde devam etmiştir.

Reuleaux tarafından başlayan ilk çalışmalar aynı zamanda mekanizma tekniğinin de temellerini oluşturmuştur. Robot tutucusu tarafından tutulan cisimleri, kendilerine bir konum için kinematik olarak denk mekanizmalar ile temsil ederek hareket durumlarını incelemek sık tercih edilen bir yoldur.

İnsan eli karmaşıklığında bir tutucu tasarımının yapılabilmesi için, tutma mekaniğinin çok iyi anlaşılmasının gerekliliğinin yanında, daha basit yapılı tutucuların tasarım prensiplerinin büyük ölçüdeki yol göstericiliğine duyulan gereklilik açıktır.

Dolayısıyla basit yapılı tutucuların analiz ve sentezleri, karmaşık yapılı tutucuların tasarımına bir temel teşkil etmektedir. Çünkü bunların incelenmesinden ortaya çıkan ilkeler, genellikle daha karmaşık yapılı sistemlere genelleştirilebilir.

(i) Tutucu ve iş parçası sistemi iki boyutludur.

(ii) İş parçası paralel-yüzlü bir geometriye sahiptir.

(iii) Tutucu bir serbestlik derecesine sahiptir.

(iv) İş parçası ile tutucu arasındaki değme her iki taraftan da birer noktada olmaktadır.

(v) Tutucunun iki yanı, birbirlerine ortalarından geçen dik eksene göre simetriktir. Dolayısıyla, tutucu ile parça arasındaki değme noktalarında, tutucu çenelerin değme yarıçapları birbirlerine eşittir.

(vi) Bütün ağırlık ve atalet kuvvetleri ihmal edilecektir. (vii) İş parçasına uygulanan kuvvet birdenbire değil, yavaş yavaş uygulanmaktadır. (viii) Tersi belirtilmedikçe mafsallardaki sürtünmeler, ihmal edilecektir. (ix) Statik ve kinematik sürtünme katsayıları eşittir.

Bu bölümde robot tutucuların çalışma prensiplerine göre pnömatik ve vakumlu tutucular, aktuatorler incelenecektir.

Robot kollarda eklemlerin hareketi için gerekli gücü üreten çeşitli teknolojilere dayalı hareketlendiriciler (actuator) vardır. En yaygın olarak kullanılan hareketlendirici teknolojileri elektrik motorları, hidrolik hareketlendiriciler ve pnömatik hareketlendiricilerdir

Robot tutucuları (iş parçası tutucuları), tutacakları iş parçasının şekline göre çeşitli konstrüksiyonlarda elde edilebilirler. Endüstriyel robotlarda iş parçasını tutmak, taşımak ve benzeri amaçlar için kullanılan tutucular aşağıda sıralanmıştır.

26. Slayt Baslarken

Mekanik tutucular ise tutma işleminde ortaya çıkan harekete göre ; - Dönen parmaklı tutucular - Öteleme yapan parmaklı tutucular.

Tutucular cismi dıştan kavrayarak ya da cisimdeki bir boşluğa girerek tutma veya kavrama yaparlar. Bir parçayı tutma süresinde farklı tutma şekilleri olabilir. Mekanik tutma işlemi esnek cisimlerin genleştirilmesi veya şişirilmesi ile de gerçekleştirilebilir. Bu amaçla esnek körükler veya torbalar istenilen konuma getirildikten sonra şişirilerek içten veya dıştan tutma işlemi gerçekleştirilebilir. Mekanik tutucular tutma işleminde kullanılan tahrik elemanlarının cinslerine göre şöyle sınıflandırılabilir :

- Kol tahrikliler - Dişli veya krameyer tahrikliler - Kam tahrikliler - Vida tahrikliler - Halat ve kasnak tahrikliler

Dizayn yöntemi Mekanik tutucuların nasıl kavrayacağı ve ne kadarlık tutma kuvvetinin gerekli olduğunu belirleyebilmek için aşağıdaki faktörler dikkate alınır:

- Robot el iyi bir kavrama yüzeyine sahip olmalıdır.(açık, belirgin bir yüzey olmalıdır.) - Kavrama yüzeyi yapısı ve toleransı , kavranacak cismin veya parçanın boyut, tolerans ve hassasiyetlerini bozmamalıdır,

- Tutucu el ve parmaklar taşınacak parçanın kavranması, taşınıp bırakılması ve tekrar alınması operasyonlarında parça boyutunda meydana gelebilecek değişikliklere uyum sağlayabilmelidir, - Kavrama işlemi, kavranan parçanın yüzeyinde çeşitli deformasyonlara ve çiziklere yol açmamalıdır,

- İki farklı boyutlu bir paçanın kavranmasında kavrama işlemi daha büyük olan boyut üzerinde gerçekleştirilebilmelidir. - Tutucu parmakların ya esnek mesnet veya tamponlar yada tutulacak parçaya uyum gösterecek, kendi kendine ayarlanabilen çenelere sahip olması gereklidir. Kendiliğinden ayarlanabilen çeneler her bir çenenin parça üzerinde iki noktada temas etmesini sağlar. Sadece tek bir noktada temas ederse dönme ihtimali artar.

27. Slayt Baslarken

Çeşitli Mekanik El Konstrüksiyonları:

a) Standart el: Ekonomik ve çok amaçlıdır. Basit bağlantılar, hem parmak hareketini hem de cismi yeterli hafiflikte tutacak gücün toplanmasını sağlar.

b) Kendiliğinden ayarlanabilen parmaklar: Özellikle düz kenarlı parçaların iyi bir şekilde tutulmasını sağlarlar. Parça üzerindeki çıkıntılar uygunsuzluk meydana getirir.

c) Değişik boyutlu cisimleri tutmak için kullanılan parmaklar: Özel parmak dizaynları ile değişken şekil ve boyutlu cisimler veya işlem esnasında şekil değiştiren parçalar için uygun bir tutma işlemi sağlar.

d) Hareketli tek çeneye sahip el konstrüksiyonu: Bu konstrüksiyonu özellikle cismi alttan tutmanın mümkün olduğu veya daha güvenli olduğu hallerde kullanılır. Dizaynın basitliği değişik uygulama alanları için ekonomik bir konstrüksiyon olarak görülür.

e) Ambalaj kutular için el konstrüksiyonu: Özellikle hafif ağırlıktaki ambalajların taşınmasında kullanılır. Çeneler sabit arka levhaya göre değişik pozisyonlara ayarlanabilir. Bu da değişik ebatlı parçaların taşınmasını sağlar.

f) Cam tüpler için özel el konstrüksiyonu: Kısa boylu tüp veya boruların taşınmasında kullanılır.

Vakumlu Tutucular: Cam gibi düz nesneleri tutmak için kullanılır. İş parçası, tutucu ile arasında oluşan vakum yardımıyla tutulur.

28. Slayt Baslarken

3.3 Manyetik Tutucular: Metal malzemeleri tutmak için kullanılır. Ferro manyetik malzemelerin tutulması ve taşınmasında manyetik tutuculardan yararlanılır. İki guruba ayrılır;

- Sürekli (tabii) manyetikler - Elektromanyetikler

Sürekli Manyetik Tutucular Kalıcı manyetik özelliklerinden dolayı çeşitli şartlarına kolaylıkla adapte edilebilirler, bu tür tutucular parçayı mıknatıstan

ayırmak için özel bir vasıta gerektirirler. Gerekli güç uygulanarak çekme suretiyle parça mıknatıstan ayrılabilir.

Sürekli manyetik tutucular aşırı derecede yüzeysel manyetik nüfusiyet (penetrasyon) meydana getirecek şekilde dizayn edilirler. 0.08 cm kalınlığındaki sac levhaların takılmasında yaralanılabilir.

Çeşitli özel amaçlı sistemlerde 480 °C ‘ye kadar kullanılabilmelerine rağmen genel olarak 90 °C ‘lık malzeme sıcaklıkları kadar verimli bir şekilde kullanılabilirler.

Elektromanyetik Tutucular Bu tür tutucular parçaların yüksek hızda tutulması, bırakılması ve kontrol bakımından uygun bir tutma mekanizması

oluştururlar. Manyetiklemeyi sağlayan bir güç kaynağına ihtiyaç vardır. Parçaların kolayca bırakılabilmelerini sağlamak için devreye veya

sisteme bir serbest bırakma kontrolörü konulmalıdır. Bu eleman çok fonksiyonlu bir anahtar olup güç kaynağı kesildiğinde kutupları ters çevirerek parçanın mıknatıstan ayrılmasını

sağlar. Yani bir ters kutuplama parça üzerindeki herhangi bir artık mıknatıslamayı kaldırarak parçanın bırakılmasını sağlar.

Standart elektromanyetik tutucular cisimleri 60 °C ‘ye kadar tutabilirler. Fakat bu sıcaklık özel dizaynlarla 150 °C ‘ye kadar çıkarılabilir. Genel olarak manyetik tutucular robotik taşıma işlemlerinde şu avantajlara sahiptirler :

- Tutma süresi çok kısa - Parça ölçülerindeki değişimler tutma işleminde bir engel teşkil etmez - Tutucular tek bir iş parçası için dizayn edilmemelidir veya edilmezler - Vakumlu tutucularla delikli metal parçaların taşınabilmesi mümkün olmaz - Tutma işlemi için blok (tek parça) yüzey gerektirmesi Manyetik tutucuların dezavantajları ise :

Manyetik tutucuların dezavantajları ise : - İş parçalarında artık manyetiklemenin kalması - Taşıma ve tutma işlemlerinde kayma vb. hataların oluşması - Sadece ferromanyetik malzemelerin tutulması veya taşınmasında kullanılamaması.

29. Slayt Baslarken

3.4 Yapışkanlı Tutucular: Yapışkan maddeler ve kumaş gibi esnek malzemelerin taşınmasında kullanılır.

3.5 Pnömatik Tutucular Pnömatik tutucuların, elektrik tutuculara karşı üstünlükleri çok daha fazladır. Pnömatik tutucular daha güvenilir, değişik

boyutlarda çok fazla ürün seçeneğine sahip, daha hızlı cevap süresi olan tutuculardır. Elektrikli tutuculara göre aynı boyutlarda oldukça fazla sıkma kuvveti ve basit kontrol edilebilirliğinin olmasının yanında

maliyet avantajı da sağladığı için pazarda en çok tercih edilen ürünlerdendir. Pnömatik tutucular hemen hemen her endüstride, endüstriyel üretimden temiz oda ortamlarına kadar, en yaygın kullanılan

pnömatik ürünlerdendir. Kompakt, hafif ve yüksek sıkma kuvveti düşük ağırlık oranı ile yüksek hızlı montaj makinaları ve robotlar için idealdir. Basınçlı

hava birçok fabrikada altyapısı hazır bir şekildedir. Pnömatik tutucuların yapıları oldukça basit olup, motor ağırlığı ve sürücüsü olmadığı için daha basit bir şekilde devreye

alınabilir. Tutma kuvveti, pnömatik bir regülatör kullanılarak kolayca ayarlanabilir ve hız ayar valfi ile hızlarını kontrol etmek

mümkündür. Her pozisyonda zaman kısıtlaması olmadan ve elektrikli tutucularda olduğu gibi yüksek ısınmalar gibi olumsuz durum

meydana getirmeden bekletilebilirler. Tutucular, paralel ve açısal olmak üzere iki ayrı yapıda sınıflandırılır. Tutucu içindeki piston ile çenelerin hareketi sağlanır.

Paralel tutucular endüstride en yaygın olarak kullanılan modellerdir. İş parçası tutmak için tutucuya yapılacak uygun parmaklar ile güvenli tutma sağlanır.

Parmaklarını değiştirmeden birçok parça boyutuna uyum sağlayabilmektedir. Aynı frekanslı ve farklı frekanslı çeneler için de kullanımı uygundur, bu sayede iş parçasının merkez ekseninin çeneyle değişebilmesi sağlanmaktadır.

Açısal tutucu çeneler bir açıda herhangi bir kaviste oynatılabilir ve bu çeneler açık sarkaçların azaltılmasına imkan sunar; genellikle parça boyutların stabil olduğu durumlarda kullanılır.

Açısal tutucular sınırlı dik alanlarda kullanışlıdır ve güvenli parça ambalajlama gerektiren yerlerde düşebilirler. Bu nedenle, çeneler iki dereceli olduklarında hava basıncı kaybedilse bile çeneler kilitlenir ve parça dümdüz bir şekilde tutulur. Paralel ve açısal tutucuların dışında özel tutucular da vardır.

Özel tutucularda ,o-ring takma tutucuları (içten ve dıştan takabilen ), sünger , kumaş için iğne tutucular, tek parmaklı, üç parmaklı paralel ve açısal olanlar, parçayı dıştan (O.D.) veya içten ( I.D) parçalarına karşı şişirilen tutucular ve metal ürünleri için manyetik tutucular ürün gamında yer almaktadır.

Yapılacak işe uygun, özel olarak dizayn edilmiş tutuculara ulaşmak mümkündür. Örneğin bir şaftı taşıyacak tutucu projeye uygun imal edilebilmektedir. Robotik uygulamalar ve farklı boyutlardaki parçalara adapte edilebilir.

Tutucuların temelini ve dizayn esaslarını bilmek mühendislerin seçimlerinin darlaşmasına, makina dizayn süreçlerinin hızlanmasına, güvenilirliği, üretkenliğini ve verimliliğin artırılmasına yardımcı olmaktadır.

30. Slayt Baslarken

3.5.1 Pnömatik Pistonlar Pistonlar pnömatik sistemlerin hareket mekanizmalarıdır. Gazın pistonun içindeki hazneye dolmasıyla piston kapanır ya da

açılır. Böylece doğrusal olarak her iki yönde de hareket elde edilebilir.

En sık kullanılan piston tipleri tek girişli yay dönüşlü ve hava giriş deliklerinden biri başta biri sonda olan 2 delikli pistondur.

Tek girişli yay geri dönüşlü pistona hava verdiğimiz zaman piston dışarı hareket eder. Hava akışını kestiğimiz ve içteki havanın tahliyesini sağladığımız zaman da yay pistonu geri çeker.

Diğer 2 delikli piston türündeyse bir deliğe basınçlı gazı verdiğimizde piston ileri gider diğer deliğe basınçlı gaz verdiğimizde piston diğer tarafa gider bu şekilde çift yön tahrikli bir kumanda pistonumuz olur.

Endüstriyel robot kollarında sıklıkla 2 delikli pistonlar kullanılır. Yaylı pistonlarsa daha çok damgalama, fırlatma, yerleştirme gibi daha az hassas işlerde kullanılır.

Piston çubuklarının uçları ek parçaların takılabilmesi için genellikle dıştan yivlidir. Piston bağlantısı aşağıdaki şemada gösterilmiştir.

31. Slayt Baslarken

3.5.2 Pnömatik Gripperlar (Tutucular) Tutucular otomasyon uygulamasının sonucunu önemli ölçüde etkilemektedirler. Bunlar arasında performans, hassasiyet ve

esneklik sayılabilir. Bu tür uygulamalar bilhassa yerleştirme tertibatlarında ve besleme sistemlerinde bulunmaktadır. Bunu daha iyi izah

edebilmek için bu yazının devamında örnekler verilecektir. Temel özellikler arasında bir belli geometriye sahip nesnelerin tutulması, sıkılması ve serbest bırakalması sayılabilmektedir.

Pnömatik, gaz basıncı ile çalışan, hareket eden makine demektir. İlk buhar kazanlarının ortaya çıkmasıyla birlikte elektrikten ve hidrolikten çok önce pnömatik bilimi ortaya çıkmıştır.

Pnömatikde amaç istediğimiz hareketi hava, CO2 ya da bir tür gaz kullanarak gerçekleştirmektir.

Çevre koşulların iyi tespit edilmesi tutucu uygulamasının doğru belirlenmesi için çok önemlidir. Bunun arasında hız, ivme, malzeme mukavemetleri sayılabilir. Aşağıdaki şekilde bu gösterilmiştir:

Pnömatik Tutucular, robot tutucular gibi endüstrideki kullanım alanlarına göre aktuaörler ve silindirler ile birlikte çalışırlar.

Buraya kadar robotic uygulamalarda kullanilan sensorlerden calisma prensiblerinden ve tutuculardan bahsedildi. Simdi ise dersimizin ilk basinda belirttigimiz ACTUATOR lardan bahsedilecektir.

32. Slayt Baslarken

3.6 Aktuatorler Aktüatörler, değişik enerji çeşitlerini mekanik enerjiye dönüştüren araçlardır.

Mekatronik sistemlerde ürün veya cismin kontrol edilmesi için sensörden alınan bilgilerin bilgisayarda işlenmesi, işlenerek bilgisayardan alınan bilgilerin de çıkış kısmında aktüatör elemanına aktarılması gerekir.

Bu işlemlerin açıklandığı çalışma döngüsü aşağıdaki gibidir.

Elektrik, enerji kaynağı olarak çok fazla kullanılmaktadır. Elektrik enerjisinin manyetik etkisi ile çalıĢan ve dairesel hareket formu meydana getiren elektrik motoru tipik bir aktüatördür.

Ardışık kontrolde hava basıncı ve yağ basıncı gibi enerji kaynakları da kullanılmaktadır. Doğrusal harekete sahip olan ve hava ya da yağ basıncı ile çalışan pnömatik ve hidrolik silindir de bir tür aktüatördür.

Aktüatörler kullandıkları enerji kaynaklarına göre elektrik sistem aktüatörü, pnömatik sistem aktüatörü ve hidrolik sistem aktüatörü olarak sınıflandırılabilir. Aşağıdaki şekilde bu sınıflandırma gösterilmektedir.

33. Slayt Baslarken

Pnömatik ve Hidrolik Aktüatörler

Pnömatik aktüatör, enerjiyi (çoğunlukla basınçlı havayı) mekanik harekete dönüştürür. Aktüatörün türüne bağlı olarak hareket döner veya doğrusal olabilir. Glob valf, kelebek valf, yön kontrol valfi, vb. gibi kontrol valflerinin açılması veya kapanmasında kullanılırlar. Bazı türleri şunlardır:

• T kollu silindirler • Döner aktüatörler • Manyetik bağlantılı veya döner silindirli kolsuz aktüatörler • Mekanik bağlantılı kolsuz aktüatörler • Vakum üreteçler • Çift etkili veya tek etkili (yay dönüşlü)

Bir pnömatik aktüatör temel olarak bir piston, bir silindir ve valften oluşur.

Piston, bir diyafram veya silindirin üst kısmındaki havayı tutan ve basınçlı havayı aşağıya doğru diyaframa ileten ve aktüatöre bağlanan valf gövdesini hareket ettiren salmastra ile kaplanır.

Pnömatik aktüatörlerde gerekli harekete göre üst veya altta giriş sinyali için bir bağlantı ucu vardır.

Valfin çalışması için alçak basınç ve genellikle ikili veya üçlü giriş kuvveti gerekir.

Büyük boyutlu pistonlarda çıkış basıncı büyük olabilir. Hava basıncının az olduğu ortamlarda büyük piston kullanmak daha iyidir.

Aktüatörlerde mekanik hareket meydana getirmek için pnömatik veya hidrolik silindir ve basınç motoru kullanılır.

34. Slayt Baslarken

Silindir Silindir, pnömatik ve hidrolik enerjiyi mekanik harekete çeviren aktüatördür.

Esnek hareketler için sıkıştırılabilirlik özelliğine sahip olan havalı silindirler kullanılır. Büyük güç gerektiren hareketlerde sıkıştırılma özelliği bulunmayan hidrolik silindirler kullanılır.

Silindir, silindir şeklinde bir gövde ve içinde hareket eden pistondan oluşur. Pistonun hareketi piston mili ile doğrusal hareket ettirilmek istenen donanıma aktarılır.

Akışkanın silindire girdiği ya da çıktığı yer, port olarak adlandırılır. Aşağıdaki şekilde basınçlı akışkan port A’dan içeriye doğru akacak olursa piston saga doğru bastırılır ve hareket eder.

Aynı akışkan port B’den dışarıya doğru akar. Aksine, basınçlı akışkan port B’den içeriye doğru akarsa bu durumda piston sola doğru bastırılır ve hareket eder, aynı akışkan port A’dan dışarıya doğru akar.

35. Slayt Baslarken

Yön Kontrol Valfi Yön kontrol valfi, silindir hareketini yönetmek amacıyla akışkan yönünü kontrol eden bir tür valftir.

Genelde gövde ve valf kısımlarının birleşmesinden oluşturulmuştur. Valf, elektromanyetik olarak işletilir ve elektrikle otomatik olarak çalıştırılır.

Selenoit (elektromanyetik) olarak işletilen valf, elektromanyetik kontrollü valf olarak adlandırılır.

Küçük tipteki ve düşük basınçla çalışan selenoit valfleri kontrol etmek için doğru akım, daha büyük güç ve basınçlar için ise alternatif akım kullanılır.

36. Slayt Baslarken

Pnömatikte Kullanilan Semboller tablo halinde asagida gosterilmistir.

Gerek akademik gereksede Sanayide calisan arkadaslar icin bu sembollerin bilinmesinde yarar vardir.

37. Slayt Baslarken

Kaynakca

38. Slayt Baslarken

Tesekkurler