Ömer KELEŞ, Yusuf USTA, Y. Yücel YEŞİLBAĞ ve Yücel ERCAN*
Makina Mühendisliği Bölümü, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi,Gazi Üniversitesi, Maltepe 06570, Ankara,
omer@gazi.edu.tr, uyusuf@gazi.edu.tr, yyyesilbag@yahoo.com
* Makine Mühendisliği Bölümü, Mühendislik Fakültesi, TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi, Ankara
1. GİRİŞ (INTRODUCTION)
Klasik torna tezgahlarında iki eksenin aynı anda otomatik olarak hareketi mümkün değildir. Bu
sebeple silindirik olmayan geometrilerin elde edilmesi hemen hemen imkansızdır. Klasik tezgahlarda torna
siperine açı vermek suretiyle sınırlı konik yüzeyler elde edilebilmektedir. Ancak, bu işlemede tezgah
operatörünün kabiliyeti yüzey kalitesini belirlemektedir. Günümüzde karmaşık geometrili parçaları
işleyebilmek için CNC tezgahları yaygın olarak kullanılmaktadır. Başta içten yanmalı motorların piston etekleri ve bazı takım tutucuların şaftları gibi oval kesitli parçaların üretimi için özel tezgahlar kullanılmaktadır [1-4].
Bunlar ise özel tezgahlar olduklarından fiyatları oldukça yüksektir. Bu çalışma ile konvansiyonel bir Ö. Keleş vd. Klasik Bir Torna Tezgahıİçin Bilgisayar Kontrollu Profil Tornalama Sistemi Geliştirilmesi 554 Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 21, No 3, 2006
torna tezgahına karmaşık ve oval profilleri işleyebilme kabiliyeti kazandırarak daha ekonomik çözümler üretilmesi hedeflenmiştir. Daha önce yapılan bir çalışmada [5] sadece silindirik yüzeyde ovallik elde edebilen bir mekanizma geliştirilmiştir. Ancak bu sistem sadece piston eteğinin imalatında kullanılabilmektedir. Değişken çaplı oval geometrileri ve karmaşık profilleri işleyebilme özelliğine sahip değildir. Bu çalışmanın amacı, bir konvansiyonel torna tezgahında istenilen karmaşık profili işleyebilmek için hidrolik tahrikli ve bilgisayar kontrollu bir düzenek ve bilgisayar programı geliştirmektir. Kontrol işleminin bilgisayarda yapılması bir çok avantaj sağlamaktadır ve bugün bir çok alanda yerini almıştır. Uzay teknolojisinden robotlara kadar değişik tasarımlar incelendiğinde mutlaka sayısal bir kontrol sistemine rastlanmaktadır. Her uygulamada bilgisayar kullanmak mümkün olmadığı için, oldukça küçük ama fonksiyonel mikroişlemciler sıklıkla
kullanılmaktadır.
2. TASARIM (DESIGN)
Profil tornalama sistemi hidrolik tahrikli ve bilgisayar kontrollu olarak tasarlanmıştır. Sistemin genel yapısı
Şekil 1’de verildiği gibidir. Sistemin çalışması kısaca şöyledir: Tornanın fener miline bağlanan enkoder yardımıyla aynanın açısal konumu ve arabasına takılan lineer cetvel ile arabanın z eksenindeki konumu okunmaktadır. Bu konumlara karşılık gelen profilin referans konumu (x eksenindeki) bilgisayar hafızasından çağrılmakta ve kesme takımı konumunu ölçen transduserden (lineer cetvel) gelen sinyalle karşılaştırılmaktadır. Görülen hata kontrol işlemine tabi tutularak bir düzeltme sinyali hazırlanmakta ve servo yükselticiye kontrol
sinyali ulaştırılmaktadır. Bu sinyal ile servo-yükseltici çıkışında servovalfı tahrik edecek bir akım oluşturulmakta ve servovalfa bağlı hidrolik silindir ile kesme takımının konumunun değişmesi sağlanmaktadır. Ölçme ve kontrol işlemleri bilgisayar tarafından gerçekleştirildiğinden, sistem, sayısal kontrollu bir sistem olarak adlandırılmaktadır. Bu çalışmada kurulan sistemle ilgili olarak herhangi bir teorik analiz yapılmamıştır. Ancak daha önce yürütülen tez çalışmalarında [6,7], bu çalışmada kullanılan elemanların bir kısmı kullanılarak teorik analizler yapıldığından, bu çalışmada gerekli olan hızların sağlanabileceği kanaatine varılmış ve bu
doğrultuda, laboratuarda bulunan cihazlar kullanılmıştır. Sistemde kullanılan ekipmanlar ve özellikleri aşağıda incelenmiştir.
2.1. Enkoder (Encoder)
Kullanıcı oval kesitli bir profil işlemek istediğinde, kater referans konumunun belirlenmesi için araba
konumuna ek olarak, aynanın açısal konumunun da ölçülmesi gerekmektedir. Bu amaçla sistemde
Heidenhein marka ROC412 model TTL tipi bir enkoder kullanılmıştır. Enkoderin çıkış sinyali “gray
code” şeklinde ve 12 bit olup, bilgisayar yardımıyla bu kodlara karşılık gelen açısal değerler
bulunmaktadır. Bilgisayara bağlı veri toplama ve kontrol kartı iki ayrı 8 bitlik sayısal giriş kanalına
sahip olduğundan ve bu kanalları iki grup halinde peşpeşe okuyabildiğinden, enkoderin 8 bitlik kısmı
kullanılmıştır. Böylece fener milinin bir turu 256 aralığa bölünerek konum kontrolu sağlanmıştır.
Enkoderin TTL türündeki bilgi verme yapısı ve gray code üretme özelliğinden dolayı açısal konum okuma
kabiliyeti yüksek hızlarda bile oldukça güvenli olmaktadır. Deneyler sırasında yanlış açısal konum
bilgisine hiç rastlanmamıştır. Enkoderin torna tezgahı üzerindeki görüntüsü Şekil 2’de verilmiştir.
2.2. Bilgisayar ve Veri Toplama ve Kontrol Kartı (Computer and Data Acquisition Card)
Deneylerde kullanılan bilgisayar Pentium III 866 MHz işlemciye sahip bir bilgisayardır. Bilgisayara
ADVANTECH marka, PCI-1710HG modelinde bir veri toplama ve kontrol kartı takılmıştır. Kartta 12
bitlik 16 analog giriş ve 8 bitlik 2 adet sayısal giriş (toplam 16 adet bir bitlik sayısal giriş) kanalı
bulunmaktadır. Kartta çıkışlar ise 12 bitlik 2 analog ve 8 bitlik 2 sayısal olmak üzere toplam 18 kanal
şeklindedir. Kartın analog sinyal okuma hızı 100kHz’dir. Sayısal giriş okuma hızı ise bilgisayardaki programın çalışma hızına bağlıdır. Bu çalışmada kartın 8 bitlik sayısal giriş kanalları enkoderden bilgi okumak için ve 1 analog çıkış da kontrol sinyali için kullanılmıştır. Kartta bulunan analog çıkışlar ± gerilim vermek yerine 0 ve + yönde (maksimum 10 V) gerilim üretmektedir. Servovalfin ise ± yönlü akımla tahrik edilmesi gerektiğinden, bu olumsuzluğu çözmek amacı ile kontrol sinyalinin çıkışı 2,5 V’luk gerilime sahip bir güç kaynağından
geçirilmiş ve böylece 0-5 V analog çıkış voltajına bir gerilim kaydırma uygulanmıştır. Bununla, kontrol
sinyalinin ±2,5 V aralığında tutulması sağlanmıştır. Sistemdeki torna arabasının ve kesici takımın
konumunu ölçen lineer cetvellerden alınan sinyaller bilgisayarın COM portu kullanılarak okunmaktadır.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder