STANBUL TEKNK NVERSTES MAKNE FAKLTES MAKNE MHENDSL BLM SSTEM DNAM VE KONTROL YKSEK LSANS PROGRAMI

BR CNC TEZGAHININ KONUM VE KUVVET LMNN YAPILMASIHazrlayanlar 518101017 Eyp ELEB 503101613 Bar Z

retim Grevlisi

Do.Dr.Kenan KUTLU

MAYIS 2011

NDEKLER1. 2. GR ................................................................................................................... 1 CNC (Computer Numerical Control) ................................................................... 2 2.1. CNCnin Tarihesi Ve Geliimi ....................................................................... 3 2.2. CNC Avantajlar/Dezavantajlar ....................................................................... 5 2.3. Geleneksel Tezgahlar ile karlatrlmas ........................................................ 6 2.4. CNCnin snflandrlmas ................................................................................ 7 2.4.1. CNC Torna Tezgah ................................................................................... 8 2.4.2. CNC Freze Tezgah ................................................................................... 9 2.4.3. CNC Matkap Tezgah ................................................................................ 9 2.4.4. CNC Talama Tezgah ............................................................................. 10 3. CNC TEZGAHLARINDA YAPILAN LMLER ....................................... 11 3.1. Konum lm .............................................................................................. 11 3.1.1. Step Motorlar ........................................................................................... 13 3.2. Kuvvet lm............................................................................................... 15 3.2.1. Kuartz Dinamometre ( CNC Freze Tezgahlar iin) ............................... 17 3.2.2. Kuartz Dinamometre ( CNC Torna Tezgahlar iin) .............................. 17 3.3. Scaklk lm ............................................................................................. 18 3.3.1. Infrared Teknolojiyi Kullanan Temassz Scaklk ler (Pirometre) ...... 19 3.3.2. Termal Kamera le Scaklk lm ....................................................... 22 3.3.2.1. Emissivity ......................................................................................... 23 3.3.3. Termoelemanlar (Termokupullar, Isliftler) le Scaklk lm ......... 24 3.3.4. Dirensel Scaklk Sensrleri (RTD) le Scaklk lm ...................... 25 3.4. Titreim lmleri ......................................................................................... 26 3.4.1. Akselerometre (vmeler) ...................................................................... 27 3.4.1.1. Piezoelektrik vmelerler ................................................................ 28 3.4.1.2. Kapasitif vmelerler ...................................................................... 29 i

3.5. Ses (Grlt) lm ..................................................................................... 29 4. UYGULAMASI YAPILACAK LM SSTEMLER ................................. 31 4.1. Genel Kontrol Bilgileri ve emas .................................................................. 31 4.2. Konum lm .............................................................................................. 33 4.2.1. lm Sisteminde Kullanlan Elemanlar ................................................ 34 4.2.1.1. Enkoderler ......................................................................................... 34 4.2.1.2. Optik Badalatrc (Opto-Coupler) ............................................... 37 4.2.1.3. DAQ Kart......................................................................................... 38 4.2.2. Bilgisayar le Haberleme ........................................................................ 40 4.2.2.1. 68-pin Konnektr .............................................................................. 40 4.2.3. Encodern arayze balan ................................................................... 41 4.2.4. Konum kontrolnde uygulanan admlar .................................................. 41 4.3. Kuvvet lm............................................................................................... 44 4.3.1. A/D & D/A Dntrcler ..................................................................... 44 4.3.1.1. DijitalAnolog Dntrcler ........................................................ 44 4.3.1.2. Anolog - Dijital Dntrcler ....................................................... 44 4.3.2. Tala Kaldrma lemleri Ve Takm mr .............................................. 46 4.3.3. Cnc Freze Tezgahnda Kuvvet lm ve Deerlendirmesi in Tasarlanan Sistem ............................................................................................................ 51 5. 6. SONULAR ...................................................................................................... 53 KAYNAKLAR ................................................................................................... 54

EK A STEP MOTOR SRC DEVRES ............................................................. 55

ii

EKL LSTESekil 2.1 - CNC tablalar ................................................................................................ 2 ekil 2.2 - CNC Tezgahlarnn tarihsel geliimi ............................................................ 5 ekil 2.3 - CNC ile geleneksel tezgahlarn karlatrlmas .......................................... 7 ekil 2.4 - CNC Torna Tezgah ...................................................................................... 8 ekil 2.5 - CNC Freze Tezgah....................................................................................... 9 ekil 2.6 - CNC Matkap Tezgah ................................................................................... 9 ekil 2.7 - CNC Talama Tezgah ................................................................................ 10 ekil 3.1 - Geleneksel takm tezgahlarda tabla hareketi ............................................... 11 ekil 3.2 - CNC tezgahlarnda tabla hareketi ............................................................... 12 ekil 3.3 - Strain gage kullanlan kuvvet lm sistemi .............................................. 16 ekil 3.4 - Freze tezgahlar iin kuartz dinamometre ................................................... 17 ekil 3.5 - Torna tezgahlar iin kuartz dinamometre .................................................. 18 ekil 3.6 - Pirometre ve uygulama alanlar .................................................................. 19 ekil 3.7 - CNC tezgahnda pirometre ile scaklk lm .......................................... 21 ekil 3.8 - Termal Kamera ile scaklk lm ............................................................ 22 ekil 3.9 - Termokupl ................................................................................................... 25 ekil 3.10 - RTD Scaklk Sensrleri ........................................................................... 25 ekil 3.11 - Akselerometre ........................................................................................... 28 ekil 4.1 - CNC tezgahlarnn kontrol emas .............................................................. 31 ekil 4.2 - Ak-evrim kontrol emas ........................................................................ 32 ekil 4.3 - Konum kontrolnde kapal-evrim kontrol emas..................................... 33 ekil 4.4 - Optik enkoder i yaps ............................................................................... 34 ekil 4.5 - Optik enkoder ileyii ................................................................................. 35 ekil 4.6 - Manyetik enkoder ....................................................................................... 36 ekil 4.7 - Artml enkoder pals gsterimi ................................................................... 36 ekil 4.8 - TLP521-4 opto-coupler balants .............................................................. 38 ekil 4.9 - PCI-6024E DAQ Kart ................................................................................ 39 ekil 4.10 - PCI-6024E/BNC-2120 Academic Starter Kit ........................................... 39 ekil 4.11 - 68-pin konnektr pinleri ........................................................................... 40 ekil 4.12 68-pin konnektr pin aklamalar ........................................................... 40 ekil 4.13 - Enkoderin arayze balan ..................................................................... 41 ekil 4.14 - Yksek frekansl motordan enkodere gelen bilgi ..................................... 41 iii

ekil 4.15 - Kare dalga elde etmek .............................................................................. 42 ekil 4.16 - Elde edilen kare dalgann gsterimi .......................................................... 42 ekil 4.17 - Konum lm ak diyagram ................................................................. 43 ekil 4.18 - ADClerin alma prensibi ...................................................................... 45 ekil 4.19 - Analog sinyal rneklemesi ve basamaklanmas ....................................... 45 ekil 4.20 - a)Takm Bindirmesi veya yanl balanm para b) Krk veya kenarlarnda kk krklar olumu takm c) Ar kuvvetler d)Dk kuvvetler .................. 47 ekil 4.21 - eksen dinamometrenin yaps .............................................................. 49 ekil 4.22 - 1528 rpm hznda, 0.2032 mm/di ilerleme hznda, 6.35 mm Eksenel kesme derinlii ile %30 takm dalmasn artlarnda keskin ve anm kesici takma gelen kesme kuvvetleri ...................................................................................................................... 49 ekil 4.23 - Kesme Kuvvetlerine Gre Anmann Deiimi ...................................... 50 ekil 4.24 - Kuvvet lm Sistemi ............................................................................ 51 ekil 4.25 - Kuvvet lm Ak Diyagram .............................................................. 52 0.1 Step motorlarda nipolar (solda) ve bipolar ( sada) bobinler ............................... 55 0.2 Step motor src kartnn stten grn ........................................................... 55 0.3 Src devre iin gerekli malzeme listesi .............................................................. 56 0.4 Step motor src kartnn eleman dizili emas .................................................. 57 0.5 Step motor src kartnn baskl devre izimi ..................................................... 57 0.6 Step motor src kartnn devre emas ................................................................ 58

iv

1.

GRCNC takm tezgahlarnn gemii cok eski olmamakla birlikte zellikle son 15 senedir

byk gelime gstermi ve son yllarda neredeyse doruk noktasna ulasmtr.Gelimenin boyutlarn ifade etmek iin gnmzde 30-40 eksende hareketin ayn anda kontrol edildii CNC takm tezgahlarnn varln sylemek yeterli olacaktr. Sz edilen gelimeler cok byk aratrma almalarnn sonucudur ve bu projede sadece basit bir dille CNC tezgahlarin genel yaps tantlmaya allacak ve eitli lm sistemleri yardmyla yaplacak kontroller anlatlacaktr. CNC takm tezgah denilince akla ilk gelen konulardan biri programlamadr. CNC takm tezgah kullanabilmek iin ksa da olsa bir zel eitim programnn uygulanmas arttr. Yine bu projede az da olsa CNC tezgahlarn para ileme programlarnn hazrlanmas konusunda bir fikir verilmeye allacaktr.

1

2.

CNC (Computer Numerical Control)

ekil 2.1 - CNC tablalar

CNC (Computer Numerical Control), 'bilgisayar sayml idare' anlamna gelir. NC tezgahlar, zerine zel bir standarda gre delikler delinmi bantlar ile "otomatik" olarak ileme yaparlar. CNC makineler, zerine monteli bir bilgisayar aracl ile programlanarak "otomatik" olarak ileme yapan makinelerdir. Bilgisayarl Nmerik Kontrolde temel dnce takm tezgahlarnn say, harf vb. sembollerden meydana gelen ve belirli bir manta gre kodlanm komutlar yardmyla iletilmesi ve tezgah kontrol nitesinin (MCU) para programn edebilen sistemdir. Bilgisayarl Nmerik Kontrol de tezgah kontrol nitesinin komptrize edilmesi sonucu programlarn muhafaza edilebilmelerinin yannda para retiminin her aamasnda program durdurma, programda gerekli olabilecek deiiklikleri yapabilme, programa kalnan yerden tekrar devam edebilme ve program son ekliyle hafzada saklamak mmkndr. Bu nedenle programn kontrol nitesine bir kez yklenmesi yeterlidir. CNC takm tezgahlar her trl takm tezgahnda yaygn olarak uygulanmaktadr. Bu tezgahlardan bazlar unlardr:

2

Torna tezgah (Lathe machine) Freze tezgah (Miling machine) Matkap tezgah (Drilling machine) Delik ileme tezgah (Boring machine) Talama tezgah (Grinding machine) Btn NC takm tezgahlarnn kendilerine zg kapasite, operasyon yetenekleri ve bir takm karakteristik zellikleri vardr. Bu nedenle tezgahn sahip olmad hibir ileme zellii o tezgaha yaptrlamaz. NC takm tezgahlarnda hafza bulunmadndan bu tr tezgahlarda blok verileri sra ile okunur ve ileme konulur. Bir i parasnn imalat esnasnda tezgahn kontrol nitesi (Machine Control Unit) bir bloktaki btn verileri okur ve tezgahta gereken ilem operasyonlarn yerine getirir. Operasyonlar tamamlandktan sonra bir sonraki bloka geirilir. Bu ilem srasyla program sonuna kadar devam eder. Para programlar standart kat erit zerindeki yer ve dizili ekillerine gre farkl nmerik (saysal) ve alfa nmerik (alfa saysal) deer ve anlamlar vardr. CNC takm tezgahlarnn fiziksel tasarm ve konstrksiyonlarn NC tezgahlarn ayndr. Ancak NC takm tezgahlarnda yaplmalar pratikte mmkn ve ekonomik olmayan bir dizi fonksiyonel zellikler bu tr tezgahlara ilave edilmitir.

2.1. CNCnin Tarihesi Ve Geliimiretim arac olarak takm tezgahlarnn kullanlmas insanlk tarihiyle balar. Ancak 19.yy. balangcnda ngiltere ve dier Bat Avrupa lkelerinde sanayi devriminin balamasyla, takm tezgahlar gnmzdeki anlam ile hzl bir gelime gstermiler ve bu lkelerde, sanayinin belkemiini oluturan gl bir takm tezgah sanayi kurulmutur. Sanayinin ilk aamasnda paralar, tezgahlarda kaba boyutlar ile ileniyor ve sonra birbirleriyle almas (assembly) iin elle aratrma yaplyordu. 19.yzyln ortalarnda, paralarn deitirilebilirlik ilkesinin bulunmas, paralarn tezgahlarda toleransl olarak imal edilmesini salam ve montajlar, elle aratrma ile deil de, parann tezgahlarda ilenmi hali ile yaplabilmitir. Bu bulu prodktiviteyi artrarak seri imalatn balamasnda ilk etken olmutur. 19.yzyln sonlarna doru imalat teknolojisinin ve imalat organizasyonunun ilkelerinin tespiti ile, seri imalat a balam, 1900 ylnda, o tarihe kadar takmlar iin 3

kullanlan alamsz ve az alaml takm eliklerinin yan sra, Taylor tarafndan hz elikleri uygulamaya konulmu, kesme hzlarnda ve buna bal olarak retimde byk artlar salanmtr. Bu ekilde lokomotifler, motorlar, trbinler, ucuz fiyata otomobiller, diki makineleri ve saatler daha ok imal edilmeye balanmtr. 1930'lu yllarda sert karbrn bulunmas, kesme hzn daha da artrarak daha kaliteli yzeylerin elde edilmesini salamtr. yle ki, bu gelimelerin sonucu olarak atlyelerde balayan usta ve iilerin kiisel tecrbelerine dayanan tala kaldrma olay pratik seviyeden bilim seviyesine ulamtr. Bu hususta M.E. Merchant, F.W. Taylor ve M. Kronenberg gibi bilim adamlarnn byk katklar olmutur. Bu gelimelere paralel olarak gerek takm gerekse tezgah konstrksiyonunda nemli deiiklikler olmu ve yine ayn yllarda, retimin artrlmasnda nemli bir etken olan otomatik takm tezgahlarnn imalat balamtr. Takm tezgahlar alannda byk devir, 1950 yllarnda nmerik programlamaya gre alan ve Nmerik Kontroll (NC-Numerical Control) denilen tezgahlarn uygulamaya konulmasyla balar. Ayn tarihlerde seramikten yaplan takmlarn kullanlmas ile kesme hzlar ve ileme kaliteleri byk deerlere ulam ve her iki uygulamada takm tezgah gerek nitelik, gerekse nicelik bakmndan byk gelimeler gstermitir. Bu gelime, daha nce bilinen mekanik otomat tezgahtan da kapsama alarak gnmzde, pim kontroll, kam kontroll, kopya kontroll, tek aksl, ok aksl, transfer tezgahlar olarak bilinen byk bir tezgah yelpazesini oluturmutur. NC tezgahlarn bilgisayarla donatlmas ile CNC (Computer Nmerical Control) ve DNC (Direct Nmerical Control) tezgahlan olumu, bilgisayarlarn ve kiisel bilgisayarlarn kullanlmas ile de bu tezgahlar ilemi optimizasyon dzeyinde yapmaya balamlardr. Tezgahlarn bu gelimelerine paralel olarak imalat sistemlerinde de byk gelimeler olmutur. yle ki, 1947 ylnda ortaya atlan otomasyona dayal imalat sistemi geniletilerek optimizasyon devrine geilmi, robotlarn kullanm gittike artarak gnmzde robot fabrikalar ve robot tesisatlar kurulmutur. Ayrca bilgisayarlarn yardm ile ayr ayr yaplan bilgisayar destekli konstrksiyon CAD (Computer Aidet Design) ve bilgisayarl imalat CAM (Computer Aidet Manufacturing) ilemleri birletirilerek CAD-CAM (Bilgisayar Destekli Konstrksiyon ve imalat); ve bunlarn CNC ve DNC tezgahlarn birlemesi ile Esnek malat Sistemleri FMS (Flexible Manufacturing System) ortaya atlmtr. malat yanstan FMS ile fabrikann kalite kontrol, stok kontrol, muhasebe alm satm ve ynetim gibi dier ksmlar bilgisayar kontrol altnda birletiren Bilgisayar Destekli Btnleik malat Sistemleri CIM

4

(Computer Intemated Manufacturing) devri balamtr. Bu gelimeler imalat teknolojisinde, takm ve tezgah konstrksiyonunda byk gelimeler meydana getirmitir. Takm tezgah alanndaki gelimeler, zelliinden dolay, dier gelimeler; rnein ulam, haberleme, uzay, enerji alanndakiler gibi toplum tarafndan sezilememekte ve takip edilememektedir. Ancak yukarda belirtilen tm alanlardaki gelimelerin gereklemesini, takm tezgah alanndaki gelimelerin salad unutulmamaldr.

ekil 2.2 - CNC Tezgahlarnn tarihsel geliimi

2.2. CNC Avantajlar/DezavantajlarAvantajlar Konvansiyonel tezgahlarda kullanlan baz balama kalp, mastar vb. elemanlarla kyasland zaman tezgahn ayarlama zaman ok ksadr. Ayarlama, l, kontrol, manel hareket vb. nedenlerle oluan zaman kayplar ortadan kalkmtr. 5

nsan faktrnn imalatta fazla etkili olmamasndan dolay seri ve hassas imalat mmkndr. Kalifiye insan ihtiyacna gerek yoktur. Tezgah operasyonlar yksek bir hassasiyete sahiptir. Tezgahn alma temposu her zaman yksek ve ayndr. Her trl sarfiyat (elektrik, emek, malzeme vb.) asgariye indirgenmitir. malatta operatrden kaynaklanacak her trl kiisel hatalar ortadan kalkmtr. Kalp, mastar, ablon vb. pahal elemanlardan faydalanlmad iin sistem daha ucuzdur. Depolamada daha az yere gerek vardr. Para imalatna gei daha sratlidir. Dezavantajlar Her sistemde olduu gibi CNC tezgah ve sistemlerinin avantajlar yannda baz dezavantajlar mevcuttur. Bunlar unlardr; Detayl bir imalat plan gereklidir. Pahal bir yatrm gerektirir. Tezgahn saat creti yksektir. Konvansiyonel tezgahlara kyaslandnda daha titiz kullanm ve bakm isterler. Kesme hzlar yksek ve kaliteli kesicilerin kullanlmas gerekir. Periyodik bakmlar uzman ve yetkili kiiler tarafndan dzenli olarak yaplmaldr.

2.3. Geleneksel Tezgahlar ile karlatrlmasCNC tezgahlar ile geleneksel tezgahlar arasnda, CNC tezgahlarnn stnl asndan, u gibi farkllklar bulunur. retimin hznn artrlarak birim maliyetinin azaltlmas. ekil ve l zorluu olan, ok ilem gerektiren paralarn retiminin kolaylkla yaplabilmesi. Seri imalat paralarnn ekil ve l hassasiyetinin bozulmas ve kolayca kontrol edilebilmesi. 6

Klasik yntemlerle ilenmesi mmkn olmayan paralarn retiminin yaplmas.

ekil 2.3 - CNC ile geleneksel tezgahlarn karlatrlmas

Bu durum yukardaki grafikten de anlalabilir. Basit ve az saydaki para imalat ou zaman niversal tezgahlarda daha ucuz ve kolay yaplabilir. Ancak ok ince ayrntlar olan, ekil ve l hassasiyeti yksek paralarn imalat saylar azda olsa CNC Tezgahlarda daha ucuz ve hzl yaplabilir. CNC Tezgahlarda programlama bittikten ve imalat iin gerekli olan hazrlklar sonra para bana den ilem sresi olduka ksadr. CNC tezgahlarda imalat adedi ok yksektir. Kesme hzlar ayarlandnda ve ilem srasnda sabit kaldndan dolay takm mrleri genelde daha uzundur. CNC tezgahlarda bir ok ilem birden yaplabildii iin birka klasik tezgah yerine kullanlabilir.

2.4. CNCnin snflandrlmasEn yaygn olarak kullanlan CNC takm tezgahlar aadaki iki belirgin kategoriye ayrlrlar. parasn sabit tutarken takmlar ve kesicileri dndren tezgahlar. (CNC ileme merkezleri) Takmlar sabit tutarken i parasn dndren tezgahlar. (CNC torna merkezleri) CNC tezgahlarnn ilem merkezi veya torna merkezi olarak bilinmesinin nedeni, birok operasyonu otomatik olarak bir ayarda yapabilmeleridir.

7

Birinci kategoride dey ve yatay ileme merkezleri yer almaktadr. kinci kategori ise byk lde torna tezgahlarndan ibarettir. Modern CNC torna tezgahlarnda takm tareti iinde motor tahrikli ileme yaplabilir. Bu tezgahlarda hem i paras hem de kesici takmlar dnebilmektedir. Bu ekilde kk frezeleme ve delme ileri de yaplabilir. Bu kolaylk, torna tezgahlarnda yaplacak ileri daha da gelitirir ve daha fazla esneklik salar. CNC tezgah tiplerine yakn zamanda yaplan bir ek, CNC freze-torna merkezi denilen tezgahtr. Bu tezgahta hem torna hem de freze ileri yaplabilir. D grn ayn torna merkezi gibidir. Bu tezgahta iki ayr programlama dili bilen meyilli kzaklar vardr. Her iki kzak da bamsz biimde kullanlabilir. Bunlarn dnda CNC tezgahlar yaptklar ilere gre u ekilde snflandrlrlar. 2.4.1. CNC Torna Tezgah Nmerik kontroll torna tezgahlarda genelde X ve Z ekseni olmak zere iki temel eksen vardr. Bu tr takm tezgahlarnda pek ok profil tornalama ilemlerinin yaplabilmesi iin dorusal interpolasyon (Linear Interpolation) ve erisel interpolasyon (Circular nterpolation) ilem zellii yeterlidir. Ayrca devir says ve kesici deitirme, ilerleme hznn belirlenmesi vb fonksiyonlara sahiptirler. leme kapasiteleri daha geni olan CNC torna tezgahlarnda eksen saylar 3 ya da daha fazla olabilir. nc eksen tezgah taretinin eksen hareketi olabilir. zellikle endstriyel tip CNC torna tezgahlarnda tezgahn yapsal direncini artrmak, daha hassas imalat gerekletirebilmek ve kan talalar kesme blgesinden uzaklatrabilmek iin yapsal ayrntlarnda baz dizayn deiiklikleri yaplmtr.

ekil 2.4 - CNC Torna Tezgah

8

2.4.2. CNC Freze Tezgah CNC freze tezgahlar operasyon yeteneklerinin eitlilii bakmndan ileme merkezlerinden sonra en ok ilem kabiliyetine sahip olan tezgahlardr. Bu tr tezgahlar en az 3 olmak zere 45 ve daha fazla eksende ilem yapabilme zelliklerine sahiptir. Bu tezgahlarn btn eitleri srekli iz kontrol (Continuous Paht Control) ile donatlmtr. Otomatik kesici deitirme (Automatic Tool Change) kolaylklar bir baka zellikleridir. Kesici telafisi (Tool Compensation) zellikle erisel frezeleme ilemlerinde ve kalplkta byk kolaylk salar. boyutlu (3 Dimension) i paralarnn ideal profil ve optimum zellikte ilenmeleri baaryla gerekletirilir. Kullanlan kesiciler, ular radyuslu ve yksek kesme hzna sahip sert maden ve titanyum kapl ulardr.

ekil 2.5 - CNC Freze Tezgah

2.4.3. CNC Matkap Tezgah CNC matkap tezgahlar ilem fonksiyonlar bakmndan konvansiyonel trlerinden ok farkl deildir. Bal bana CNC matkap tezgah olarak deil, kk kapasiteli dey ileme merkezi olarak tasarlanrlar. Tezgah tablasnn hareketleri X ve Y eksenleri, kesicinin hareketi ise Z ekseni dorultusundadr. Bu tr tezgahlarda pek ok olaslklar sz konusudur. zellikle basit frezeleme, delme ve delik bytme ilemlerinde ok kullanldrlar.

ekil 2.6 - CNC Matkap Tezgah

9

2.4.4. CNC Talama Tezgah Torna ve freze tezgahlarnda kullanlan standart kontrol tasarmlar talama tezgahlarnda kullanl deildir. Bu nedenle talama tezgahlarnn kontrol sistemlerinde dier tr tezgahlardan farkl zmlere ihtiya vardr. Talama ilemleri ile ilgili zel talama dngleri vardr. Kademeli ilerleme art, bekleme, salnm, rutin ta bileme vb. Bu dnglere rnektir. Dorusal (Linear) ve erisel (Circular) interpolasyon hz kesilmeden yaplmaktadr. Herhangi kontur sapmalarnda zmpara tann bilenmesi, programa sonradan yaplacak veri girileri ve dzeltme ilemleri kolaylkla yaplabilmektedir. Talama tezgahlarnda kullanlan kesici miktar fazla olmad iin telafi ilemi daha basittir.

ekil 2.7 - CNC Talama Tezgah

10

3.

CNC TEZGAHLARINDA YAPILAN LMLER3.1. Konum lmHerhangi bir CNC takm tezgahnn en temel fonksiyonu otomatik, hassas ve tam bir

hareket veya konum kontrol salayabilmesidir. Tm CNC takm tezgahlarnda, iki veya daha fazla hareket dorultusu vardr ve bunlar eksen olarak adlandrlrlar. Bu eksenler hareket ettii dorultu boyunca otomatik olarak hassas bir ekilde pozisyonlandrlr. CNC tezgahlarda kullanlan en yaygn eksen tipleri lineer ve dner eksenler eklindedir. Geleneksel takm tezgahlarnda bir mekanizmay elle dndrmek suretiyle kzak eksenlerine hareket vermek yerine, CNC tezgahlarda hareket, eksenlere bal olan bir servomotorun CNC kontrol sistemi tarafndan programda belirtilen hareket miktar kadar dndrlmesi sureityle elde edilmektedir. Genel olarak konuursak, aa yukar tm CNC takm tezgahlarnda hareket tipi (hzl, lineer veya dairesel hareket) hareket ettirilecek eksen, hareket miktar ve hareket hz (feedrate) programlanabilir deerlerdir. Aadaki ekilde geleneksel bir takm tezgahnda tabla hareketinin nasl yerine getirildii gsterilmektedir.

ekil 3.1 - Geleneksel takm tezgahlarda tabla hareketi

Konvansiyonel bir makine kza, el arkn dndren operatr tarafndan hareket ettirilir. Kzan hassas pozisyonlandrlmas operatrn tur saysn saymas ile elde edilen deere, gstergede gsterilen skalann eklenmesi ile yerine getirilir. Halbuki bu ilem, konum lm sistemi kullanlarak daha kusursuz bir ekilde yerine getirilebilir.

11

Kontrol sisteminde icra edilen CNC komutu, src motora hassas olarak ka artm yapacan belirtir. Src motorun dnmesi ile birlikte bilyal vida dner ve bilyal vidann dnmesi ile lineer ekse tahrik ettirilir. Bilyal vidann dier ucunda bulunan bir geri besleme cihaz (pozisyon lme) kontrol sistemine komut olarak verilen artm saysna ulalp ulalmadn belirtir. CNC kullancsna programda verilen lineer hareket miktarn hesaplayp src motorlara ka tur daha dnmesi gerektiini hesaplamasn belirtmek gereki olmayacaktr. Bunun yerine, tm CNC kontrol sistemleri koordinat sistemlerinin baz yaplarn kullanmak suretiyle eksen hareketlerinin ok daha basit ve lojiksel bir yapda komut olarak verilmesine imkan tanr. CNC takm tezgahlarnda kullanlan iki popler koordinat sistemi, kartezyen koordinat sistemi ile polar koordinat sistemidir. Bununla birlikte en yaygn olarak kullanlan koordinat sistemi kartezyen koordinat sistemidir ve bu projede aksi belirtilmedii srece daima kartezyen koordinat sistemi kullanlacaktr. CNC tezgah komut olarak verilen pozisyonlar CNC programndan alr. Src motor uygun miktar dndrlr, neticede bilyal viday dndrerek eksene hareket verir. Bilyal vidaya monte edilen geri besleme cihaz bilyal vidann yeterince dnp dnmediini kontrol eder. Aadaki ekilde CNC kontrol nitesi ile motor-tabla-kontrolr arasndaki balantlar basite gsterilmitir.

ekil 3.2 - CNC tezgahlarnda tabla hareketi

12

te bu noktada, CNC tezgahnda kullanlcak src motorun ne olacana ve lm cihaz olarak ne kullanlacana karar vermek gerekir. Src motor iin en uygun motor eidi step motorlardr. Bu motorlarn zellikleri ve CNC tezgahlarnda yaygn olarak kullanlmasnn sebeplerini incelemek iin aadaki yzeysel bilgiler yeterli olacaktr. 3.1.1. Step Motorlar Step motorlar (adm motorlar), girilerine uygulanan darbe dizilerine karlk (bu, dijital, saysal giri olarak da ifade edilebilir), analog dnme hareketi yapabilen elektromagnetik elemanlardr. Bu zellikleri nedeniyle dijital makina olarak da tannan adm motorlar, dijital sistemlerde kullanlrken byk kolaylklar saglarlar. Adm motorlar, adndan da anlalacag gibi belirli admlarla hareket ederek rotorun asal konumunu degitirirler. Bu admlar, motor sarglarna uygun sinyaller gnderilerek kontrol edilir. Herhangi bir uyartmda, rotorun yapaca hareketin ne kadar olaca, motorun adm asna bagldr. Adm as, motorun yapsna bagl olarak 90, 45, 18, 7.5, 1.8 derece veya ok daha degisik alarda olabilir. Motora uygulanacak sinyallerin frekans degitirilerek motorun hz da kontrol edilebilir. Adm motorlarnn dn yn ise, uygulanan sinyallerin sras deitirilerek, saat ibresi ynnde (CW) veya saat ibresinin tersi ynnde (CCW) olabilir. Step motorlar uzun yllardr var olmalarna ramen ticari olarak kullanlmalar ancak 1960l yllarda yksek seviyeli dogru akmlar anahtarlayabilen transistrlerin retimine balanmasyla yaygnlamstr. 1970li yllardan beri dijital elektronikteki ve mikroilemci teknolojisindeki gelimelerle birlikte adm motorlarnn kullanm giderek caziplemekte ve tm dnyada bu motorlarn retim ve uygulamalaryla ilgili gelitirme almalar yaplmaktadr. Gnmzde adm motorlar endstride birok kontrol sistemlerinde, hassas konum kontrol yapmak amacyla kullanlmaktadr. En ok yazclar (printer), iziciler (plotter), disket srcler (floppy driver), harddisk srcler (harddisk driver), kart okuyucular vb. gibi bilgisayar evre cihazlarnda bu elemanlardan yararlanlmaktadr. Ayrca saysal kontrol sistemlerinde, CNC tezgahlarda, proses kontrol sistemlerinde, robot teknolojisinde (milimetrik hareketlerin kontrolnde) ve uzay endstrisine ait bir ok sistemde adm motorlar tahrik eleman olarak yer almaktadr.

13

Step motorlarn bu kadar ok kullanm alan bulmasnn nedeni bu motorlarn baz avantajlara sahip olmasdr. Bu avantajlar aagdaki gibi sralanabilir. Step motorlar dijital giri iaretlerine cevap verirler, bu nedenle mikroilemci veya bilgisayarlarla kontrol iin ideal elemanlardr. Step motorlarn hangi yne dnecei, devir says, dn hz gibi deerlerin mikroilemci veya bilgisayar yardm ile kontrol edilebilmesi, her an bu motorlarn dn yn, hz ve konumunun bilinebilmesini saglamaktadr. Bu zelliklerinden dolay step motorlar ile ok hassas konum kontrol yaplabilir. Step motorlarn dijital girilere cevap vermesi, geri beslemeye ihtiya duyulmakszn ak evrim altrlabilmesini salamaktadr. Yani ak evrim altrlan bir adm motoru ile hz, ivme ve konum kontrol daha basit ve daha az maliyetle gerekletirilebilir. Bylece allm kararszlk problemlerinin de nne geilmi olur. Step motorlar, giri iaretlerinin frekansna bal olarak ok geni bir hz aralnda srlebilirler. Step motorlar, herhangi bir hasara yol amadan defalarca durdurulup altrlabilirler. (Srerken aniden durdurma ya da aniden ters ynde srme isteine kars mkemmel cevap verebilirler.) Ar yklenmeden hasar grmezler, olduka dayankldrlar. Her yeni admla artan (kmlatif) konum hatalar yoktur. Mekanik yaps basit olduundan bakm gerektirmezler. Yalanma ve kirlenme problemleri yoktur. Step motorlarn btn bu avantajlarna karlk baz dezavantajlar da aagdaki gibi sralanabilir. Adm alar sabit olduundan rotordan alnan hareket srekli degil darbelidir. Klasik srclerle kullanldklarnda verimleri dktr. Adm cevaplar nispeten byk am ve salnmldr. Yksek eylemsizlikli yklerde yetenekleri snrldr. Srtnme kaynakl ykler, hata kmlatif olmasa dahi ak evrim almada konum hatas meydana getirebilirler. Elde edilebilecek k gc ve momenti snrldr. yi kontrol edilmezse rezonans meydana gelebilir. 14

Olduka yksek hzlarda alstrmak pek kolay degildir. te tm bu zelliklerin yannda zellikle kolay kontrol edilebilmesi ve rahata hkmedilebilmesi nedeniyle step motorlar, konum, hz ve ivme kontrolnn yaplmas istenilen yerlerde sklkla kullanlrlar. Baln sadece konum lm ile snrl olmas, sensrlerden elde edilen bilgilerin sadece pozisyon bilgisini elde etmek iin kullanldn belirtmez. Konumun birinci trevi olan hz ve ikinci trevi olan ivme byklkleri de ayn yntem ile rahata kontrol edilebilirler. Step motorlar baz kontrol devreleri ve entegreler ile rahatlkla srlebilirler. Bu yntemlerin en sk kullanlan ise L297 ve L298 entegreleridir. Step motor src devresi ve entegreler hakknda bilgiler, EK A blmnde bulunabilir. Motor seimi yapldktan sonra tartlmas gereken konu, bu step motorlarn kontrolnn ne vastasyla gerekletirileceidir. Bu konuda bir ok yntem olmasna ramen, encoder elemanlar bu lm ilemini kusursuza yakn bir biimde yapmaktadrlar. Projenin devamnda uygulamas yaplacak lm sistemlerinden bir tanesi konum lm olduundan dolay, enkoderlere o blmde detaylca deinilecektir.

3.2. Kuvvet lmSistem, tornalama, talama frezeleme ilemleri srasnda kesme kuvveti byk nem tar. Bunun iin de bu ilemlerin uyguland malzemeyi etkileyen kuvvetin eksenli bileenlerinin llmesi gerekmektedir. Genel bir yaklamla kuvvet lm cihaz adyla anlan kuvvet dntrcleri, teknolojik uygulamalarda yaygn olarak kullanlan kuvvet ve yk lme sensrleridir. Kullanldklar alanlara gre yk hcresi, kuvvet transdseri, kuvvet dntrcs, dinamometre, yk reseptr gibi farkl isimler alan bu elemanlar; kk terazilerden kantarlara kadar uzanan yk lmlerinde ve ok hassas sonularn beklendii metrolojik almalarda younlukla kullanlrlar. Bu cihazlar, uygulanan yk karsnda elastik deformasyona urayan bir yay eleman ve bu deformasyonu dijital veya analog olarak gstermeye yarayan bir gsterge elemanndan olumaktadr. Strain gageli sistemlerde kuvvetlerin alglanabilmesi iin, malzemelerin elastik deformasyonundan faydalanlmtr. Gerinim (strain), cisim zerine yk uygulandnda, birim uzunlukta oluan deformasyon miktar olarak tanmlanr. 15

Balang uzunluundaki toplam deformasyonun, balang uzunluuna blnmesiyle hesaplanr. Temel olarak tm strain gageler mekanik hareketi elektronik sinyale evirmek iin tasarlanmlardr. Strain gage mekanik gerinimin fonksiyonu olarak deien bir dirence sahiptir. Direnteki deiim ohm-metre birimi cinsinden llebildii halde, birim uzama lm cihazlar, diren deiimini voltaj birimine evirir. Giri gerinimi ile k voltaj arasndaki iliki, sistem hassasiyetinin saptanmasnda kullanlabilir. Bir para telin elektriksel direnci, telin boyu ile doru orantl ve kesit alan ile ters orantldr. Gerinim lm iin, strain gage lmde kullanlacak yapnn yzeyine yaptrlr. Diren kesit alan ve/veya uzunlua bal olarak deiir. Direnteki bu deiim, strainmetre yardm ile llr ve sonu strain birimine dntrlerek grntlenir. Her bir strain gage, retici firma tarafndan belirlenmi olan gerinim ile diren arasnda uygunluu salayan ve gage faktr denilen, hassasiyet faktrne sahiptir. Metalik strain gageler iin, Gage faktr genel olarak 2 civarndadr. Strain gageden gelen sinyalleri gerekli olan kuvvet deerine dntrmek ve kaydetmek iin sistemlerde, amplifikatr (ykselte), Analog/Dijital (A/D) dntrc kart, veri okuma kart, bilginin ilenecei bir bilgisayar program, hassas bir g kayna kullanlr.

ekil 3.3 - Strain gage kullanlan kuvvet lm sistemi

16

Bir dier kuvvet lm yntemi ise dinamometrelerdir. Torna ve freze uyuglamalar iin gelitrilmi 2 eit dinamometre vardr. Kuartz Dinamometre ( CNC Freze Tezgahlar iin) Kuartz Dinamometre ( CNC Torna Tezgahlar iin) 3.2.1. Kuartz Dinamometre ( CNC Freze Tezgahlar iin) Bir kuvvetin eksenli bileenlerini lmede kullanlr, ok rijit bir yapya sahip olmas nedeniyle yksek doal frekansa sahiptir. ki metal plaka arasnda monte edilmi drt adet eksenli kuvvet sensr bulunmakta, her sensrde ift kuartz plaka vardr ve bunlardan biri Z ynnde basnca, dier ikisi X ve Y ynlerindeki kesme kuvvetlerine hassastr. Bu sensrler dinamometre iinde kendi aralarnda uygun ekilde balanp, k sinyalleri 9 ulu soket zerinden dar balanmtr.

ekil 3.4 - Freze tezgahlar iin kuartz dinamometre

3.2.2. Kuartz Dinamometre ( CNC Torna Tezgahlar iin) Uygulanan kuvvetin uzaydaki dorultusunun belirlenemedii durumlarda sadece 2 bileenli kuvvet sensrleri ile yaplan lmler uygulanan tm kuvvetlerin toplamn verebilir. Bu tip lmler uygulanan tm kuvvetlerin toplamn verebilir. Bu tip lmlerde piezoelektrik sensrler tm alternatiflerinden daha stndr.

17

ekil 3.5 - Torna tezgahlar iin kuartz dinamometre

Dinamometrelerin kullanld sistemlerde strain gagelerin yerini bu dntrcler almaktadr. Yk hcreleri ve dinamometrelerin ieriini strain gage veya piezo elektrik kristalleri oluturmaktadr. Yk hcrelerinin kullanld sistemlerde, ka ynde kuvvet llecekse o sayda yk hcresi sisteme monte edilerek lme sistemleri oluturulmutur. Yk hcrelerinden alnan sinyaller milivolt dzeyindedir. Bu verileri, veri okuma kart ile almak iin sinyallerin volt dzeyine karlmas gerekmektedir. Bu amala, kurulan sistemlerde amplifikatrler (ykselteler) kullanlr. Projenin uygulama ksmnda kuvvet lm yaplaca iin bu konuya o konu altnda ayrntl biimde deinilecek ve detaya inilecektir.

3.3. Scaklk lmTezgah hassasiyetinin salanabilmesi iin CNC tezgahn lineer leinde scaklk ve evre artlarndan korunmas gerekmektedir. Tezgah milinin (spindle) yksek devirlerde dnmesi daha fazla srtnmenin meydana getireceinden srtnmeden doan bir s birikimi ortaya kar. Oluan s birikimi ise tezgahta istenmeyen bir genlemeye sebep olur. Genlemeden meydana gelen pozisyonlama hatas ise CNC tezgahlarda istenilmeyen bir durumdur. Bilyal yataklarda oluan snn alnabilmesi iin, yeni teknoloji bilyal yataklara delik delinerek, deliklerin ierisinden Ethylin-Glycol soutucu maddesi dolatrlmaktadr. Bu sayede hzl hareketlerden kaynaklanan s alnarak yataklarda oluabilecek genleme azaltlmaktadr. Bunun yannda yksek scaklk ilenen malzemenin yapsna da zarar verebilir. Bu nedenle CNC takm tezgahnda, ilem srasnda scaklk lm cihazlar kullanarak bir kontrol 18

salamak gerekli olur. CNC takm tezgahlarna zel olmakszn baz scaklk lmleri bu alana entegre edilebilir. Bu nedenle, bu blmde, genel scaklk lmlerine deinilecektir. Scaklk deerleri ok yksek deerlerde olduundan, scaklk lm ad altnda birden ok cihaz tretilmitir. Aada bu cihazlarn tantm ve alma prensipleri anlatlmaktadr. 3.3.1. Infrared Teknolojiyi Kullanan Temassz Scaklk ler (Pirometre) zellikle eriilmesi mmkn olmayan yerlerde, hareket halindeki nesnelerin scaklklarnn llmesi ancak temassz olarak mmkn olmaktadr. Temassz scaklk lmlerinde etkin olan balca hususlar : Nesne evre artlar, lens ve optik sistem, IR dedektr, gsterge ve k zellikleridir. Issal dengede bulunan bir cisim tm dalga boylarnda enerji yayar. Sonuta srekli bir tayf ortaya kar. Buna ssal nm ad verilir. Siyah bir cisim yada kara cisim btn dalga boylarnda zerine den nm sourur. Bu karacisim ayrca ssal nm yayar (fotonlarla, ocaktan yeni km kor halindeki demir gibi ). Yaynlanan enerji miktar (birim alan bana) sadece karacisimin scaklna baldr. 1900 yllarnda Max Planck karacisimden gelen n zelliini belirlemistir. Plank Yasas, farkl scaklklardaki bir karacismin nm hesaplamak iin kullanlan bir denklemdir. Bu yntemle scaklk llr. Aadaki ekilde rnek bir pirometre ve baz uygulama alanlar gsterilmitir.

ekil 3.6 - Pirometre ve uygulama alanlar

Infrared termometreler, scakl llen nesne ile temas etmediinden dier dokunmal tip termometrelere oranla birok avantajlara sahiptirler. Bu avantajlar unlardr: 19

Temassz, temiz lm: Malzemelerin yumuak, slak ve eriilmez olduu yerlerde kolay ve temiz lm olana salarlar. Kk, hareketli veya ok scak nesneler: Infrared termometreler sadece nesnelerden yaylan enerjiyi algladklar iin kk ve harekete halindeki nesnelerin scaklklarnn llmesinde, dokunmal termometrelere oranla ok daha kullanldrlar. Scakl 3000C'ye kadar olan nesneler uzak mesafelerden kolayca llebilmektedir. Ulalmas g nesneler: Gr alannda olan ve eriilmesi g olan nesnelerin scaklklar, Infrared termometreler ile ok uzaktan llebilmektedir. Emniyet: nsanlarn giremedii emniyetsiz ve zor yerlerde Infrared termometreler gvenle alabilmektedir. lm hz: Infrared lmler dier dokunmal lmlerden ok daha hzldr. Saniyede birok okuma yaparlar ve sonular hassas olarak verirler. Ayn lmleri dokunmal termometreler ile yapmak uzun zaman alr. Tekrarlanabilirlik ve doruluk: Infrared termometreler scakl llen nesneler ile temas etmediinden hassasiyetlerinden ve doruluklarndan kaybetmezler. Tekrarlanabilirlikleri yksektir. Uzun yllar problemsiz ve hasarsz olarak hizmet verirler. Infrared lmler ile retim prosesini srekli kontrol altnda tutmak, retim hatalarnn azalmasn salar ve bunun sonucunda rn kalitesi artar. Ayrca olas problemlerin Infrared termometreler ile daha balang aamasnda tespit etmek beklenmeyen ani durular engelledii gibi bakm zamann ve gerekli malzemelerin daha iyi programlanmasn salamaktadr. Bunun sonucunda da bakm masraflar ve retim kayplar nemli lde azalmaktadr. Ayrca izolasyon hatlarnda kullanlan Infrared termometreler enerji kayplarnn azaltlmasnda nemli rol oynarlar. rnek bir CNC tezgahnda kullanlan Infrared termometre aada gsterilmitir.

20

ekil 3.7 - CNC tezgahnda pirometre ile scaklk lm

Her optik cihazn bir gr as vardr. Scaklk llmeden nce kullanc, cisme uygun uzaklkta bulunduunu kontrol etmelidir. Gr as, cihazn stndeki V eklindeki kntdan veya lazer ember eklini gsterirken ayarlanabilir. Eer llecek cismin nnde baka bir engel varsa bu ekilmelidir. X nesnesin scakln lmek iin Y nesnesi kaldrlmal, Y nesnesinin scaklk lm iin de termometre daha yakna getirilmelidir. Infrared enerji atomik ve molekler titreimin bir sonucu olarak yaylr. Nesne souk olduunda bu titreimler nispeten yavatr ve ortaya kan enerjinin toplam nispeten azdr. Nesne daha scak olduunda, titreimin frekans artar ve infrared enerinin toplam belirgin olarak artar. Titreimin frekans retilen enerinin dalga boyu ile ilgilidir. Yksek frekans ksa dalga boylu enerji salar. Genelde, birok malzeme iin, infrared enerji tek bir frekans veya dalga boyunda yaylmaz, belli bir dalga boyu seviyesinin zerinde yamuk bir an erisine benzer bir dalm modeline sahip olur. llen scakln tek faktr sadece bir nesnenin yayd infrared enerinin toplam deildir. Gz nnde bulundurulmas gereken Emissivity (yaym eilimi) denilen baka bir parametre vardr. Bir nesnenin emissivity deeri malzeme, yzey koullar, yanstabilirlik ve opaklk zellikleri tarafndan etkilenir. Bu gerek, scaklk lm ilemini baz zamanlarda

21

olduka karmak hale getirebilir. Bir infrared termometrenin gerektii gibi uygulanabilmesi iin emissivity ve onun karakterini anlamak bu nedenle gerekli bir temel unsurdur. 0,000 ile 1,000 arasndadr. 3.3.2. Termal Kamera le Scaklk lm Infrared termografi kameralar grnmez infrared ya da scaklk radyasyonu grntleri retirler ve kesin ve temassz scaklk lm imkan sunarlar. Neredeyse tm nesnelerin bozulmadan nce scakl artar, bu da infrared kameralar ok eitli uygulamalarda ok deerli bir problem tehis arac haline getirmektedir. Endstri retim verimliliini arttrmaya, enerjiyi ynetmeye, retim kalitesini arttrmaya ve i gvenilirliini ilerletmeye alrken, infrared kameralar iin yeni uygulama alanlar da domaya devam etmektedir.

ekil 3.8 - Termal Kamera ile scaklk lm

Scaklk llecek noktann doru belirlenmesi, scaklktan etkilenen alann kk olmas ve kesici u blgesinde ok yksek scaklklarn olumas gibi faktrler scaklk lmn zorlatrmaktadr. Termal Kamerayla s fotoraflarnn ekilmesinin prensibi, termal kamera fotoraf tekniinin kullanlmas esasna dayanr. paras, tala ve kesici takmn yan yzeylerinin, dik kesme ilemi boyunca fotoraf ekilmektedir. Fotoraf, scaklk dalm iin sonradan kalibre edilmektedir. Bu yntem, talas, takm ve i paras zerindeki scaklklar lmek iin ok kullanl bir yntemdir. Bylece ok scak noktalar ak renkle, souk noktalar ise koyu renkle gstererek tala kaldrma esnasnda problemin kaynan kolayca bulmada yardmc olur. Sorunlu noktann s ve dijital fotoraflar yan yana 22

konarak raporlama yaplr. Beklenmedik durumlarn nlenmesi, retim kayplarnn azaltlmas, problemlerin daha fazla zarara yol amadan giderilmesi, daha ksa srede daha geni alanlarn kontrol edilmesi, termal prosesin btnln gstermek ve gelien problemler iin analiz yapmak termal kameralarla mmkn olmaktadr. Infrared termografi, termal grntleme, termografik grntleme, termal video olarak isimlendirilen bu alan, infrared grntleme biliminin bir parasdr. Termografik kameralar elektromanyetik spektrumun kzltesi aralndaki (yaklask 900-14000 nanometre) nmlar tespit ederek gzle grlmeyen bu nmlar gzle grlebilecek bir hale getirir. Tm nesneler vcut scaklklarndan dolay az veya ok kzltesi nm gerekletirirler. Termografi sayesinde bu grnmez nlar grnr hale getirilebilmektedir. Cisim tarafndan yaplan yaynm arttka scaklkta artacaktr. Bu yzden termografi sayesinde deiik scaklklar fark edebilmek mmkn hale gelmektedir. Scakl yksek nesneler souk nesneler nnde kolaylkla fark edilebilmektedir. Bu yzden insan gibi scakkanl canllar d ortamda termal kamera ile kolaylkla tespit edilebilmektedirler. Bu zellikleri sayesinde termal kameralar zellikle askeri alanlarda byk bir kullanm alan bulmulardr. Termal grntlemede bir cisim tarafndan yaylan, iletilen ve yanstlan kzltesinin tamam gsterilmektedir. Bu yzden bu yolla cismin scakl ile ilgili kesin bir deer bulunmas olduka zordur ve zel matematiksel hesaplamalar ister. Toplam Enerji = Yaylan Enerji + letilen Enerji + Yanstlan Enerji Bir termal kamera ile bakldnda grlen enerji toplam enerjiyi gstermektedir. Yaylan Enerji : Genellikle llmek istenilen enerjidir. letilen Enerji : Uzak bir termal kaynaktan gelip iinden geen enerji Yanstlan Enerji :Uzak bir termal kaynaktan gelip cismin yzeyinden yansyan enerji 3.3.2.1. Emissivity

Eer cisim bulunduu ortamdan daha yksek bir scakla sahipse termodinamiin ikinci yasasna bal olarak scak cisimden souk cisme doru bir s aks gerekleecektir. Bu yzden eer termografisi alnacak ortamda souk bir alan varsa bu cisim scak cisim tarafndan yaylan radyasyonu emecektir. Bu cisimlerin yayma ve emme yeteneklerinin her 23

ikisine de emissivity denmektedir. D ortam artlarnda s iletimine neden olan rzgarn varl da gznne alnmaldr. Termografik kamera ilk adm olarak insan gznn gremeyecei elektromanyetik nmlar grecek daha sonra eitli matematiksel algoritmalar kullanp bunu gzle grlebilir bir resme dntrp genellikle JPG formatnda kaydedecektir. Malzemelerin termal nm yayma yeteneklerine emissivity denmektedir. Her materyalin ayr bir emissivity deeri bulunmaktadr. Bu deer 0.00 (iletimsiz) ile 1.00 (tam iletimli) arasnda deerlendirilmektedir. Bir cismin scaklk lmnn yaplabilmesi iin kameraya ortamdaki cisimlerin emissivity deerleri girilmi olmaldr. Kamera algoritmas bu deerlere gre gerek scakl hesaplayacaktr. Termografi kameralar -50 santigrat derece ile 2000 santigrat derece aralnda kzltesi nm tespit edebilmektedir. Bylece bir cismin kzltesi nmn tespit edebilmek iin eski IR film teknolojisinde olduu gibi min. 250 santigrat derece olmas gerekmemektedir. 3.3.3. Termoelemanlar (Termokupullar, Isliftler) le Scaklk lm Elektriksel scaklk lme yntemlerinden gnmzde en ok kullanlan

termoelemanlardr. Bunlarla birlikte -185 ile +1820 C scaklklar arasnda her trl sv, kat ve gaz scaklklar llebilir. ki farkl malzemeden yaplm metal teller birletirilirse, birleim noktasndaki scakln fonksiyonu olarak bu devrede bir elektomotor kuvvet (emk) olusur. Bu olay Seebeck etkisi olarak bilinmektedir. ki farkl malzemeden yaplm metal tellerin oluturduu elektrik devresine dardan bir akm verildiinde, bu tellerin balant noktalarnda, Joule snma etkisinden farkl ekilde akmn ynne bal olarak ya ilave bir snma ya da souma ortaya kmaktadr. Bu olaya Peltier etkisi ad verilmektedir. Dier taraftan, herhangi bir elektrik devresindeki bir telin zerinde, tel boyunca bir scaklk gradyan varsa, bu telde bir emk olusur. Bu olaya da Thompson etkisi denir.

24

ekil 3.9 - Termokupl

Termoelemanlar olduka geni bir konu olmakla beraber, zerinde pratik yaplmadan anlalmas kolay olmayan bir snftr. 3.3.4. Dirensel Scaklk Sensrleri (RTD) le Scaklk lm Bir metalin direncinin scaklk ile artmas dirensel scaklk sensr RTD lerin temelidir. Metal iletkenlerden yaplm olan elemanlarn direnleri scaklk ile doru orantldr. (PTC). Alam ve yariletkenlerde ise durum farkldr. Pek ok yariletkenin direnci scaklk ile ters orantldr. RTD lerin direnleri ne kadar yksekse sistemdeki hata pay da o kadar dk olacaktr. Demir, platin, nikel, 0.7 nikel-0.3 demir ve bakr gibi maddeler RTD imalatnda en ok kullanlan maddelerdir. Bu malzemeler ierisinde en dorusal sonular veren ve en ideal olan platindir. RTD kendinden beslemeli bir aygt deildir ve RTD zerinden geen akm da snmaya yol aacandan sistemde hatalara neden olabilir. Bu hatalar en aza indirgenmesi ve doru lmn yaplabilmesi iin mmkn olan en kk uyarma akm kullanlmaldr.

ekil 3.10 - RTD Scaklk Sensrleri

25

3.4. Titreim lmleriTitreim, hzl salnm hareketi, bir ritimle tekrarlanan sarsnt veya bir sesin modlasyonudur. Titreimleri iki ekilde incelenebilirler. Snml Titreimler Snmsz Titreimler Titreim bir sre sonra sona eriyorsa snmldr. Bir yere tespit edildikten sonra ekilip braklan elik bir telin titreimi snmldr. Otolarn titreimi gibi titreimler, yay ve amortisr tarafndan yutulduu iin snmldr. Titreim srekli ise snmszdr ki o durumda titreimin bir kuvvetle desteklenmesi gerekir. Titreim olaynda frekanstan sz edilir. Frekans, periyodik bir dalga hareketinin, belli bir aralkta ka kez tekrarlandn len byklktr. Olay zaman ierisinde meydana geliyorsa frekans Hertz (Hz) ile llr ve 1/s olarak ifade edilir. Teknikte titreen elemanlarn cinsine, ktlesine ve boyutlarna gre deien doal frekanslar vardr. Doal frekans sistemin srtnmesiz serbest titreimi esnasndaki frekansdr. Snml doal frekans ise sistemin srtnmeli serbest titreim yapmas halindeki frekansdr. Titreim olaynda doal frekansn nemi byktr. Makine elemanlar doal frekanslarna yaklatka plastik deformasyonlar artar. te bu nedenle, plastik deformasyonlara nlem alabilmek iin titreim lm yaplmas gerekmektedir. Gerekte, mhendislik sistemlerinin ou, titreim hareketleri srasnda, srtnme ve direnler dolaysyla, snm olay ile kar karyadr. Hava tesiriyle snm, akkanlarn srtnmesi, Colomb kuru srtnmesi, manyetik snm vb. sekillerinde olabilen snm olay, daima hareketi yavalatacak ve salnm durduracaktr. Ancak bu doal nleme ramen, CNC tezgah ve ilenen para zerinde herhangi bir deformasyonun olumamas iin srekli titreim lm yaplp, titreimin kritik deer altnda tutulmas isabetli olur. Titreim lmlerinin de scaklk lmleri gibi CNC tezgahlarna uyarlanm zel bir yolu yoktur. Bu nedenle bu blmde genel titreim lmlerinden yzeysel olarak bahsedilecektir. 26

Titreim lmleri ok eitli konulara ynelik olarak yaplmaktadr. Titreim lm yapabilmek iin gerekli ilk art bir titreim lm cihaz ve probudur. ou zaman cihaz beraberinde bir kalibratr kullanlmas da gerekli olmaktadr. Titreim lm problar u ekilde gruplara ayrlabilir. Akselerometre Hz probu Temassz deplasman probu Akselerometre, geni frekans ve dinamik arala sahip ve nispeten ufak yapda olmas sebebiyle en genel amal transdserdir. Hz probu, ounlukla orta frekans blgesini ieren izleme sistemlerinde kullanlmaktadr. Deplasman probu, zellikle dk frekansl deplasman lmnn gerektii aft titreimi, eksen kakl gibi lmlerde faydal olmaktadr. Titreim lm cihazlar ortalama deer hesaplayabilen veya sadece anlk deer lebilen olmak zere iki gruba ayrlmaktadr. Ayrntl titreim analizi isteniyorsa, frekans analizi yapabilen modeller tercih edilmelidir. Frekans analizinde kullanlan yntem FFT (sabit bant genilii) veya CPB (sabit oranl bant genilii) olarak seilebilmektedir. Makinelerin alma koullar altnda yaydklar titreim, onlarn durumlar hakknda fikir vermektedir. Bu zellik sayesinde, tesis ierisinde yer alan makinelerin titreim deerlerinin periyodik olarak kontrol edilerek olas bir hatann nceden fark edilmesi bakm alannda avantaj salamaktadr. Akselerometre, titreim lmlerinde en sk kullanlan lm probu olduu iin, akselerometre hakknda biraz detaya inmek uygun olacaktr. 3.4.1. Akselerometre (vmeler) vme lerler, genel amal mutlak hareket lmlerinde, ok ve titreim lmlerinde kullanlrlar.Bir yapnn ya da bir makinann mr, alma srasnda maruz kald ivmenin iddeti ile orantldr. Bir yapnn eitli noktalarndaki titreimin genlii ve faz, bir modal analiz yaplabilmesine izin verir. Yaplacak olan bu analiz sonucunda dinamik olarak

27

alacak paralarn alma modlar belirlenerek tm sistemin dinamik karakteri ortaya konabilmektedir. Sismik ivmelerler ile yer, bina, kpr zerinde deprem, inaat, madencilik almalar, byk nakliye vastalarn yol at titreimler llebilir. Yksek frekansl ivmelerler ile arpma testleri, ok yksek devirli motorlarn testleri yaplabilir. vmelerler lme tekniine grede farkl snflara ayrlrlar.

ekil 3.11 - Akselerometre

3.4.1.1.

Piezoelektrik vmelerler

Piezoelektrik ivmelerler ok dk frekansl sismik uygulamalardan, ok yksek frekansda dorusal alma aral gerektiren arpma testlerine kadar birok lme uygulamasnda kullanlan, kk boyutlu, yksek scaklk aralnda alabilen, endstriyel standartlarda klf iinde yaplandrlm transdserlerdir. Kuvarz ya da seramik kristaller bir kuvvet altnda kaldnda picocoulomb seviyesinde elektrik yk retirler. Bu elektrik yknn kristal zerindeki deiimi yer ekimi ivmesinin deiimi ile doru orantldr. vmelerlerdeki sismik ktlenin ivme altnda maruz kald atalet kuvveti piezoelektrik kristale etkir ve ivme ile doru orantl bir elektrik sinyali k verir. Bir yongaya (Mikro Elektronik devre/chip) sahip piezoelektrik ivmelerlerin iinde sinyali tanabilir voltaj sinyaline eviren bir sinyal koullayc devre vardr (Integrated Electronics Piezoelectric - IEPE). Bu tip alglayclar grltden minimum etkilenirler. zerinde evirici elektronik devre olmayan (Charge Mode) alglayclar harici bir evirici (Charge Amplifier) ile kullanlrlar. Charge Mode Alglayclar yksek scaklktaki uygulamalarda kullanlmak iin idealdirler. 28

3.4.1.2.

Kapasitif vmelerler

Kapasitif ivmelerler dk seviyeli ve dk frekansl titreimleri, statik ivmeleri lmede kullanlrlar. Karlkl yerletirilmi kapasitr eklinde alan iki plaka arasndaki kapasitansn deimesi prensibi ile lm yaparlar. Bu plakalar arasndaki mesafe ve dolays ile kapasitans ivme altnda deiir ve ivme ile dorusal bir sinyal doururlar. Bu tip alglayclar zel bir sinyal koullama gerektirmezler. 12 VDC ya da 24 VDC ile beslenmek sureti ile alrlar. zellikle robotik, otomotiv sr kalite testleri, bina dinamii lm gibi yerlerde kullanlrlar.

3.5. Ses (Grlt) lmPek ok retici firma, uluslararas standartlar gerei rnlerinin grlt seviyesini belirtmek durumundadrlar. Bu durumda hesaplanmas gereken deer rnn "Ses Gc Dzeyi (Lpw)" dir. Bir kaynan ses gc dzeyi, o kaynaktan birim zamanda yaylan ses enerjisinin toplamdr. Ses gc lmlerinde iki yntem izlenebilmektedir: Ses basnc tabanl lm yntemi Ses iddeti tabanl lm yntemi Ses basnc ynteminde kaynan etrafnda oluturulan hayali yzeylerin zerindeki eitli noktalara yerletirilen mikrofonlardan lm alnmaktadr. Bu yzey ou zaman bir dikdrtgen prizma veya yarkre olarak seilmektedir ve mikrofon says da 3 ile 12 arasnda deiebilmektedir. lmlerin yaplabilecei mekanlarn zellikleri ilgili standartlarda belirtilmekledir. Burada belirleyici zellikler olarak : Test edilecek rnn boyutlar, Geerli kabul edilebilir frekans aral, Test edilecek rnn ses gc dzeyi, kullanlmaktadr ve bu zellikler test odasnn; boyutlarn, geri plan grlt seviyesini, duvarlarda kullanlacak yutucu veya yanstc malzemenin karakteristiini belirlemektedir. Ses iddeti ynteminde kaynan etrafnda olusturulan hayali yzeylerin zerinde ses iddeti probu kullanlarak lmler yaplmaktadr. Bu yzeyden dar doru yaylmakta olan 29

ses iddeti vektr hesaplanp yzey alanyla arplmas sonucu ses gc dzeyi elde edilmektedir. Her gn biraz daha kalabalk hale gelen yerleim merkezlerinde, nfus ile paralel artan trafik, insaat, i makineleri ve fabrikalar ile birlikte grlt seviyesi de art gstermektedir. ehir planlamas asndan, ortaya kan bu grltnn llerek, deerlendirilmesi gerekmektedir. Bu tip bir uygulamada genellikle uzun sreli lm yaplarak, sonu, insana iletilen honutsuzluu simgeleyen bir deer olarak ifade edilir (Rating Level). Analiz srasnda sadece edeer ses dzeyi deil, gnn hangi saatinde bulunulduu veya grltnn karakteri (darbe tipi, ar ses vs.) gibi baka parametreler de gz nne alnmaktadr. CNC tezgahlarnda yaplacak grlt lm ile sahadaki alanlarn rahatszlk yaamamalar hedeflenmelidir. Eer ortaya kan grlt belirli bir eik dzeyinin zerinde ise tezgah, eitli yaltm malzemeleri ile yaltlmal veya grltnn alanlar en az rahatsz edecei yerde tutulmaldr.

30

4.

UYGULAMASI YAPILACAK LM SSTEMLER4.1. Genel Kontrol Bilgileri ve emasCNC tezgahlarnda herhangi bir lm ve onun kontroln yapabilmek iin ncelikle

CNC tezgahnn alma prensibini anlamak, ak/kapal kontrol dnglerini yaratabilmek ve kullanlacak komponentler zerinde bilgi sahibi olmak gerekir. CNC tezgahna herhangi bir lm sistemini balamadan elimizde olan sistem, bilgisayar ile CNC tezgahnn arasnda olan haberleme kart, motor src devreleri ve bamsz bir g kaynandan ibarettir. Bilgisayardan haberleme kartna olan balant paralel port ile salanr. Uygulanacak kontrol uygulamalar iin ayr ayr kontrol emalar ve komponentler gereklidir. Ancak yaln CNC kontrol sisteminin de emasn bu alt balk altnda vermek uygun olacaktr.

ekil 4.1 - CNC tezgahlarnn kontrol emas

Sistemin ileyii, ilenmesi istenen parann bilgisayarda izilmesiyle balar. Bu izim iin SolidWorks, Catia, Autocad gibi paket programlar kullanlr. retilen izim dosyalar CAD dosyalardr. Ancak bir imalatn sz konusu olabilmesi iin sadece izim dosyalar 31

yeterli deildir. Bu izim dosyalar CAM programlar denilen imalat programlarna aktarlarak talal ileme iin gerekli parametrelerin ayarlanmas salanr. Bu parametreler; ilerleme hz, bota ilerleme hz, paso miktar, kesici takmn hareket yn gibi bilgilerdir. CAM programlar olarak MasterCAM, SolidCam'i rnek gsterebiliriz. CAM programlar CAD dosyalarn G kodu olarak adlandrlan, kullanc tarafndan ayarlanm ileme parametrelerini ieren bir makine diline evirir. Bu G kodlar evrenseldir ve herhangi bir CNC tezgaha yklenseler dahi tasarlanan paray retirler. Oluturulan bu G kodlar vastasyla bir elektronik sistemi kontrol edebilmek iin G kodlarn dijital kodlara yani 1 ve 0 lara dntrlmeleri gerekmektedir. Mach 3 isimli yazlm sayesinde bu derleme ilemi yaplabilir, ayn zamanda bilgisayarn paralel port kna da datalar gnderilebilmesine olanak salar. Paralel porttan gelen datalar haberleme kartna gelerek istenen src devre kartlarn srmek iin kart iinde ynlendirilirler. Haberleme kart zerinde 4 eksen iin k pinleri olmasna karn tasarlanan sistem 3 eksende alt iin 3 k pini kullanlmaktadr. Bu k pinlerine Mach 3 yazlm tarafndan oluturulan sinyaller gelir. Bu sinyaller src kartlarnda bulunan entegrelere gelerek step motorlarn srlmesi ilemi salanr. Step motorlarn srlme ilemi ve src devreleri, daha nce de belirtildii gibi EK A blmnde gsterilmitir. CNC tezgahnn, bu kontrolden yoksun almas ak-evrim (open-loop) sistem olarak isimlendirilebilir. Bu ak-evrim sistem, blok diyagramlar kullanlarak aadaki gibi ekile dklebilir.

ekil 4.2 - Ak-evrim kontrol emas

32

Uygulama ksmnda bu ak evrim sistemden konum alglayclar ve kuvvet alglayclar ile bilgi alnacak ve bilgisayara aktarlacaktr. Bu yntem ile bir kapal-evrim kontrol sistemi kurulacak ve hem gerek sistemden elde edilen deerler bilgisayar ekrannda grlebilecek hem de eer CNC kontrolrden sisteme giden bilgi ile llen deer arasnda bir fark (hata sinyali) varsa, bu hata sinyali minimize edilerek sisteme geri yollanacak, bylece tam bir kontrol salanacaktr.

4.2. Konum lmKonum lm, motorlarn dn yn ve hzna gre eksenlerin gncel konumunu renmek iin uygulanr. Motorlardan, alglayc ile bilgi almadan nce yaratlacak sistemde kullanlacak olan komponentleri oluturulan kapal-evrim blok diyagram zerinde gstererek, bu diyagram zerinden anlatmak daha uygun olacaktr.

ekil 4.3 - Konum kontrolnde kapal-evrim kontrol emas

Btn motorlara ayr ayr enkoder balayp DAQ kartna bilgi aktarlacaktr. Blok diyagram zerinde kalabalk durmasn diye ak-evrimdeki motor, tek motora indirgenmitir. Bu kapal-evrim sistemi zerindeki elemanlar incelemek, uygun komponentleri semek, bilgisayara balant ve bilgisayarda dnecek programn ak diyagram verilerek bu lm yntemi sonlandrlacaktr.

33

4.2.1. lm Sisteminde Kullanlan Elemanlar 4.2.1.1. Enkoderler

Enkoderler harekete cevap olarak dijital sinyal reten sensrlerdir. Hem dner hareketi sinyalleyen aft enkoderleri hem de izgisel hareketi sinyalleyen lineer enkoderler piyasada mevcuttur. aft enkoderleri, mekanik evrim cihazlar ile birletirilmesi sonucunda lineer hareketi, hz ve pozisyonu lmek iin de kullanlabilirler. Enkoderler alglama teknolojilerine gre optik ve manyetik enkoderlar olmak zere ikiye ayrlrlar. Optik alglama cihazlar yksek znrlkl, yksek alma hzl, gereki ve uzun mrl bir alma alan sunar. Manyetik alglama cihazlar ise toza, rutubete ve termal ve mekanik oklara kar maksimum dayankllk gstermesi ile zelleirler. Optik Enkoderlar Optik enkoder, dnen bir disk k kayna ve k alglaycs iermektedir. Disk dnen bir afta monte edilmektedir. Disk, geiren ve geirmeyen ksmlara ayrlmtr. Ik kaynandan diskin zerine k drlmektedir. Ik effaf blmelerden geerek diskin dier tarafndaki k alglayc tarafndanalglanmaktadr. Mat ksmlarda ise k gemeyeceinden k alglayc hibir ey alglamamaktadr. Ik alglayc k darbe eklinde olmaktadr. Optik Enkoderlerin i yaps yandaki ekilde grld gibidir. Deliklerden geen LED klarnn fototransistrler tarafndan alglan ve gray/binary kod olarak retilii ise aadaki ekilde gsterilmektedir.

ekil 4.4 - Optik enkoder i yaps

34

ekil 4.5 - Optik enkoder ileyii

Manyetik Enkoderler Manyetik enkoderde motor aftna daimi bir mknats yerletirilmitir. Manyetik alglayc manyetik akdaki deiiklii alglayarak elektronik devreye bilgi gndermektedir. Elektronik devre darya kare dalga vermektedir. Kare dalga eklindeki enkoder sinyalleri saylarak pozisyon bilgisi renilmekte veya yer deitirme hz llebilmektedir. Enkoderde iki temel bileen grlmektedir. Manyetik tambur ve manyetik alglayc,manyetik tamburun d yzeyi manyetik mrekkep veya plastik mknats ileevrilmitir, yzey ok sayda manyetik kutup iermektedir. Alttaki ekilde manyetik enkoderin i yaps ve temel alma yaps gsterilmitir. Manyetik alglayc ise cam gibi yaltc bir tabaka zerinde ok sayda manyetorezistif elementlerin yerletirilmesi ile oluturulmutur. Bu manyeto rezistif elementler nikel-demir alaml veya Nikel-kobalt alaml olup ince film eklinde yaplmaktadr. Bu alglayc yzeyi ile manyetik tambur arasnda ok az bir mesafe bulunmaktadr. Elementlerin z direnleri stteki ekilde gsterildii gibi manyetik alann genlii ile uyumlu olmaktadr. Her iki yzey, gney ve kuzey kutuplar ,benzer z diren deiimleri indklemektedir. Bu yzden manyetik alann her saykl zdiren deiiminin iki saykl ile uyumlu olmaktadr. Bu alglayc 4 elementten oluan 2 grup iermektedir. 2 grup arasndaki faz fark /4 eklindedir. Her grup enkoder k iin uygun bir kpr devre iermektedir. Bu yzden iki k 90 derece ile birbirlerinden ayrlmaktadr.

35

ekil 4.6 - Manyetik enkoder

Enkoder k tipleri k bilgisine gre dner enkoderler iki snfta incelenebilir. Artml enkoder Artml enkoder knda dnme miktar ile orantl kare dalga k darbesi retilir. Artml enkoderde mutlak konuma ait k bilgisi alnamamaktadr, kare dalga eklindeki enkoder k sinyalleri saylarak pozisyon bilgisi renilmektedir. Tek kl bir artml enkoder takometre gibi almaktadr. Darbe sinyalinin frekans yer deitirme hzn vermektedir. Darbe says veya darbe frekans dnyn hakknda bilgi vermemektedir. Dn ynne karar vermek iin iki kanal veyadrt evreli enkoder kullanlmaktadr. Artml enkoderde iki kod izi kullanlmaktadr (A ve B). A ve B kod izi arasnda 90 derece faz fark bulunmaktadr. Saat ynnde dnte A kanal 1 iken B kanal 0 olmakta, sonra A kanal ve B kanal 1 deerinialmakta, daha sonra ise A kanal 0 B kanal 1 deerini almaktadr. Baz enkoderlerde nc bir k daha bulunmaktadr. Bu ka sfr referans sinyali denilmektedir. Bu ktan her turda bir darbe k alnmaktadr. Bu tek sinyal referans belirlemede kullanlmaktadr. Artml enkoderin en byk avantaj ok yksek znrlkte retilebilmesidir. Tam turu 36.000 e paraya blebilen enkoderler retilebilmektedir. dayankllk Bu veekil 4.7 - Artml enkoder pals gsterimi

yksek hassasiyet,

kolay montaj artml enkodere geni bir kullanm alan salamtr. Balca kullanm yerlerine, motor src devrelerini, pozisyon ve hz kontroll uygulamalar iin geri beslemeli kapal devre uygulamalarn sayabiliriz. Yazc, faks, fotokopi gibi ofis aralar deiik hareketli blmleri arasnda uyumu salamak iin, asansrlerin hzn sabit tutmak, ilk hareketle 36

hzlanma oran ve kapy tam ortalamas iin, baz laboratuar deney aralarnda doru konumlama iin kullanlmaktadr. Mutlak Enkoder Mutlak enkoder her bir pozisyon iin tek bir k kelimesi retmektedir. Mutlak enkoder diskindeki izler ikili iz (binary code, binary coded decimal (BCD) veya gray code) eklinde olabilir. Mutlak enkoder ounlukla uzunzaman periyoduna etkin olmayan aygtlarn hareketini alglamada kullanlmaktadr. Bu enkoder kullanlan uygulamalarda, alma annda gcn dmesi veya balang pozisyonunun bilinmemesi riskleri bulunmaktadr. Ayrca bu tip enkoderler, enkoderin olduu pozisyonunun tam deerini verdikleri ve znrlkleri ok yksek olduklar iin artmsal enkoderlere gre olduka pahaldrlar. Bu uygulamada, BEI firmasnn rettii HS25 model enkoder kullanlmas ngrlmtr. Yeterli derecede znrlkl (1024), quadrature, ABZ fazl, aft ap 7.5 mm olan bu modelin piyasa deeri yaklak 550$ civarndadr. 4.2.1.2. Optik Badalatrc (Opto-Coupler)

Bir alt sistemden dierine elektronik aksam ierisinde, direkt olarak ohmik elektriksel balant gerektirmeyen ancak bu koullar altnda sinyal veya veri aktarmnn gereklemesini salayan pek ok durum sz konusudur. Bu gibi durumlarda, bu iki alt sistemi bir-birine balayan ve yaltlm hat salayan devre elemanna ihtiya duyulmaktadr: Bu yaltm elektro-manyetik anahtar olarak alan rle gibi devre elemanlar da gerekletirebilir; ancak dk boyutlar, yksek hz ve yksek gvenilirlik opto-coupleri dierlerinden ayrmaktadr. Opto-coupler; bir ma kayna (IRED), k dedektr (Foto-transistr) ve iletim ortamndan olumaktadr. Opto-couplerin alma prensibi; ierisinde bulunan LEDin, uygun kutuplama ile iletime gemesini salayarak ortaya kan mann foto transistrn baseine uygulanmas salanarak; opto-couplerin 1 ve 2 numaral ularndan akan akm ile, bu elemann 3 ve 4 numaral ular arasndan herhangi bir elektriksel balant olmadan akm akmasnn salanm olmasdr. Bu sayede de yapdaki oyuktan kart vb. maddeler geirildiinde k sinyali alnamamaktadr.

37

Enkoder besleme gerilimi ve k sinyal gerilimi 12 VDC, DAQ kart sinyal girii en yksek 5V olduu iin, enkoder k ile DAQ kart girii arasna yaltm salamak amacyla optik balatrc devresinin kurulmas ngrlmtr. Aadaki ekilde optik badalatrcnn balanma rnei grlmektedir.

ekil 4.8 - TLP521-4 opto-coupler balants

Optik balatrc olarak TLP521-4 n grlmtr. Bu opto-couplern piyasa deeri 1,5$ civarndadr. Katalog verilerinden diyot n direnleri 330 ohm, k transistr direnleri 1 Kohm seilmitir. TLP521-4 opto-coupler datasheeti CD iinde bulunabilir. 4.2.1.3. DAQ Kart

Veri toplama sistemleri, retimden nce aratrma-gelitirme aamasnda, retimden sonra ise rnn kalitesinin belirlenmesinde yaplan testlerde, llen her trl fiziksel bykle ilikin verileri toplayan ve yararl bilgiye dntren sistemlerdir. Donanm ve yazlm yeteneklerinin her geen gn artmas, PC'leri artk her alanda olduu gibi test ve l sistemlerinde de standard platform haline getirmitir. Belirli bir amaca ynelik retilmi klasik sistemlere gre, PC veriyoluna taklarak kullanlan DAQ kartlar ve byk lde yazlma dayanan PC temelli sistemler, veri toplama sistemlerinin en hzl gelien dal olmutur. DAQ Kartlar, dzenlenmi iaretleri alan ve PC veriyoluna aktarlacak biimde dijital bilgiye eviren kartlardr. eitli konfigrasyonlarda analog ve dijital giri/klar ieren bu kartlar, test dzeneinin amacna uygun olarak, farkl hassasiyet ve hzlarda seilebilir. 38

Projede tasarlanan uygulamaya gre, bilgisayara NI PCI-6024E/BNC-2120 Academic Starter Kit modelinde bir veri toplama ve kontrol kart taklmasnn uygun olaca ngrlmtr. Katalogdan bu kartn seilmesindeki ncl ama, kartn MATLAB proglama diline uyumlu olmas ve internet zerinden yaptmz aratrmaya gre dier kartlara oranla daha dk cretli olmasdr. Ayrca akademik almalar iin uygun olduundan bu kit seilmitir. Kartta 12 bitlik 16 analog girii 12 bitlik 2 analog k ve 8 saysal giri/k kanal bulunmaktadr. Kartn analog sinyal okuma hz 200kHz'dir. Saysal giri okuma hz ise bilgisayardaki programn alma hzna baldr. PCI-6024E DAQ kartnn datasheeti bu projenin cdsi iinde bulunabilir.

ekil 4.9 - PCI-6024E DAQ Kart

ekil 4.10 - PCI-6024E/BNC-2120 Academic Starter Kit

39

4.2.2. Bilgisayar le Haberleme 4.2.2.1. 68-pin Konnektr

DAQ kartndan asl k ksm 68-pin olaca iin bu k portunu incelemek, hangi porta hangi sinyali vereceimizi kestirmek gerekir.

ekil 4.11 - 68-pin konnektr pinleri

ekil 4.12 68-pin konnektr pin aklamalar

40

4.2.3. Encodern arayze balan

ekil 4.13 - Enkoderin arayze balan

4.2.4. Konum kontrolnde uygulanan admlar Hareketli motora bal enkoderden srekli gelecek dijital 1-0 bilgileri ABZ faznda ncelikle opto-couplera gnderilir. Ancak, bu gelen dijital bilgiler, led nn delik deitirme sresinde (k geme frekans) artk olduka, tam olarak 1 ve 0 bilgilerini vermeyecekler ve bylece tam bir logic-high, logic-low deerine ulaamayacaklardr. Motorlarn yksek hzlarnda enkoderden gelecek bilgi u ekilde olacaktr.

ekil 4.14 - Yksek frekansl motordan enkodere gelen bilgi

Bu dijital bilgi optocouplera gnderilerek ncelikli olarak yaltm salanr. knda alnan sinsoidal dalga ile birlikte karlatrcya buradan da DAQ kartna gnderilir.

41

ekil 4.15 - Kare dalga elde etmek

Sonu olarak opto-couplera gelen sinyal ile karlatrcdan kan sinyal u ekilde olur.

ekil 4.16 - Elde edilen kare dalgann gsterimi

Bu elde edilen kare dalga ile tam 1-0 dijital sinyalleri elde edilir. Bu elde edilen tam sinyaller, BNC-2120 arayz sayesinde DAQ kartna aktarlr. Bilgisayar iinde CNC kontrol iin dnen G kodlar iine entegre ederek tanmlanan bu pinler ve sinyaller, motorun ve haliyle tablann o anki konumunu bilgisayara tantr. Bunun sonucunda eer CNCnin verdii komut ile alnan lm arasnda bir fark oluyor ise ve bu nceden atanan hassassiyet deeri epsten kk ise PID gibi eitli kontrol mekanizmalaryla bu sinyal dorulanr ve tezgaha doru bilgi aktarlr. Deer eps deerinden byk ise ilem tamamen durdurulur. Sonu olarak, konum kontrolnn ak diyagram u ekilde olacaktr.

42

ekil 4.17 - Konum lm ak diyagram

43

4.3. Kuvvet lm4.3.1. A/D & D/A Dntrcler 4.3.1.1. DijitalAnolog Dntrcler

Bilgisayar ve dijital sistemler lojik deerler olan 1 ve 0 deerleri ile alr. kilik sistemin basamaklar olan bu deerler analog sistemler iin anlaml deildir. Ayrca dijital deerlerin insanlar iin daha anlaml olan analog deerlere evrilmesi gerekir.rnek vermek gerekirse bilgisayarmzda sakladmz MP3 formatndaki ses dosyalar dijital verilerden oluur.Bu dosyalar dinlemek istediimizde bilgisayar sistemimize bal olan bir ses kartna ve ona bal olan bir hoparlr sistemine gereksinim duyarz.Bu rnekte ses kartnn yapt ilem sabit srclerimizde sakl olan MP3 dosyasndaki dijital verileri (ok sayda lojik 1 ve 0 deerleri) hoparlr zerinde sese evrilecek olan analog deerlere evirmesidir. MP3 dosyasndan fakl dizilimlerde gelen lojik deerler ses kartnda farkl deerlerdeki gerilimlere evrilecek ve bu gerilim deerleri ise hoparlr zerinde farkl seslere dntrlerek kulamza ulaacaktr. 1 ve 0 gibi dijital bilgileri giri olarak alan ve knda giri deerlerindeki deiime gre farkl deerlerde akm veya gerilim reten devrelere veya entegrelere dijital analog evriciler ve bu dntrme ilemine de dijitalden analoga evirme ilemi ad verilir. Dijital analog eviriciler ksaca DAC olarak da adlandrlr. Dijital analog evriciler giri olarak birden fazla dijital deeri alabilir. Dijital giri deeri says dijital analog evricinin bal olduu dijital devrenin k saysna eittir.Bu konuyu daha iyi anlamak iin giri blmnde verilen ses kart rneini tekrar inceleyelim.Ses kart ana kart zerinden bilgisayarn data yoluna baldr.Dolays ile ses kart analog sinyale dntrmek zere kullanaca dijital deerleri sistem data yolundan alr. Bilgisayarmzn data yolu 32 veya 64 bit olabilir. Dolays ile ses kart MP3 dosyasndan her seferde 32 veya 64 bitlik dijital veriyi alarak analog veriye evirecektir. Sonu olarak bu bitlerin her birinin bamsz olarak 1 veya 0 olmas dnm sonucunda elde edilecek analog sinyalin akm veya geriliminde deiime yol aar. Bylece biz de hoparlrden farkl tonlarda sesler duyarz. Sonu olarak girie uygulanan dijital deerin bit dizilimindeki deiimim ktaki analog sinyalin deerini belirler. 4.3.1.2. Anolog - Dijital Dntrcler

Bilgisayar ve dijital sistemler lojik deerler olan 1 ve 0 ile alrlar. kilik sistemin basamaklar olan bu deerler analog sistemler iin anlaml deildir.Analog devreler geni bir 44

gerilim bandnda k verebilirler.Bu konuyu u rnekle aklayalm.Elektronik terazi veya termometre gibi cihazlar ortamdaki fiziksel deiiklii sensrleri ile alglar.Sensr bulunduran bir analog devre ortamdaki llmekte deiime k gerilimindeki veya akmndaki deer deiimi ile tepki verir.Ancak bu deerler bir l aleti kullanmyorsak bizler iin anlaml deildir.llen scakln veya arln insanlar iin anlaml olan say sistemleri ile ifade edilmesi gerekir.rnein 60 kg veya 35 derece gibi.Bu noktada da devreye giren A-D evriciler sayesinde sensrlerden gelen analog sinyalleri nce ikilik say sisteminin rakamlar ile ifade edilen dijital veriye evrilir.Bu aamadan sonra dijital devreler kodlayc ve display devrelerden geerek insanlar iin daha anlaml olan onluk say sistemine evrilebilir.Bu renme faaliyeti ile bir analog devrenin kn dijital bir devreye giri olarak balayabilmek iin kullanlan A-D evricileri reneceksiniz. Basn, scaklk veya k iddeti gibi ortam deiikliklerini len sensrler akm veya gerilim byklklerini klarnda genellikle analog olarak verirler. Bilgisayar sistemleri ve dier dijital devreler ise bu deerleri kullanamazlar. Akm ve gerilim gibi analog sinyallerin dijital sinyallere dntrme ilemine yapan devrelere de analog-dijital evirici ksaca ADC denir. Bir analog sinyal dijital sinyale evrilirken belirlenen zaman dilimlerinde rnekleme yaplmaldr. Bir referans gerilimi baz alnarak rneklenen her giri gerilimine karlk gelen bir dijital deer belirlenir. Analog iaretlerin dijitale dntrlmesi, rnekleme, basamaklama ve kodlama olmak zere aamada yaplr.

ekil 4.18 - ADClerin alma prensibi

Analog sinyaller zaman ve genlik olarak srekli sinyallerdir. Bunlar dijitalletirmek iin nce belli aralklarda rnekler alnmas gerekir. rnekleme skl uygun seilmesi gerekir.

ekil 4.19 - Analog sinyal rneklemesi ve basamaklanmas

45

Alnan rnekler genlikleri herhangi bir deerde olabilir. Buna karlk iaretin dijitale evrilebilmesi iin kullanlacak seviye saysnn snrl olmas gerekir. Bu say, her bir rnek iin kullanlacak kod uzunluu ya da bit says tarafndan belirlenir. rnek olarak 8-bitlik bir kodlama yaplacaksa 28 = 256 seviye, 3-bitlik bir kodlama yaplacaksa sadece 23 = 8 seviye kullanlabilir. Seviye veya basamak saysnn artmas dnm kalitesini belirler. Daha iyi kalite iin daha ok bit ve daha ok basamak kullanmak gerekir. rnekleme yolu ile evirmede karlalan sorun belirli bir analog deer aralna bir dijital deerin karlk gelmesidir. rnekle aklamak gerekirse 1.5 volt iin 111 dijital kn veren bir evirici 1.7 volt iin de ayn k verebilir. 4.3.2. Tala Kaldrma lemleri Ve Takm mr Tala kaldrma ilemleri takm, i paras, kesme svs veya bir baka ara elementin yansra hz, kuvvet ve scaklk gibi parametrelerden etkilenen tribolojik ilemlerdir. Takm ile i parasndaki izafi hareket ve kesme kuvveti tala oluumu iin gereklidir. Hareket ve kuvvet etkisine bal olarak oluan srtnme s artna neden olmaktadr. Tala kaldrma esnasnda kesici takmda oluan anma, mrlerini tamamlayncaya kadar srmektedir. Kesici takm mr her zaman snrldr. Takm anmasna etki eden faktrler kesme ilemine bal parametrelerdir. Kesici takmn krlmas ke ve serbest yzeydeki anma, tala ile plastik deformasyona baldr, ounlukla takm mr kriterleri takm anmasna gre belirlenir. Kesici takmlarn kalitesinin ykseltilmesi, kullanlan malzemelerin iyiletirilmesi takm mrne olumlu etki etmektedir. Kesme parametrelerinin optimizasyonu takm mrnn iyiletirilmesi iin gereklidir. Takm mrnde yaplan iyiletirmeler retim maliyetini dorudan etkilemesi nedeniyle byk nem tar. Takm mrnn artrlmas ile retim maliyeti mmkn olduu kadar azaltlmaya allmtr. Takm mrnn sona ermesi kanlmazdr. zerinde allan konu l tolerans, yzey kalitesi, kullanlr. Takm mrn tamamlamadan anmay yavalatmann yntemlerinden birisi kesme hznn saysal denetimli tezgahlarda (CNC) yava yava azaltlmasdr. Plastik deformasyonu azaltmak iin kesme hz, ilerleme ve son olarak tala derinlii azaltlmaldr. ve retim ak olumsuz etkilenmeden takm mrn artracak kesme parametrelerinin kullanlmasdr. ounlukla takm mr kriteri olarak yzey anmas (VB)

46

Kesme ilemleri srasnda nemli olan takm mrnn anma nedeniyle tamamland ann belirlenmesidir. Kesme kuvvetleri ile takm mr arasnda direkt bir iliki bulunmaktadr. Fs kesme kuvveti tala kaldrma ilemleri srasnda lineer olarak takmn anma miktar ile orantl ve takmn mrn tamamlamas annda nemli oranda artmaktadr.

ekil 4.20 - a)Takm Bindirmesi veya yanl balanm para b) Krk veya kenarlarnda kk krklar olumu takm c) Ar kuvvetler d)Dk kuvvetler

Gerek ve uygulanabilir bir matematiksel modelin olmamas nedeniyle tala kaldrma ilemler iin takm mrnn belirlenmesinde; takm anmas, takm krlmas, yzey kalitesi, kesme yaplan blgedeki s ve kesme kuvvetleri kullanlmaktadr. Kesme ilemlerinin daha optimum olabilmesi iin bu parametrelerin daha iyi gzlemlenmesine ve zelliklerinin belirlenmesine duyulan ihtiya son yllarda artmtr. Tala kaldrma ileminde kesme kuvvetlerinin belirlenmesi, aada belirtilen nedenlerden dolay byk nem tamaktadr. Takm tezgahnn tala kaldrma srasnda harcad enerjinin tespit edilmesinde,

47

Takm tezgahnn, takmlarn ve tutturma tertibatlarnn tasarmnda, bunlarn boyutlandrlmasnda, Tezgah rijitlii ve boyutlarnn hesaplanmasnda, Kesme kuvvetlerine veya harcanan enerjiye bal olarak , tala kaldrma srasnda optimizasyona dayal adaptif bir kontrol sistemi oluturmakta kullanlmaktr. lm yntemleri blmnde de anlatld kesme kuvveti sinyallerinin analizi; talal imalatta, kesme artlarnn izlenmesinde, en ok tercih edilen lm cihaz eksenli dinamometrelerdir. ok farkl tipteki dinamometreler farkl pozisyonlarda takm tezgahlarna monte edilerek kesme annda oluan kesme kuvvetlerini ve momentleri lmektedirler. Dinamometreler; torna tezgahlarda kesici takm tutucu mekanizmasna, frezeler ve matkaplarda iparasnn baland tablaya yada i mili yataklarna monte edilmektedir. Yaplan aratrmalara gre kuvvet sensrleri byk matkap kesici takmlarndaki ar anmaya bal takm hatalarn ok etkili bir biimde tespit edildii gsterilmitir. Kesme kuvveti trendi llerek takm hatalar tahmin edilebilmektedir. Hatta bu konuda kesme kuvveti parametreleri kullanarak anlk olarak takmanmas tahmini yapabilen modeller de gelitirilmitir. Piezoelektrik malzemenin eksen kesme kuvvetini lme durumu aadaki ekilde de ematik olarak ifade edilmitir. Aadaki dier ekilde ise sar, krmz ve, mavi halkalar ynde gelen kuvvete gre piezoelektrik davran gsterip farkl sinyaller reterek kuvvetleri sinyal cinsinden ler. Ancak bu ham sinyaller ok kk olduu iin bir sinyal dzenleyeci tarafndan dzeltilerek kullanlabilir analog sinyal haline getirilmektedir. Analog sinyaller veri toplama niteleri ile kaydedilmektedir.

48

ekil 4.21 - eksen dinamometrenin yaps

ekil 4.22de 1528 rpm hznda, 0.2032 mm/di ilerleme hznda keskin ulu takm ile anm kesici takma gelen kesme kuvvetleri x,y,z ynnde kesme kesme kuvveti grafikleri gsterilmitir.

ekil 4.22 - 1528 rpm hznda, 0.2032 mm/di ilerleme hznda, 6.35 mm Eksenel kesme derinlii ile %30 takm dalmasn artlarnda keskin ve anm kesici takma gelen kesme kuvvetleri

49

Yukardaki ekilde grld gibi ayn koullarda yaplan kesme ileminde, keskin ulu takma gelen kesme kuvveti maksimum 1500 N olmasna karn anm takmda bu deer 2000 N lara kadar ulamaktadr. Kesme ilemdinde takmn anmas yzeyin iyi ilenemedi manasna gelir. Dolaysyla kuvvetle yzey kalitesi arasnda da nemli bir iliki vardr. Ayrca yukardaki ekillerde grlmektedir ki frezenin alma prensibinden dolay x ve y ynndeki kuvvet verileri birbirlerine ok yakndr ve z ynnde oluan kuvvetlere gre daha kritiktir. Bu nedenle takm anmasnda genellikle x ve y ynndeki kuvvetler gz nnde bulundurulur. ekil 4.23de x ve ynnde llen kesme kuvvetlerin anma ile olan ilikisi gsterilmektedir.

ekil 4.23 - Kesme Kuvvetlerine Gre Anmann Deiimi

Yukardaki grafikte grld gibi x ve y eksinindeki kuvvetlerinin ortalama deeri boyutlar ykseldike anma miktar artmaktadr. Bu da gsteriyor ki anma ile takm zerinde oluan kuvvetler arasnda lineere yakn bir iliki vardr.

50

4.3.3. Cnc Freze Tezgahnda Kuvvet lm ve Deerlendirmesi in Tasarlanan Sistem

ekil 4.24 - Kuvvet lm Sistemi

Tasarlanan

sistemde

grld

gibi

ncelikle

Piezoelektrik

zellie

sahip

dinamometre bir nceki blmde anlatld gibi i parasnn altna konulmutur. Bylece takmn zerine etki eden 3 eksenli kuvvet verileri dinamometre aracl ile okunmas hedeflenmitir. Dinamometreden kan eksenli kuvvet sinyaller ok zayf sinyallerdir ve dorudan bilgisayara ulatrlmas halinde bilgisayarn herhangi bir ilem yapmas sz konusu olmaz. Bu nedenle elde edilen kuvvet sinyalleri sinyal kuvvetlendiriciler yardm ile kuvvetlendirilir. Daha sonra analog olan bu sinyaller A/D evirisine gnderilerek dijital sinyale dntrlr. nk bilindii gibi bilgisayarlar analog sinyallerle ilem yapamaz. Elimizdeki verileri bilgisayar yardm ile deerlendirmek istiyorsak bir analog dijital eviricinin kullanlmas arttr. Daha sonra btn veriler bir veri toplama kartnda toplanr ve buradan eldeki verileri deerlendirecek olan bilgisayara bu veriler iletilir. Bilgisayarda bu kuvvet verileri aadaki ak emasna gre deerlendirilerek step gnderilir. motorlara sinyal

51

ekil 4.25 - Kuvvet lm Ak Diyagram

52

5.

SONULARYaplan sistemde bir freze tezgahnda kullanlan lm yntemleri irdelenmitir. Bu

lm yntemleri ierisinden kuvvet ve konum lmleri zerine bir sistem kurulup kontrol salanmtr. Kuvvet lmleri srasnda 3 eksenli dinamometre kullanlarak, e zamanl 3 eksen kuvvet bilgileri elde edilmitir. Freze tezgah almas srasnda oluan kuvvetler hem takm asndan hem de para yzey kalitesi asndan nemlidir. Yaplan kuvvet lmleri ile takm anmas arasndaki iliki kullanlarak istenilen tolerans yakalayabilen paralar retilebilir. Ayrca makine ok yksek kuvvetlere kmadan mdehale edilebildii iin oluturulan kuvvet lm sistemi oluabilecek hasarlara da bir zm retmektedir. Kuvvet lmlerinin yan sra i parasnn istenilen ekilde ilenebilmesi iin konum kontrol sistemi de tasarlanmtr. Bu amala 3 adet step motora sahip sistemde, her step motor milinin kna birer optik enkoder yerletirilerek motor konum bilgileri yine anlk olarak bilgisayara ulatrlmas ve bilgisayara ulaan veriler burada istenilen konuma gelinceye kadar Bylece parann hassas konumlandrlmas salanmtr. ilenerek motorlar motorlarn srlmeye devam etmesi amalanmtr.

53

6.

KAYNAKLARUsta Y., Kele ., Ercan Y., Torna Tezgahlarnda Oval Kesme Yapacak Hidrolik Dzenek Gelitirilmesi, Gazi niv. Mh. Mim. Fak. Der.,Cilt 18, No 3, 1-14, 2003 MEGEP Makine Teknolojisi, Takm Yollarnn Oluturulmas, Ankara,2007 Bat M., Pehlivanolu V., CNC Takm Tezgahlar, stanbul, 2002 Hasfa N.K.B., Prediction of Chatter in CNC Machining on Dynamic Cutting Force Model For Ball End Milling, Universiti Malaysia Pahang Kayalk M., ki Eksenli lem Tezgah Tasarm Ve Kontrol, Bitirme Projesi, Dokuz Eyll niversitesi Makine Mhendislii Blm, Ocak 2007 Cadcamsektoru.com, CNC Kitap. MEGEP Biliim Teknolojileri, DA-AD Dntrcler, Ankara 2007 olak O., CNC Freze Tezgah in Kesme Parametrelerinin Akll Yntemlerle Elektronik Ortamda Optimizasyonu, Doktora Tezi, Sleyman Demirel niversitesi, Isparta 2006 MEGEP Makine Teknolojisi, CNC Freze Tezgahlar, Ankara 2006 Danaher Industrial Controls, Encoder Application Handbook Introduction to Motor Drives and Encoders, Anonim Temizer H., CNC Freze Tezgahnn malat Ve Uygulamas, Bitirme Projesi, Yldz Teknik niversitesi, stanbul 2010 Korkut, ., A dynamometer design and its construction for milling operation, Gazi University,Ankara, 2003. Placko, D., Fundamentals of Instrumentation and Measurement, USA, 2000. Yaldz, S., nsaar, F., A dynamometer design for measurement the cutting forces on turning, Seluk University, 2005. Montronix CNCde kullanlan sensrler katalou

54

EK A STEP MOTOR SRC DEVRESCNC sisteminin alabilmesi step motorlarn istenilen ekilde kontrol edilebilmesine dayanr. Bu kontrol ilemini de src kartlar gerekletirir. Projede kullanlan step motorlar bipolar yani orta kutbu olmayan sadece 2 kutuplu bobinlerden meydana gelmi motorlardr.

0.1 Step motorlarda nipolar (solda) ve bipolar ( sada) bobinler

Bipolar step motorlar srebilmek kolaydr. Bu ilem iin pek ok zel entegre gelitirilmitir. Projede kullanlan src olarak STmicro firmasnn rettii L297 ve L298 entegrelerinden oluan bir devre retilmitir. Proje ile birlikte verilen cdnin iinde bu entegrelerin datasheetleri bulunmaktadr.

0.2 Step motor src kartnn stten grn

55

Step motor, src sayesinde ngrlen voltaj deerinden yaklak 10 kat fazla bir gerilimle beslenir. Akmn ykselme hz da dolaysyla olduka yksektir. Ancak ykselen akm belirli bir deerde snrlanmazsa motor yanacaktr. Devre 2 Ampere kadar olan motorlarda kullanlabilir. Bu akm ayar ise bir potansiyometre vastasyla yaplr. Karta gelen Step ve Dir sinyalleri karta uygulanan g ile birlikte L297-298 entegrelerinden geerek bobinlerin indklenmesi iin gerekli sinyaller haline dnr. Bobinlere iletilen sinyal pulse eklinde olduu iin g tketimi son derece dk bir src eididir.

0.3 Src devre iin gerekli malzeme listesi

Devrenin microstep zellii vardr. Yani full step almann yan sra half step alabilir. Bunun anlam bir step darbesinde 1,8 dnen motor bir tam tur dnebilmesi iin motora 200 step darbesi gelmesi gerekir. Ancak src half step moduna alnrsa motorun bir tam tur atabilmesi iin 200 yerine 400 step darbesi gelmesi gerekir. Bu da daha hassas bir alma rejimi demektir. ekil 5.13 'ten grlebilecei gibi J1 de jumper varken src full step jumper yokken half step alr.

56

0.4 Step motor src kartnn eleman dizili emas

0.5 Step motor src kartnn baskl devre izimi

57

0.6 Step motor src kartnn devre emas

58