Teklif Al
ROBOTİK KAYNAK


Endüstriyel robotlar insana benzeyen kaynakçılar değildir. Bunlar; belirli üretim görevlerinin yerine getirilmesi için farklı programlanmış hareketler yoluyla iş parçalarını, araçları veya özel üretim araçlarını manipüle etmenin yanısıra taşımak için tasarlanmış ve tekrar programlanabilen cihazlardır [8].
 
Kaynak robotları aletler veya özel üretim aletleri, kaynak torçları, ilave tel besleme sistemleri ve takip cihazlarından oluşur. Robot kaynak sistemlerinin kaynak yöntemleri arasında GMAW, FCAW, SAW, GTAW, plazma, direnç kaynak, lazer ve elektron ışın kaynakları yer almaktadır.
 
Normal endüstriyel robot kaynak sistemi şunlardan oluşur:
  • Mekanik kol veya manipülasyon sistemi;
  • Kaynak paketi;
  • Kontrol sistemi.
 
3.5.1 Mekanik Manipülasyon Sistemleri
Robotlar eksen sayıları, kontrol tipleri ve mekanik yapılarına göre sınıflandırılabilmektedir. Şekil 5’de endüstriyel robotların mekanik yapılarına göre sınıflandırılmaları paylaşılmıştır [13].
 


Şekil ‎3.4 Robotların mekanik yapılarına göre sınıflandırılması

Endüstriyel robotlarda önem arz eden başlıca hususlar arasında, tamlık, tekrarlanabilirlik, yük taşıma kabiliyeti hız ve erişim alanı sıralanabilir [14].
 
Çalışma alanı içerisinde istenilen noktaya robotun bilek ucunu götürebilme yeteneği robotun tamlığı olarak nitelendirilmektedir. Çalışma alanı içerisinde robota önceden öğretilen bir noktaya bileğini veya eklenen bir takımın götürülmesinde tekrarlanan eylemler sonunda öğretilen nokta ile ulaşılan nokta arasında ortaya çıkan maksimum hata payı tekrar edebilirlik olarak adlandırılmaktadır. Kaynak robotlarında bu değer kullanılan ilave tel çapının yarısından az olması beklenmektedir. Robotun maksimum yük taşıma kapasitesi en düşük hızında tekrarlanabilirlik değerlerini koruyarak taşıyabileceği maksimum yük değeri olarak ifade edilmektedir. Robotun nominal yük taşıma kapasitesi ise maksimum hızda tekrarlanabilirlik değerlerini koruyarak taşıyabileceği maksimum yük değeri olarak belirtilmektedir.
 
Genel amaçlı kaynak robotları için en yaygın konfigürasyon, genellikle altı veya daha fazla hareket eksenine sahip mafsallı koldur. Mafsallı kolun avantajı, esnekliği ve zor erişim alanlarına ulaşabilmesidir. Bu tip robot kollarında her mafsal servo motorlardan oluşmaktadır. Mafsallarda bulunan motorlar 12–24V gerilim ile beslenmektedir. Hareket hızları en yüksek olan robot kollarıdır. Kol üzerinde bulunan her eklem yeri X,Y,Z eksenlerinde üç boyutlu hareket yapabilmektedir. Çalışma alanı içinde tanımlanan bir noktaya en kısa yoldan ulaşım imkanı sunmaktadır. Robotun hedef pozisyonlara yaklaşımı mafsal hareketi veya yönler X,Y,Z, koordinatları üzerinde hareket ederek gerçeklemektedir. Diğer robot türlerine göre karmaşık bir yapıya sahiptir. Programlanması da zordur. İnsan kolunun hareketlerini taklit etmeye en yakın robot koludur. İmalat işlemlerinde diğer kolların hareket kabiliyetlerinin sınırlı olmasından dolayı mafsal sayısı genellikle 5 veya 6 adet olan robot kollara ihtiyaç duyulmaktadır. Yapılacak uygulamanın niteliğine göre robot kolun eksen sayısı tercihi yapılmalıdır. Daha basit işlemler için üç eksenli robot kol yeterli olurken, daha karmaşık uygulamalarda yeterli gelmemektedir. Uygulanan işlemler karmaşıklaştıkça mafsal sayısının artması gerekir. Buda robotun hareket serbestliğini artırmaktadır [13].
 
SCARA olarak adlandırılan “Seçici Uyum Montaj Robot Kolu” konfigürasyonu daha çok montaj operasyonları için kullanılır. Sınırlı konumsal yeteneklere sahiptir. Bununla birlikte, bazı üreticiler tarafından küçük miktarlarda seri üretim için basit, kolayca öğretilen dört ila beş eksenli bir makinenin temeli olarak kullanılabilir [8]. İki eklem yerinde elektrik motoru ve aşağı yukarı hareket edebilen pnömatik koldan meydana gelirler. Eklemlerdeki elektrik motorları eksenlerin kendi etrafında dönmesini yardımcı olur. Tutucu çenelerin bulunduğu kol pnömatik tahriklidir. Z ekseninde hareket etme yeteneğine sahiptir. Buda kola esnek hareket imkânı tanımaktadır. Hız ve konum performansı çok iyi olduğundan dolayı bu robot kol en çok elektronik sanayinde, elektronik kartlara malzemelerin montajını yapmak için kullanılmaktadır. Tutma ve taşıma işlerinde maliyetinin ekonomik olmalarından ve programlanmalarının kolay olmasından dolayı en çok tercih edilen ve kullanılan robot koludur [13].  
 
Kartezyen veya portal robotlar, çok küçük yüksek hassasiyetli uygulamalar için veya çok büyük miktarlarda üretim için geliştirilmiştir. Bu standart konfigürasyonlar, belirli uygulamalara uyarlanabilir. Eksenlerin yeniden düzenlenmesiyle özel robot konfigürasyonları oluşturmak mümkündür. Yaygın kullanılan bir çeşidinde kaynak dikişi boyunca hareket etmesini sağlamak için doğrusal bir kızağın kullanılmasıdır. Bu tip minyatür portatif ve raya monte robotlar, büyük yapıların kaynaklı birleştirmelerini uygulamak için geliştirilmiştir [8].
 
Sadece tutma ve taşıma yeteneği olan kartezyen robot tipi X,Y,Z, eksenlerinde doğrusal olarak hareket etme yeteneğine sahiptirler. Basit bir yapıya sahip oldukları için hareketlerin planlanması çok kolaydır. Bu tür robotlarda; pozisyon hesaplamaları, robot uç elemanının bulunduğu pozisyon, mafsalların o anda olduğu yerde bulunduğundan çok kolaydır. Çalışma alanları robotun yapısından daha küçüktür. Eğilme ve bükülme işlemlerini gerçekleştiremez. Çalışma alanları kare veya dikdörtgen prizma şeklindedir. Yük taşıma kapasitesi diğer robot türlerine göre daha büyüktür. İnsan gücünün taşıma kapasitesini aşan yüklerin taşınmasında kullanılır. Genellikle yük araçlarına, yükleme ve boşaltma işlerinde, ağır yükleri taşımak amacı ile fabrikaların tavanlarına monte edilerek kullanımı yaygındır. Islak, nemli, rutubetli ortamlarda kullanılabilirler. Küçük güçte olanları pnömatik olarak tahrik sistemine sahiptir. Büyük güç gereken yerlerde hidrolik tahrikli olan kartezyen robotlar kullanılır. Hava tahrikli olan robot tipinde basınçlı havaya ve havanın kontrolüne ihtiyaç duyulduğu için yatırım maliyetleri daha ucuzdur. Ayrıca işletim maliyetleri de azdır. Büyük güçte olanların tahrik sistemleri elektrik motorları veya hidrolik tahrik sistemleri ile sağlanmaktadır [13].
 
Silindirik robot kollar kendi etrafında dönebilen bir mafsal ve bunun üzerinde bulunan X,Y,Z düzleminde doğrusal hareket edebilen kollardan ibarettir. Esnek olmayan silindirik bir koordinat sistemine sahiptirler. Kartezyen robotla mukayese edildiklerinde silindirik robot kolların hareket serbestliği daha geniştir. Çalışma alanı içindeki noktalara erişimi çok iyidir. Hareket kabiliyetinin az olmasından dolayı programlanması kolaydır. Çalışma alanları silindirik koordinat sisteminde hareket eden kolların uzunluğuna bağlı olarak değişmektedir. Robotun kullanım alanı ve yük taşıma kapasitesine göre hidrolik, pnömatik veya elektrik tahrikli olarak kullanılmaktadır. Silindirik robot kollar nemli, rutubetli ve tozlu ortamlarda, deniz altı, uzay gözlem araçlarında ve nokta direnç kaynak işlemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
 
Küresel robot kolları bel, omuz ve dirsek mafsallarından oluşur. Bel ve omuz mafsalı kendi etrafında dönme hareketi yeteneğini verir.  Kola uzama ve kısalma hareketi yeteneğini dirsek mafsalı kazandırmaktadır. Hareket alanı silindirik bir koordinat sistemine sahiptir. Eklemli robot kollarına benzerler. Kinematik yapıları kartezyen ve silindirik robot kollara göre daha komplekstir. Programlama ve kontrolü oldukça zordur. Çalışma alanının büyüklüğü kolların büyüklüğüne bağlıdır. Hidrolik tahrik sistemine sahip olan küresel robot kollar eğme, bükme amaçlı ve kameralı takip işlerinde kullanılmaktadır. Ayrıca sarkaç robot olarak ta küçük bir moment ile hareketlerini devam ettiren bu kollar kaynak işlemlerinde kullanılırlar.
 
Çoğu çağdaş robot açık kinematik zincir yapısına sahip iken, paralel robotlar kapalı kinematik zincir yapısına sahiptirler. Bu kapalı zincir yapısı paralel robota pek çok avantaj sağlar. Birden fazla paralel bağlantı sayesinde daha hafif yapılarla maksimum yükler taşınabilir. Eklem yapısı seri olmadığından hatalar eklemeli değildir. Daha rijit bir konstrüksiyon sunduğundan yüksek hızlarda konumlama hassasiyeti bakımından avantaj sağlar [13].
 
Kol, pnömatik, hidrolik veya elektrikli aktüatör ile çalıştırılabilir. Elektrikli aktüatör, elektriği tek bir doğrusal veya dairesel hareketle kinetik enerjiye dönüştürmek için kullanılan mekanik bir cihazdır. Hidrolik güç sistemleri, yüksek yük taşıma kapasitesi ve sınırlı hız kontrolü gerektiren uygulamalar için uygundur. Kaynak yöntemleri içerisinde nokta direnç kaynak metodu için kullanılabilir. Bununla birlikte, çoğu ergitmeli kaynak robotu günümüzde DC servo motor sürücüleri ile donatılmıştır. Küçük hassas sistemler için kademeli motor sürücülerinden faydalanılmaktadır [8].
 
3.5.2 Kaynak Paketi
Robotik kaynak için kaynak paketi kullanılan işleme bağlıdır. Robotik kaynak paketlerin bazı önemli özellikleri tanımlanabilir [8].
3.5.2.1. Direnç Kaynağı İçin Kaynak Paketleri
Direnç kaynağı için, robot uç elemanının portatif bir direnç kaynak kafasını (elektrotu) taşıması gerekir. Tekrarlanabilir kaynak işlemi sağlamak için kafanın sağlam olması önemlidir. Aynı zamanda kompakt ve manevra kabiliyetine sahip olmalıdır. Normalde nokta direnç kaynak kafasının ve ilgili kabloların ağırlığını taşımak için genellikle ağır hizmet tipi bir robot kullanmak gerekir. Kaynak transformatörü kaynak kafasından ayrılabilir. Bu, ağır ikincil kabloların kullanımını ve potansiyel güç kayıplarını içerir. Bazı kafa tasarımları, üretim sürecindeki iş parçasının farklı bölümlerine erişmek için elektrot düzeneğinin normal çalışma sırasında değiştirilmesine izin verir.
 
Direnç kaynağı "al ve yerleştir" tipi bir uygulamadır. Robot, kaynak kafasını birleşme noktasına yerleştirir. Elektrotlar birleşme bölgesinin üzerine baskı uyguladıktan sonra elektrot ve iş parçası üzerinden kaynak akımı geçirilirken iş parçasının elektrik akımına göstereceği direnç ile yerel olarak ısınan iş parçası akım kesildikten sonra da basınç altında bekletilerek kaynak tamamlanır. Daha sonra robot kaynak kafasını bir sonraki birleşme noktaya hareket ettirir ve kaynak işlemini tekrarlar. Birleşme noktaları arasındaki yolculuk yüksek bir hızla gerçekleştirilir. Bu hareket sırasında hızın ve konumun tam olarak kontrol edilmesi gerekmez. Nokta direnç kaynağı robotunun genellikle bir kaynak dikişini takip etmesi gerekmediğinden, normalde konum ve dikiş takip cihazları kullanmasına gerek yoktur.
 
3.5.2.2. Ark Kaynağı İçin Kaynak Paketleri
Ark kaynağı uygulamaları için, uzaktan kumanda ve bir güç kaynağı gereklidir. Elektronik düzenleme sistemlerinin ve bilgisayar kontrolünün kullanımı, robot kontrolörü ile kaynak sistemi arasındaki kontrol arayüzünü basitleştirmenin yanısıra tekrarlanabilir performansın elde edilebilmesini sağlar. Tungsten inert ark kaynak sisteminde, robotun oldukça hafif bir torç ve kabloları taşıması yeterlidir. Gaz metal ark ve fluks özlü ark kaynak uygulamalarında, ilave kaynak telinin kaynak kafasına beslenmesi gerekir. Sorunsuz tel besleme, sistem arızasını önlemek için çok önemlidir. Tel sürme ünitesinden gelen kaynak ilave telini torca iletmek için oldukça kısa bir boru ile tel besleyicinin robot kolunun arkasına tutturulması gerekir. Tel kesme ve torc temizleme sistemi ayrıca sağlanmalıdır. Bazı durumlarda değiştirilebilir torch kafaları da kullanılır.
3.5.2.3. Lazer Kaynağı İçin Kaynak Paketleri
Lazer kaynak uygulamalarında lazer ışını, CO2 lazer durumunda bir dizi aynayla veya Nd:YAG diyot ve fiber lazerlerde esnek fiber optik kablolar aracılığıyla robot kolu boyunca iş istasyonuna iletilebilir.
 
3.5.3 Robot Kontrol Sistemleri
Robot kontrol sistemi aşağıdakileri yapmak için gereklidir [8]:
 
  • Kaynak kafasının konumunu kontrol etmek;
  • Kaynak paketini kontrol etmek;
  • Yardımcı sistemlerle arayüz oluşturmak;
  • Operatör ile arayüz oluşturmak;
  • Program depolaması sağlamak olarak sıralanabilir.
 
3.5.3.1.Pozisyon kontrolü
Üç veya daha fazla aktüatörün aynı anda çalıştırarak, robot kolunun ucu, üç boyutlu çalışma hareket alanı içindeki herhangi bir yolu izleyecek şekilde yapılabilir. Ancak uç efektörün konumunun ve hızının kontrol edilebilmesi için her aktüatörün veya eksenin konumu ve konum değişim hızı ile ilgili bilgiler elde edilmeli ve işlenmelidir. Bir uç efektörü bir robotun bileğine takılan ve robotun göreviyle etkileşime girmesini sağlayan çevresel bir cihazdır. Her bir aktüatörün konumu genellikle tahrik motorunun çıkış miline bağlı olan bir mil kodlayıcıdan elde edilir. Bu kodlayıcılardan gelen bilgiler kolun konumunun kopyalanabilmesi için kaydedildiği kontrol sistemine beslenir. Günümüzde robotlar, mikroişlemci kontrol sistemlerini kullanır. Konum bilgisi genellikle sıkıştırılır ve bir bellekte saklanır.
 
3.5.3.2 Kaynak fonksiyonlarının kontrolü
Kontrol sistemi, robot kolunun hareketini gerekli kaynak fonksiyonlarıyla koordine etmelidir. Kaynak işlemini kontrollü bir şekilde başlatabilmeli ve sonlandırabilmelidir. İşlem için çalışma parametrelerini ayarlayabilecek olanaklara sahip olmalıdır.
 
3.5.3.3 Yardımcı fonksiyonlarla arayüz
Kontrol sistemi, bir dizi yardımcı sistemden bilgi alabilmelidir. Örneğin, kaynak işlemini başlatmak için verilen talimata cevap verebilmeli ve çeşitli kontrolleri yapabilmelidir. Ayrıca yardımcı sistemlere çıkış sinyalleri gönderebilmelidir. Çoğu robot denetleyicisi çok sayıda programlanabilir giriş/çıkış özelliği ile donatılmıştır. Ethernet ve diğer veri yolu sistemleri (CAN veri yolu gibi), yardımcı ve kaynak sistemi arayüzleri olarak popüler hale gelmektedir. Bu tür sistemler uzak ağlar üzerinden erişime izin verir.
 
3.5.3.4. Operatör ile arayüz
Çoğu robot sisteminde çeşitli düzeylerde operatör arabirimi vardır. Bunların en basiti öğretim/programlama arayüzü ve üretim/programlama arayüzüdür. Programlama arayüzü, kaynak işleminin öğretilmesine ve kontrol edilmesine izin verirken, üretim/operatör arayüzü önceden programlanmış belirli bir işin seçilip uygulanmasına izin verebilir.
 
3.5.3.5. Program Depolama
Öğretilen programlar, kontrolördeki geçici olmayan bellekte (örn. pil destekli RAM) saklanır. Ana kaynak programı sırasında belirli bir işi gerçekleştirmek ve düzenli olarak kullanılan kaynak parametresi setlerini çağrılabilecek bir arşiv dosyasında saklamak için bir dizi programı bir toplu iş dosyasında bir araya getirmek de mümkündür. İlave güvenlik için veya kontrol belleğindeki depolama alanını boşaltmak için program, iş ve arşiv dosyaları diske veya manyetik teybe aktarılabilir.
 

HABERLER & DUYURULAR MIG/MAG (GAZALTI) KAYNAĞININ OTOMASYONU TIG (ARGON) KAYNAĞININ OTOMASYONU KAYNAK İŞLEMİNDE YARARLANILAN BAĞLANTI ELEMANLARI (FİKSTÜR) ROBOTİK OTOMASYON İÇİN TASARIM VE KAYNAK İÇİN OTOMASYON SEÇİMİ ROBOTİK KAYNAK KAYNAK OTOMASYON TİPLERİ ve SEÇENEKLERİ Kaynak Kalitesini Etkileyen Faktörler ve Çözüm Yöntemleri Kaynakta Otomasyon Kaynaklı Bağlantıların Sınıflandırılması Kaynaklı Bağlantılarda Metalürjik Süreklilik Kaynak Otomasyonunda Kullanılan Yöntemler