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