5. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS’09), 13-15 Mayıs 2009, Karabük, Türkiye HİDROLİK TAHRİKLİ EĞRİSEL HAREKETLERİN POZİSYONLAMA DOĞRULUĞUNUN MODELLENMESİ MODELLING OF POSITIONING ACCURACY OF HYDRAULIC DRIVEN CURVILINEAR MOTIONS Ahmet Murat PİNAR a, * , Abdulkadir GÜLLÜ b , Levent PARALI c ve A. Faruk PİNAR d a, * Celal Bayar Üniversitesi Turgutlu MYO 45400 Turgutlu/Manisa, TÜRKİYE, E-posta:ahmet.pinar@bayar.edu.tr b Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi 06500 Ankara, TÜRKİYE, E-posta:agullu@gazi.edu.tr c Celal Bayar Üniversitesi Turgutlu MYO 45400 Turgutlu/Manisa, TÜRKİYE, E-posta:levent.parali@bayar.edu.tr d Celal Bayar Üniversitesi Turgutlu MYO 45400 Turgutlu/Manisa, TÜRKİYE, E-posta:faruk.pinar@bayar.edu.tr Özet İstatistik tabanlı tahminsel modelleme özellikle kontrolü ve modellenmesi zor yapılar için sıklıkla kullanılmaktadır. Hidrolik sistemlerin, sıcaklık değişimleri, sıkıştırılabilirlik, sızıntılar, ağırlık ve sürtünme vb. lineer olmayan parametreler sebebiyle kararlılıklarını yitirdiklerinden modellenmesi oldukça güçtür. Çalışmada, bu sistemle tahriklenen eğrisel hareketlerin, dairesellik hatası %95 güven seviyesinde istatistiksel olarak analiz edilmiştir. Full faktöriyel deney tasarımı esas alınarak yapılan deneyler sonucunda, piston çapı, atalet yükü, yarıçap ve ilerleme oranı faktörlerinin dairesellik hatası üzerindeki etkileri regresyon analizi ile modellenmiştir. Anahtar kelimeler: Hidrolik pozisyonlama, regresyon analizi, deney tasarımı, dairesel interpolasyon, sayısal denetim Abstract Statistic based predictive modelling is often used for structures which are especially difficult to control and model. The modelling of hydraulic systems is challenging as they lose their stability due to the nonlinear parameters such as temperature changes, compressibility, leakages, load and friction. In the study, circularity error of curvilinear motions driven by this system is statistically analysed at the confidence level of %95. As a result of the experiments conducted based on full factorial experimental design, the effects of piston diameter, inertia load, radius and feed rate factors on the circularity error are modelled through regression analysis. Keywords: Hydraulic positioning, regression analysis, design of experiment, circular interpolation, numerical control 1. Giriş Otomotiv, hacim kalıpçılığı ve havacılık gibi alanlarda çok kullanılan karmaşık parçaların imalatı, önemli ölçüde CNC işleme merkezlerinin kullanımı ile gerçekleştirilmektedir. Bu parçaların işlenmesinin temelini eğrisel yörüngeli hareketler oluşturmaktadır. CNC takım tezgâhlarında, bu hareketler, dairesel interpolasyon komutu ile gerçekleştirilmektedir. Dairesel interpolasyon hareketi birbiri ile 90° konumlandırılmış iki eksenin eşzamanlı hareketi ile gerçekleştirilmektedir. Böylesine karmaşık hareketlerin hassas bir şekilde elde edilmesi; servo motorla tahriklenen eksen hareketlerinin, hassas ölçüm elemanları ile CNC denetleyiciler vasıtasıyla kapalı çevrim olarak kontrol edilmesiyle sağlanmaktadır. Buna karşın, yüksek cevap hızı, yüksek sistem rijitliği, daha yüksek kuvvet ağırlık oranı ve küçük hacim avantajlarına sahip hidrolik sistemler modellenmesi zor olan sıcaklık sıkıştırılabilirlik, sızıntılar, ağırlık, sürtünme vb. lineer olmayan parametreler sebebiyle kararlılıklarını yitirmektedirler. Bu sebeple Bu hassas takım tezgâhlarının parça bağlama ve takım değiştirme gibi alt operasyonlarında kullanılmaktadır. Hidrolik sistemlerin lineer olmayan davranışlarının telafisi için 2 en genel yaklaşım adaptif ve değişken yapı denetimidir (DYD). Adaptif denetleyicilerin büyük birçoğunda [1-5] sistem için lineerleştirilmiş model kullanılmaktadır. Bu denetleyiciler değişen sistem parametrelerine karşı tatminkar olmalarına karşı, genel kararlılık eksikliği bunlara ait en önemli dezavantajdır [6]. Klasik DYD [7-9] ise parametre değişimlerine ve dış bozucu etkilere (disturbans) karşı dayanıklı olmasına karşın bünyesinde bileşen tahribatı ve yüksek kontrol aktivitesine sebep olan titreşimi barındırmaktadır. Genel olarak DYD’deki titreşim, kontrol girişi yani DYD çıkışında ve durum uzayındaki durum değişkenlerde olmak üzere 2’ye ayrılmakta olup, bunlar farklı özellikli ve kaynaklıdırlar [10]. Bununla ilgili birçok çözüm metodu olmasına rağmen bu alandaki çalışmalar sınır katmanı [11,12] ve erişim kuralı [13,14] yaklaşımlarına odaklanmaktadır. Hidrolik pozisyonlama üzerine yapılan çalışmaların büyük bir kısmı tek eksendeki doğrusal hareketler üzerine yoğunlaşmaktadır. Bu çalışmada CNC dik işleme merkezine benzer konfigürasyonda birbiriyle 90° konumlandırılmış iki eksenli bir sistem yapılandırılmıştır. Cihazda Servo motorlu bilyalı mil sistemi yerine maliyeti çok daha düşük, orasal yön denetim valfli hidrolik silindirler kullanılmıştır. Full faktöriyel deney tasarımı esas alınarak yapılan deneylerin yorumlanması sonucunda; piston çapı, atalet yükü, yarıçap ve ilerleme oranı faktörlerinin dairesellik hatası üzerindeki etkileri istatistiksel olarak modellenmiştir. 2. CNC Hidrolik Sistem Sistem, Siemens S7-300 PLC seti bünyesindeki 4 eksen CNC denetleyici ile (FM-357) kapalı çevrim olarak kontrol © IATS’09, Karabük Üniversitesi, Karabük, Türkiye