Altıgen Kafesin Ġmalatı

Altıgen kafesin ölçüleri belirlenmeden önce, test ağacının detaylı ölçümleri yapılmıĢ ve test ağacının ortasında konumlandırılmıĢ hareket aksamlarının bazılarının imalatı veya tedariki gerçekleĢtirilmiĢtir. Söz konusu imalat ve tedarik süreçlerinin yanı sıra sistem bileĢenleri simülasyon ortamında çeĢitli kuvvetlere maruz bırakılarak bileĢenler statik etüde tabi tutulmuĢtur.

Bölüm 2.6.1’de bahsedildiği gibi altıgen kafesin ölçüleri ve malzemesi belirlendikten sonra Bölüm 2.6.2’de kapsamlı bir Ģekilde yay kuvvetlerinin, altıgen kafes bileĢenlerindeki etkilerinin simülasyonu anlatılmıĢtır. Bu ölçülendirme ve simülasyon süreçlerinin ardından imalat resimleri düzenlenmiĢ, imalat aĢamasına geçilmiĢtir.

Altıgen kafesin imalatında, altı metrelik Aydınal Alüminyum firmasına ait 40x40x1.5 mm özel imalat profilleri, teknik resimler doğrultusunda on iki eĢ bileĢene bölünmüĢtür. Altıgen kafesin iki katlı montajını yapmak için kafes bileĢenlerinin hepsinin tam ortasından delik açılmıĢtır. Sonra hareket aksamının bulunacağı altı tane bileĢene, yay millerinin konumlandırılacak olduğu delikler açılmıĢtır. Statik analizlerde de görüldüğü üzere yay milinin yataklanacak olduğu deliklerin çevresinde, Von-Mises Stresi ve eĢdeğer gerilmenin (ESTRN) maksimum değere ulaĢtığı gözlemlenmiĢtir. Gerilme etkilerini azaltmak için deliklere sıkı geçme ile burç takılmıĢtır. Daha sonra kafes bileĢenlerinden üç tanesi birbirlerine alın alına kaynak metodu ile kaynatılmıĢtır.

49 (a)

(b)

(c)

ġekil 18. Altıgen kafesin imalat resimleri

50 3.2. Teker ve Yay Millerinin Ġmalatı

3.2.1. Teker Millerinin Ġmalatı

Bölüm 2.2.6.3’de belirtildiği üzere teker milinin monte edileceği tekerleklerin ağaç gövdesi üzerinde genel düzlem hareketi için gerekli olan döndürme momentini elektrik motorundan sorunsuz bir Ģekilde iletmesi gerekir. Söz konusu mil moment iletimi esnasında eĢ zamanlı olarak etki-tepki kuvvet çiftine maruz kalmaktadır. Bu kuvvetlerin teker mili üzerindeki simülasyonları gerçekleĢtirilmiĢ ve Bölüm 2.2.6.4’te sonuç doğrultusunda söz konusu milin üretimine onay verilmiĢtir.

ġekil 19’da görülen ∅20mm Al6061T6 serisi mil torna tezgahında talaĢ kaldırma iĢlemine tabi tutulduktan sonra milin motor ile temas halinde olacak kesitine motor mili ile uyumlu olacak Ģeklide U kanalı freze tezgâhı ile açılmıĢtır. Tekerleğin genel düzlem hareketi sırasında mil üzerindeki eksenel konumunu koruyabilmesi için mil üzerinde fatura ve vida diĢleri CNC tezgahlarında iĢlenmiĢtir.

ġekil 19. Teker ve yay millerinin iĢlem öncesindeki hali

3.2.2. Yay Millerinin Ġmalatı

Makinanın, budama iĢleminde statik denge durumunda olması zorunludur. Bu esnada sistemin statik dengesi, ağaç gövdesi üzerinde yer alan baskı yayları ile sıkıĢtırılmıĢ

51

tekerlekler yardımıyla sağlanmaktadır. SıkıĢtırma sonucu oluĢan tepki kuvvetinin yüzeye ve kafes bileĢenine dik etki etmesi, sistemi kararlı çalıĢtırmaktadır.

Baskı yaylarının merkezinin, yüzeylere temas eden iki dairesel kesitin merkezleri ile aynı eksen çizgisinde olması ya da eksenel kaçıklığın en az olması gerekir. Genel konstrüksiyon örnekleri incelendiğinde, yayın iç daire çapına çok yakın değerlerde bir milin imal edilmesi ve imal edilen milin, yayın iç dairesinde konumlandırılarak sabitlemeye yönelik konstrüksiyon çözümleri uygulandığı görülmektedir.

ġekil 20. Makinanın hareket mekanizması

ġekil 20’de görülen hareket mekanizmasına ilave olarak, yay millerinin uçlarına vida diĢi açıldıktan sonra somun ile teker desteğine montaj edilmiĢtir. Sistemde yay mili için Alüminyum 6061T6 alaĢım kullanılmıĢtır. Söz konusu alaĢım, talaĢlı imalata uygunluğunun yanı sıra hafifliği ile de ön plana çıkmaktadır.

ġekil 19’da ilk hali verilmiĢ olan yay milleri, torna tezgahında sırasıyla talaĢ kaldırma ve diĢ açma proseslerinden geçmiĢtir. Ġmalat süresince toplam on sekiz tane yay mili imal edilmiĢtir. Bunların on iki tanesi hareket mekanizması için, geri kalan altı tanesi ise iki altıgen kafes arasındaki sönümleme ve destek mekanizmasında kullanılmıĢtır. ġekil 21’de yay millerinin iĢlem sonrasındaki hali görülmektedir.

52

ġekil 21. Yay millerinin imalatı öncesi ve sonrası

3.3 Hareket Mekanizmasının Montajı

Ağaç Budama Makinesinin ağaç gövdesi üzerindeki istenilen bir noktaya hareketinin sorunsuz bir Ģekilde gerçekleĢmesi için hareket mekanizmasının oldukça dayanıklı ve zorlu koĢullarda bile çalıĢması gerekir. Bu doğrultuda Bölüm 2’de belirtildiği gibi hareket mekanizmasına ait bileĢenler belirli kriterler eĢiğinde deney ve bilgisayar destekli analizlere tabi tutulmuĢtur. Yapılan test ve analiz sonucunda uygun görülen parçalar ile ġekil 22’de gösterilen hareket aksamının montajı oluĢturulmuĢtur.

ġekil 22. Hareket aksamının montajı

53

Sistem prototipinde motor montajı üst altıgen kafesteki üç tekerleğe uygulanacaktır.

Alt altıgen kafesteki üç tekerlek için motor ilavesiz hareket aksamı ise ileride yapılması muhtemel ilave motor montajına uygunluk açısından ġekil 23’deki gibi tasarlanmıĢtır.

ġekil 23. Motor ilavesiz hareket aksamı

3.4 Sistem Prototipinin Elektrik Montajı ve Kodlaması

Ağaç Budama Makinesi sahip olduğu elektrik motorları sayesinde iĢlevlerini yerine getirebilmektedir. Bu sebepten ötürü sistem prototipinin elektrik sistemi ġekil 24’te verilen elektrik Ģeması doğrultusunda kurulmuĢtur.

54

ġekil 24. Sistem prototipinin elektrik Ģeması

Sistem prototipinin kararlı bir çalıĢma performansı sergilemesi için sistemin input giriĢine karĢılık output zamanlamasının oldukça düĢük olması gerekir. Söz konusu iĢlev Arduino Uno mikro iĢlemcili devre kartı ile sağlanacaktır. Bahsedilen devre kartı açık kaynaklı kodlama ile kodlanabilmektedir.

55 4. ĠRDELEME

Muadil sistemler incelendiğinde, eğimli gövdelerde tırmanma kabiliyetlerinin olmaması dezavantaj olarak değerlendirilmektedir. Bu sistemlerin eğimli yüzeylerde harekete zorlanması sonucunda birbirinden bağımsız tahrik mekanizmaları ve gövdeden bağımsız süspansiyonları olmadığı için sıkıĢması veya taĢıyıcı profillerin gövdeye zarar vermesi gibi maddi hasarlar meydana gelmektedir.

Var olan sistemler iĢlevsel olarak incelendiğinde testerenin sistemde tek bir noktada sabitlenmesinden ötürü farklı açısal konumlardaki dalları kesemeyeceği görülmektedir.

Ağaçlar morfolojik olarak incelediğinde gövde üzerindeki bir kesitin radyal düzleminde birden fazla dalın olabilmesi muhtemeldir. SabitlenmiĢ testerenin efektif menzili dıĢında kalan dallar ve açısal konum olarak testerenin tersi yönündeki dallar kesilemeyeceği için sistemin üst bir kesite tırmanması imkânsız hale gelmektedir. Sistemde tek noktada sabitlenmiĢ testerenin; bir gövde kesitinde farklı açısal konumlardaki dallara ulaĢmasının alternatif bir seçeneği ise sistemin spin atarak tırmanma hareketini gerçekleĢtirmesidir.

Ġncelenen sistemlerde, spin hareketi için ilave mekanik ve elektronik donanımın yanı sıra kontrol ünitesinde kompleks kodların kullanılması gerekmektedir. Mekanik ve elektronik ekipmanların eklenmesi ile sistemin ağırlığı artmakla beraber yazılımsal komplekslikten ötürü kontrol ünitesinin çıktı (output) zamanlamasında istenmeyen gecikmeler yaĢanabilir.

Muadil sistemler güvenlik açısından incelendiğinde, mekanizmayı koruyan herhangi bir ekipman bulunmamaktadır. Bu sistemlerden farklı olarak tasarlanacak olan cihazın temel amacı her türlü kalınlık, uzunluk ve ağırlıktaki dalları kesmektir. Çok ağır olan dalların kesilmesi veya kesilmenin sonunda serbest kalan dalın düĢmesi esnasında sisteme çarpması sonucu mekanizma üzerinde maddi hasara yol açabilir veya cihazı kullanılamaz hale getirebilir.

56 5. SONUÇLAR

• Tasarlanan hareket sistemi ve gövde tasarımı değiĢken çaplı çoğu ağaç türüne uyum sağlamaktadır.

• Güç kaynağının mekanizma üzerinde konumlandırılmamasıyla sistemde oluĢacak dengesizlikler önlenmektedir.

• Ağaç etrafındaki açısal hareketin (spin atma metodu) gerçekleĢmesi için çeĢitli mekanik ve elektronik ekipmanların eklenmesi gerekmektedir. Bu durum sistemin ağırlığının artmasına, sistem üzerinde gerilmelerin oluĢmasına ve dengesizliğe yol açmaktadır. Bunları önlemek üzere hareketli testere sabitleyici, uzaktan kumanda kullanılarak dal kesimi için en uygun pozisyona ayarlanabilmektedir.

• Çok ağır olan dalların kesilmesi esnasında veya kesilmesinin sonunda, serbest kalan dalın düĢerek sisteme çarpmasını önlemek amacıyla sönümleyici özelliğe sahip bir dal tablası sisteme eklenmiĢtir.

• Muadil sistemlerdeki kesim iĢlemi, gerek ağaç türüne gerekse kesilecek dalın kalınlığına göre testerenin sıkıĢması gibi bir iĢlevsizlik, sıkıĢan testerenin gövdeden ayrılması sırasında maddi ve manevi kazalar meydana getirmektedir. Kesim iĢlemi en uygun Ģekilde, dalı yukarıdan aĢağıya doğru kesecek Ģekilde ayarlanmaktadır.

• Kesim sırasında oluĢacak talaĢ, toz vb. partiküller, mekanizmada aksaklığa ya da bozulmaya neden olabileceğinden hareketli partiküllerin sistemden tahliyesi için ayrılabilir yolun uygun noktalarına tahliye delikleri açılmıĢtır.

• Ormancılık sektöründe meydana gelen iĢ kazaları minimum düzeye inmektedir.

57 6. ÖNERĠLER

Tablo 20. Risk yönetimi tablosu

No En Büyük Riskler Risk Yönetimi (B Planı)

1 Kesme iĢlemi esnasında testere ağzının sıkıĢması

Testereye hareket veren mekanizmanın ters yönde çalıĢması ve testereye açısal hareketi veren mekanizmanın testereyi sıkıĢan daldan uzaklaĢtıracak Ģekilde geriye doğru çekme hareketini yapması

2

sensörlü bir sistem ile çözümlenmesi

3 Makinada tekerleklere hareketi veren servoların arızalanması

Servoların arızalanması durumunda sistemin kalan iĢini tamamlayabilecek eĢ

zamanlı çalıĢan ve diğer tekerlerde bulunan servoların sisteme dahil edilmesi

4 Uzaktan kontrol edebilen kumanda mekanizmasının arızalanması

Sistemi emniyetli bir Ģekilde aĢağı indirecek manuel bir mekanizmanın testere tablasına bağlı ve dalı rahatça

ağaçtan uzaklaĢtırabilen dal desteğinin iĢlevini yerine

getirmemesi

Bu durumda dal desteğine yüksek kuvvetlere dayanabilecek bir yay süspansiyon sistemini ilave edilerek, dalın büyüklüğüne ve kesim açısına göre

ayarlanabilen desteğinin sisteme ilave edilmesi

58 7. KAYNAKLAR

1. https://www.youtube.com/watch?v=zu1eaPbz-UY, Son EriĢim Tarihi: 01.12.2019 2. https://www.youtube.com/watch?v=GaE9BfEU_7E, Son EriĢim Tarihi: 01.12.2019 3. https://www.youtube.com/watch?v=lS33OHscCmo, Son EriĢim Tarihi: 01.12.2019 4. https://www.youtube.com/watch?v=gf7hIBl5M2U, Son EriĢim Tarihi: 01.12.2019 5. Prout jr., Edward L. (16.08.2011). Self-Propelled Climbing Apparatus For Stripping,

Trimming and Coating Palm Trees. U.S. Patent No. 7,997,311 B2, Son EriĢim Tarihi:

01.12.2019

6. http://www.ktu.edu.tr/dosyalar/silvikultur_14301.pdf, Son EriĢim Tarihi: 01.12.2019 7.http://www.ankara.bel.tr/files/6514/3893/6299/10-budamateknikleri_20_SAYFA.pdf, Son EriĢim Tarihi: 01.12.2019

8. http://www.ktu.edu.tr/dosyalar/ormaninsaati_3421d.pdf, Son EriĢim Tarihi: 18.12.2019 9. Hibbeller, Russell C. (2014). Mechanics of Materials 9th Edition. Prentice Hall

10. https://www.coilspringsdirect.com/store/compression-springs/170, Son EriĢim Tarihi:

15.07.2020

11. https://www.coilspringsdirect.com/store/compression-springs/185, Son EriĢim Tarihi:

15.07.2020

12. https://www.e-tekerlek.com/burclu-termoplastik-kaucuk-tekerlek-cap-100-mkt-100x32, Son EriĢim Tarihi: 15.07.2020

13. https://www.robotistan.com/12v-42mm-90rpm-reduktorlu-dc-motor, Son EriĢim Tarihi: 15.07.2020

14. https://www.metalreyonu.com.tr/urun/aluminyum-cubuk-cap-20mm, Son EriĢim Tarihi: 15.07.2020

59 8. EKLER

EK-1: Teknik Resim-1

60 EK-2: Teknik Resim-2

61 EK-3: Teknik Resim-3

62 EK-4: Teknik Resim-4

63 EK-5: Teknik Resim-5

64 EK-6: Teknik Resim-6

65 EK-7: Kullanılan Yazılım Bilgileri

66 EK-8: Devre ġeması

67

ÖZGEÇMĠġLER

Ġlayda ÖZTÜRK, 1998 yılında Ġstanbul’un Avcılar ilçesinde doğdu. 2016 yılında Avcılar Süleyman Nazif Anadolu Lisesi’nden mezun oldu. Aynı yıl Karadeniz Teknik Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü’ne baĢladı. Orta seviyede Ġngilizce bilmektedir.

Berk TÜTÜNCÜOĞLU, 1997 yılında Erzurum’da doğdu. Milli Piyango Anadolu Lisesi’nden 2015 yılında mezun oldu. Aynı sene içerisinde Karadeniz Teknik Üniversitesi Makina Mühendisliğinde lisans eğitimine baĢladı. Orta seviyede Ġngilizce bilmektedir.

Gökay BOSTANCI, 1998 yılında Muğla’nın Bodrum ilçesinde doğdu. 2016 yılında AkĢehir Anadolu Lisesi’nden mezun oldu. Aynı yıl Karadeniz Teknik Üniversitesi Makina Mühendisliğinde lisans eğitimine baĢladı. Orta seviyede Ġngilizce bilmektedir.

Metehan EMĠRZEOĞLU, 1996 yılında Antalya’nın MuratpaĢa ilçesinde doğdu.

2015 yılında Antalya Lisesi’nden mezun oldu. Aynı yıl içerisinde Karadeniz Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliğinde lisans eğitimine baĢladı. Orta seviye Ġngilizce bilmektedir.