9.8.4. Hataların İndirgenmesi

Maryland Üniversitesi ile manyetik yatak sistemleri, Cinnitti Milacron, Westinghouse gibi CNC devlerinin birleşerek gerçekleştirdikleri dik işleme merkezlerinde hataların düzeltilmesi ve kontrol altına alınması programını başarıyla yürütmektedirler. Ana strateji, test makinesinde karmaşık hataların tecrübesel olarak belirlenmesidir. Bunu ön plana alan araştırmacılar uzunca bir süre kesme kuvveti hataları modeliyle başlayarak doğrusal kontrol projesinin yerine getirirerek, işleme esnasında parça üzerindeki hataların azaltılması ile sonuçlandırmışlardır. Şekil 9.8' de bu proje ile ilgili bir düşey işleme merkezine bir manyetik yatak uygulanmıştır. Manyetik yatağın mil kontrolü için blok bir diyagram kullanılmıştır. meydana gelen hataların karmaşık bir kesme modelleri oluşturularak kontrol üniteleri sayesinde anlık olarak bu hataları indirgemişlerdir.

Şekil 9.8. Bitirme İşlemlerinde Takım Yolu Hatalarının İndirgenmesi İçin Yapılan Ön Kurulum İşlem Döngüsü

Araştırmanın güncel içeriği aşağıdaki uygulamaları içermektedir;
1. Uç frezesi operasyonlarında, statik ve dinamik hataların genelleştirilmesi için uygundur.
2. Takım yolu hatalarının belirlenmesi için uzman bir sistemdir.
3. Stokastik hata, doğrulanması ve düzeltilmesi için geliştirilen uzman bir sistemdir.
4. Manyetik millerin üzerinde bulunan hataların indirgenmesi için kontrol üniteleri geliştirilir ve yerine getirilmesi için işleme sokulur.
5. Manyetiksel askıda olan mil ile uyumluluk içersindedir. Teste uygunluk ve modellerin geçerli kılınması ve allogaritmik kullanım CNC dik işleme merkezleri için uygundur.

9.9. Üç Fazlı Bir Asenkron Motorda Manyetik Süspansiyonlu Yatak Uygulaması

Manyetik süspansiyon ve levitasyonun halihazırdaki popülaritesi şüphesizki yüksek hızlı yer taşımacılığı tasarımlarının olabilirliğinden kaynaklanmaktadır. Manyetik süspansiyon ve levitasyonun üstünlüğü ve heyecan verici olmasına rağmen, sürtünmesiz yataklarda süspansiyon tekniklerinin uygulanmasında büyük sınırlamalar vardır. Bunlar, toleransın çok az olması, az güç sarfiyatı, küçük aralığı ve küçük ebattır. Böylece, kontrollu DC elektromıknatıs şemaları, diğer itici levitasyon tekniklerinden daha fazla dikkati üzerinde toplamaktadır. Planlanan prototip sistemi bir stator, demir nüvesiz sincap kafesli bir rotor, rotor milinin süspansiyonu için elektromıknatıs gurubu ve foto-dönüştürücüler gurubunun geri-besleme yaptığı kompanzasyon devrelerinden oluşmaktadır. Prototip sistemi bir laboratuvar gösteri aygıtı olarak amaçlandığından mekanik rulmanla ulaşılan 1500 dev/dak lık hızlara ulaşılmaya çalışılmamıştır. Manyetik süspansiyonlu yatak sistemi, üniversite eğitim programlarında elektrik eğitiminde örneğin, elektromanyetik tasarım, kararsız bir kontrol sisteminin PD kontrollu kompanzasyonu ve güç yükselteci tasarımı gibi prensiplerde çok etkili görsel bir gösteri sağlamaktadır. Sistem 350 dev/dak lık hızlarda mekanik ve manyetik yataklar arasında iyi bir karşılaştırma özelliğine sahiptir. Manyetik yatak ile motorun boş çalışma güç kayıplarında %15 lik bir azalma göstermektedir. Motorun gürültüsü de düşük bir seviyeye inmiştir.

10 - SONUÇLAR ve DEĞERLENDİRMELER

İlk kullanılan manyetik yatak, 1987 yılında Nova'ya 176.000$ kazandırmıştı. O günden bu yana manyetik yatakların kazandıracağı alternatifler daha da arttığı düşünülecek olursa bugünkü geldiği konumunu tahmin edebilmekteyiz. Ayrıca kompresörlerde kullanılan diğer yataklar, yağlayıcı pompalamak için gereken fuzili 225 Kw veya yaklaşık 300 BG enerjiyi, manyetik yataklar sadece 4 Kw olarak kullanmaktadır. Kuru salmastraların ve manyetik yatakların uygulanma maliyeti, yağlama sisteminden vazgeçilmesiyle sağlanan para tasarrufuyla beraber düşünülecek olursa, amorti süresi, revizyon 4.4 sene ve yeni bir makine için bir seneden daha azdır. Bu alanda paranın ötesinde, güvenlikte de ilerleme kaydedilmiştir.

Manyetik yataklar rijit şekilde monte edilmezler. Ağırlık dağılımlarının yönlendirilmesine uygun olarak serbestçe dönerler. Geometrik eksenleri yerine eylemsizlik eksenleri, etrafında döndükleri eksendir. Sonuç; kendiliğinden sağlanan balanstır. Şaft üzerine etkileyen tüm aerodinamik kuvvetler stator mıknatısları aracılığıyla karşı kuvvet üretilerek ortadan kaldırılabilir. Bu özellikleri sebebiyle NASA uzay sistemlerinde bu teknolojiden yararlanmasına sebep olmuştur.

1985 yılından itibaren kullanılma ve geliştirme aşaması içersinde bulunan manyetik yataklar, o zamanlar kullanıldığı sistemi bir anda kâra geçirebilecek düzeyde olması bugünü düşündüğümüzde, ilerleyen teknoloji sayesinde elde edilecek çok yaygın kullanım alanları ve üstün özellikleri ile hayrete düşürecek bir yatak sistemi olarak tanımlamamız mümkündür. Sonuç olarak bu yapılan çalışma ile manyetik yataklar hakkında tanıtım yapılmış ve bu tanıtımın yanısıra günümüzde yapılan manyetik yataklar ile ilgili yeni çalışmalara da yer verilmiştir. Diğer yataklarla karşılaştırılması yapılarak manyetik yatakların ayırt edici yönleri vurgulanmıştır. Tasarım aşamalarına değinilmiş bu aşamada yapılan hesaplamalardan bahsedilmiştir. Konu genişletilerek bu alanda tasarım deneylerinin test edilmesi için yazılan program detaylı olarak anlatılmıştır.

11- KAYNAKLAR

1. Electrical Business, Kasım 89, pp 37 - 38.

2 . Committee organized during Mag'97 Conference on Magnetic Bearings Maurice Brunet (S2M) agrees to draft initial recommendation for ammendments to API 617 (22 Aug 1997).

3. James J. Haggerty, National Aeronautics and Space Administration Office of Space Access and Technology, Commercial Development and Technology Transfer Division, Spinoff 1996,

4. D.K. Anand, J. A. Kirk M. Anjanappa, Research In The Flexible Manufacturing Laboratory, Aug.1998.

5. N. G. Albritton and J. Y. Hung, "Observers for sensorless control of industrial magnetic bearings, " IEEE Industrial Electronics Conference, Orlando, FL, Nov 1995.
6. S. Nolan and J. Y. Hung, Control Systems Laboratory, Department of Electrical Engineering, Auburn University, "Technology advances for magnetic bearings, " Space Technology and Applications International Forum, American Institute of Physics Conference Proceedings 361, p. 169-174, Albuquerque, NM, Jan 1996.

7. Trumper, D. L., "Magnetic Suspension Techniques for Precision Motion Control, " Ph.D. Thesis, Department of Electrical Engineering and Computer Science, Massachusetts Institute of Technology, September, 1990.

8. F. Xia, N. G. Albritton, J. Y. Hung, and R. M. Nelms, "A hybrid nonlinear control scheme for active magnetic bearings, " 3rd International Symposium on Magnetic Suspension Technology, Tallahassee, FL, Dec 1995.
9. J. Y. Hung, "Magnetic bearing control using fuzzy logic, " IEEE Transactions on Industry Applications, v. 31, n. 6, p. 1492-1497, Nov / Dec 1995. Original presentation at IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, Toronto, Ontario, CANADA, pp. 2210-2215, Oct 1993.

10. J. Y. Hung, R. M. Nelms, F. Xia, and M. Story, "Three-mode variable structure control of a pulse density modulated current feedback amplifier, " 1995 IEEE Symposium on Industrial Electronics, Athens, GREECE, pp. 736-740, July 1995.

11. J. Y. Hung, "Nonlinear Magnetic Bearing Control Using Fuzzy Logic, " an invited paper for the IEEE International Workshop on Neuro-Fuzzy Control, Muroran, Hokkaido, JAPAN, March 1993.

12. Trumper, D.L., "Nonlinear Compensation Techniques for Magnetic Suspension Systems, " NASA Workshop on Aerospace Applications of Magnetic Suspension Technology, Sept.25-27, 1990.

13. Trumper, D.L. and Queen, M.A., "Precision Magnetic Suspension Linear Bearing, " NASA International Symposium on Magnetic Suspension Technology, Aug. 19-23, 1991.

14. Williams, M. E., and Trumper, D. L., "Materials for Efficient High Flux Magnetic Bearing Actuators, " NASA 2nd International Symposium on Magnetic Suspension Technology, NASA Conference Publication No. 3247, Part 1, Seattle, WA, pp. 135-145, August 11-13, 1993.

15. Kim, W.-J., and Trumper, D.L., "Precision Control of Planar Magnetic Levitator, " proceedings of the 1998 ASPE Annual Meeting, St. Louis, MO., October 25-30, 1998.

16. Eric Maslen, Üniversity of Virginia Department of Mechanical, Aerospace, and Nuclear Engineering Charlottesville, Virginia, January 5, 1999.

17. Kim, W.-J., and Trumper, D.L., "Six-Degree-of-Freedom Planar Positioner with Linear Magnetic Bearings/Motors, " 6th International Symposium on Magnetic Bearings, MIT, Cambridge, MA, Aug. 5-7, 1998.

18.Holmes, M. L., Trumper, D.L., Hocken, RJ., "Magnetically-Suspended Stage for Accurate Positioning of Large Samples in Scanned Probe Microscopy, " 6th International Symposium on Magnetic Bearings, MIT, Cambridge, MA, Aug. 5-7, 1998.

19. Fittro, R.L. A High Speed Machining Spindle with Active Magnetic Bearings: Control Theory, Design and Application, Ph.D. Dissertation, University of Virginia, August 1998.

20. Holmes, M. L., Trumper, D.L., Hocken, RJ., Machine Design, "Magnetic Bearings Holds Spindle For Milling", November 9, 1989, pg. 56.

21. Nohavec, D.R., and Trumper, D.L., "Super-Hybrid Magnetic Suspensions for Interferometric Scanners, " JSME International Journal, Series C, Vol. 40, No. 4, Special Issue on Magnetic Bearings. / Internatıonal Magnetıc Bearıng Center, Dec, 1997.

22. Brad E. Paden, PhD EE University of California, Chen Chen, Tsinghua University in China, Alvin R. Paden, Oregon State University, MMSB Inc., Applications of Magnetic Bearings, Fabruary, 2000.

23.Trumper, D. L., Olson, S. M., and Subrahmanyan, P. K., "Linearizing Control of Magnetic Suspension Systems", IEEE Transactions on Control Systems Technology, Volume 5, Number 4, pp. 427-438, July 1997.
24.Ludwick, S. J., "Modeling and Control of a Six Degree of Freedom Magnetic / Fluidic Motion Control Stage, " S.M. Thesis, Department of Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology, February 1996.

25.Williams, M. L., and Trumper, D. L., "Precision Magnetic Bearing Six Degree of Freedom Stage, " NASA 3rd International Symposium on Magnetic Suspension Technology, Dec. 13-15, Tallahassee, FL, 1995.

26. Williams, M.E. and Trumper, D.L., "Materials for Efficient High-Flux Magnetic-Bearing Actuators, " Proceedings of the 2nd International Symposium on Magnetic Suspension Technology, Seattle, WA, NASA Conference Publication #3247, Part 1, pp. 135-145, Aug. 11-13, 1994.

27. Michael Baloh, Paul Allaire, Naihong Wei, Jeff Decker, and Roger Fittro (Aston University), University of Virginia, Artificial Heart Pump Prototype- Electromagnetic Bearings, Dec. 1999.

28. Edgar Hilton, Paul Allaire, Naihong Wei, Marty Humphrey, and Takis Tsiotras (Georgia Tech.), University of Virginia, Magnetic Bearing Controls Test Rig, Dec. 1999.
29. Paul ALLAİRE, Alok Sinha (Pen State University), Jun - Hon Lee, Michael Baloh, and Gang Tao, University of Virginia, Sliding Mode Controls for Rotors in Magnetic Bearings, Dec. 1999.

30. Robert Rockwell, Paul Allaire, Catherine Lebedzik, Mary Kasarda (Virginia tech.), Andy Provenza (NASA Lewis) and Gerry Brown (Nasa Lewis, University of Virginia, Magnetic Bearing Finite Elemant Loss Computer Program, Dec 1998.

31. Trumper, D.L., Holmes, M., Behrozjou, R., and Batchelder, D., "Atomic-Scale Motion Control via Hybrid Fluid/Magnetic Bearings, " 4th International Symposium on Magnetic Bearings, ZYrich, Switzerland, August 25, 1994.
32. American Machinist, "Magnetically Levitated Spindle to Debut, Delivers Up to 52 kW at 40,000 RPM", August 1989, pp. 78-79.

33. Nonami, K., et. al.,"H µ Control of Milling AMB Spindle", FourthInternational Symposium on Magnetic Bearings, 1994, Zurich, pp. 531-536.

34. Fedigan, S.J., Williams, R.D., Shen, F., and Ross, R.A., "Design and Implementation of a Fault Tolerant Magnetic Bearing Controller", 5thInternational Symposium on Magnetic Bearings, Kanazawa, Japan, August 28-30, 1996.

35 Stephens, L.S. and Knospe, C.R., "m-Synthesis Based, Robust Controller Design for AMB Machining Spindles", 5th Int. Symp. on Magnetic Bearings, Kanazawa, Japan, August 1996.

36. Young, P.M. Robustness with Parametric and Dynamic Uncertainty, Ph.D. Dissertation, California Institute of Technology, 1993.

37. Williams, M.E. and Trumper, D.L., "Precision Magnetic Bearing Six Degree of Freedom Stage," Proceedings of the 9th Annual Meeting of the American Society for Precision Engineering, October 2-7, 1994, pp. 65-68.

38. Williams, M. E., and Trumper, D. L., "Materials for Efficient High Flux Magnetic Bearing Actuators," NASA 2nd International Symposium on Magnetic Suspension Technology, NASA Conference Publication No. 3247, Part 1, Seattle, WA,August,11-13,1993,pp.135-145.

39. Poovey, T., Holmes, M., and Trumper, D.L., "A Kinematically Coupled Magnetic Bearing Test Fixture," Proceedings of the 7th Annual Meeting of the American Society for Precision Engineering, Oct. 20-23,1992.

40. Schwartz, L.S. and Trumper, D.L., "Magnetic Optical Bearing Design for Minor Wavelength Scans in a Spaceborne Interferometer," 5th International Symposium on Magnetic Bearings, Kanazawa, Japan, August 28-30, 1996.

41. Williams, M.E. and Trumper, D.L., "Materials for Efficient High-Flux Magnetic-Bearing Actuators," Proceedings of the 2nd International Symposium on Magnetic Suspension Technology, Seattle, WA, Aug. 11-13, 1994, NASA Conference Publication #3247, Part 1, pp. 135-145

42. Poovey, T., Holmes, M. L., and Trumper, D. L., "A Kinematically Coupled Magnetic Bearing Calibration Fixture," Precision Engineering, Volume 16, Number 2, April 1994.

Başa dön