AC Servo Tecrübeleri

[ground]

SERVO MOTOR KULLANIMI

Servo motor diye bir şey yoktur , servo sistem vardır diye başlamak istemiyorum arkadaşlar.. Biraz edebiyat oluyor

Uygulama yapma fırsatı bulduğum AC Servolar hakkında bir şeyler yazmak istiyorum. Bunu yaparkende aslında teorik anlatımdan uzak pratik , püf noktaları şeklinde yazmak , özellikle daha önce AC servolarla çalışma imkanı bulamamış dostlarımıza bir katkım olsun istiyorum.

Servo motorlar aslında yaptığı işi kendi içindeki bir kontrol mekanizması sayesinde doğruluğu çok arttırarak , verimliliği yükseltilmiş motorlardır. Peki bu kontrol mekanizması nedir?

1.   Hassas  opto mekanik enkoder
2.   Bunu yüksek çözünürlükte ve hızda  algılayan çevriciler..
3.   Çevrilen değerleri yüksek hızlarda işleyen , değerlendiren , sonuçlandıran ve uygulayan işlemciler

AC SERVO sistemi kısaca;

AC MOTOR – ENKODER – DRIVER –KONTROL Ünitesi(Varsa)
arasındaki hızlı ilişkiler ağıdır..

Kafamız karışmaması için Motora bağlayacağımız çeşitli mekanik aksamları bu sisteme dahil etmeyelim. Çünkü bu teferuatlar kontrol ünitesi ya da driverınızdaki çeşitli parametre ayarları ya da programlarla çok çabuk aşılabilecek konulardır. Tabi mekanik bilgi , mühendislik hesaplarını bunun içine katmıyorum , sadece bu konuştuğumuz sistemin kullanımındaki yeri belirtiyorum 

Servo motor diyince aklımıza ne gelmeli?

Bence aklımıza;
- Üzerinde yazan tork değerini 1 RPM ( Motor devri dakikada etrafında kaç kez döndüğünü ifade eder) den maximum RPM e kadar koruyabilen.
- Devir sayısı  değişimlerinde kararlı ve bunu çok hızlı uygulayabilen.. Aslında birçok kapalı çevrim numerik kontrol uygulamalarında "command error" diye tabir edilen servonun cevap süresinin kısalığı
- Dış ortamlardan çok fazla etkilenmeyen , özellikle pals le sürülen sistemlerde (pozisyon kontrol diyede ifade edilebilir) hata oranlarının çok düşük olduğu..
- Boyutunun ufak olması , ama işlevinin yerinde olması. Yani düşük gövde , yüksek tork ( yeni teknoloji servoların güzel özelliklerinden biri.)

Aslında çok şey isteyebiliriz. İsteyenler , bu konuda bilgi birikimlerini aktarmak isteyenlerden bu başlık için destek bekliyorum.

Açıkcası çok fazla tecrübem bulunmuyor bu konuda. Özellikle mekanik konularda servoyu destekleyici şeyler bekliyorum. 



Örnek bir AC Servo Motor Panasonic markalı , A4 serisi orta sınıf bir servo.. Akıllı bir servo olmamasına karşılık driver üzerinden birçok parametrik ayarlamalara izin verebilen , dahili hız seçenekleri olabilen bir model. Kullandığım bir motor olduğundan aslında bunun üzerinden öğrendiğim genel konular hakkında yazıyorum , yazacağım.

Dergiye bu başlıktaki yazılarımı ve yazılarınızı derliyip koyabiliriz belki..  Devlet dairelerini geçen bir yavaşlıkta çalışmalar yapıyoruz  Picproje de bunun  farkındayım , fakat işlerimizin yoğunluğu ancak bu kadara yetiyor..

Devamı gelecek.

Özellikle kullanımına değineceğim. Eğer teorikte olsa servo hakkında özellikle yapısı hakkında bilgi verebilecekler olursa çok sevinirim.

İyi Çalışmalar.
ground.

[cuneytsezmis1]

hocam çok güzel bir konu açmışsınız,diğer arkadaşların da katkılarını bekliyoruz,şimdiden teşekkürler.kolay gelsin.

[nurican]

Öncelikle ground kardeşimize çok teşekkür ediyorum gerçekten bir çok arkadaşımızın faydalanacağı hassas ve gerekli bir konu açmış.

Servo kontrol ve otomasyon konusunda amatörden halliceyim diyebilirim  Fakat mekanik, cnc programlama, cad-cam ve talaşlı imalat konularında rakip tanımam

Aşağıdaki linkte videosunu upload ettiğim sistemin çalışma şeklini ve detaylarını açıklamak istedim. Hem öğrenci arkadaşlar hemde benzer projeler gerçekleştirmek isteyen arkadaşların işine yarayacağını umuyorum.

Sistemin işlevi 3 eksen bir cnc freze tezgahına (QUASER MV 154 EL FANUC O-i MB ) dördüncü eksen sağlamak(rotary axis). Aslında bu tip tezgahlarda orjinal yada sonradan takılan ve istenildiğinde çıkartılıp tekrar takılabilen portable divizör sistemleri piyasada mevcut. Bu sisteme bir örnek verelim. Aşağıdaki resim bir japon firması NIKKEN e ait manual tilting sistem bir rotary table yada 4. eksen de diyebiliriz.
dünyanında en iyi markalarından biri kanımca

Bu resimde gördüğümüz aletin fiyatı bugün 25000 € civarında. Gönül isterdi ki yirmibeşbin avroyu basıp aletin kralıyla kasıla kasıla çalışmak. Ama ne yapalım Allah bize para vermediysede akıl vermiş şükürler olsun. bizde üşenmedik (zaten böyle bir lüksümüz yok) oturup kendi rotary axis imizi kendimiz tasarladık ve çalıştırdık.
Kurduğumuz sistem PIC 18 F 4520 ile yapılmış bir kontrol kartı, panasonic marka 200 watt 0.64 N.m tork bir servo motor ve videoda gördüğünüz mekanizmadan oluşmakta.
Çalışma şekli ise şöyle; pic e yazılmış program devreye girdiğinde servoya 90 derece dönmeye karşılık gelecek olan pulse i gönderiyor ve stop ediyor. eğer 180 derece döndürmek istersek sistemi 2 defa, 270 derece döndürmek istersek 3 defa tetikliyoruz.
Bu tetikleme dediğim işlemi ise tezgahın ana kontrol ünitesi olan FANUC tan yapıyoruz ve böylece senkronize br çalışma elde etmiş oluyoruz. Talaşlı imalat esnasında parcayı döndrümek istediğimiz yere M12 kodu koyuyoruz. M12 kodu bizim tezgahımızda takıma hava veren valfi açıyor ve bu sayede tezganın panosunda o valfe ait olan röleye 24 volt akım geliyor bizde o akımla başka bir röleyi tetikleyerek pic ile yapılmış kontrol kartını çalıştıryoruz ve istediğimiz 90 derecelik hareket başlıyor.
Bu sayede işlemekte olduğumuz parçayı bir sonraki işlem için gerekli olan pozisyona getirmiş oluyoruz.  şimdi gelelim konunun en önemli yerine

Ground arkadaşım demiş ki:

Açıkcası çok fazla tecrübem bulunmuyor bu konuda. Özellikle mekanik konularda servoyu destekleyici şeyler bekliyorum.

İşte tam bu noktada ground arkadaşımızın istediği servoyu destekleyecek mekanik konusuna deyineceğim. Az önce yukarıda da belirttiğim gibi biz bu sistemde 200 watt gücünde küçük bir servo kullandık ama aslında olması gereken 4000 watt gücünde 27 yada 30 N.m tork verebilecek yani baya güçlü bir motor kullanmak gerekirdi. Videoyu dikkatli izlediğinizde göreceksiniz ki mekanizma çalışırken pozisyon aldıktan sonra bir pnomatik piston tarafından kilitleniyor ve servo devre dışı kalıyor.
Tekrar pozisyonlama yaptığında pnomatik kilit açılıyor ve servo dönüyor. bu işleme clamp ve unclamp diyoruz. Eğer biz bu clamp unclamp mekanizmasını kurmasaydık işte o zaman 4000 watt lık güçlü bir motor kullanmak zorunda olacaktık.
Buda bize motor= 1250 € motora uygun sürücü = 1800 € toplam 3050 € gibi bir fiyata mal olacaktı. Buradaki mekanik destek bizi bu rakamdan kurtararak 200 avroluk küçük bir motorla bu işi yapabilmemizi sağladı.
Ayrıca bu clamp unclamp sistemde istediğimiz rijitliğide sağlayarak işlem hızımızı arttırabildik.
Daha  bunun gibi benzer bir çok durumda servoyu destekleyecek mekanik sistemler geliştirilebilmektedir.
Daha önce yaptığım bir diğer çalışmada frenleme özelliği bulunmayan bir servo motor ile dikey hareket yaparken motorun durması esnasında çok zorlanması ve elektrik kesintisi yada makinanın kapatılması durumunda dikey eksenin aşağıya kayması problemi için geliştirdiğim bir frenleme sistemi ile sorunu tam olarak çözdüm. Eğer benzer bir durum için fikir almak isteyenler olursa lütfen çekinmesin. paylaşılmayan bilgi bir işe yaramaz.

Videoyu notebook umun web cam ile çektiğim için çok net değil ama yinede anlaşılıyor sonuna kadar izlemenizi tavsiye ederim.

Videoda plastik poşetle sarılmış olan kısım servo motor ve redüktörü. Kullandığımız kesme sıvısı yani bor yağından etkilenmemesi için o şekilde korumak zorunda kaldık. Proximity switch ler ise clamp ve unclamp pozisyonları ile dönme işleminin tamamlanıp tamamlanmadığını bilgilerini veriyor.

rapidshare  linki burada dosya türü wmw  19.2 mb

[Macera]

Nurican yaptığın projeyi takdirle karşılıyorum.
Dışardan fahiş fiata istenen aparatları çok daha uyguna
zekamızı kullanarak memleketimizdede yapabiliriz.
Aynı zamanda senlen meslektaş sayılabiliriz.(CNC ve talaşlı imalat)
Merak ettiğim bu servo sistemine istediğin açıyı verebilirmisin?
Yani 90 180 değilde diyelimki 243 derece tabii sanki kontrol sisteminden
sade bir komut değilde açısal bir komut geldiğini varsayarak.
C eksenli tornaların arkasındaki fren sistemini kullanabilerek
istediğin açıdada clamp yapabilirsin.

[nurican]

macera arkadaşım demiş ki:

bu servo sistemine istediğin açıyı verebilirmisin?
Yani 90 180 değilde diyelimki 243 derece tabii sanki kontrol sisteminden
sade bir komut değilde açısal bir komut geldiğini varsayarak

Evet kardeş dediğin sistem yapılabilir. Ancak harcayacağın para, vereceğin emek, tasarım ve arge masrafları, elektronik sisteme harcayacağın para, harcanan zaman ve iş gücü vs. hepsini üst üste koyduğunda ortaya çıkan para, yukarıdaki resimde gördüğün rotary table ın fiyatıyla ya eşdeğer olur yada geçer gider.
Emin ol ki altına inmez. Bu yüzden senin bahsettiğin sistemi yapmak yerine satın alıp kullanmak daha avantajlıdır.
Peki sen neden yaptın diye soracak olursan şöyle açıklayayım; bizim ihtiyacımız olan sistem de sadece 4 adet pozisyonlama yapması yeterliydi. Bizde dört adet pozisyonda kilitlenebilecek bir mekanizma tasarladık ve işimizi gördük. Eğer 4 değilde 5 yada 6 yada 10 yada başka bi sayıda pozisyon gerekse, sadece bir parçayı değiştirerek o pozisyonlarıda sağlayabiliriz.
Aynı yöntemle senin dediğin gibi küsüratlı açılarıda elde edebiliriz. Fakat bunu cnc gibi düşünme yani, 243 derece dön diyerek döndüremezsin.

Aradaki kilitleme parcasının clamp noktalarını 243 yada istediğin derecelerde işlemen lazım. Videoyu dikkatli izlediğinde 90 derecelik clamp noktalarını görebilirsin. O kısmın istediğin açılarda işlendiğini farzet.  Umarım yeterince açıklayıcı olabilmişimdir. Başka bi konuda yada bu konuda merakın varsa her daim yardımcı olmaya çalışırım. Saygılar...

[z]

Bahsedilen sistem neden yapilamasin?

Mekanik dayamali kilitleme yerine balatali kilit kullanilirsa sorun cozulmus olur.

[nurican]

Bahsedilen sistem neden yapilamasin?

Mekanik dayamali kilitleme yerine balatali kilit kullanilirsa sorun cozulmus olur.

Arkadaşım doğru diyorsunda Fanuc cnc kontrol ünitesinden komut almayı nasıl başaracaksın ??

[z]

Hayal gucunu kullan.

Yontem 1.

Numerik tus takimini okuyabilen islemcili minik bir devre yaparsin. Bu  klavyeden girilen numerik degerler dogrudan aci bilgisi olur ve posizyonlama servosuna aci degeri olarak gider.

Gelelim numerik tus takimina kimin basacagina.

Tus takimini tezgahta ucra bir koseye koyarsin. Dikey isleme klavyenin bulundugu koordinatina gider ve z eksenini aynen bir parmak gibi kullanarak nazikce tuslara basar. Tuslara basma isini de G kodlama yaparak alt program icinden halledersin.

Yontem 2.

2 adet tus koyarsin. Gene bu tuslara Z ekseniyle basarsin. Birisi +1 derece, digeri -1 derece anlamina gelir.

[nurican]

Evet arkadaşım güzel fikir ama talaşlı imalatta zaman çok önemlidir bu dediğin sistem en iyi ihtimalle 5 yada 6 saniyede pozisyon alır. benim yaptığım mekanizma en düşük hızda (rapid feedrate %25) 1 saniyede pozisyonu değiştirebilebiliyor eğer istersek 0.35 saniyede pozisyonlama yapabiliyoruz(tarafımdan denendi)  oraya kurduğun tuş takımını su geçirmez yapman lazım buda bizim için pek kolay bişi değil.

[z]

Gozunde buyutme o kadar. Elektromekanik tus yerine optik, manyetik yada yaklasim tipi sensor kullanarak toz yada sividan etkilenmezsin.

Zaman konusuna gelince tezgahin zirt pirt doner ekseni cevirmesi gerekmez. Bir yuzeydeki islemlerin tamamini yaptiktan sonra cevirme islemini yapar ve diger yuzey islenir. Cevirme isleminin saniyeler yada milisaniyeler tutuyor olmasi is yukune bagli olarak uzun yada kisa olarak degerlendirilebilir.

Su anda kullanmakta oldugunuz M kodu ve ilgili role cikisindan da aci bilgisini puls olarak da cikabilirsiniz.  O zaman bu bahsettigim klavye isine hic ihtiyaciniz kalmaz.

Japonlarin elektromekanik aksam kullanmadan tamamen mekanik calisan doner eksen cozumlerini gormussundur. Bu mekanizmalarda da +/- ve kilit tuslari var. Bu sistemlerde tuslara uygulanan mekanik itme kuvveti dogrudan +/- n derece olarak doner ekseni ceviriyor.

Kitleme isi gene bir baska mekanik kol ile yapiliyor. Bu tuslara basma islemi gene cnc nin z ekseni ile yaptiriliyor.

Boylece ucuz 3 eksenli tezgahlarin yeteneklerini cok az bir para harcayarak arttirmis oluyorsunuz.

[nurican]

Bu ucuz 3 eksenli tezgah dediğin şey 120 000 DOLAR hocam.

Ayrıca bu işler anlatması kadar kolay değil. Bu konularda ne kadar tecrübelisin bilmiyorum ama yapmaya başladığında günlerce uğraşman gerekiyo.
Bir sürü zaman emek ve para harcıyorsun. Bu masrafları üst üste koyduğun da orjinal rotary table fiyatına ulaşıyo.
Biz bu işlerin üzerinde çok debelendik sevgili z kardeşim Artık her şey hesap kitap işi. Yapılırmı yapılmaz mı olayını tartışmıyorum kardeş yanlış anlama. Benim lügatımda imkansız yazmaz. Bende senin gibi azimle betonu delmeye göze alacak biriyim. Ama gel gör ki beton delene kadar harcadığın para, delinmiş beton parasını geçerse olmaz. saygılar ...

[Macera]

diyelimki 243 derece tabii sanki kontrol sisteminden
sade bir komut değilde açısal bir komut geldiğini varsayarak.
C eksenli tornaların arkasındaki fren sistemini kullanabilerek
istediğin açıdada clamp yapabilirsin.

Dedim ama işi basitleştirmek için senin yaptığın motorun kontrol ünitesine
(Fanuc a değil) klavyeyle istediğimiz açıyı girip yapsak sadece iki açıda işi halletsek olurmu?İlada 90 derecelere bağlı kalmasak olabilirmi?
Bakın ben kontrollü eksen yani fanucla aynı anda çalışan eksen demiyorum.
Difüsörlü çok işim var hepside tek tezgaha bakıyor şu anda.Fanuc kontrollü tezgahın programından nasıl sinyal alabilirim.

[nurican]

Evet macera kardeş dediğin şekilde Fanuc la senkronize çalışma gerektirmeyecekse olur. z kardeşimizin dediği gibi bir klavye yöntemi kullanılabilir. kilitleme sistemi ise daha öncede senin dediğin gibi balatalı clamp sistemi kurularak yapılabilir.

[Macera]

Nurican Fanucdan çıkış sinyali alma konusunda yardımcı olabilirmisin?

[nurican]

EVET macera kardeşim tabiki yardımcı olurum amacımız burda bilgi paylaşmak. Şimdi ben sana kendi tezgahımda nasıl yaptığımı anlatayım sende ona göre kendi tezgahında bir yöntem uygula. Benim tezgahım QUASER MV 154 EL kontrol ünitesi FANUC O-i mate quaser tezgahların çoğunda takım içten başınçlı su verme özelliğinin(mist) yanı sıra takıma hava verme üfleme (flood) özelliği vardır. Ben yaptığım işlerde genelde bu hava verme özelliğini kullanmam. Bu yüzden lazım olduğunda o özelliği bunun gibi başka işlerde değerlendiriyorum. Hava üfleme özelliği Fanuc ta M12 koduna atanmış. Programda M12 kodunu okuduğunda bu hava verme valfini açıyor. Bende o valfe akım veren röleyi bularak rölenin çıkışından bir kablo çektim. Çektiğim kabloya M12 kodunu okuduğunda 24 volt akım geliyor bu akımla bir röleyi çektirerek pic ile yaptığımız devrenin çalışmasını başlatıyoruz. Pozisyonlama ve kilitleme işlemi bittiğinde ise M09 koduyla devreyi kapatıyoruz. Bundan sonrasını zaten biliyorsun yukarıdada yazmıştım. Şimdi senin tezgahındada bu şekilde kullanabileceğin bir M kodu varsa işin kolay ama yoksa biraz uğraşacaksın. Bnun içinde bir tavsiyede bulunayım. Tezgahında Z eksenin ulaşabileceği bi noktaya bir adet proximity switch koyarsın (bi kaç mesaj yukarda z arkadaşımızında dediği gibi) işlemi başlatmak istediğinde kullanığın takım ile bu switch e yaklaşırsın ve sistemi tetikleyerek çalıştırırsın. Yada cnc forumlarda araştır M kodu ve kontak atama yöntemleride var. Daha kalıcı ve profesyonel bir iş yapmış olursun. Saygılar...