Disiplinler Arası Bitirme Projesi T.C. DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ Disiplinler Arası Bitirme Projesi Doğrusal Eksenli Delta Robot Tasarımı, Analizi, Üretimi ve Kontrolü Delta Robot Tasarımı, Analizi, Üretimi ve Kontrolü Projeyi Yöneten : Yrd. Doç. Dr. Murat AKDAĞ Doç. Dr. Levent MALGACA Doç. Dr. Yusuf ARMAN Proje Öğrencileri : Betül ÖZÇELİK Hayri YILDIZ Battal Sercan ULUSOY Denizhan TÜRK Onur KAVUNCU Alphan SÜRMELİ

Araştırma Projesi Aşaması 2 . Bitirme Projesi Aşaması; 1.1 Tasarım 1.2 Sonlu Elemanlar Analizi 1.3 İyileştirme Çalışmaları 1.4 Kontrol Sistem Tasarımları 1.5 İmalat Resimleri 2.1 Üretim 2.2 Montaj 2.3 Kontrol Sistem Üretimi 2.4 Yazılım Çalışmaları 2.5 Test

1. Araştırma Projesi Aşamaları 1.1 TASARIM İŞ HEDEFLERİ Doğrusal Delta Robot Delta Robot 300 mm çaplı, 300 mm yükseklikte silindirik bir alanda çalışabilme Farklı derinliklerde farklı koordinatlarda bulunan delikleri hassas şekilde işleyebilme Ahşap, plastik vb. malzemeler üzerine kontur işleyebilme 300 mm çaplı, 250 mm yükseklikte silindirik bir alanda çalışabilme Farklı koordinatlarda duran ürünleri vakum vantuz ile taşıyabilme , dizebilme ve sıralayabilme Uç noktada en az 1000 mm/s hız ile tut-bırak işlemi yapabilme

1. Araştırma Projesi Aşamaları 1.1 TASARIM (Doğrusal Delta Robot) Kinematik Analizler Grafiklerde, iş hedefi olan 300 mm çaplı çember sabit hızla gidilirken vidalı mil tahrik motorlarının hız grafikleri görülmektedir. Şekil 1.1 Şekil1.2 Şekil 1.3

1. Araştırma Projesi Aşamaları 1.1 TASARIM (Doğrusal Delta Robot) Kinetik Analizler Şekil 1.4 Motorların Tork Zaman Grafiği

1. Araştırma Projesi Aşamaları 1.1 TASARIM (Doğrusal Delta Robot) Standart Makine Elemanları Ve Motorların Seçimi Şekil 1.5 Küresel Mafsal Şekil 1.6 Ray Araba Şekil 1.7 Vidalı Mil ve Somun Şekil 1.8 Manyetik Mesafe Sensörü Şekil 1.9 Spindle Motor

1. Araştırma Projesi Aşamaları 1.1 TASARIM (Doğrusal Delta Robot) İterasyon Çalışmaları Destekli miller ve lineer yarıklı rulman yerine ray , araba çiftine yer verildi Kardan mafsalları istenilen hareketleri sağlayamadığı için yüksek açı yapabilen küresel mafsallar ile değiştirildi Kollar kuvvetleri taşıyabilesi için 8mm çaplı 1 mm et kalınklıktan 20 mm çaplı 2 mm et kalınlığı olacak şekilde değiştirildi Kolların uzunlukları tercih edilen küresel mafsal açılarına göre istenilen çalışma alanını sağlayabilmesi için 350 mm uzunluktan 365 mm olacak şekilde değiştirildi

1. Araştırma Projesi Aşamaları 1.1 TASARIM (Delta Robot) Kinematik Analizler Grafiklerde, iş hedefi olan 300 mm çaplı çember sabit hızla gidilirken üst kol tahrik motorlarının hız grafikleri görülmektedir. Şekil 1.10 Birinci Motorun Hız Zaman Grafiği Şekil 1.11. İkinci Motorun Hız Zaman Grafiği Şekil 1.12 Üçüncü Motorun Hız Zaman Grafiği

1. Araştırma Projesi Aşamaları 1.1 TASARIM (Delta Robot) Kinetik Analizler Şekil 1.13 Birinci Motorun Tork Zaman Grafiği Şekil 1.14 İkinci Motorun Tork Zaman Grafiği Şekil 1.15 Üçüncü Motorun Tork Zaman Grafiği

1. Araştırma Projesi Aşamaları 1.1 TASARIM (Delta Robot) İterasyon Çalışmaları Robotun tasarımında dikkat edilen hususlardan biri 300 mm çapındaki bir çemberi 1 saniyede çizmesiydi. Bunu gerçekleştirecek kol uzunlukları belirlendikten sonra mafsal açıları incelendi. 27o ‘ lik hareket ihtiyacını karşılayacak mekanik çözüm yüksek hizalama ara parçası olarak tasarlandı. Fakat bu tasarımdan artan ağırlık sebebiyle vaz geçildi ve polimer küresel mafsal kullanıldı. Şekil 1.16 Yüksek Hizalama Ara Parçası Şekil 1.17 Küresel Mafsal

1. Araştırma Projesi Aşamaları 1.1 TASARIM (Delta Robot) Standart Makine Elemanları Ve Motorların Seçimi Solidworks programı üzerinden yapılan hareket analizinde uç noktada istenilen hıza göre motor milinde oluşan tork ve hız değerleri bulunmuştur. Elde edilen grafikler incelenmiş, yapılması istenen hareket için maksimum torkun yaklaşık 3.5 Nm olduğu bulunmuştur. Emniyet sebebiyle 4.5 Nm tork verebilecek şekilde bir motor seçimi yapılmıştır. Son olarak motorların kullanım şartları düşünülerek boyutları NEMA 34 üzerinden seçilmiştir. Şekil 1.18 Küresel Mafsal Şekil 1.19 Konik Kilit Şekil 1.20 Mekanik Switch Şekil 1.21 Step Motor

1. Araştırma Projesi Aşamaları 1.2 SONLU ELEMANLAR ANALİZİ Statik Analizler Doğrusal Delta Robot Delta Robot Şekil 1.23 Gerilme Şekil 1.22 Gerilme Şekil 1.24 Yer Değiştirme Şekil 1.25 Yer Değiştirme

1. Araştırma Projesi Aşamaları 1.2 SONLU ELEMANLAR ANALİZİ Dinamik Analizler Delta Robot Şekil 1.26 Gerilme

1. Araştırma Projesi Aşamaları 1.2 SONLU ELEMANLAR ANALİZİ Frekans Analizleri Doğrusal Delta Robot Delta Robot Şekil 1.27 1.Doğal Frekans Şekil 1.29 1.Doğal Frekans Şekil 1.28 2.Doğal Frekans Şekil 1.30 2.Doğal Frekans

1. Araştırma Projesi Aşamaları 1.3 İYİLEŞTİRME ÇALIŞMALARI Kompozit Kol Tasarımları (Fiber glass ve Karbon Kompozit) Doğrusal Delta Robot Delta Robot

Şekil 1.34 Bağlantı Düzlemi 1. Araştırma Projesi Aşamaları 1.4 İMALAT RESİMLERİ Doğrusal Delta Robot Delta Robot Şekil 1.40 Alt Mil Şekil 1.31 Flanş Şekil 1.32 Üst Mil Bağlantı Şekil 1.37 Alt platform Şekil 1.41 Üst Kol Şekil 1.33 Salıncak Şekil 1.34 Bağlantı Düzlemi Şekil 1.38 Üst platform Şekil 1.35 Alt Mil Şekil 1.36 Üst Tabla Şekil 1.39 Bağlantı elemanı Şekil 1.42 Motor tutucu (Flanş)

2 . Bitirme Projesi Aşaması; 2.1 Üretim 2.2 Montaj 2.3 Kontrol Sistem Üretimi 2.4 Yazılım Çalışmaları 2.5 Test

2 . Bitirme Projesi Aşaması; 2.1 ÜRETİM Şekil 2.1 Üretim aşamasında alt platform Şekil 2.2. Muhtelif Parçalar Şekil 2.3. Üst Platform CNC Freze Üretim Aşaması Şekil 2.4 Üretimi Yapılan Üst Kol

2 . Bitirme Projesi Aşaması; 2.2 Montaj Doğrusal Delta Robot Delta Robot Şekil 2.5 Doğrusal Delta Robot Sisteminin Bilgisayar Destekli Modeli Şekil 2.6 Delta Robot Sisteminin Bilgisayar Destekli Modeli

2 . Bitirme Projesi Aşaması; 2.2 Montaj Doğrusal Delta Robot Delta Robot Şekil 2.7 Doğrusal Delta Robot Montajı Şekil 2.8 Delta Robot Montajı

2 . Bitirme Projesi Aşaması; 2.3 Kontrol Sistem Üretimi Doğrusal Delta Robot Delta Robot Şekil 2.9 Elektrik Panosu Şekil 2.10 Elektrik Panosu

2 . Bitirme Projesi Aşaması; 2.4 Yazılım Çalışmaları Doğrusal Delta Robot Delta Robot Şekil 2.11 Visual Basic Arayüz Şekil 2.12 Visual Basic Arayüz

3. MALİYET ; Doğrusal Delta Robot Delta Robot 11550 3349 1842 Ürün Maliyet (TL) Taşıyıcı Masa 450 Metal Malzeme 600(350 Hibe) Standart Makine El. 2150 Metal Malzeme İşleme 1200 Motor ve Sürücü Spindle Motor 350 Kompozit Kollar 464 Kontrol 2400 Pano 200(100 Hibe) TOPLAM 9014   Tüba Proje Katkısı 6125 Öğrenci Katkısı 1939 Sponsor Katkısı 950 Ürün Maliyet (TL) Sigma Profil Kafes 800 Metal Malzeme  Hibe Standart Makine El. Metal Malzeme İşleme 270 Motor ve Sürücü 2200 Vakum Jenerator 792 (Hibe)  Kompozit Kollar 232 Kontrol 2400 Pano 300 (100 Hibe) TOPLAM 7794   Tüba Proje Katkısı 5425 Öğrenci Katkısı 1410 Sponsor Katkısı 892 11550 3349 1842