TUGAS MEKATRONIKA
-
Upload
findi-hidayat -
Category
Documents
-
view
228 -
download
5
description
Transcript of TUGAS MEKATRONIKA
I. Cara kerja PLC dan spesifikasinya
A. Data Kelistrikan
a. Modul Catu Daya (Power Supply/PS)
Power Supply tegangan DC ke berbagai modul PLC lainya selain modul tambahan
dengan kemampuan arus total sekitar 20 A sampai 50 A, yang sama dengan battery lithium
integral (yang digunakan sebagai memory backup). Seandainya PS ini gagal atau tegangan
bolak balik masukannya turun dari nilai spesifiknya, isi memori akan tetap terjaga. PLC
buatan Triconex USA, yakni Trisen TS3000 bahkan mempunyai dauble power supply yang
berarti apabila satu PSnya gagal, PS kedua otomatis akan mengambil alih fungsi catu daya
system.
b. Modul CPU
Modul CPU yang juga disebut juga modul controller atau prossor terdiri dari dua bagian:
1. Prosesor
2. Memori
Mengoperasikan dan mengkomunikasikan modul-modul PLC melalui:
1. Prosesor berfungsi bus-bus serial atau paralel yang ada, mengeksekusi program
kontrol
2. Memori berfungsi menyimpan informasi digital yang bisa diubah dan berbentuk tabel,
register citra atau (Relay Ladder Logic) yang merupakan program pengendali proses.
c. Modul Program Perangkat Lunak
PLC mengenal berbagai macam perangkat lunak, termasuk State Language, SFC dan
bahkan C. Yang paling populer digunakan RLL (Relay Ladder Locig). Semua bahasa
pemograman tersebut dibuat berdasarkan proses sekuensial yang terjadi dalam plant (sistem
yang dikendalikan). Semua instruksi dalam program akan diesekusi oleh modul CPU, dan
penulisan program itu bisa dilakukan pada keadaan on line. Jadi PLC dapat bisa ditulisi
program kontrol pada saat ia mengendalikan proses tanpa mengangu pengendalian yang
sedang dilakukan.Eksekusi perangkat lunak tidak akan mempengaruhi operasi I/O yang
tengah berlangsung.
B. Kemampuan Input Output
Modul I/O merupakan modul masukan dan modul keluaran yang bertugas mengatur
hubungan
PLC dengan piranti eksternal atau priferal yang bisa berupa suatu komputer host, saklar-
saklar, unit pengerak motor dan berbagai macam sumber sinyal yang terdapat dalam plant
yaitu:
1. Modul Masukan (I)
Modul masukan berfungsi untuk menerima sinyal dari unit pengindera priferal dan
memberikan pengaturan sinyal, terminasi, isolasi, maupun indikator keadaan sinyal
masukan. Sinyal – sinyal dari piranti periferal akan di-scan dan keadaannya akan
dikomunikasikan melalui modul antar muka dalam PLC
2. Modul Keluaran (O)
Modul, keluaran mengaktivasi berbagai macam piranti seperti aktuator hidrolik,
pneumatik,
selenoid, starter motor dan tampilan status titiktitik priperal yang terhubung dalam sistem.
Fungsi modul keluaran lainnya mencakup conditioning terminasi dan juga pengisolasian
sinyal-sinyal yang ada. Proses aktivasi itu tentu saja dilakukan dengan pengiriman sinyal-
sinyal diskret dan analog yang relevan, berdasarkan watak PLC yang merupakan piranti
digital.
Gambar Blok diagram modul PLC
II. Bagian Mesin Yang Dikendalikan oleh PLC
Sistem Kerja
Sistem ini dirancang dengan mengharapkan kemudahan bagi pengguna di dalam
memasukkan kendaraannya di dalam garasi mobil. Deskripsi kerja dari sistem ini adalah
dengan menempatkan sebuah sensor infra merah/PIR (passive infra red) di depan atas garasi
yang berfungsi untuk mendeteksi ada tidaknya mobil yang mendekati garasi. Kemudian
sebuah photo sensor yang berfungsi untuk mendeteksi ada tidaknya mobil yang lewat.
Sebuah saklar pembatas (limit switch) diletakkan dibagian atas garasi pada jarak tertentu
yang berfungsi untuk menghentikan gerakan pintu garasi saat membuka tas. Sebuah saklar
pembatas juga diletakkan pada bagian bawah garasi pada jarak tertentu yang berfungsi untuk
menghentikan gerakan pintu garasi saat menutup. Dalam rancangan prototipe sistem gerak
digunakan dua motor DC yang masing-masing berfungsi sebagai pembuka dan menutup
pintu garasi mobil.
Gambar Prototype dari garasi mobil
LAMPIRAN
DAFTAR PUSTAKA
Rozan Amran, Jhoni Indra.2005.Aplikasi PLC Merek Omron Sysmac CPM1A Pada Sistem Gerak Otomatis Pintu Garasi Mobil.Politeknik Negri Medan
TUGAS MEKATRONIKA
APLIKASI PLC PADA SISTEM BUKA TUTUP
GERBANG
DISUSUN OLEH:
JURUSAN TEKNIK MESIN S-1
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG
2013
MEKATRONIKA
NAMA : FINDI KUSNUL HIDAYAT
NIM : 1011053
1. Konfigurasi Robot
Konfigurasi adalah cara untuk mengklasifikasikan di dalam robot-robot industri.
Konfigurasi merujuk pada bentuk geometri dari manipulator robot, yaitu bagaimana cara
hubungan dari manipulator pada setiap joint.
Manipulator sendiri dapat didefenisikan sebagai bagian mekanik yang dapat difungsikan
untuk memindah, mengangkat dan memanipulasi benda kerja.
Secara umum terdapat lima konfigurasi robot manipulator, yaitu :
A. Konfigurasi Robot Polar
Konfigurasi struktur robot ini mirip dengan sebuah tank dimana terdiri atas
Rotary Base, Elevated Pivot, dan Telescopic Arm. Keuntungan dari robot jenis ini
adalah fleksibilitas mekanik yang lebih baik.
Pada Gambar terlihat konfigurasi polar dimana badan dapat berputar ke kiri atau
kanan. Sendi pada badan dapat mengangkat atau menurunkan pangkal lengan
secara polar. Lengan ujung dapat digerakkan maju-mundur secara translasi.
B. Konfigurasi Robot Kartesian
Struktur Robot ini terdiri dari tiga sumbu linier (prismatic). Masing-masing sumbu
dapat bergerak kearea sumbu x-y-z. Keuntungan robot ini adalah pengontrolan
posisi yang mudah dan mempunyai struktur yang lebih kokoh.
Pada Gambar memperlihatkan manipulator berkonfigurasi cartesian dimana secara
relatif adalah yang paling kokoh untuk tugas mengangkat beban yang berat.
Struktur ini banyak dipakai secara permanen pada instalasi pabrik baik untuk
mengangkat dan memindah barang-barang produksi maupun untuk mengangkat
peralatan-peralatan berat pabrik ketika melakukan kegiatan instalasi.
C. Konfigurasi Robot Silindris
Struktur dasar dari robot silindris adalah terdiri dari Horisontal Arm dan Vertical
Arm yang dapat berputar pada basel landasannya. Jika dibandingkan dengan robot
kartesian, robot silindris mempunyai kecepatan gerak lebih tinggi dari end
effectornya, tapi kecepatan tersebut tergantung momen inersia dari beban yang
dibawanya.
Konfigurasi silinder mempunyai kemampuan jangkauan berbentuk ruang silinder
yang lebih baik, meskipun sudut ujung lengan terhadap garis penyangga tetap.
Konfigurasi ini banyak diadopsi untuk sistem gantry atau crane karena
strukturnya yang kokoh untuk tugas mengangkat beban.
D. Konfigurasi Robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm)
Robot Assembly bisa didesain menurut koordinat kartesian, silindris maupun
spheris. Pada beberapa aplikasi hanya membutuhkan sumbu gerak vertikal,
misalnya robot assembly yang memasang komponen pada PCB. Robot ini
mempunyai lengan dengan dua artikulasi, sedangkan wrist mempunyai gerakan
linier dan rolling. Struktur robot assembly dapat dilihat pada gambar.
E. Konfigurasi Robot Artikulasi
Robot ini terdiri dari tiga lengan yang dihubungkan dengan dua Revolute Joint.
Elbow Joint menghubungkan Force Arm dengan Upper Arm. Shoulder Joint
menghubungkan Upper Arm dengan Base. Struktur robot artikulasi ini dapat dilihat
pada gambar 6 dibawah ini.
Konfigurasi ini yang paling populer untuk melaksanakan fungsi layaknya pekerja
pabrik seperti mengangkat barang, mengelas, memasang komponen mur dan baut,
dan sebagainya. Struktur lengan-sendi cocok digunakan untuk menjangkau daerah
kerja yang sempit dengan sudut jangkauan yang beragam.
2. Pengertian Robot
Ada banyak defenisi yang dikemukakan oleh para ahli mengenai robot. Orang awam
ahwa robot mengandung pengertian suatu alat yang menyerupai manusia, namun
struktur tubuhnya tidak menyerupai manusia melainkan terbuat dari logam.(Novia, Leli,
2004). Beberapa ahli robotika berupaya memberikan beberapa defenisi, antara lain :
A. Robot adalah sebuah manipulator yang dapat di program ulang untuk memindahkan
tool, material, atau peralatan tertentu dengan berbagai program pergerakan untuk
berbagai tugas dan juga mengendalikan serta mensinkronkan peralatan dengan
pekerjaannya, oleh Robot Institute of America.
B. Robot adalah sebuah sistem mekanik yang mempunyai fungsi gerak analog untuk
fungsi gerak organisme hidup, atau kombinasi dari banyak fungsi gerak dengan
fungsi intelligent, oleh official Japanese.
3. Rancang Bangun Robot
Dunia robotika saat ini berkembang sangat pesat , ada robot yang bergerak sendiri
( otomatis) dan ada robot yang digerakkan secara jarak jauh (remote). Untuk
menggerakkan robot secara jarak jauh dengan nirkabel dibutuhkan suatu interface antara
pengontrol n ya dan robot itu send iri, dan interfacing yang digunakan pun bermacam-
macam. Pada paper ini digunakan Personal Digital Assistant (PDA) atau biasa disebut
Pocket PC sebagai pusat interfacing p engontrol robot. Dengan memanfaatkan
komunikasi wireless yang sudah terintegrasi robot tersebut dapat dikendalikan dengan
perangkat nirkabel lainnya seperti PDA, mobile phone, dan PC yang dilengkapi d engan
wireless card. Kini telah berhasil dibangun sebuah robot berbasis PDA yang dapat
dikendalikan secara jarak jauh dengan komunikasi nirkabel. Kata kunci: Robotika, PDA,
Komunikasi nirkabel.
A. Konfigurasi Robot Jointed Arm
Sebuah lengan robot adalah jenis lengan mekanik, biasanya diprogram, dengan
fungsi yang mirip dengan lengan manusia, lengan mungkin jumlah total dari
mekanisme atau mungkin menjadi bagian dari sebuah robot yang lebih kompleks.
Link manipulator tersebut dihubungkan oleh sendi sehingga baik gerak rotasi
(seperti dalam sebuah robot diartikulasikan) atau translasi (linier) perpindahan [1]
[2] link manipulator dapat dianggap membentuk rantai kinematik.. Ujung rantai
kinematik manipulator disebut end effector dan itu adalah analog dengan tangan
manusia. Bisa dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar. Robotic Arm
B. Kinematika
Mobil Robot Penggerak Diferensial Salah satu jenis penggerak robot mobile yang
umum digunakan terutama untuk dioperasikan dalam ruangan adalah robot mobil
adalah dengan sistem penggerak diferensial (differential drive). Alasan utamanya
karena relatif lebih fleksibel dalam melakukan manuver serta kemudahan dalam
pengontrolannya. Robot jenis ini pada dasarnya memiliki dua roda utama yang
masing-masing digerakkan oleh penggerak tersendiri dan sebagai penyeimbang
umumnya robot ini dilengkapi juga dengan satu atau dua. Buah roda castor yang
ditempatkan dibagian belakang robot tersebut. Gambar memperlihatkan arsitektur
robot dilihat dari bagian atas.
Gambar. Kinematika Robot
C. Derajat Kebebasan Robot
Cartesian Configuration
Kofigurasi Cartesian memiliki pergerakan pada sumbu X,Y dan Z. Cartesian Robot
memiliki bentuk perhitungan kinematik yang paling sederhana karena hanya
konfigurasi linear. Keuntungan utama dari geometri cartesian adalah kemampuannya
untuk bergerak pada arah linear ganda.
Cartesian Robot memiliki struktur yang paling kaku. Hal ini sangat menguntungkan
untuk mengangkat beban yang berat dan pengulangan yang tinggi pada seluruh area
pergerakan. Cartesian Robot memiliki pengulangan yang lebih baik pada area kerja
yang luas dibandingkan dengan SCARA atau articulated arm. Pergerakan aksis X
dan Y lebih lambat dibandingkan pergerakan rotari dari konfigurasi yang lain dan
membutuhkan area penempatan yang paling besar dibandingkan dengan konfigurasi
lain untuk luas daerah kerja yang sama.
D. Kecepatan
Kecepatan ada besaran vektor yang menunjukkan seberapa cepat benda berpindah.
Besar dari vektor ini disebut dengan kelajuan dan dinyatakan dalam satuan meter per
sekon (m/s atau ms-1).
Kecepatan biasa digunakan untuk merujuk pada kecepatan sesaat yang didefinisikan
secara matematis sebagai:
dimana adalah kecepatan sesaat dan adalah perpindahan fungsi waktu.
Selain kecepatan sesaat, dikenal juga besaran kecepatan rata-rata yang
didefinisikan dalam rentang waktu yang tidak mendekati nol.
E. Percepatan
Dalam fisika, percepatan adalah perubahan kecepatan dalam satuan waktu tertentu.
Umumnya, percepatan dilihat sebagai gerakan suatu obyek yang semakin cepat
ataupun lambat. Namun percepatan adalah besaran vektor, sehingga percepatan
memiliki besaran dan arah. Dengan kata lain, obyek yang membelok (misalnya
mobil yang sedang menikung)-pun memiliki percepatan juga.
Satuan SI percepatan adalah m/s2. Dimensi percepatan adalah L T-2.
Percepatan (dilambangkan dengan a) mengikuti rumus sebagai berikut:
Dalam mekanika klasik, percepatan suatu obyek bermassa tetap berbanding lurus
dengan resultan gaya yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan
massanya.
Percepatan bisa bernilai positif dan negatif. Bila nilai percepatan positif, hal ini
menunjukkan bahwa kecepatan benda yang mengalami percepatan positif ini
bertambah (dipercepat). Sebaliknya bila negatif, hal ini menunjukkan bahwa
kecepatan benda menurun (diperlambat). Contoh percepatan positif adalah:
jatuhnya buah dari pohonnya yang dipengaruhi oleh gravitasi. Sedangkan contoh
percepatan negatif adalah: proses pengereman mobil.
F. Kecepatan dan Percepatan Mekanisme Rigid Link
Suatu mekanisme dikatakan sederhana apabila untuk analisa kecepatan dan
percepatannya dapat diselesaikan hanya dengan persamaan gerak relatif atau dengan
kombinasi metode image. Sebagai contoh persamaan gerak relatif VQ= VP + VPQ
dan AQ= AP+ APQ dimana P dan Q adalah titik-titik yang memindahkan gerakan
danterletak pada satu link. Persamaan gerak diatas dapat langsung diselesaikan
apabila jari-jari lintasan dari titik P dan titik Q diketahui.
G. Dinamika
Dinamika robot adalah formulasi matematis yang menggambarkan tingkah laku
dinamis dari manipulator dengan memperhatikan gaya yang menyebabkan
pergerakan tersebut. Persamaan dinamika maju digunakan untuk menghitung nilai
posisi, kecepatan dan percepatan dari setiap sendi apabila diberikan gaya/torsi pada
setiap sendi. Sedangkan persamaan dinamika mundur digunakan untuk menghitung
nilai gaya/torsi setiap sendi apabila diberikan posisi, kecepatan dan percepatan dari
setiap sendi. Dinamika robot ini digunakan untuk simulasi pergerakan lengan robot,
perancangan strategi dan algoritma kendali agar lengan robot memenuhi tanggapan
serta kinerja yang diinginkan, dan mengevaluasi perancangan kinematika dan
struktur dari lengan robot. Sistem robot secara garis besar terdiri dari sistem
pengendali, elektronik dan mekanik.
H. Gaya Statis
Gaya Statis, ilmu yang mempelajari benda diam, bagaimana suatu gaya
mempengaruhi benda diam. Misalnya mengangkat beban yang terlalu berat atau
sering disebut gaya otot Statis.
Robotika adalah aplikasi dari ilmu mekatronika untuk menciptakan sebuah robot,
yang biasanya sudah sering digunakan untuk melakukan tugas-tugas berbahaya,
tidak menyenangkan, atau juga tugas yang diulang-ulang. Robot ini dapat dibuat
dalam berbagai bentuk dan ukuran, semuanya sudah diprogram terlebih dahulu.
Seorang insinyur biasanya akan memakai ilmu kinematika dan mekanika dalam
menciptakan sebuah robot.
I. Gaya Statis Dalam Bidang
Gaya gesek statis adalah gesekan antara dua benda padat yang tidak bergerak relatif
satu sama lainnya. Seperti contoh, gesekan statis dapat mencegah benda meluncur ke
bawah pada bidang miring. Koefisien gesek statis umumnya dinotasikan dengan μs,
dan pada umumnya lebih besar dari koefisien gesek kinetis.
Gaya gesek statis dihasilkan dari sebuah gaya yang diaplikasikan tepat sebelum
benda tersebut bergerak. Gaya gesekan maksimum antara dua permukaan sebelum
gerakan terjadi adalah hasil dari koefisien gesek statis dikalikan dengan gaya normal
f = μs Fn. Ketika tidak ada gerakan yang terjadi, gaya gesek dapat memiliki nilai dari
nol hingga gaya gesek maksimum. Setiap gaya yang lebih kecil dari gaya gesek
maksimum yang berusaha untuk menggerakkan salah satu benda akan dilawan oleh
gaya gesekan yang setara dengan besar gaya tersebut namun berlawanan arah. Setiap
gaya yang lebih besar dari gaya gesek maksimum akan menyebabkan gerakan
terjadi. Setelah gerakan terjadi, gaya gesekan statis tidak lagi dapat digunakan untuk
menggambarkan kinetika benda, sehingga digunakan gaya gesek kinetis.
J. Gaya Statis Dalam Ruang
Adanya muatan listrik di dalam ruang akan menyebabkan setiap muatan listrik yang
ada di dalam ruangan itu mengalami gaya elektrostatika Coulomb, yaitu yang
menurutkan hukum Coulomb di atas. Oleh sebab itu dikatakan bahwa muatan listrik
akan menimbulkan medan listrik disekitarnya. Medan listrik dikatakan kuat apabila
gaya pada muatan listrik di dalam ruangan bermedan listrik itu besar. Tetapi gaya
coulomb itu besar terhadap muatan listrik yang banyak sehingga didefinisikan kuat
medan listrik sebagai gaya pada satu satuan muatan listrik. Jadi dari hukum
Coulomb di atas, kuat medan listrik oleh titik muatan listrik q adalah:
Dimana r ialah vektor satuan arah radial dari titik muatan q .
Sebagaimana gaya adalah besaran vektor maka begitu juga kuat medan listrik
sehingga kuat medan listrik oleh beberapa titik muatan listrik q1, q2, q3, … sama
dengan jumlah vektor–vektor kuat medan listrik oleh masing–masing titik muatan
listrik, yaitu:
K. Momen Gaya
Konsep torsi dalam fisika, juga disebut momen, diawali dari kerja Archimedes
dalam lever. Informalnya, torsi dapat dipikir sebagai gaya rotasional. Analog
rotational dari gaya, masa, dan percepatan adalah torsi, momen inertia dan
percepatan angular. Gaya yang bekerja pada lever, dikalikan dengan jarak dari titik
tengah lever, adalah torsi. Contohnya, gaya dari tiga newton bekerja sepanjang dua
meter dari titik tengah mengeluarkan torsi yang sama dengan satu newton bekerja
sepanjang enam meter dari titik tengah. Ini menandakan bahwa gaya dalam sebuah
sudut pada sudut yang tepat kepada lever lurus. Lebih umumnya, seseorang dapat
mendefinisikan torsi sebagai perkalian silang:
T= r x F
di mana
r adalah vektor dari axis putaran ke titik di mana gaya bekerja
F adalah vektor gaya.
L. Gaya Dinamis
Memanjang dan memendeknya otot menghasilkan suatu kerja. Hal ini dikategorikan
menjadi dalam 2 bagian, yaitu:
a. Konsentris : memendeknya otot sambiltetap menahan suatu tegangan , misalnya
mengangkat beban ( kerja positif ).
b. Eksentris : memanjangnya otot sambil menahan sutu tegangan dan gerakannya
berlawanan dengan tegangannya, misalnya meletakkan kembali setelah mengangkat
(kerja negarif).
Sistem kerja otot di atas sering disebut juga gaya otot Dinamis.
M. Gaya Kelembaman (Inersia Force)
Inersia atau kelembaman adalah kecenderungan semua benda fisik untuk menolak
perubahan terhadap keadaan geraknya. Secara numerik, ini diwakili oleh massa
benda tersebut. Prinsip inersia adalah salah satu dasar dari fisika klasik yang
digunakan untuk memerikan gerakan benda dan pengaruh gaya yang dikenakan
terhadap benda itu. Kata inersia berasal dari kata bahasa Latin, "iners", yang berarti
lembam, atau malas. Isaac Newton mendefinisikan inersia sebagai:[1]
"vis insita", atau gaya dalam materi, adalah daya untuk menahan, yang dengannya
setiap benda berusaha untuk mempertahankan keadaannya saat itu, apakah diam,
atau bergerak beraturan ke depan dalam garis lurus.
Dalam pemakaian umum orang juga dapat menggunakan istilah "inersia" untuk
mengacu kepada "jumlah tahanan terhadap perubahan kecepatan" (yang
dikuantifikasi sebagai massa), atau kadang-kadang juga terhadap momentumnya,
tergantung terhadap konteks. Istilah "inersia" lebih baik dipahami sebagai istilah
yang lebih pendek untuk "prinsip inersia" seperti yang dideskripsikan oleh Newton
dalam hukum I Newton. Hukum ini, dinyatakan dengan singkat, mengatakan bahwa
sebuah benda yang tidak dikenakan oleh gaya luar (gaya netto sama dengan nol)
bergerak dengan kecepatan tetap. Dalam kata-kata yang lebih sederhana, suatu
benda akan terus bergerak pada kecepatannya saat ini tanpa berubah arah, hingga
ada gaya yang menyebabkannya mengubah kecepatan atau arahnya. Ini juga
termasuk benda yang tidak bergerak (kecepatan = nol), yang akan tetap dalam
keadaan diam sampai ada gaya yang menyebabkannya bergerak.
N. Gaya Sentrifugal
Gaya sentrifugal adalah lawan dari gaya sentripetal merupakan efek semu yang
ditimbulkan ketika sebuah benda melakukan gerak melingkar, sentrifugal berarti
menjahui pusat putaran.
Ketika sebuah benda atau partikel melakukan gerak melingkar, pada benda atau
partikel tersebut bekerja gaya sentripetal yang arahnya menuju pusat lingkaran.
Banyak sekali orang yang tergoda untuk menambahkan sebuah gaya yang arahnya
menjahui pusat lingkaran, di mana peran gaya ini adalah mengimbangi gaya
sentripetal.
Besar gaya sentrifugal sama dengan besar gaya sentripetal, sedangkan arah gaya
sentrifugal berlawanan dengan gaya sentripetal. Hal ini dimaksudkan agar benda
yang melakukan gerak melingkar berada dalam keadaan setimbang. Gaya yang
arahnya menjauhi pusat tersebut dinamakan gaya sentrifugal.
Gambar. Gaya Sentrifugal
O. Analisa Gaya Pada Suatu Mekanisme Rigid
Pada mekanisme yang dalam keadan diam, maka gaya-gaya yang bekerja adalah
gaya luar atau torsi, gaya berat dan gaya reaksi pada engsel atau sambungan.
Gaya luar tersebut antara lain gaya dari gas bakar pada piston dari motor bakar, gaya
tahanan fluida pada piston atau plunyer pada pompa, gaya tahanan pemotongan pada
mekanisme skepper dan lain sebagainya.
P. Kontruksi Mesin Dan Elemen Mesin
Dalam suatu sistem kontrol sekurang kurangnya terdapat 5 macam elemen utama
yang membentuk system kontrol yaitu :
1. Sensing element (Sensor),
adalah elemen yang pertama kalimerasakan adanya variable proses dan
kemudian merubahnya kedalam bentuk gerakan mekanik atau sinyal electric
yang sesuaidengan besarnya varibel yang dideteksinya.
2. Proses
adalah sebutan variabel proses yang dikontrol/dikendalikan.
3. Transmitter,
berfungsi untuk merubah nilai variabel proses yangdirasakan oleh sensor menjadi bentuk
signal standard danditransmisikan ke dalam instrument lainnya
(controller,recorder) yang besarnya tergantung dari jenis transmitter-nya. yaitu
4-20 mA atau 1-5 Vdc (untuk transmitter elektrik) atau 3-15psi (untuk
transmitter pneumatic).
4. Elemen Pengatur (Controller)
adalah elemen pengaturmemanfaatkan signal error yang dihasilkan untuk
kemudiandigunakan sebagai dasar untuk memberikan memberikanperintah
perbaikan yang akan dilakukan oleh elemen pengontrolakhir (final control
element).
5. Elemen Kontrol Akhir (Final Control Element),
Dapat berupa control valve, motor, pompa yang menerima dan
melaksanakansignal instruksi yang diberikan oleh controller
untukmempertahankan nilai variabel proses pada nilai setpoint-nya.
Kelima macam elemen tersebut dapat dihubungkan satu sama lainbaik secara
hubungan terbuka (open loop) maupun tertutup (closedloop). Istilah open loop dan
closed loop akan mempermudah kitadalam memahami sistem kontrol manual dan
otomatis.
Q. Roda Gigi
Struktur robot hampir tidak pernah terlepas dari konstruksi mekanik, dan tentu saja
motor menjadi penggerak utamanya. Robot manipulator dan navigator biasanya
memiliki konstruksi yang lebih rumit dibandingkan dengan robot yang bertugas
sebagai navigator saja. Contohnya robot mobile yang dilengkapi dengan lengan
tangan dan gripper untuk memindahkan barang, konstruksinya akan menjadi lebih
rumit dibandingkan dengan robot mobile yang hanya yang mengikuti garis.
Jika kita mendesain mekanik robot hal penting yang tidak bisa kita tinggalkan adalah
perhitungan torsi untuk menggerakkan roda ataupun sendi. Roda gigi, atau lebih familiar
dengan sebutan gir (bahasa inggris: Gear) memungkinkan kita untuk merubah kecepatan
putaran dan torsi untuk menyesuaikan motor dengan kondisi bebannya. Gir juga
memungkinkan kita untuk mentransmisikan daya motor dari tangkai (shaft) satu ke yang
lain. Konsepnya sebenarnya bukan hal yang baru. Orang bangsa Yunani kuno sudah
menggunakan gir terbuat dari kayu untuk mentransmisikan daya dari kincir air ke mesin
penggiling. Jaman sekarang gir terbuat dari potongan metal atau plastik yang presisi
sehingga transmisi daya lebih efisien, halus dan awet.
R. Rangkaian Roda Gigi Normal
Berdasarkan urutan kerja pergerakkan kendaraan bermotor bakar, sistem transmisi
dipasang setelah mesin dan kopling. Mesin adalah sumber tenaga kendaraan, namun
masalahnya tenaga yang dikeluarkan dapur pacu harus dikendalikan agar bisa
dipakai sesuai kebutuhan. Disinilah sistem transmisi berfungsi yaitu sebagai
pengatur besar-kecilnya tenaga mesin.
Dalam proses kerjanya transmisi besinergi dengan piranti kopling yang memiliki
fungsi sebagai pemutus dan penerus arus tenaga. Dengan bantuan kopling, proses
permindahan gigi transmisi bisa mudah dilakukan. Itu sebabnya pada model
transmisi manual, sebelum memindahkan gigi transmisi, pengendara kendaraan roda
empat harus menginjak pedal kopling terlebih dahulu. Khusus untuk transmisi
otomatik, kerja kopling menggunakan prinsip sentrifugal bukan lagi perintah
manual.
Gambar. Rangkaian Roda Gigi trasnmisi
S. Poros
Poros adalah suatu bagian stsioner yang berputar, dimana terpasang elemen-elemen
seperti roda gigi (gear), pulley, flywheel, engkol, sprocket dan elemen pemindah
lainnya.
Poros juga berfungsi sebagai / untuk penerus tenaga melalui putaran mesin.
Poros dengan beban lentur murni biasanya terjadi pada gandar dari kereta tambang
dan lengan robot yang tidak dibebani dengan puntiran, melainkan diasumsikan
mendapat pembebanan lentur saja.
T. Poros Roda Gigi
Poros Roda gigi adalah bagian dari mesin yang berputar yang berguna untuk
mentransmisikan daya. Roda gigi memiliki gigi-gigi yang saling bersinggungan
dengan gigi dari roda gigi yang lain. Dua atau lebih roda gigi yang bersinggungan
dan bekerja bersama-sama disebut sebagai transmisi roda gigi, dan bisa
menghasilkan keuntungan mekanis melalui rasio jumlah gigi.
Roda gigi mampu mengubah kecepatan putar, torsi, dan arah daya terhadap sumber
daya. Tidak semua roda gigi berhubungan dengan roda gigi yang lain; salah satu
kasusnya adalah pasangan roda gigi dan pinion yang bersumber dari atau
menghasilkan gaya translasi, bukan gaya rotasi.
Gambar. Poros Roda Gigi
U. Poros untuk Sendi
Struktur robot sebagian besar dibangun berdasarkan konstruksi mekanik
Robot yang mempunyai kemampuan navigasi dan manipulasi secara relatif memiliki
konstruksi mekanik yang lebih rumit dibanding dengan yang berkemampuan
navigasi saja, seperti mobile robot tanpa tangan yang hanya memiliki roda
penggerak
Namun demikian, robot berjalan (walking robot) seperti misalnya bi-ped (dua kaki)
dapat memiliki konstruksi mekanik yg rumit dibandingkan dengan robot tangan
planar.
Hal mendasar yang perlu diperhatikan dalam desain mekanik robot adalah
perhitungan kebutuhan torsi untuk menggerakkan sendi atau roda.
Motor, sebagai penggerak utama (prime-mover) yang paling sering dipakai
umumnya akan bekerja optimal ( torsi dan kecepatan putar paling ideal ) pada
putaran yg relatif tinggi yg hal ini tidak sesuai bila porosnya dihubungkan langsung
kesendi gerak atau roda, sebab kebanyakan gerakan yg diperlukan pada sisi anggota
badan robot adalah relatif pelan namun bertenaga.
V. Pulley Dan Sabuk
Pulley
Pulley dapat digunakan untuk mentransmisikan daya dari poros satu ke poros yang
lain melalui sistem transmisi penggerak berupa flat belt, V-belt atau circular belt.
Perbandingan kecepatan (velocity ratio) pada pulley berbanding terbalik dengan
diameter pulley dan secara matematis ditunjukan dengan pesamaan : D1/D2 =
N2/N1
Berdasar material yang digunakan, pulley dapat diklasifikasikan dalam :
1. Cast iron pulley
2. Steel pulley
3. Wooden pulley
4. Paper pulley
Sabuk (belt)
Biasanya sabuk dipakai untuk memindahkan daya antara 2 buah poros yang sejajar
dan dengan jarak minimum antar poros yang tertentu.
Secara umum, sabuk dapat diklasifikasikan menjadi 3 jenis :
1. Flat belt
2. V-belt
3.Circular belt
Dalam pembahasan selanjutnya penulis hanya akan membahas mengenai flat belt
(sabuk datar) saja karena pemolesan permukaan kick-starter pada mesin buffing
menggunakan sistem transmisi sabuk datar.
W. Perhitungan Pulley Dan Sabuk Rangkain Sederhana
Analisa Perhitungan Pulley dan Sabuk
Daya yang di hasilkan motor ditransmisikan oleh sabuk dan puli. Berikut adalahketerangan dan
data yang diperoleh untuk melengkapi perhitungan puli dan sabuk.
Material puli : Allumunium
Material sabuk : Karet
Massa jenis karet : 1,14 ( gr/cm3) (Khurni dan Gupta, 1992)
Koefisien gesek : 0,3
Tipe sabuk V yang dipilih adalah tipe A (Sularso dan Kiyokatsu, 1994)
Sudut singgung sabuk sebesar 2α = 40o- α = 20o
Diameter puli 1 = dp =ᴓPulley1=1,5”= 38,1 [mm]
Diameter puli 2 = Dp=ᴓPulley2= 3”= 76,2 [mm]Jarak antara puli rencana (Cd) = 350 [mm]
= 17,5 [Kg/cm2] = 1,72 [N/mm2]
Rasio kecepatan puli
Rasio puli = 1 : 2 sehingga kecepatan (N2) = 725 rpm
Panjang Sabuk (L)
Gambar. Ilustrasi dimensi jarak antara puli
Mencari jarak antara puli. Maka mengacu kepada :
L= (Dp-dp)2 (Sularso dan Kiyokatsu, 1994)
L= 2+ 350 + (38,1 + 76,2) + + (765,2 – 38,1)2
L= 983,0607 = 991 = 19 in
Jenis sabuk yang digunakan V type A39
TUGAS MEKATRONIKA
KONFIGURASI ROBOT MANIPULATOR
DISUSUN OLEH:
JURUSAN TEKNIK MESIN S-1
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG
2013
NAMA : FINDI KUSNUL HIDAYAT
NIM : 1011053
A. KLASIFIKASI ROBOT INDUSTRI
Berdasarkan apliksinya di industri yaitu:
1. Penanganan Material
Salah satu aplikasi yang paling banyak digunakan dalam indsutri adalah proses dimana
material-material harus dipindahkandari satu lokasi ke lokasi lainya. Material tersebut
harus berpindahdengan posisi yang tepat dan dalam waktu yang tepat pula. Proses
tersebut dinamakan material handling atau penanganan material. Contoh aplikasi
material handling adalah ketika sebuah material yang berjalan pada konveyor setiap
beberapa detik harus dikeluarkan danditempatkan pada lokasi yang berbeda. Robot
berfungsi memindahkanmaterial tersebut dengan waktu yang akurat pada lokasi yang
tepat.Bila terjadi keterlambatan waktu dalam pemindahan material makamaterial yang
lain akan menumbuk dibelakang material sebelumnya.
2. Palletizing
yaitu apabila suatu robot dalam industri melakukan kerja dengan memindahkan material
dari satu lokasi ke lokasi lainnyatanpa robot melakukan gerakan berpindah tempat. Pada
palletizing, posisi base manipulator kaku, tertanam pada lantai ataupun padaposisi yang
tidak dapat berubah posisi.
3. Line Tracking
Line Tracking Berbeda dengan palletizing, robot material handling dengan tipe line
tracking memiliki base manipulator yang dapat bergerak.Pergerakan manipulator
tersebut bisa menggunakan mekanisme rel atapun roda
4. Pengelasan
Robot pengelasan secara luas telah digunakan dalam industri.Robot ini menggunakan
koordinat artikulasi yang memiliki 6 sumbu.Robot ini dibagi menjadi jenis yaitu las
busur dan las titik.
5. Pengecatan
Sebagian besar produk industri dari material besi sebelumdikirim ke bagian penjualan
harus terlebih dahulu dilakukanpengecatan sebagai akhir dari proses produksi.
Teknologi untukmelakukan pengecatan ini dapat secara manual maupun secaraotomatis,
yaitu dengan menggunakan robot.
6. Perakitan
Proses perakitan menggunakan baut, mur, sekrup ataupun keling. Dalam rangka
melaksankan tugas perakitan, komponen yang akan dirakit harus lokasikan pada sekitar
robot.
B. STRUKTUR DAN KOMPONEN UTAMA
Robot industri pada umumnya terdiri dari :
1. Sebuah bangunan besar dan kokoh dengan beberapa lengan yang keluar
2. Lengannya terdiri dari : penjepit, sensor, peralatan pada ujung lengan dan dapat
digerakkan dengan leluasa
Sistem robot memiliki memiliki tiga komponen dasar, yaitu : Manipulator, kontroler,
dan Power (daya).
1. Manipulator
Lengan yang memberikan gerakan robot untuk memutar, melipat, menjangkau objek.
Gerakan ini di sebut dengan derajat kebebasan robot atau jumlah sumbu yang ada pada
robot. manipulator terdiri dari beberapa segmen dan sambungan (joint).
2. Kontroler
Suatu peralatan yang bertugas sebagai pengendali dari gerakan robot. Kontroler
membentuk sistem kontrol yang akan menentukan input dan output suatu robot.
3. Power Daya
Power supply adalah sebuah unit yang menyediakan tenaga pada kontroler dan
manipulator sehingga dapat bekerja. Power supply dalam suatu sistem robot dibagi
menjadi dua bagian, yaitu bagian untuk kontroler dan bagian untuk manipulator.
Bagian kontroler menggunakan elektrik sedangkan bagian manipulator
bisa menggunakan elektrik, pneumatik, hidrolik ataupun ketiganya. Gambar 5a, 5b dan
5c memberikan keterangan tentang power supply.
4. End Effector
Untuk memenuhi kebutuhan dari tugas robot atau si pemakai.
C. SALAH SATU CONTOH ROBOT INDUSTRI
ARC WELDING ROBOT
Gambaran Umum Arc Welding Robot
Gambar Arc Welding Robot Tipe Almega AX – V6
Dalam hal peng-install-an Arc Welding Robot pada dasarnya telah
diprogram untuk dapat langsung digunakan pada proses industri, namun tidak
menutup kemungkinan apabila pada pengaplikasiannya terdapat tambahan
interface pendukung maka untuk kepentingan seperti ini kita masih dapat meng-
edit program yang sudah ada. Dengan kemudahan robot ini telah didukung
sistem PLC maka operator dapat mengaksesnya cukup menggunakan diargam
anak tangga ( ladder diagram).
Sedangkan untuk penggunaan pada proses welding sendiri kita tidak
perlu lagi repot mengakses PLC nya, karena untuk penggunaan kita hanya akan
mengatur parameter-parameter pengelasan seperti : koordinat jalur pengelasan,
arus, tegangan, kecepatan las, panjang kawat , tipe pengelasan maupun tipe
gerakan robot yang berhubungan dengan axis-axisnya. Semua inputan program
dapat diakses melalui alat bantu yang dinamakan teach pendant, dengan adanya
perangkat ini kita mampu untuk menuliskan program pengelasan
kemudian dapat disimpan untuk penggunaan lebih lanjut.
Arc Welding Robot yang digunakan pada PT. ASTRA HONDA MOTOR
Plant Kerja untuk melakukan pengelasan pada suatu bagian kendaraan bermotor
yang pada lingkup pengelasan untuk Frame body dan arm swing motor
dimana memanfaatkan otomatisasi pada proses pengelasan, keakuratan dan
efisiensi dalam proses kerja sehingga proses yang dihasilkan lebih cepat dan
halus. Proses pengelasan oleh robot ini dibantu oleh servo motor sebagai
penggerak dan dapat dikendalikan kemudian diprogram melalui teach
pendant.
Arc Welding Robot seri ALMEGA AX-V6 merupakan vertical articulated robot
yang memiliki 6 derajat kebebasan pada masing-masing axis / joint. Berikut
ini akan dijabarkan interval maximum dari gerakan masing-masing axis / joint
dan ukuran dari dari masing-masing appendage ( panjang lengan yang digerakkan
oleh axis / joint ) yaitu :
1. axis 1 ( sweep / waist / revolving)
memiliki ukuran tinggi lengan 430 mm dan jangkauan gerakan maksimum ±
170º dan diameter waist 320 mm
2. axis 2 ( lower arm / shoulder )
memliki panjang lengan 300 mm dan jangkauan sudut gerakan maksimum
sebesar - 155º / +90º
3. axis 3 ( upper arm / elbow )
memiliki ukuran tinggi lengan 580 mm dan jangkauan gerakan maksimum -
170º / +165º
4. axis 4 ( wrist roll / swing )
memiliki panjang 650 mm ( merupakan gabungan panjang elbow upper arm
dengan lengan wrist roll ini ) dan jangkauan gerakan maksimum ± 180º
5. axis 5 ( pitch / yaw / bending)
memiliki ukuran panjang 100 dan jangkauan gerakan maksimum -50º / +230º
6. axis 6 ( Wrist twist / end effector )
memliki ukuran tinggi 70 mm, diameter wrist 56 mm dan jangkauan
gerakan maksimum ± 360º
Gambar Working Area Almega AX-V6
Untuk robot yang mempunyai koordinat articulate, working area atau
work envelopes membentuk tear-shaped area bila ditinjau dari tampak samping.
Seperti pada robot ALMEGA AX-V6, karena robot ini mampu dipasang pada
bidang diatas lantai dan jangkauan gerakan tiap axes mampu menjangkau
sudut yang lebih besar dari robot articulated pada umumnya maka area
kerja yang dapat dibentuk oleh lengan-lengan robot. Untuk arah vertical
ke atas dan bawah mampu menjangkau jarak sebesar 2430 mm dan arah
horizontal menjangkau jarak sebesar 1242 mm ke depan, 1188 mm sebesar
arah ke belakang. Untuk working area bila dilihat dari tampak atas robot,
Robot ini mampu membentuk area lingkaran penuh disebabkan karena sudut
jangkauan mampu dibentuk oleh waist axis sebesar ±170º.
Bagian penyusun dan cara kerja Ar Welding Robot
Gambar Skema Arc Weding Robot
Keterangan :
1. MANIPULATOR
2. CONTROL UNIT
3. TEACH PENDANT
4. OPERATING BOX
5. CONTROL CABLE (manipulator –control unit)
6. WELDING POWER SUPPLY
7. CONTROL CABLE (control unit – WPS)
8. CO2/MAG WELDING TORCH
9. TORCH ATTACHED BRACKET
10. TORCH GAUGE ASSY
11. WIRE FEED UNIT
12. COAXIAL POWER CABLE
13. CABLE / HOUSE
14. GAS REGULATOR
15. CONDUIT WIRE
16. WIRE REEL STAND
Secara umum alur interface peripheral terhadap Kontroler robot adalah
sebagai berikut,
Secara umum Alur keadaan arc welding robot dapat dilihat dari gambar
dalam bentuk digaram state dibawah ini:
Gambar Diagram State Arc Welding Robot
Secara umum runtutan proses kerja arc welding robot dapat dilihat dari
gambar flow chart dibawah ini:
Gambar Flow chart arc welding robot 1 cycle process
Bagian – bagian Manipulator
1. MOTOR AXIS 1 s/d AXIS 6
Gambar 3.7 Manipulator
Satu unit manipulator digerakan oleh 6 unit Servo Motor AC
dengan kecepatan dan jangkauan (working area) yang berbeda-beda.
Motor axis 1 s/d 4 satu sumbu dengan gear axis sedangkan motor
axis 5 dan 6 dilengkapi dengan V-belt sebagai transmisi ke gear
2 . LIMIT SWITCH
Limit switch digunakan sebagai pembatas working area untuk axis
1.
3. INNER CABLE ASSY
Inner cable assy terdapat di dalam lengan
manipulator dengan rute dari bagian bawah sampai ke bagian atas
manipulator. Inner cable assy terdiri dari kabel daya dan kabel data.
4. WIRE FEEDER
Wire feeder merupakan bagian yang berfungsi
sebagai pengumpan wire dari wire drum sampai ke benda yang akan
dilas. Wire feeder dinlengkapi dengan satu roll dengan ukuran yang
disesuaikan dengan diameter wire.
Bagian – bagian Control Unit
1. MAIN BOARD dan PLC
Berfungsi untuk mengontrol seluruh sistem
dalam robot control unit, mengontrol kerja manipulator dan mengontrol
sinyal I/O antara robot control unit dan bagian lainnya. Merk PLC
(Programmable Logic Controller) yang digunakan berbeda-beda sesuai
dengan mesin yang bersangkutan. Pada beberapa jenis mesin tertentu
seperti dari maker OTC-Daihen tidak menggunakan PLC sebagai unit
kontrolnya akan tetapi menggunakan PCB card yang dilengkapi oleh
piranti input-output. Bahasa pemrograman yang digunakan secara
keseluruhan menggunakan ladder (diagram anak tangga).
Dilengkapi dengan Operation Status Indicator dan
Switch Setting of Main Board.
2. SERVO DRIVER UNIT
Berfungsi untuk membagi daya listrik ke tiap-tiap servo motor. Besar
daya yang dibagi disesuaikan dengan rating motor.
Unit driver servo motor yang ada pada robot AX- V6 ini dinamakan
inverter servo motor. Tidak lagi seperti robot keluaran terdahulu(8700,
alpha, DR400) yang drivernya masih debedakan berdasarkan blok-blok
tersendiri. Sehingga dapat dikatakan sistem servo untuk tipe robot EX dan
AX sudah berupa modul compact. Namun tetap dilengkapi Operation
Status Indicator dan Fuse of Servo Driver.
3. SERVO POWER UNIT
Berfungsi untuk mensuplai daya listrik berupa
tegangan listrik bolak-balik (AC) ke tiap – tiap servo motor setelah
melalui servo driver unit.
4. MOTHER BOARD
Berfungsi sebagai pusat seluruh sinyal yang ada di masing-masing part
PCB dalam control unit maupun perangkat yang ada diluar control unit
misalnya Teach Pendant, Personal Computer, Welding Interface.
Dilengkapi dengan setting switch.\
5. SEQUENCE BOARD
Berfungsi sebagai interface dengan bagian output devies misalnya
Operating Box, Starting Box, dan I/O untuk operasi robot.
Dilengkapi dengan status Indicator, Setting Switch, Connector, Test Pin,
Fuses, Relay.
6. POWER UNIT
Berfungsi sebagai power supply ke sebagian besar PCB dalam
control unit, servo power dan external memory unit. Rating output
voltage bervariasi sesuai dengan kebutuhan masing-masing unit PCB.
Dilengkapi fuses dan connector.
7. ABSOLUTE ENCODER BATTERIES
Berfungsi sebagai batterai untuk mem-backup data absolute encoder
manipulator. Batterai ini akan mengisi ulang selama control robot ON
dan menjadi backup power supply saat control robot OFF.Untuk
kondisi batterai baru bisa membackup data selama 10 hari. Spesifikai
batterai nominal 3.0V x 3 unit, charging voltage 3.8V – 4V dan jenisnya
Charged Batterai (batteraii isi ulang). Periode penggantian sekurang –
kurangnya sekali dalam 3 tahun.
8. AUXILIARY TRANSFORMER
Trafo ini berfungsi sebagai sumber tegangan untuk absolute encoder
batt, releasing brake, welding interface.
9. TERMINAL BLOACK / RELAY UNIT
Berfungsi sebagai communication interface I/O dengan perangkat luar
(relay, sensor, push button, solenoid valve dll). Satu unit terminal
block/relay unit terdiri dari 20 input dan 20 output. Jumlah I/O bisa
ditambah dengan cara menambah satu unit terminal block/relay unit lagi.
TUGAS MEKATRONIKA
ROBOT INDUSTRI
DISUSUN OLEH:
JURUSAN TEKNIK MESIN S-1
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG
2013
NAMA : FINDI KUSNUL HIDAYAT
NIM : 1011053