Yeni Mezun Mühendisler İçin; Klasik Bir Proje Hikayesi

Tecrübeli profesyoneller için de ilgi çekici olabilir.

Konuya tamamen yabancı olanların da fikir sahibi olması amacıyla, üzerine pek de düşünülmemiş, gelişine bir tarif yaparak başlayayım: Ucuna otomatik olarak matkap ucuna benzeyen çeşitli aletler takılabilen, bu aletleri diket, yatay ve çeşitli açılarda hareket ettirebilen ve bu aletler sayesinde önüne koyulan malzeme üzerine delikler delmek, şekiller çizmek, metal bloklardan heykeller çıkartmak, camı desenli biçimde kesmek gibi  çeşitli hareketleri otomatik olarak yapabilen makinalara cnc makinası adı veriliyor.

Müşterimiz XYZ firması. Yeni bir cnc projesi üzerinde çalışıyoruz. 

Müşterimiz açısından bu projedeki yenilik, makina üzerinde bulunan 3 ekseninin dönen servo motorlardan lineer servo motorlara dönüştürülüyor olması. Böylece her bir eksenin boştaki hızını 2 katına çıkaracağız. Bu değiştirilen 3 eksenin ikisi olan, X1 ve X2 eksenleri paralel çalışacak. Y ekseni de X1 ve X2 eksenlerinin taşıdığı köprü üzerinde hareket edecek. Eksenlerin birlikte çalıştığını düşünürsek, en iyi durumdaki (köşegen hareketi) hız 2.83 kat artacak. Ancak lineer motorun konfigürasyonunu oluştururken, projenin yetişmesi gereken tarih fuar tarihi ile sınırlı olduğu için stoktaki malzemeleri kullanma yoluna gitmemiz gerekiyor.

Ayrıca bu yeni makinanın fuara yetişmesi gerekiyor. Motor tedarikçisi biziz, elimizden geleni yapmamız lazım.

Bu noktada lineer motorlar hakkında da kısaca bilgi vermem lazım. Lineer motorlarımız birisi mıknatıs ve diğeri sargı olmak üzere iki ana bileşenden oluşuyor. Üretilecek makinada eksenlerin taşıyacağı yüklere ve hedeflenen hareket profiline göre müşterinin motoru (sargıyı) seçmesine yardımcı olduk. Teorik olarak 5m/s hıza çıkabilecek, 1120 N nominal kuvvet üretebilecek SGLFW-1ZD380BPD modelini kullanmaya karar verdik. Gelen datalara göre her üç motor için de bu seçim uygun. Tabi stoklarımızda bulunması da bu seçim için önemli bir etken.

Ardından makinanın boyuna (eksenlerin hareket stroğuna) göre sargının üzerinde hareket edeceği mıknatıs yollarını seçmemiz gerekiyor. Ancak mıknatıslar stokta sabit boylarda bulunuyor. Örneğin; SGLFM-20324A, 324 mm, 20540A, 540 mm, 20756A ise 756 mm olacak şekilde üretiliyor. 4050 mm'lik bir mıknatıs yolu üretmek hedefiniz varsa, bunu 5*756 + 324 = 4104 mm olacak şekilde üretebilirsiniz. makinanın 54 mm uzaması genellikle problem olmaz. Fakat stokta 324mm'lik ve 540mm'lik mıknatıslar bulunmadığı zaman, makinanın yarım metre uzaması gerekebilir.

1. Stoktaki mıknatısların boyu uzun geliyor. Stok dışından malzeme siparişi versek fuara yetişmez.

2. Stoktaki güç kablolarının boyu kısa geliyor. Stok dışından malzeme siparişi versek fuara yetişmez.

M.ıknatısları uzun, güç kablolarını kısa sipariş ettik. Mıknatıslar uygun olduğunu düşündüğümüz yöntem ile kesilecek ve ihtiyacımız olan boya ulaşacağız. Güç kablolarına da sahada ek yapılacak. Sonunda lineer enkoder tedarikçisi olan uluslararası bir firmadan siparişini geçtiğimiz ve sipariş, gümrük, denetim derken 2 ayda ülkeye giriş yapabilen 3 adet lineer enkoderimiz de elimize ulaştı. Bu sorunu atlattık ve makinanın mekanik montajı bitti, 2 haftalık bir süre var. Makinaya enerji veriyoruz.

3. Panoya enerji verildiğinde sürücülerden birisinin bozuk olduğu görüldü. Taşıma esnasında darbe almış ve hasar görmüş.

4. Gelen üç lineer encoder şeridinden ikisi bozuk çıktı. Fabrikada hatalı üretilmiş olması da mümkün fakat montaj esnasında mıknatıslara temas etmiş olması daha olası.

5. Ancak gelen lineer encoder şeritleri hatalı, bu lineer şeritlerde Z-sinyali mevcut değil, müşterimizin kullandığı cnc kontrol ünitesinin ise bu z-sinyaline ihtiyacı var.

Üçüncü problem için birisi yedek olmak üzere 2 adet sürücü siparişi açıldı, 4 günde gelir. Dördüncü ve beşinci problem için ise doğru ürünlerle olması gerektiği özellikle belirtilerek 3 adet yeni sipariş açıldı. Bu ürünler de 1 hafta sonra gelecek. E herşey plana göre işlerse 1 haftamız daha kalacak. Herşey yolunda.

Bir haftanın ardından sürücüler ve yeni lineer enkoderler elimize ulaştı. Montajları yapılıyor, ardından enerji verilip ayarlamaları yapılıyor. Ve eksenleri sıfırlayarak hareket testlerine başlama noktasına geliyoruz.

5. Ancak cnc kontrolörü eksenleri yine sıfırlanmıyor...

Neden? Çünkü lineer enkoderlerde verilen sipariş kodu doğru, ancak gelen ürünün kodu farklı. Kodun sonunda bir adet "M" harfi eksik. Makinanın üzerinde kara bulutlar falan dolaşıyor. Yeniden 3 adet lineer enkoder şeridi sipariş açıldı. bu defa 3 günde getirmeyi başarıyoruz. Henüz 4 günümüz var fuara. Yine montaj yapılıyor. Tabi montaj yapılıyor demek kolay... Ön kapaklar çıkıyor, körük sökülüyor, eski şerit sökülüyor ve yeni şerit hassas biçimde yapıştırılıyor... İşin başında bekliyorum... İş bitiyor, derken.

6. Montajı yapılan lineer şeritlerin yönüne dikkat edilmemiş.

Okuyucu kafa referans görme işareti ile şerit üzerindeki referans işareti farklı yönlere bakıyor. Bu da o noktada sin-cos sinyalin bozulmasına ve sürücünün arızaya düşmesine sebep olmakla birlikte, referanslama işleminin gerçekleşmesini de engelliyor. Mekanik kapalı olduğu için sorunu anlaması 2 saat, çözmesi 1 saat. Kaldı 3.5 gün.

7. Henüz mekanik stoperler gelmedi...

Kaliteli stoperler sipariş ettirdik, esasında müşterimizin bu stoperleri alması için biraz bastırdım. Ağır bir mekaniği, ilk kez kullanacağımız ürünlerle, çok hızlı çalıştırmayı planlıyoruz. Nereden bakarsan bak, risk kaynağı. Neyse, bu stoperler de bir gün sonra geliyor ve Y ekseninin montajı tamamlanıyor. Eksenlerin uçlarına kapatma plakaları takıldı derken fuara iki gün kaldı. Hadi hareketi veriyoruz, ve sonunda referans yapıyor fakat;

8. Kapatma plakaları 2 mm büyük. Referanslamada, civata başları bu plakalara çarpıyor.

Takır tukur ses çıkıyor. Mekanikçi arkadaşlar uğraşıyorlar, biz başında bekliyoruz. Taşlama yapılmadan sorunun çözülmesi lazım, yoksa bir de boya gerekiyor. aşağı yukarı 2 saat uğraşıyor mekanikçi arkadaşlar fakat taşlama olmadan mümkün değil. Sonunda taşlama yapılarak problem hallediliyor. Boya işini atladık mecburen zaman yetmeyecek. Boyasız bölgeyi makinanın içine denk getiriyoruz. Sorun geçici olarak halloluyor.

Aşağı yukarı 2-3 saat sürüyor ve yeniden iş başı yapıyoruz. Fuara yaklaşık 1.5 gün kaldı.

9. Stoperlerden birisinin içine vidalanacağı soket açılmamış.

Fuar alanında tornacı bulamadık, bir tornacı bulup açtırması için bir arkadaşı görevlendiriyoruz. Allahtan bu iş kritik yol üzerinde değil, süreci aksatmıyor. Tam hazırız lineer eksenlerin hareketlerini optimize edeceğiz derken;

10. Sürücülerden birisi motor ve sürücü arasında faz kaybı hatası üretiyor.

Stok durumundan dolayı güç kablolarının kısa olanlarını getirtmiştik ya, sahada ek yapılmıştı hani. Hah işte o ek noktalarından kopuyor enerji kabloları. Yalıtımında problem yok fakat iletiminde var. Derken lehimle ek yapıldığını fark ediyouz... Lehim uygun yöntem olmadığı için esnek kablolar kavruluyor ve esneme özelliğini yitiriyorlar, ardından kablolar o noktada esnedikçe çıtır çıtır kırılıyor. Uygun yöntemle ek yapılmasını sağlıyarak bu problemi de aşıyoruz.

Sonunda, fuara 1.5 gün kala tüm eksenler senkron biçimde harekete başladı.

11. Köprü beklediğimden 500 kg daha ağır gözüküyor.

Temel formül olan F=m*a formulüne göre, m 1.5 katına çıkarsa, a, 1.5 kat düşmesi gerekir. Bu da hıza olumsuz yansır. Efektif torku düşürecek şekilde hareketler arasına bekleme süreleri koyup gaza basmaya devam ediyoruz. Özetle hızdan taviz vermiyoruz, motoru gaza basarak ısıtıp, ardından kontak kapatarak soğutuyoruz.

12. Eksenler üzerinde titreşim mevcut.

13. Ayrıca tasarım ile gerçek arasındaki ağırlık farkının bu kadar yüksek olması normal değil. Tespit edilmesi gereken başka bir problem var.

Ancak gün bitiyor ve işler fuar öncesi son güne kalıyor. Hala 1 günümüz var, problem yok.

Ertesi gün, ağırlık fazlalığının sebebi için bir teorimiz mevcut fakat düzeltmek için zaman yok. Ancak efektif torku düşürerek hız sorununu büyük ölçüde çözdüğümüz için fuar açısından problem teşkil etmiyor. Biz de yapabileceğimizi yapma kararı alarak, eksenler üzerindeki titreşimi almak için gerekli ayarlamaları yapıyoruz. Böylece fuara yarım gün kala makinanın hızını, en iyi durum olan boşta köşegen hareketi için 2.75 kat artırmayı başarıyoruz.

Fuar sonrası geliştirme aşaması

Evet.. Müşterimiz fuarı başarıyla atlattı. Hatta öyle başarılı oldu ki, fuarda neredeyse bütün sene sattığı makina sayısı kadar daha makina satışı gerçekleştirdi. Bu başarıda payımız olduğunu düşünerek seviniyorum... Ayrıca henüz bitiremediğimiz makina da satılmış durumda :)

Makina fuardan geri geldiği zaman, tasarım yükü ile gerçek yük arasındaki fark ile ilgili teorimi teyit etme imkanım oldu.

14. Mıknatısların üzerinde sargıyı tutması gereken lama (demir parçası), süpürge şeklinde mıknatıslara çok yakın olduğundan ekstra yük oluşturuyor.

Sorunun tespit edilmesinin ardından, mekanikçi arkadaşlar sorunu çözüyorlar...

15. Ancak hala makinanın ürettiği sesler istenen seviyede düşük değil...

Lineer enkoder çözünürlüğü yüksek olduğu için akustik ses yüksek çıkıyor olmalı. Bu teorimizin test edilmesi ancak yeni enkoder siparişi ile mümkün. Yüksek çözünürlüklü lineer enkoderlerin farklı dezavantajları var, ancak şu aşamada problemimiz ses. Müşterimize handikapları anlattıktan sonra, 'kervan yolda düzülür' yanıtını alıyoruz ve test amaçlı olarak tek bir eksen için yeni lineer enkoder siparişimizi geçerek yolumuza devam ediyoruz.

Neden tek eksen için derseniz, deneme amaçlı olduğu için yüksek maliyetlerden kaçınıyoruz.

Hasılı, yeni enkoderlerimiz geldiğinde ses problemimiz ortadan kalkıyor.

Ses problemini ortadan kaldırabildiğimizi gördüğümüz için, diğer iki eksenin sesini de düzeltebileceğimizi artık biliyoruz. Bu sebeple ses problemi ikincil öncelik seviyesine düşüyor.

İlk etapta çözmemiz gereken 2 büyük problem devam ediyor.

16. Hız yüksek ancak makinanın işleme kalitesi güzel değil, işlenen yüzeyde dalgalanmalar var.

Bu problemin çözümü için sadece zamana ihtiyaç var. Tüm ileri seviye teknikleri bir kenara bırakarak, 3 motorun kazanç ayarlarını en temel parametreleri kullanarak ayarlamaya çalışıyoruz. 2 günün sonunda belirli bir kaliteyi yakalanıyor.

17. Ancak birlikte çalışacak iki eksen, henüz boşta iken %65 civarında yükleniyor. Çalıştığında yüklenmesi çok fazla artmıyor, ancak bu boştaki yüklenme normal değil.

İşleme kalitesinin artması için ikinci problemin çözülmesi gerektiğine kanaat getiriyoruz. Gözlemlerim sonucunda, bu sorunun çözümü için kontrolöre odaklanmak gerektiğine kanaat getiriyorum. Ancak kontrolör alman bir cnc kontrolör. Dolayısıyla üzerinde direkt etki sahibi değiliz ve uzmanlığımız yok. Kontrolörü bilen bir arkadaştan destek isteyip, sorunu tespit ediyoruz. Özetle, kontrolör bir eksenin daha geride olduğunu düşünüp 0.4 mm ileri sürmeye çalışıyor. (köprü üzerindeki çapı almaya çalışıyor, yahut köprünün yamuk olduğunu düşünerek düzeltmeye çalışıyor). Ancak köprü yamuk değil, dolayısıyla bu çaba iki eksenin üzerine ekstra yük bindiriyor. Bunu özel bir parametre ile engelliyoruz.

Sırada kalitenin mükemmelleştirilmesi var... Projenin devamını, işlenecek malzemelerin siparişini vererek, 2017'nin ilk günlerine bırakıyoruz...

17.01.2017

2017'nin ilk günleri geldi çattı. Makinanın en kısa sürede tamamlanması gerekiyor. Dün (17.01.2017) müşteri fabrikasını madde 16'daki problemi iyileştirmek amacıyla tekrar müşteri ziyareti gerçekleştirdik.

Kontrolör kısmı ve mekanik büyük ölçüde tamamlandı ancak lineer servo motorlar yeni olduğu için, hassas işlemelerde lamine üzerinde iz bırakıyor. (yukarıda madde 16)

Bu sebeple, uzunca sayılabilecek bir süredir test amaçlı çalışan bir makina olduğu için makinanın yakınına bir sandalye kurup harekete ve servo sürücülerimize ilişkin çeşitli grafiklerini analiz edecek ve sürücülerimizin kazanç ayarlarını iyileştirmeye devam edeceğiz. Firmamızdan 2 müşterimizden 1 uzman, toplam 3 kişi 3 laptop ile 3 servo sürücü aynı anda ayarlanacak. 3 lineer servo sürücünün ve kontrolörün kazanç ayarları, üstteki resimde gözüken kırıklar olmayacak şekilde yapılmalı. Derken...

18. ÖNCE GÜVENLİK, İLLA GÜVENLİK, HERŞEYİN BAŞI GÜVENLİK

Sisteme enerji verildi ve ilk çalışma için başladık, ve 1 tondan fazla ağırlığa sahip köprümüz, tahminen saniyede 2 metrelik bir hızla üzerime doğru hücum etti, bir kaç mekanik parçayı dağıttıktan sonra durdurucu mekaniklere çarparak durdu... Eğer köprüyü durduramasaydık, 1 tonluk metal kütle bulunduğumuz konum itibariyla raydan çıkıp hızla bize çarpacak ve üzerimize düşecekti.

Beklenmedik bir şey, hayati tehlike atlattık...

Sebebini sonra anladık, bizimle ilgili bir durum değil. Makinada bulunan kontrolör bir başka makinanın kontrolörüyle değiştirilmiş, ikisinin elektronik dişli ayarları arasında fark var. Birisine 1 mm git dediğinizde 1 mm giderken, diğerine 1 mm git dediğinizde 10metre gidiyor. Böyle minik bir fark var iki makinanın iki kontrolörü arasında.

Müşterimiz açısından hatanın kaynağı iş yoğunluğu sebebiyle gelen dikkat dağınıklığı.

Bizim hayatımızı kurtaran ise, madde 7.

Ufak makinalar için kullanılan eski stoperler.

Üstteki stoperler yerine, güvenlik amacıyla aşağıdakileri aldırmıştık...

Bizim mainamız için kullandırdığımız yeni, kuvvetli stoper.

İşi dramatize etmeden özetleyeyim. ÖNCE GÜVENLİK.

Hiçbir ürün mükemmel değildir ve sözkonusu kalite ise her duraktan sonra bir durak daha muhakkak vardır. Şimdilik kalite anlamında belirli bir noktaya kadar geldik ve günü bitirdik.

Müşterimiz makinayı bir süre daha çalıştırıp çıkan ürünleri test edecek. Eğer son kullanıcının kabul edeceği kalitenin bir tık üzerinde kaliteye ulaşabilirsek, iş tamamdır. Kalite dışında var olan diğer sorunlarla uğraşmaya başlayabileceğiz.  ( Sebebini bildiğimize inandığımız akustik gürültüyü azaltmamız gerekiyor, madde 15 :) )