LAPORAN TUGAS AKHIR PERANCANGAN DAN PEMBUATAN MEKANISME PENGGERAK NOSEL PADA MESIN LAYER MANUFACTURING Diajukan sebagai salah satu prasyarat untuk mendapatkan gelar sarjana
Disusun oleh : Nama
: Fahd Riyal Pris
NIM
: 04 525 031
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA 2009
LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING PERANCANGAN DAN PEMBUATAN MEKANISME PENGGERAK NOSEL PADA MESIN LAYER MANUFACTURING
TUGAS AKHIR
Disusun oleh : Nama NIM
: Fahd Riyal Pris : 04 525 031
Dinyatakan telah diperiksa dan disahkan : Yogyakarta, Desember 2009
Menyetujui, Dosen Pembimbing
Muhammad Ridlwan, ST., MT.
ii
LEMBAR PENGESAHAN PENGUJI PERANCANGAN DAN PEMBUATAN MEKANISME PENGGERAK NOSEL PADA MESIN LAYER MANUFACTURING
TUGAS AKHIR Oleh : Nama
: Fahd Riyal Pris
No. Mahasiswa
: 04 525 031
Telah Dipertahankan di Depan Sidang Penguji sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Islam Indonesia Yogyakarta, Desember 2009
Tim Penguji
Muhammad Ridlwan, ST., MT. Ketua
Agung Nugroho Adi, ST., MT. Anggota I
Yustiasih Purwaningrum, ST., MT. Anggota II Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Islam Indonesia Muhammad Ridlwan, ST., MT.
iii
Halaman persembahan
KUPERSEMBAHAN TUGAS AKHIR INI
Saya persembahkan Laporan Tugas Akhir ini kepada Ayah, Ibu serta kedua Adikku tercinta. Terimakasih atas segala doa, kasih saying, pengorbanan, ketulusan dan kesabaran serta dukungan yang diberikan selama ini sehingga Riyal dapat menyelesaikan studi ini dengan baik.
Amien ya rabbal ‘aalamien.....
iv
MOTTO
“....Barang siapa bersungguh-sungguh mendekati Allah (bertaqwa) niscaya akan diberi jalan keluar bagi setiap urusannya, dan akan diberi rizqi dari tempat yang tak pernah disangka-sangka, dan barang siapa yang bertawakal hanya kepada Allah niscaya akan dicukupi segala kebutuhannya... “. (Al Qur’an surat Ath Thalaq : 3)
“Maka sesungguhnya beserta kesukaran ada kemudahan. Maka apabila engkau telah selesai (dari suatu urusan), maka kerjakanlah (urusan) yang lain dengan sungguh-sungguh, dan hanya kepada Tuhan-mulah hendaknya kamu berharap”. (QS. surat Al Insyiraah : 6-8)
v
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr, Wb. Segala puji dan syukur bagi Allah SWT yang telah melimpahkan segala taufik dan hidayahnya-Nya sehingga penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Sholawat serta salam penulis sampaikan kepada Nabi Muhammad saw sebagai pembawa rahmat di muka bumi. Tugas Akhir dengan judul “Perancangan dan Pembuatan Mekanisme Penggerak Nosel Pada Mesin Layer Manufacturing” ini dibuat sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar Sarjana (S1) di Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Islam Indonesia. Dengan segenap ketulusan hati, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Bapak Fathul Wahid, ST., Msc, selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri Universitas Islam Indonesia Yogyakarta 2. Bapak Muhammad Ridlwan, ST., MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin, dan sebagai dosen pembimbing tugas akhir yang telah
banyak
meluangkan waktu dan memberikan petunjuk dan pengarahan. 3. Segenap Dosen dan Karyawan Fakultas Teknologi Industri yang telah membantu baik dalam
kegiatan akademis, maupun administratif,
khususnya jurusan Teknik Mesin atas segala dedikasinya dalam memberikan ilmu kepada penulis serta memberikan bantuan dalam segala hal. 4. Bapak, Ibu & Adikku tercinta yang selalu memberikan perhatian, do’a dan dukungan kepada penulis. 5. Semua sahabat dan teman-temanku di Jurusan Teknik Mesin. 6. Kepada Tria Magdalena, ST. terima kasih atas dukungannya selama ini dan anak-anak kost pink (Wahyu, Bayu, Deny, Ranggi, Iqbal, Handiq, Agus dan lain-lainnya). vi
7. Semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini yang tak dapat penulis sebutkan satu persatu. Akhir kata penulis berharap kiranya Laporan Tugas Akhir ini akan memberikan manfaat bagi pembaca.
Wassalamu’alaikum Wr, Wb. Yogyakarta, Desember 2009
Penulis
vii
ABSTRAKSI Layer Manufacturing merupakan suatu proses pembuatan obyek 3D berdasarkan lapis demi lapis material. Berbagai metode yang digunakan dalam pembuatan produk dengan proses layer manufacturing salah satunya dengan pembuatan pola yang berupa tanggul sesuai dengan bentuk produk yang akan dibuat. Laporan ini menjelaskan mengenai perancangan dan pembuatan mekanisme penggerak nosel dua axis sebagai alat bantu untuk membuat produk pada proses layer manufacturing. Mekanisme ini menggunakan komponen yang standar untuk mesin perkakas. Mekanisme ini digerakkan maju-mundur pada sumbu X dan sumbu Y oleh poros berulir (ballscrew) yang diputar. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian kelurusan dari alat yang dibuat. Mekanisme penggerak nosel dua axis ini didukung dengan komponen yang memiliki tingkat ketelitian yang baik, sehingga produk yang dihasilkan baik karena memiliki nilai toleransi < 0.1 mm . Kata kunci : Mekanisme penggerak nosel, dua sumbu gerak, uji geometri
viii
DAFTAR ISI Halaman Judul ......................................................................................................... i Lembar Pengesahan Dosen Pembimbing ............................................................... ii Lembar Pengesahan Dosen Penguji ...................................................................... iii Halaman persembahan........................................................................................... iv Halaman Motto ....................................................................................................... v Kata Pengantar....................................................................................................... vi Abstraksi .............................................................................................................. viii Daftar Isi ................................................................................................................ ix Daftar Tabel .......................................................................................................... xii Daftar Gambar ..................................................................................................... xiii
Bab 1 PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang ......................................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah .................................................................................... 2
1.3
Batasan Masalah ...................................................................................... 2
1.4
Tujuan Penelitian ..................................................................................... 3
1.5
Manfaat Penelitian ................................................................................... 3
1.6
Sistematika Penulisan .............................................................................. 3
Bab 2 DASAR TEORI 2.1
Penelitian Terdahulu atau Penelitian Sebelumnya Telah Dibuat............. 4
2.2
Layer Manufacturing ............................................................................... 4
2.2.1
Metrologi dan Kontrol Kualitas Geometrik ..................................... 5
2.2.2
Alat Ukur yang Digunakan ............................................................... 6
2.3
Tes Ketelitian Geometrik ......................................................................... 9
2.3.1
Kelurusan .......................................................................................... 9
2.3.2
Kerataan .......................................................................................... 10
2.3.3
Kesejajaran ..................................................................................... 10
2.3.4
Ketegaklurusan ............................................................................... 11 ix
2.3.5 2.4
Teori Pengukuran Geometri................................................................... 12
2.4.1 2.5
Rotasi .............................................................................................. 11
Kesalahan atau Penyimpangan Dalam Proses Pengukuran ............ 12
Autodesk Inventor.................................................................................. 14
Bab 3 METODOLOGI PENELITIAN 3.1
Diagram Alir Proses Perancangan ......................................................... 16
3.2
Alat dan Bahan Perancangan ................................................................. 17
3.3
Bagian Utama Mesin Layer ................................................................... 18
3.3.1
Ballscrew ........................................................................................ 18
3.4
Kriteria Perancangan.............................................................................. 20
3.5
Desain gambar menggunakan CAD (Computer Aided design) ............. 21
3.6
Tahapan Perancangan ............................................................................ 22
3.6.1
Desain Perakitan ............................................................................. 23
3.6.2
Simulasi .......................................................................................... 24
3.7
Proses Pembuatan Mekanisme Penggerak Nosel Dua Axis .................. 25
3.7.1
Landasan Bagian Bawah ................................................................ 26
3.7.2
Siku Penyangga .............................................................................. 27
3.7.3
Dudukan Ballscrew ........................................................................ 28
3.7.4
Tiang Penyangga ............................................................................ 29
3.7.5
Penyangga linear ............................................................................ 31
3.7.6
Konektor ......................................................................................... 33
3.7.7
Dudukan Nosel ............................................................................... 34
3.8
Metode Pengujian Mekanisme Penggerak Dua Axis ............................ 35
3.8.1
Pengujian Kelurusan ....................................................................... 36
3.8.2
Pengujian kerataan.......................................................................... 37
3.8.3
Pengujian kesejajaran ..................................................................... 38
3.8.4
Pengujian Ketegaklurusan .............................................................. 40
Bab 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1
Pendahuluan ........................................................................................... 42 x
4.2
Data Hasil Pengukuran .......................................................................... 42
4.2.1
Hasil Pengujian Kelurusan Sumbu X dan Sumbu Y ...................... 43
4.2.2
Hasil Pengujian Kesejajaran Sumbu X Pertama dan X Kedua ...... 43
4.2.3
Hasil Pengujian Ketegaklurusan Sumbu X, Y................................ 44
4.3
Pembahasan Kesalahan Alat .................................................................. 45
4.4
Keunggulan Dibandingkan Alat Yang Sudah Ada Sebelumnya ........... 45
Bab 5 PENUTUP 5.1
Kesimpulan ............................................................................................ 58
5.2
Saran ...................................................................................................... 58
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xi
DAFTAR TABEL Tabel 3-1 Tabel bahan .......................................................................................... 17 Tabel 3-2 Tabel alat .............................................................................................. 18 Tabel 3-3 Data ballscrew...................................................................................... 19 Tabel 3-4 Data linear guideway ........................................................................... 20 Tabel 4-1 Nilai kelurusan sumbu X dan kelurusan sumbu y................................ 43 Tabel 4-2 Nilai kesejajaran sumbu X pertama dan sumbu X kedua .................... 44 Tabel 4-3 Nilai ketegaklurusan sumbu X, Y ........................................................ 44 Tabel 4-4 Data hasil pengujian kelurusan gerak X, Y dan X, Z per 5 mm pada sumbu X pertama ................................................................................. 47 Tabel 4-5 Data hasil pengujian kelurusan gerak X, Y dan X, Z per 5 mm pada sumbu X kedua .................................................................................... 49 Tabel 4-6 Data hasil pengujian kelurusan gerak Y, X dan Y, Z per 5 mm pada sumbu Y ............................................................................................... 51 Tabel 4-7 Data hasil pengujian kesejajaran x pertama dan X kedua per 5 mm ... 53 Tabel 4-8 Data hasil pengujian ketegaklurusan X, Y per 5 mm .......................... 55
xii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2-1 Waterpass ........................................................................................... 6 Gambar 2-2 Penyiku ............................................................................................... 7 Gambar 2-3 Dial Indicator ..................................................................................... 7 Gambar 2-4 Jangka Sorong .................................................................................... 8 Gambar 2-5 Mikrometer ......................................................................................... 9 Gambar 3-1 Diagram alir proses perancangan ..................................................... 16 Gambar 3-2 Ballscrew .......................................................................................... 18 Gambar 3-3 Linear Guideway .............................................................................. 20 Gambar 3-4 Konstruksi desain menggunakan CAD ............................................ 21 Gambar 3-5 Layar menu start up ......................................................................... 22 Gambar 3-6 Layar sketch untuk membuat gambar 2 dimensi .............................. 23 Gambar 3-7 Toolbar pada layar assembly ............................................................ 24 Gambar 3-8 Toolbar pada layar presentation....................................................... 24 Gambar 3-9 Landasan bagian bawah.................................................................... 27 Gambar 3-10 Letak siku penyangga ..................................................................... 27 Gambar 3-11 Bentuk siku penyangga .................................................................. 28 Gambar 3-12 Letak dudukan ballscrew................................................................ 28 Gambar 3-13 Dudukan ballscrew ......................................................................... 29 Gambar 3-14 Tiang penyangga ............................................................................ 31 Gambar 3-15 Letak penyangga linear .................................................................. 32 Gambar 3-16 Penyangga linear ............................................................................ 32 Gambar 3-17 Konektor ......................................................................................... 33 Gambar 3-18 Hasil pemasangan konektor............................................................ 34 Gambar 3-19 Letak pemasangan dudukan nosel .................................................. 34 Gambar 3-20 Dudukan nosel ................................................................................ 35 Gambar 3-21 Arah sumbu X dan sumbu Y pada mekanisme penggerak nosel ... 36 Gambar 3-22 Pengujian kelurusan pada linear arah sumbu X dan Y .................. 37 Gambar 3-23 Pengujian kerataan pada penyangga linear .................................... 38 Gambar 3-24 Pengujian kesejajaran dan ketinggian terhadap meja rata .............. 39 xiii
Gambar 3-25 Pengujian kesejajaran dan ketinggian terhadap meja rata pada sumbu Y .......................................................................................... 39 Gambar 3-26 Pengujian ketegaklurusan saat melakukan perakitan ..................... 40 Gambar 3-27 Pengujian ketegaklurusan LM block terhadap meja rata ................ 41 Gambar 4-1 Hasil perakitan mekanisme dua axis ................................................ 42 Gambar 4-2 Alat baru ........................................................................................... 46 Gambar 4-3 Alat yang sudah ada sebelumnya ..................................................... 46 Gambar 4-4 Hasil alat baru................................................................................... 46 Gambar 4-5 Hasil alat sebelumnya....................................................................... 46 Gambar 4-6 Pengambilan data pada sumbu X pertama ....................................... 47 Gambar 4-7 Grafik hasil data pada sumbu X pertama ......................................... 48 Gambar 4-8 Pengambilan data pada sumbu X kedua ........................................... 49 Gambar 4-9 Grafik hasil data pada sumbu X kedua............................................. 50 Gambar 4-10 Pengambilan data pada sumbu Y ................................................... 51 Gambar 4-11 Grafik hasil data pada sumbu Y ..................................................... 52 Gambar 4-12 Pengambilan data kesejajaran X pertama dan X kedua ................. 53 Gambar 4-13 Grafik hasil data kesejajaran .......................................................... 54 Gambar 4-14 Pengambilan data ketegaklurusan X, Y ......................................... 55 Gambar 4-15 Grafik hasil data ketegaklurusan X, Y ........................................... 56 Gambar 4-16 Daerah toleransi pada sumbu X, Y................................................. 57
xiv
Bab 1 PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang
Layer manufacturing adalah berupa struktur data dari suatu prototipe 3 dimensi berdasarkan lapis demi lapis material. Teknologi ini mampu mempersingkat waktu yang diperlukan untuk perancangan produk dan pengembangannya. Dalam proses pembuatannya dapat menggunakan proses permesinan otomatis atau manual. Tetapi kali ini dikhususkan pada proses permesinan dengan mekanisme yang menyerupai mesin CNC (Computerize
Numerical Control). Dalam perakitan mesin perkakas untuk metode layer manufacturing diperlukan pemahaman tentang mesin perkakas dan peralatan yang dibuat berdasarkan konsep ketelitian geometris dari komponen-komponen yang membentuknya. Persyaratan yang penting untuk struktur mesin perkakas termasuk persyaratan fungsional dan kekakuan, bentuk, dan keselamatan. Dalam persyaratan daya guna dari mesin perkakas, diperlukan kekakuan statis dan dinamis untuk ketepatan dan ketelitian. Perancangan dan pembuatan alat sebelumnya masih banyak kekurangan diantaranya mekanisme kerja pada pengendali meja masih manual dan hasil produk yang dihasilkan masih kurang baik. Suatu mesin umumnya direncanakan untuk suatu krakteristik fungsional yang tertentu. Misalnya, mesin frais dirancang dengan
kemampuan
untuk
mengerjakan
suatu
benda
kerja
dengan
mempergunakan pisau frais (cutter) sebagai pahat penyayat yang berotasi (berputar pada sumbu mesin) dan benda kerja bergerak lurus. Karakteristik geometrik komponen-komponen mesin mempunyai pengaruh yang besar atas fungsi mesin. Selain karakteristik fungsional, karakteristik geometrik ditentukan oleh si perancang yang kemudian dicantumkan dalam gambar teknik. Karakteristik fungsional mesin tidak hanya ditentukan oleh karkteristik geometrik saja, beberapa hal yang juga berpengaruh antara lain: kekerasan,
1
2
kekuatan, kekakuan dan sebagainya yang berhubungan dengan karakteristik material. Karena mesin terdiri atas bagian-bagian yang dirakit maka metode perakitan pun juga berpengaruh pada fungsi mesin. Demikian pula halnya dengan pemakainya. Mesin hanya bisa berfungsi dengan baik jika digunakan dengan baik dan benar. Mengingat pentingnya tata cara perakitan mesin perkakas khususnya untuk metode layer manufacturing agar tidak terjadi sesuatu yang tidak diinginkan dalam proses produksi nantinya dan pentingnya faktor ketelitian maka untuk itu penulis mengambil judul “ Perancangan dan Pembuatan Mekanisme Penggerak Nosel Pada Mesin Layer Manufacturing “.
1.2
Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang, maka dapat diambil suatu rumusan masalah
sebagai berikut : 1.
Bagaimana merancang atau mendesain mesin layer manufacturing dengan menggunakan software autodesk inventor.
2.
Bagaimana membuat mesin layer manufacturing sesuai ketentuan.
3.
Bagaimana cara menggabungkan atau merakit bagian-bagian dari mesin yang mempunyai
fungsi
yang
berbeda
menjadi
satu
kesatuan
dengan
memperhitungkan segi ketelitian dalam tiap pemasangan komponen mesin tersebut.
1.3
Batasan Masalah Dari permasalahan diatas perlu adanya batasan-batasan masalah agar
dalam pembahasan tidak menyimpang dari tema pokok masalah yang sedang dibahas. Batasan tersebut meliputi : 1.
Perancangan dan pembuatan mekanisme penggerak nosel dua axis.
2.
Pengujian ketelitian kelurusan sumbu X dan sumbu Y < 0,1 mm.
3.
Software yang digunakan adalah autodesk inventor.
3
1.4
Tujuan Penelitian Tujuan yang ingin dicapai adalah membuat suatu mekanisme penggerak
nosel sebagai alat bantu untuk membuat produk dengan metode layer
manufacturing gerak sumbu x dan y dengan tingkat ketelitian dan kelurusan yang baik.
1.5
Manfaat Penelitian Dengan adanya alat bantu mekanisme penggerak dua axis ini diharap
dapat membantu dalam pembuatan pola yang berupa lembaran-lembaran yang dibuat secara kontinyu dengan tingkat ketelitian yang baik dan sesuai dengan bentuk produk yang akan dibuat sehingga mendapatkan hasil yang maksimal.
1.6
Sistematika Penulisan Sistematika penulisan yang disajikan dalam laporan Tugas Akhir ini
yaitu, Bab I pendahuluan bab ini meliputi latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan perancangan, manfaat penelitian dan sistematika penulisan. Bab II dasar teori bab ini meliputi teori yang mendukung pelaksanaan tugas akhir ini. Bab III metodologi penelitian bab ini berisikan tentang diagram alir proses perancangan, alat dan bahan perancangan dan metode-metode pengujian yang dilakukan. Bab IV hasil dan pembahasan bab ini berisikan tentang lanjutan bab berikutnya dimana hasil perancangan akan dibahas dan dianalisis. Bab V penutup merupakan bab penutup yang berisi kesimpulan penelitian
dan
saran
untuk
pengembangan
penelitian
selanjutnya.
Bab 2 DASAR TEORI 2.1
Penelitian Terdahulu atau Penelitian Sebelumnya Telah Dibuat Pada tugas akhir Hariadi (2003) mekanisme penggerak nosel dua axis
sebagai alat bantu untuk membuat produk pada proses layer manufacturing. Perancangan dan pembuatan alat masih banyak kekurangan diantaranya mekanisme kerja, kepresisian dan ketelitian alat, sehingga hasil produk yang dihasilkan masih kurang baik, terlihat ketidakrataan pada permukaan layer yang dikarenakan karena ketidakdataran salah satu bagian, karena dalam proses pembuatannya kurang memperhatikan ketelitian geometri alat. Dalam hal ini lebih mengedepankan geometri pada tingkat ketegaklurusan dan kelurusan dari meja, sehingga hasil dari pembuatan yang dilakukan dapat lebih sempurna dan baik.
2.2
Layer Manufacturing Perkembangan teknologi saat ini sudah semakin pesat. Semua orang
seakan-akan berlomba untuk menciptakan sesuatu yang baru. Salah satu teknologi yang saat ini berkembang pesat adalah teknologi permesinan atau manufaktur. Tuntutan untuk menciptakan sesuatu yang baru adalah bagaimana cara menciptakan dengan metode yang sangat efektif dan dalam waktu yang singkat pula. Salah satu teknologi itu diantaranya adalah layer manufacturing. Konsep dasar teknologi ini adalah penambahan material produk dari kecil menjadi besar sehingga menjadi sebuah produk atau dapat diartikan layer manufacturing yaitu suatu proses pembuatan obyek 3D berdasarkan lapis demi lapis material.
Layer manufacturing merupakan salah satu dari metode layer pembuatan pola dapat dilakukan secara manual ataupun dapat dikerjakan menggunakan mesin CNC milling. Metode manual ini diperuntukkan bagi industri kecil yang belum memiliki peralatan yang lengkap. Dengan menggunakan metode layer 4
5
manufacturing, produk dibuat perkomponen sehingga menjadi satu kesatuan produk. Dalam proses pembuatan, lembaran (sheet) yang berupa cairan ditempatkan di atas permukaan yang datar dan halus kemudian lembaran tersebut dibuat layer per layer secara kontinyu dengan ketebalan perlembarnya sesuai yang diinginkan. Karena jumlah lembaran yang diperlukan biasanya sangat banyak, maka dibutuhkan suatu mesin atau meja otomatis yang mampu bergerak seperti mesin CNC yang mempunyai arah sumbu X dan Y. Berdasarkan hal tersebut diatas mendapatkan sebuah pemikiran untuk merancang suatu mesin yang presisi yang dapat digunakan untuk membuat sebuah lembaran-lembaran secara otomatis. Dengan demikian metode ini mampu mempersingkat waktu yang diperlukan untuk perancangan produk dan pengembangannya.
Layer manufacturing adalah suatu proses pembuatan obyek 3D berdasarkan lapis demi lapis material (Tontowi,2006), Teknologi ini mampu mempersingkat waktu yang diperlukan untuk perancangan produk dan pengembangannya. Karena cepatnya proses, maka teknologi ini digunakan juga untuk pembuatan prototype, yang kemudian dikenal dengan nama rapid
prototyping. Alat bantu meja mesin pembuat layer untuk ukuran skala sedang ini dirancang bertujuan untuk mendapatkan hasil analisa produk yang lebih teliti dari metode-metode yang sudah diteliti dan dikembangkan. Maka dari itu dalam sebuah perancangan ini yang perlu diperhatikan adalah:
2.2.1
Metrologi dan Kontrol Kualitas Geometrik Metrologi adalah ilmu tentang ukur mengukur dan memegang peran yang
penting dalam produksi. Kontrol mesin dan penanganan mesin untuk sebagian tergantung pada pengukuran.
6
2.2.2 Alat Ukur yang Digunakan Waterpass Waterpass merupakan alat ukur kerataan suatu permukaan. Cara kerja alat ini adalah dengan menempatkannya pada bidang permukaan yang akan diketahui kerataannya, pembacaan kerataan dapat dilihat pada bagian atas waterpass yaitu berupa gelembung air yang bergerak diantara dua garis sejajar. Apabila gelembung air tersebut berada tepat diantara dua garis sejajar, maka bisa dikatakan permukaan tersebut sejajar.
Gambar 2-1 Waterpass
Penyiku Penyiku merupakan alat yang biasa digunakan untuk menentukan ketegaklurusan bagian sudut dari sebuah benda. Suatu harga sudut yang mungkin lebih penting dari harga sudut yang lain adalah sudut 90°, atau dikenal dengan sudut siku. Dua buah garis atau bidang yang berpotongan sehingga membentuk sudut 90° disebut saling tegak lurus. Ketegaklurusan ini amat penting dalam proses pengukuran maupun dalam proses pembuatan komponen mesin. Sebagai contoh, apabila proses mikrometer atau sensor jam ukur tidak tegak lurus dengan benda ukur maka akan terjadi kesalahan ukur. Demikian pula halnya apabila poros ukur mikrometer kedalaman tidak tegak lurus dengan permukaan ukur dari badan mikrometer.
7
Gambar 2-2 Penyiku
Dial Indicator Dial indicator terdiri dari piringan berskala, spindel, penunjuk atau jarum dan pemegang. Umumnya jangkau gerak spindel sama dengan 2 ½ kali putaran penunjuk. Antara ujung spindel dan petunjuk terdapat mekanisme perkalian yang teliliti, yang membesarkan setiap pergerakan spindel. Dial indicator dapat mengukur ketidaktelitian dalam penyebarisan, dan deviasi permukaan yang seharusnya pararel, atau alat ini dengan langsung dapat menunjukkan variasi toleransi terhadap ukuran sebenarnya.
Gambar 2-3 Dial Indicator
8
Jangka Sorong Jangka sorong adalah alat ukur yang ketelitiannya dapat mencapai seperseratus milimeter. Terdiri dari dua bagian, bagian diam dan bagian bergerak. Pembacaan hasil pengukuran sangat bergantung pada keahlian dan ketelitian pengguna maupun alat. Sebagian keluaran terbaru sudah dilengkapi dengan bacaan digital. Pada versi analog, umumnya tingkat ketelitian adalah 0.05mm
untuk jangka sorang dibawah 30cm dan 0.02 untuk yang diatas 30cm. Kegunaan jangka sorong adalah:
1.
untuk mengukur suatu benda dari sisi luar dengan cara diapit;
2.
untuk mengukur sisi dalam suatu benda yang biasanya berupa lubang (pada pipa, maupun lainnya) dengan cara diulur;
3.
untuk mengukur kedalamanan celah/lubang pada suatu benda dengan cara "menancapkan/menusukkan" bagian pengukur.
Gambar 2-4 Jangka Sorong (Belly, 2009)
Mikrometer Mikrometer merupakan alat ukur yang umum digunakan untuk mengukur suatu benda dengan ketelitian seperseribu millimeter (10-3). Mikrometer digunakan secara luas dalam bidang mekanik untuk mengukur ketebalan secara
tepat dari blok-blok bagian luar. Diameter dalam maupun luar ke dalaman slot. Mikrometer banyak digunakan dalam studi pengukuran, mengingat bahwa micrometer itu sendiri mudah dalam penggunaanya dan ketelitiannya mencapai
(10-3) mm sehingga keakuratan hasil pengukuranyang diperoleh tidak diragukan lagi. Mikrometer dikelompokkan 4 jenis umum berdasarkan kegunaannya,
yaitu:
9
1.
Mikrometer Luar (Outside Micrometer) digunakan untuk mengukur kawat, lapisan-lapisan,blok-blok dan batang-batang.
2.
Mikrometer Dalam (Inside Micrometer) digunakan untuk mengukur diameter lubang.
3.
Mikrometer Kedalaman (Depth Micrometer) digunakan untuk mengukur kedalaman suatu slot.
4.
Mikrometer Gabungan (Bore Micrometer) digunakan untuk mengukur secara akurat diameter paling dalam pada suatu lubang (gabungan dari ketiga micrometer diatas).
Gambar 2-5 Mikrometer (Ir. Bambang P.S., 2009)
2.3
Tes Ketelitian Geometrik Garis ataupun bidang permukaan yang terdapat pada suatu mesin
perkakas bila ditinjau dari bentuk, posisi atau gerak pindahnya terlihat memiliki suatu ciri tertentu yang bisa diungkapkan dalam bentuk : 1.
Kelurusan (straighness)
2.
Kerataan (flatness)
3.
Kesejajaran (parallelism)
4.
Ketegaklurusan (squareness)
5.
Rotasi (rotation)
2.3.1 Kelurusan Secara umum pegertian kelurusan mencakup : 1.
Kelurusan suatu garis dalam dua bidang
10
2.
Kelurusan komponen
3.
Kelurusan suatu gerak lurus Pada pengertian (1) dan (2) yang dimaksud dengan kelurusan adalah bila
jarak antara setiap titik pada garis tersebut terhadap dua bidang saling tegak lurus dan paralel terhadap garis itu, lebih kecil dari suatu harga batas yang tertentu untuk masing-masing bidang tersebut. Sedangkan kelurusan suatu gerakan lurus didefinisikan sebagai kesejajaran lintasan suatu titik pada komponen yang bergerak lurus, relatif terhadap suatu garis referensi yang searah dengan arah gerakan komponen itu. Dalam pengujian ketelitian geometrik mesin perkakas pada umumnya melibatkan pengertian kelurusan komponen dan kelurusan suatu gerakan lurus misalnya kelurusan lintasan luncur (slide ways) dan kelurusan gerakan lurus ‘carriage’.
2.3.2
Kerataan Suatu bidang permukaan dinyatakan rata bila perubahan jarak tegak lurus
dari titik-titik pada permukaan itu terhadap bidang geometrik yang sejajar dengan permukaan yang diuji adalah lebih kecil dari suatu harga batas yang tertentu. Dalam pengujian ketelitian geometrik mesin perkakas maka bidang geometrik yang dimaksud di atas adalah merupakan bidang refrensi. Dalam praktek biasanya permukaan yang dijadikan bidang refrensi adalah : 1.
Permukaan meja rata (surface plate)
2.
Bidang referensi yang berasal dari sekumpulan garis-garis lurus yang dibentuk oleh batang sisi lurus.
2.3.3
Kesejajaran Dalam mesin perkakas terdapat bidang, bagian permukaan, garis ataupun
gerakan komponen yang dalam interaksinnya harus sejajar satu dengan yang lainnya sedemikian rupa sehingga ketelitian bentuk maupun geometrik benda kerja yang dihasilkannya masih berada dalam batas toleransi yang direncanakan.
11
2.3.4
Ketegaklurusan Ketegaklurusan pada mesin perkakas umumnya menyangkut :
1.
Garis, sumbu maupun bidang
2.
Ketegaklurusan gerak komponen Beberapa contoh ketegaklurusan pada mesin perkakas misalnya,
ketegaklurusan gerak komponen yang dalam hal ini adalah gerak dudukan pahat dalam arah melintang relatif terhadap sumbu spindel pada suatu mesin bubut. Dalam kasus ini sumbu spindel adalah garis semu sehingga untuk memungkinkan pengujian ketegaklurusan tersebut dipergunakan alat bantu batang sisi lurus atau blok paralel (parallel block). Sumbu spindel pada mesin gurdi radial yang tegaklurus terhadap meja kerjanya. Dalam kasus ini pada spindel mesin gurdi tersebut dipasang alat bantu untuk penempatan jam ukur dan sekalian untuk mewakili sumbu spindel tersebut. Ujung stilus jam ukur disentuhkan pada permukaan batang sisi lurus yang diletakkan di atas meja kerja untuk mewakili bidang rata meja kerja tersebut. Hal ini dimaksud untuk menghindari masalah kerataan meja kerja itu sendiri.
2.3.5
Rotasi Pada umumnya dalam mesin perkakas, misalnya pada mesin bubut, mesin
freis, mesin gurdi, mesin gerinda, terdapat komponen-komponen rotasi yakni poros spindel dan poros ulir (lead screw). Kesalahan gerak komponen rotasi mencakup hal-hal sebagai berikut : 1.
Simpang putar (run out)
2.
Slip aksial periodik (periodical axial slip)
3.
Keming (camming) Dalam pengujian komponen rotasi, kesalahan gerak yang terjadi bisa
mencakup hanya simpang putar atau hanya slip aksial periodik saja atau bisa pula kombinasi dari keduanya. Ketelitian komponen rotasi tersebut tergantung dari besar kesalahan geraknya.
12
2.4
Teori Pengukuran Geometri Pengukuran geometris mencakup tiga aspek dari geometri yaitu ukuran,
bentuk dan kekasaran permukaan. Lebih terperinci lagi maka jenis pengukuran dapat dibedakan sebagai berikut: 1.
Linier
2.
Sudut atau kemiringan
3.
Kedataran
4.
Profil
5.
Ulir
6.
Roda gigi
7.
Penyetelan posisi
8.
Kekasaran permukaan Dari
bermacam-macam
jenis
pengukuran
tersebut
diatas
hanya
pengukuran linier yang paling banyak dipakai. Macam-macam masalah pengukuran dapat dipecahkan dengan menggunakan pengukuran linier, misalnya pengukuran dimensi dengan toleransinya juga penentuan kesalahan bentuk. Hasil pengukuran yang paling baik dapat dicapai dengan memilih alat ukur dan cara ukur yang tepat tergantung dari kondisi benda ukur dan ketentuan hasil yang diinginkan.
2.4.1
Kesalahan atau Penyimpangan Dalam Proses Pengukuran Pengukuran adalah merupakan proses yang mencangkup tiga bagian yaitu
benda ukur, alat ukur dan orang, karena ketidaksempurnaan dari masing-masing bagian ini maka bisa dikatakan bahwa tidak ada satupun pengukuran yang memberikan ketelitian yang absolute (Rochim dan Wirjomartono, 1982). Kesalahan akan selalu ada, yaitu merupakan perbedaan antara hasil pengukuran dengan
harga
yang
dianggap
benar.
Setiap
pengukuran
mempunyai
ketidaktelitian (kesalahan) yang berbeda-beda, tergantung dari kondisi alat ukur, benda ukur, metode pengukuran dan kecakapan si pengukur. Apabila suatu pengukuran dilakukan untuk kedua, ketiga dan seterusnya untuk n kali pengukuran yang identik (sama) maka hasil dari setiap pengukuran
13
tersebut tidak selalu tepat sama, mereka kurang lebih akan terpencar disekitar harga rata-ratanya. Dari pembicaran singkat diatas, maka dapat kita definisikan dua istilah yang terpenting dalam pengukuran, yaitu ketelitian dan ketepatan.
2.4.1.1 Ketelitian (accuracy) Ketelitian adalah persesuaian antara hasil pengukuran dengan harga sebenarnya (dimensi obyek ukur). Harga sebenarnya tidak pernah diketahui, yang dapat ditentukan hanyalah harga pendekatan atau yang disebut dengan harga yang dianggap benar. Perbedaan antara harga yang diukur dengan harga yang dianggap benar adalah disebut dengan kesalahan sistematis (systematic error). Semakin kecil kesalahannya, maka proses pengukuran dikatakan teliti.
2.4.1.2 Ketepatan (precision, repeatability) Ketepatan adalah kemampuan proses pengukuran untuk menunjukkan hasil yang sama dari pengukuran yang dilakukan berulang-ulang dan identik. Hasil pengukuran selalu akan terpencar disekitar harga rata-ratanya. Semakin dekat harga–harga tersebut dengan harga rata-ratanya, maka proses pengukuran mempunyai ketepatan yang tinggi. Ukuran yang dipakai sebagai pegangan untuk menyatakan ketepatan adalah besarnya kesalahan rambang (random eror). Faktor-faktor yang membuat suatu proses pengukuran menjadi tidak teliti dan tidak
tepat
dapat
(www.lspitb.org©2006): 1.
Alat ukur
2.
Benda ukur
3.
Posisi pengukuran
4.
Lingkungan dan
5.
Orang (si pengukur)
berasal
dari
berbagi
sumber
diantaranya
14
2.5
Autodesk Inventor Pada umumnya perancangan dimulai dari sketsa konsep asli atau dari
sebuah foto. Sketsa atau foto tersebut bisa dirubah atau digambar kembali secara keseluruhan dalam software autodesk inventor. autodesk inventor merupakan program software khusus yang memberikan kemudahan bagi pemakainya untuk merancang suatu produk 3D dengan kualitas tinggi. Sama halnya dengan cara lain, perancangan dengan autodesk inventor mempunyai tujuan untuk membuat atau merancang suatu produk sesuai dengan yang kita inginkan. autodesk inventor bisa digunakan untuk membuat suatu perancangan 2D dan kemudian baru menambahkan dimensi 3D. Ciri-ciri yang dimiliki autodesk inventor antara lain yaitu : 1.
Perancangan 2D
2.
Pemodelan 3D
3.
Perakitan Part
4.
Presentasi atau penyajian
5.
Pengujian
6.
Sheet metal Autodesk inventor mempunyai kelebihan yaitu pada perakitan dan
simulasi. Tahapan merancang suatu desain adalah membuat model benda kerja, menggabungkan (merakit) benda kerja dengan batasan-batasan tertentu, simulasi, serta dilengkapi dengan Drawings untuk memperjelas tentang dimensi-dimensi benda kerja. Fungsi dan keistimewaan software inventor antara lain yaitu: 1.
Dengan cepat dapat membuat desain yang rumit dari sketsa yang ada menggunakan tools desain inventor.
2.
Dengan mudah dapat membuat gambar suatu produk, dan dapat merubah dimensi gambar yang diinginkan karena dengan menggunakan software ini tidak perlu menggambar ulang jika terjadi kesalahan dimensi yang diberikan kita cukup mengedit pada dimensi yang kita inginkan.
3.
Dapat mensimulasikan mekanisme produk yang dirancang, sehingga kita dapat mengetahui cara kerja dari produk yang dirancang dengan mudah.
15
4.
Dapat mengetahui kekakuan, dan kelenturan dari bahan yang telah ditentukan pada saat melakukan perakitan.
5.
Langsung dapat melakukan rendering dengan mudah pada saat bagian (part) yang telah selesai dibuat.
Bab 3 METODOLOGI PENELITIAN
3.1
Diagram Alir Proses Perancangan Mulai
Identifikasi Masalah dan Tujuan Penelitian
Studi Pustaka Perumusan Masalah
Perencanaan Desain Part
Pembuatan Part Mesin
Perakitan Mesin
Pengukuran Perakitan 1. Kelurusan 2. Kerataan 3. Kesejajaran 4. Ketegaklurusan
Lakukan Perbaikan
Toleransi kelurusan, kesejajaran, ketegaklurusan, Arah Sumbu X dan Y
Tidak
< 0,1 mm
Ya Selesai Gambar 3-1 Diagram alir proses perancangan
16
17
Pada proses pembuatan suatu produk atau alat, perlu dilakukan proses perancangan terlebih dahulu. Bentuk dari rancangan dalam bentuk tiga dimensi dan berupa gambar teknik. Pembuatan mekanisme penggerak nosel dua axis ini tidak terlepas dari proses perancangan tersebut. Seperti yang dapat dilihat pada gambar 3.1 diagram alir atau flowchart di atas.
3.2
Alat dan Bahan Perancangan Dalam suatu proses pembuatan mesin atau alat perlu ditinjau segi material
bahan baku yang akan digunakan dan proses-proses apa saja yang diperlukan atau dipersiapkan. Pada pembuatan alat ini material bahan baku yang digunakan untuk komponen-komponen pada mesin sudah ditentukan pada proses perancangan model tersebut, sehingga dalam proses pembuatan mekanisme ini hanya mengumpulkan bahan-bahan baku yang diperlukan seperti pada tabel 3.1. Tabel 3-1 Tabel bahan
No 1
Nama
Keterangan
Aluminium plat
Tebal 10mm dan Tebal 8mm
Aluminium balok
Dimensi 25x25mm, panjang 45mm
2
Baut L
Diameter M3 dan M4
3
Bearing 6900Z
Diameter luar 22mm, Tebal 6 mm Diameter dalam 10mm
4
Besi profil poros
Diameter 25
5
Linear guideway
Dimensi 15 x 12.5mm, panjang 300mm
6
Rolled ballscrew
Diamter 16mm, panjang 330mm
7
Pin
Diameter 22mm, Tebal 1mm
Pemilihan jenis mesin dan proses permesinan yang akan digunakan tidak dapat dilakukan secara sembarangan, tetapi memerlukan pengetahuan dasar tentang jenis-jenis mesin produksi yang ada dan klasifikasi proses-proses permesinan yang dapat dilakukan pada mesin perkakas tersebut. Pada pembuatan komponen-komponen mesin layer ini, alat-alat dan mesin yang digunakan, seperti pada tabel 3.2.
18
Tabel 3-2 Tabel alat
No
Nama
No
Nama
1
Amplas
10
Mesin bubut
2
Bevel Protactor (Busur bilah)
11
Mesin cut off
3
Dial Indicator
12
Mesin drill
4
EDM (Electric Discharge Machine)
13
Mesin Milling
5
Gergaji Tangan
14
Mistar
6
High Master
15
Penggaris siku
7
Jangka Sorong
16
Tap tangan
8
Jig
17
Waterpass
9
Kunci L
3.3
Bagian Utama Mesin Layer
3.3.1 Ballscrew Ballscrew terdiri dari poros dan nut yang berputar mengikuti alur ulir pada poros sehingga nut dapat bergerak maju mundur searah sumbu poros, seperti diperlihatkan oleh tanda panah pada gambar 3.2 dan data tabel 3.3 . Ulir tidak memenuhi sepanjang poros karena ujung poros bertumpu pada linear bearing dan berhubungan langsung dengan motor penggerak.
Gambar 3-2 Ballscrew
19
Ballscrew merupakan bagian mesin yang paling presisi karena mempunyai beberapa kelebihan antara lain: 1.
Kecepatan putar yang baik
2.
Keakuratan yang tinggi
3.
Akselerasi lebih baik
4.
Getaran yang kecil sehingga tidak menimbulkan suara berisik
Tabel 3-3 Data ballscrew
3.3.2 Linear Guideway Setiap linear guideway mempunyai satu atau dua buah linear motion block (LM Block) yang gunanya sebagai tempat dudukan, seperti pada gambar 3.3 dan data tabel 3.4, setiap LM block mempunyai empat buah lubang untuk tempat baut yang digunakan sebagai pengikat antara LM block dengan bagian atas ataupun antara LM block dengan ballscrew pada mekanisme penggerak nosel dua axis ini. Pada setiap rel linear guideway terdapat beberapa buah lubang untuk tempat baut
20
pengikat antara konektor dengan bagian atas ataupun antara konektor dengan ballscrew. LM block mempunyai arah pergerakan sepanjang rel linear guideway.
Gambar 3-3 Linear Guideway Tabel 3-4 Data linear guideway
3.4
Kriteria Perancangan Perencanaan desain mesin perkakas ini dengan merancang model gambar
3D mesin layer, yang menggunakan linear guideway dan rolled ballscrew yang terdiri dari beberapa bagian dan peralatan untuk pengukuran seperti penyiku, jangka sorong, mistar, high master, bevel protactor, waterpass dan dial indicator. Perancangan menggunakan software inventor yang mempunyai kelebihan yaitu
21
dapat digunakan untuk mensimulasikan gerakan dari gambar benda yang telah dibuat. Kriteria desain yang menjadi pertimbangan dalam melakukan perancangan adalah: 1.
Menentukan letak linear guideway
2.
Sistem putaran rolled ballscrew yang baik
3.
Keakuratan dan presisi
4.
Ketelitian dalam pengukuran
3.5
Desain gambar menggunakan CAD (Computer Aided design) Dalam pembuatan alat terlebih dahulu dibuat desain, pembuatan desain
berfungsi untuk mempermudah dalam pembuatan suatu alat karena desain merupakan gambaran dalam pembuatan alat. Pendesainan di gambar untuk masing-masing komponen dan kemudian keseluruhan komponen disatukan menjadi satu bagian sehingga membentuk gambar dari keseluruhan produk yang akan dibuat. Bagian-bagian mesin layer yang didesain diupayakan mempunyai bentuk yang proporsional, seperti pada gambar 3.4.
Gambar 3-4 Konstruksi desain menggunakan CAD
22
3.6
Tahapan Perancangan Tahap awal dari penulisan tugas akhir ini adalah mengidentifikasi masalah
dan menentukan tujuan penelitian, selanjutnya mencari literatur studi mengenai pokok bahasan sehingga didapat perumusan masalah, yaitu Bagaimana mendesain, merakit dan mensimulasikan mesin layer jenis linear guideway dengan memperhatikan segi keakuratan, ketelitian dan ketepatan dalam perakitannya. Setelah itu dilakukan penelitian melalui sketsa foto untuk mempelajari tentang bentuk bagian-bagian mesin serta cara kerjanya, peralatan yang mendukung dalam proses perakitan seperti alat ukur dan alat pembantu pengukuran. Dilanjutkan dengan pembuatan desain mesin menggunakan software autodesk inventor. Pembuatan desain mesin ini dimulai dengan membuka software autodesk inventor, lalu pilih menu standart.ipt untuk membuat gambar bagian-bagian mesin yang nantinya akan dirakit seperti terlihat pada gambar 3.5, bentuk dan ukuran menggunakan contoh sketsa gambar pada foto agar didapatkan hasil desain yang proporsional.
Gambar 3-5 Layar menu start up
23
Setelah masuk ke dalam menu standart.ipt maka akan muncul layar sketch yang gunanya untuk membuat gambar dua dimensi seperti yang ditunjukkan oleh gambar 3.6, kemudian pilih perintah return pada toolbar untuk mengolah gambar dua dimensi menjadi gambar tiga dimensi. Gambar tiga dimensi dapat di-edit ukuran dan bentuknya melalui toolbar yang berada di pojok kiri bawah layar dengan cara klik kanan sesuai dengan nama perintah yang telah dilakukan (contoh perintah : Revolve 1), kemudian pilih edit sketch untuk memperbaiki gambar dua dimensi atau edit feature untuk memperbaiki luasan perintah tiga dimensinya.
Gambar 3-6 Layar sketch untuk membuat gambar 2 dimensi
3.6.1 Desain Perakitan Setelah semua bagian-bagian mesin dan komponen-komponen pendukung didesain, maka tahap selanjutnya adalah merakit semua bagian-bagian mesin dan komponen-komponen pendukung tersebut, seperti pada gambar 3.7. Langkah pertama yang harus dilakukan adalah membuka file baru pada program autodesk inventor lalu pilih standart.iam pada layar menu start up, maka akan muncul layar assembly yang gunanya untuk menggabungkan bagian-bagian dari mesin.
24
Gambar 3-7 Toolbar pada layar assembly
Pilih perintah place component menggunakan mouse atau ketik P pada keyboard untuk menempatkan komponen mesin yang telah dibuat di atas ke layar assembly. Selanjutnya untuk mengatur posisi penempatan dari komponen digunakan perintah constraint.
3.6.2 Simulasi Penempatan komponen mesin yang telah diatur pada layar assembly kemudian dilanjutkan dengan simulasi perakitan. Pilih menu standard.ipn maka akan muncul layar presentation. Setelah layar presentation terbuka lalu pilih perintah create view untuk memasukkan komponen yang sudah dirakit di layar assembly.
Gambar 3-8 Toolbar pada layar presentation
25
Pengaturan gerakan simulasi menggunakan perintah tweak components, sedangkan untuk melihat hasil simulasi menggunakan perintah animate. Simulasi yang telah dibuat dapat direkam ke dalam bentuk file. avi atau film dengan cara memilih icon berwarna merah yang ditunjukkan oleh panah cursor, seperti pada gambar 3.8. Perancangan dan pembuatan mekanisme penggerak nosel dua axis ini diharapkan dapat membantu dalam pembuatan pola yang berupa tanggul, sesuai dengan bentuk produk yang akan dibuat dengan tingkat ketelitian yang baik. Tata kerja dalam penelitian yang dilakukan meliputi perancangan, perakitan dan pengujian. Tiap komponen material, perakitan dan animasi digambarkan dalam bentuk 3D-nya (3 dimensinya) dengan menggunakan Software Autodesk Inventor Professional 2008. Hal ini dilakukan untuk memudahkan proses pembuatan mekanisme.
3.7
Proses Pembuatan Mekanisme Penggerak Nosel Dua Axis Pada proses pembuatan mekanisme, langkah-langkah yang harus
dilakukan yaitu: 1.
Menentukan material dan jumlah dari tiap komponen bahan yang akan digunakan. Seperti yang tercantum pada tabel bahan baku (tabel 3-1).
2.
Menentukan alat-alat yang akan digunakan. Untuk lebih jelasnya lihat pada tabel peralatan (tabel 3-2). Pembuatan mekanisme dibagi menjadi beberapa bagian yaitu, pembuatan
landasan bagian bawah mekanisme, pembuatan penyangga linear guideway, pembuatan dudukan ballscrew, pembuatan tiang bagian bawah untuk sumbu X dan tiang bagian atas untuk sumbu Y, pembuatan konektor antara tiang pada bagian atas, LM block, dan ballscrew, pembuatan siku penyangga untuk tiang bagian bawah dan siku untuk landasan bagian dalam, pembuatan dudukan nosel. Hasil perakitan mekanisme penggerak dua axis yang telah dirakit tersebut seperti pada gambar 4.1.
26
3.7.1 Landasan Bagian Bawah Landasan merupakan bagian dari mesin yang paling utama, berfungsi sebagai landasan tempat dimana bagian lainnya bertumpu. Landasan sendiri menumpu empat buah tiang penyangga yang digunakan untuk menopang ballscrew dan linear guideway maupun digunakan untuk menahan beban yang ada diatasnya. Material pada landasan bagian bawah mekanisme ini menggunakan aluminium plat dengan ketebalan 8 mm, material ini dipotong dan dibentuk sesuai ukuran yang telah direncanakan, setelah dipotong dan dibentuk sesuai ukurannya kemudian pada bagian sisi-sisi plat yang telah dipotong diratakan dengan proses milling sesuai dengan desain yang telah dirancang sebelumnya, selain proses milling pada pembuatan landasan bagian bawah mekanisme ini juga melibatkan proses pembuatan lubang dengan proses drill, agar baut dapat mengikat maka dilakukan proses hand taps (pembuatan ulir dalam) secara manual, selain itu pada beberapa bagian lubang tersebut juga dilakukan counter bore sehingga kepala baut L yang terpasang bisa masuk ke dalam agar rapi sehingga bisa rata dengan bidang landasan. Landasan yang lain bisa menyatu karena dibuatkan siku untuk landasan bagian bawah mekanisme yang ditempatkan pada bagian dalam sudut, siku landasan ini mempunyai dimensi 25 mmx 25 mm dengan tebal 8 mm, pada bagian ini pun terdapat beberapa proses yaitu, proses cut off untuk pemotongan bahan, setelah itu bagian sisi – sisinya dirapikan dan dibentuk dengan menggunakan proses milling sesuai dengan rancangan yang telah disiapkan, kemudian dilakukan proses drill dan counter bore seperti pada gambar 3.9. Fungsi dari landasan bagian bawah mekanisme ini adalah untuk menempatkan semua komponen mekanisme yang berada diatasnya.
27
Gambar 3-9 Landasan bagian bawah
3.7.2 Siku Penyangga Siku penyangga adalah bagian yang langsung menempel pada bagian landasan, siku penyangga ini berfungsi untuk tempat menempelnya tiang penyangga agar bisa berdiri tegak, seperti yang terlihat pada gambar 3.10.
Tiang penyangga bagian bawah
Siku penyangga
Landasan
Gambar 3-10 Letak siku penyangga
Material pada siku penyangga ini menggunakan aluminium profil balok dengan dimensi 25 mm x 25 mm dengan panjang 45 mm. Pada pembuatan siku penyangga ini melibatkan beberapa proses, sebelum pembentukan dilakukan pemotongan bahan yang diperlukan dengan proses cut off, pembuatan bentuk yang sesuai dengan rancangan yang telah dibuat ini dilakukan dengan proses milling, pembuatan lubang menggunakan proses drill, kemudian lubang ini berfungsi sebagai tempat mengikat baut yang telah diproses dengan hand taps seperti pada gambar 3.11.
28
Gambar 3-11 Bentuk siku penyangga
3.7.3 Dudukan Ballscrew Pada bagian utama yaitu ballscrew yang berperan penting sebagai penggerak mekanisme dua axis ini, diperlukan tambahan alat agar dapat difungsikan dengan baik pada saat bertumpu pada tiang penyangga yang berupa dudukan ballscrew, seperti pada gambar 3.12. Tujuan dari alat ini adalah agar tidak merusak ballscrew itu sendiri karena proses pembubutan untuk memperkecil diameter pada bagian ujungnya, maka diperlukan dudukan ini yang pembuatannya dapat disesuaikan dengan bearing yang banyak dijual, sehingga memudahkan dalam penggantian apabila terjadi kerusakan.
Dudukan ballscrew Bearing
Ballscrew
Gambar 3-12 Letak dudukan ballscrew
29
Material pada dudukan ballscrew ini seperti pada gambar 3.13 menggunakan besi profil silinder atau poros, dengan proses cut off dipotong menjadi beberapa bagian sesuai dengan keperluan untuk dudukan ballscrew pada mekanisme ini, pembuatan dan pembentukan dudukan yang telah dirancang dilakukan dengan proses pembubutan secara bertingkat, untuk mencekam ballscrew pada dudukan ini dibuat lubang – lubang tempat baut L counter dengan proses drill yang setelah itu dibuatkan ulir dalam dengan proses hand taps, agar dudukan tidak cepat berkarat karena terbuat dari besi maka dilakukan proses pemanasan dengan suhu yang tinggi kemudian dicelupkan ke dalam oli sehingga warnanya menjadi berubah.
Gambar 3-13 Dudukan ballscrew
3.7.4 Tiang Penyangga Bagian tiang penyangga ini berperan penting dalam menyangga linear guideway dan ballscrew sebagai mekanisme penggerak pada sumbu X dan juga pada sumbu Y, tiang penyangga bagian bawah serta bagian atas ini terdapat beberapa bagian, penempatan antara linear guideway dan ballscrew yang berbeda, pada tiang penyangga bagian bawah letak ballscrew berada dibawah linear guideway, sebaliknya pada tiang bagian atas linear guideway berada dibawah ballscrew, letak yang berbeda tersebut telah sesuai dengan rancangan sebelumnya. Pada tiang bagian bawah terdapat alur pin sebagai pengunci bearing, untuk tiang
30
bagian atas tidak ada alur pin dikarenakan tebal plat aluminium yang berbeda antara tiang penyangga bagian bawah dan bagian atas. Material pada tiang penyangga menggunakan lembaran aluminium plat dengan ketebalan 10 mm dan 8 mm pada tiang penyangga atas. Pada proses pembuatan tiang penyangga ini lembaran aluminium plat tersebut dilakukan proses cut off sesuai dengan keperluan yang akan digunakan. setiap tiang bagian sisi - sisinya diratakan sesuai rancangan dengan menggunakan proses milling. Pembuatan lubang untuk baut dan counter bore dengan menggunakan proses drill, pada tiang penyangga atas melibatkan pembuatan ulir dengan proses hand taps, sedangkan pada bagian bawah tidak menggunakan proses pembuatan ulir. Pembuatan dudukan bearing dan alur pin yaitu dengan proses bubut dalam pada tiang penyangga bagian bawah ini, tetapi proses ini berbeda dengan tiang penyangga bagian atas, pada tiang penyangga bagian atas dudukan bearing tidak menggunakan proses bubut dikarenakan tidak ada pembuatan alur pin, sehingga dengan proses drill sudah cukup untuk pembuatan dudukan bearing. Pada tiang penyangga bagian bawah maupun bagian atas terdapat alur untuk tempat penyangga linear selain itu pada alur ini lubang baut dibuat agak memanjang karena sangat berfungsi untuk penyettingan naik dan turun penyangga linear, alur ini berfungsi dimana penyangga linear ditempatkan, pembuatan alur ini melibatkan proses milling dengan menyesuaikan tebal dari penyangga linear itu sendiri, setelah proses milling pembuatan alur tersebut pada bagian sudut ternyata hasilnya membentuk radius, untuk membuat bagian sudut menjadi siku maka perlu dilakukan juga proses EDM (electric discharge machine) seperti pada gambar 3.14.
31
Tiang atas
Tiang bawah Alur
Sesudah di EDM
Tempat bearing
Sebelum di EDM
Gambar 3-14 Tiang penyangga
3.7.5 Penyangga linear Pada bagian penyangga linear ini berfungsi sebagai tempat dudukan atau penyangga linear guideway, di linear itu sendiri terdapat lubang-lubang yang khusus disediakan untuk tempat baut pengikat terhadap penyangganya. Material yang digunakan untuk penyangga linear ini adalah lembaran aluminium plat dengan ketebalan 8 mm. Diperlukan tiga penyangga pada mekanisme penggerak dua axis ini, di bagian bawah terdapat dua penyangga sedangkan untuk bagian atas hanya memerlukan satu penyangga.
32
Linear penyangga
Gambar 3-15 Letak penyangga linear
Proses pembuatan penyangga linear ini memerlukan beberapa tahapan proses yaitu, proses cut off atau pemotongan lembaran aluminium, setelah pemotongan menjadi beberapa bagian, maka dilakukan proses milling untuk merapikan, meratakan dan pembentukan model penyangga linear ini sesuai dengan ukuran pada saat dirancang, seperti pada gambar 3.16. Pembuatan lubang untuk tempat pengikat baut pada penyangga ini mengikuti ukuran dari linear itu sendiri, kemudian dilakukan pembuatan lubang menggunakan proses drill, lubang – lubang yang telah dibuat dilakukan pembuatan ulir dalam dengan menggunakan proses hand taps yang disesuaikan dengan ukuran baut yang diinginkan.
Gambar 3-16 Penyangga linear
33
3.7.6 Konektor Bagian konektor ini sangat berperan penting dalam penggerak mekanisme dua axis, pada bagian bawah terdapat dua buah model konektor karena berfungsi sebagai penghubung antara ballscrew dengan LM block, dan antara LM block dengan tiang bagian atas. Konektor pada bagian atas hanya menghubungkan antara ballscrew dengan LM block, seperti yang terlihat pada gambar 3.17.
Konektor ballscrew dengan LM block
Konektor LM block dengan tiang atas
Gambar 3-17 Konektor
Konektor dibuat dengan memanfaatkan material yang berupa lembaran aluminium plat, pada konektor bagian bawah aluminium memiliki ketebalan 10 mm sedangkan untuk konektor pada bagian atas ketebalan aluminium 8 mm, tetapi ada sedikit perbedaaan proses pembuatan konektor antara ballscrew dengan LM block, dan antara LM block dengan tiang bagian atas. Pembuatan konektor ini dibutuhkan beberapa proses untuk membuatnya, sesuai dengan ukuran dan rancangan yang telah didesain. Tahapan pembuatan antara ballscrew dengan LM block bagian bawah dan bagian atas ini bentuknya yang sama, tetapi yang membedakan adalah ukuran dimensi dari konektor. Konektor antara ballscrew dengan LM block pada bagian bawah dan bagian atas ini dimulai dengan proses cut off yaitu pemotongan aluminium sesuai dengan kebutuhan dari mekanisme dua axis tersebut, sesuai dengan desain yang telah dirancang maka untuk pembentukan konektor dilakukan proses milling, pada bagian lubang untuk baut dan counter bore dengan menggunakan proses drill, dan ada bagian lubang yang harus dibuat ulir dalam dengan menggunakan proses hand
34
taps. Konektor antara antara LM block dengan tiang bagian atas ini hanya melibatkan proses milling untuk pembentukan yang sesuai dengan rancangan, pembuatan lubang untuk tempat baut dan counter bore dengan menggunakan proses drill.
bagian bawah
bagian atas
Gambar 3-18 Hasil pemasangan konektor
3.7.7 Dudukan Nosel Dudukan nosel adalah salah satu bagian pendukung dari mekanisme penggerak nosel dua axis ini yang letaknya berada pada bagian atas, dimana fungsi dari dudukan nosel ini adalah sebagai penyangga nosel, dudukan nosel ini langsung menempel pada LM block, seperti pada gambar 3.19
Dudukan nosel
LM block
Gambar 3-19 Letak pemasangan dudukan nosel
Material aluminium dipilih karena permukaannya halus dan mudah untuk dibentuk dalam proses permesinan. Pada awalnya aluminium ini berbentuk
35
aluminium plat dengan ketebalan 8 mm, karena bentuknya kecil bisa dipotong dengan menggunakan gergaji tangan. Pembuatan bentuk yang dibuat sesuai dengan rancangan yaitu menggunakan proses milling, kemudian untuk melubangi dan membuat counter bore bagian tempat baut dengan menggunakan proses drill, ada beberapa lubang juga ditambahkan ulir dalam dengan proses hand taps.
Gambar 3-20 Dudukan nosel
3.8
Metode Pengujian Mekanisme Penggerak Dua Axis Pengujian harus dilakukan pada setiap mekanisme atau alat yang dibuat
karena pengujian pada mekanisme merupakan suatu cara untuk mengetahuai alat dapat bekerja dengan baik atau tidak. Pengujian dilakukan secara bertahap, baik bagian mekanik maupun tentang kecermatan pada saat pengukuran. Pengujian dimaksudkan untuk mengetahui baik atau tidaknya bagian-bagian yang telah dirakit, sehingga dapat dintentukan layak dipakai atau tidak, apabila perlu penambahan bagian lain atau peralatan lain yang memungkinkan mekanisme ini mendapatakan hasil baik. Pengujian kelurusan yang dilakukan yaitu pengujian pengukuran pada arah gerak sumbu X dengan sumbu Y, seperti pada gambar 3.21. Sebelum melakukan pengujian ketegaklurusan sumbu X dengan sumbu Y dan pengujian kelurusan sumbu X dan Y, terlebih dahulu merakit setiap komponen-komponen dari mekanisme dimulai dari perakitan komponen pada sumbu X dengan mengatur posisi ballscrew yang berfungsi sebagai penggerak linear guideway, linear guideway ini harus sejajar dan rata. Pada saat melakukan
36
pengaturan kesejajaran dan kerataan, mekanisme ini harus diletakkan di atas meja rata yang sudah disetting kerataannya.
Y
X Gambar 3-21 Arah sumbu X dan sumbu Y pada mekanisme penggerak nosel
3.8.1 Pengujian Kelurusan Dalam pengujian ini dilakukan pengamatan cara kerja mekanik dari komponen linear guideway yang akan dipasang pada sumbu X dan Y karena apabila terjadi banyak penyimpangan maka hasilnya tidak akan baik. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui nilai maksimum pergeseran dari linear guideway. Apabila nilai pergeseran yang didapat sangat kecil maka hasil produk yang dibuat akan lebih baik, seperti pada gambar 3.22. Langkah-langkah pengujian yang dilakukan : 1.
linear guideway sebelum dirakit atau dipasang perlu dilihat terlebih dahulu untuk memastikan siap dipakai. Linear guideway yang dipakai dipastikan tidak rusak, tidak ada cacat dan harus baik sehingga pada saat LM block digeser tidak macet.
2.
Pengujian kelurusan dilakukan diantaranya mengukur gerakan geser Linear guideway pada sumbu X dan Y dengan menggunakan alat ukur dial indicator,
37
Gambar 3-22 Pengujian kelurusan pada linear arah sumbu X dan Y
3.8.2 Pengujian kerataan Penyangga linear guideway merupakan bagian yang digunakan sebagai landasan atau penopang untuk semua komponen yang berada diatasnya, terdapat 2 penyangga linear pada sumbu X, hal yang paling mendasar adalah apabila saat pengukuran penyangga linear tidak rata air, maka dapat dipastikan bahwa hasil pengukuran komponen yang lain pun akan berpengaruh terhadap hasil perakitan, sedangkan pada sumbu Y terdapat 1 penyangga linear, seperti pada gambar 3.33. Pengukuran kerataan ini menggunakan waterpass yang ditempatkan secara horizontal diatas penyangga linear. Apabila terjadi perubahan ukuran yang ditunjukkan oleh waterpass maka kemungkinan penyangga linear tidak rata air, hal yang harus dilakukan adalah menaikkan atau menurunkan penyangga linear sampai ditemukan posisi yang rata air.
38
Gambar 3-23 Pengujian kerataan pada penyangga linear
3.8.3 Pengujian kesejajaran Linear guideway ditempatkan pada panyangga linear dan dikunci dengan menggunakan baut L, sebagai pengunci pada bagian tengah linear guideway yang telah disediakan 6 buah lubang baut. Jangka sorong ditempatkan diatas kedua masing-masing LM block pada sumbu X lalu digerakkan sepanjang jalur rel linear guideway, cara ini untuk mengukur kesejajaran ketinggian antara linear guideway satu dengan yang lain, seperti pada gambar 3.34.
39
Gambar 3-24 Pengujian kesejajaran dan ketinggian terhadap meja rata pada sumbu X
Mengukur kesejajaran antara linear guideway pada sumbu X juga dengan menggunakan high master di titik yang berbeda pada setiap ujung rel linear. High master ditempatkan diatas meja rata kemudian sensornya diletakkan pada LM block, apabila ada perubahan ukuran yang ditunjukkan oleh high master lakukan penyetingan hingga dapat posisi yang sejajar pada sumbu X. pada sumbu Y pengukuran kesejajaran juga perlu dilakukan, linear guideway harus sejajar pada permukaan bidang meja rata, seperti pada gambar 3.35.
Gambar 3-25 Pengujian kesejajaran dan ketinggian terhadap meja rata pada sumbu Y
40
3.8.4 Pengujian Ketegaklurusan Pengujian ketegakluruan komponen yang membentuk siku terhadap komponen yang lain, apakah sudah sesuai sudut 90° atau belum karena apabila tidak tegak lurus maka hasil yang diperoleh sudut akan menyimpang dari yang diharapkan, pada saat melakukan perakitan apabila antara komponen yang satu dengan yang lain tidak siku maka akan terjadi penyimpangan sudut atau kemiringan, seperti pada gambar 3.36.
Gambar 3-26 Pengujian ketegaklurusan saat melakukan perakitan
41
Sumbu X dengan sumbu Y pada mekanisme ini harus membentuk sudut 90
0
karena itulah pengujian ketegaklurusan dilakukan pada mekanisme ini
terhadap bidang permukaan meja rata. Pengujian ketegaklurusan sumbu X dengan sumbu Y ini dilakukan pada LM block, komponen bawah sebagai sumbu X dengan LM block terhadap bidang permukaan meja rata, bagian atas sebagai sumbu Y terhadap bidang permukaan meja rata dengan menggunakan alat ukur busur bilah (bevel protractor) yang digunakan sebagai alat bantu dalam pengujian ketegaklurusan, seperti pada gambar 3.37.
Gambar 3-27 Pengujian ketegaklurusan LM block terhadap meja rata pada sumbu X dan Y
Bab 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1
Pendahuluan Tujuan dari pengujian adalah untuk mengetahui unjuk kerja dari
mekanisme penggerak nosel dua axis yang telah dibuat seperti pada gambar 4.1, sudah sesuai dengan perancangan dan nilai toleransi kelurusan, kesejajaran dan ketegaklurusan yang diijinkan < 0,1 mm seperti pada gambar 4.12, sehingga dilakukan suatu pembahasan lebih lanjut data-data yang diperoleh dari masing masing pengujian.
Gambar 4-1 Hasil perakitan mekanisme dua axis
4.2
Data Hasil Pengukuran Dari beberapa tahapan pengujian yang telah dilakukan, seperti pada
gambar (gambar 4.2, gambar 4.4, gambar 4.6, gambar 4.8 dan gambar 4.10), pada mekanisme penggerak nosel dua axis ini maka diperoleh data-data hasil pengukuran yang dapat diketahui dari tabel-tabel dibawah, ada pun jenis pengukuran yang dilakukan yaitu, kelurusan sumbu X,Y, kesejajaran antara X
42
43
pertama dan X kedua, ketegaklurusan sumbu X, Y bisa diketahui dengan melakukan pengukuran kelurusan terhadap sumbu tersebut yang menghasilkan data (tabel 4.1, tabel 4.2, tabel 4.3, tabel 4.4 dan tabel 4.5) yang digunakan untuk membuat grafik, seperti pada gambar (gambar 4.3, gambar 4.5, gambar 4.7, gambar 4.9 dan gambar 4.11).
4.2.1
Hasil Pengujian Kelurusan Sumbu X dan Sumbu Y Kelurusan sumbu X dan sumbu Y bisa ditentukan dari nilai pergeseran
maksimum pengukuran dikurangi dengan nilai pergeseran minimum pengukuran. Pada data hasil pengukuran kelurusan gerak per 5 mm pada sumbu X (L = 0-200 mm), setelah dilakukan pengujian didapat bahwa nilai pergeseran maksimum sebesar 10 mikron dan pergeseran minimum sebesar -10 mikron pada sumbu X pertama seperti pada gambar 4.2. pergeseran maksimum sebesar 10 mikron dan pergeseran -10 mikron pada sumbu X kedua seperti pada gambar 4.4. Pada data hasil pengukuran kelurusan per 5 mm pada sumbu Y (L = 0-200 mm), setelah dilakukan pengujian didapat bahwa nilai pergeseran maksimum sebesar 10 mikron dan pergeseran minimum sebesar -10 mikron untuk lebih jelasnya lihat tabel 4.1. Tabel 4-1 Nilai kelurusan sumbu X dan kelurusan sumbu y
Sumbu X pertama X kedua Y
Pergeseran maksimum (mikron) 10 10 10
Pergeseran minimum (mikron) -10 -10 -10
Kelurusan (mikron) 20 20 20
Dari tabel di atas dapat dilihat nilai kelurusan sumbu X dan sumbu Y tidak melebihi 0,1 mm yang berarti ketidaklurusan < 0,1 mm.
4.2.2
Hasil Pengujian Kesejajaran Sumbu X Pertama dan X Kedua Kesejajaran sumbu X pertama dan sumbu X kedua bisa ditentukan dari
nilai pergeseran maksimum pengukuran dikurangi dengan nilai pergeseran
44
minimum pengukuran. Pada data hasil pengukuran kelurusan gerak per 5 mm pada sumbu X (L = 0-200 mm) setelah dilakukan pengujian didapat bahwa nilai pergeseran maksimum sebesar 15 mikron dan pergeseran minimum sebesar -15 mikron untuk lebih jelasnya lihat tabel 4.2. Sumbu X pertama sebagai sumbu referensi seperti pada gambar 4.8.
Tabel 4-2 Nilai kesejajaran sumbu X pertama dan sumbu X kedua
Sumbu
Pergeseran maksimum (mikron)
Pergeseran minimum (mikron)
Kesejajaran (mikron)
X pertama & X kedua
15
-15
30
Dari tabel di atas dapat dilihat nilai kesejajaran sumbu X pertama dan sumbu X kedua tidak melebihi 0,1 mm yang berarti kesejajaran < 0,1 mm.
4.2.3
Hasil Pengujian Ketegaklurusan Sumbu X, Y Ketegaklurusan sumbu X, Y bisa ditentukan dari nilai pergeseran
maksimum pengukuran dikurangi dengan nilai pergeseran minimum pengukuran. Pada data hasil pengukuran ketegaklurusan gerak per 5 mm (L = 0-200 mm) sumbu X pertama sebagai bidang referensi seperti pada gambar 4.10, setelah dilakukan pengujian didapat bahwa nilai
pergeseran maksimum sebesar 15
mikron dan pergeseran minimum sebesar -15 mikron untuk lebih jelasnya lihat tabel 4.3. Tabel 4-3 Nilai ketegaklurusan sumbu X, Y
Sumbu X, Y
Pergeseran maksimum (mikron) 15
Pergeseran minimum (mikron) -15
Ketegaklurusan (mikron) 30
Dari tabel di atas dapat dilihat nilai ketegaklurusan sumbu X, Y pertama tidak melebihi 0,1 mm yang berarti ketegaklurusan < 0,1 mm.
45
4.3
Pembahasan Kesalahan Alat Untuk mendefinisikan penyimpangan diperlukan toleransi kesalahan yaitu
besar kecilnya penyimpangan yang masih diperbolehkan sesuai dengan spesifikasi yang dinyatakan dalam standar pengkalibrasian. Pengukuran adalah merupakan proses yang mencakup tiga bagian yaitu benda ukur, alat ukur, dan orang (si pengukur). Karena ketidaksempurnaan masing-masing bagian ini maka bisa dikatakan bahwa tidak ada satu pun pengukuran yang memberikan ketelitian absolute. Kesalahan selalu ada, yaitu merupakan perbedaan antara hasil pengukuran dengan harga yang dianggap benar. Setiap pengukuran mempunyai ketidaktelitian yang berbeda-beda, tergantung dari kondisi alat ukur, benda ukur, metode pengukuran dan keahlian pengukur. Apabila suatu alat pengukuran dilakukan untuk kedua, ketiga dan seterusnya untuk beberapa kali pengukuran yang identik (sama) maka hasil dari setiap pengukuran tersebut tidak selalu sama, maka kurang lebih akan tercantum disekitar harga rata-ratanya. Adapun kesalahan yang terjadi pada saat melakukan pengujian mekanisme penggerak nosel dua axis yang diteliti diantaranya pada alat ukur dial indicator dan alat bantu yang berupa square level yaitu kesalahan yang menyebabkan pergerakan jarum dial indicator berubah-ubah setiap pergerakan. hal ini disebabkan oleh beberapa faktor sebagai berikut; 1. Dial indicator yang berfungsi sebagai alat ukur yang digunakan belum pernah dilakukan pengkalibrasian. 2. Pada bagian square level sebagai bidang referensi ternyata banyak bagianbagian permukaannya yang bergelombang, sehingga sensor pada dial indicator ini bergerak mengikuti gelombang-gelombang pada permukaan square level.
4.4
Keunggulan Dibandingkan Alat Yang Sudah Ada Sebelumnya Desain konstruksi mekanisme penggerak nosel ini memiliki beberapa hal
yang merupakan kelebihan yang tidak dimiliki oleh alat yang telah ada
46
sebelumnya, seperti pada gambar 4.2 dan Gambar 4.3. Diantaranya yaitu pembuatan mekanisme ini dengan kepresisian dan menggunakan linear guideway dan ballscrew. Dengan desain yang dirancang sederhana akan tetapi mempunyai dimensi dan ketelitian alat yang cukup baik sesuai dengan mesin perkakas.
Gambar 4-3 Alat yang sudah ada sebelumnya
Gambar 4-2 Alat baru
Perbandingan hasil penelitian yang sekarang dibandingkan terhadap penelitian sebelumnya yang berjudul perancangan dan pembuatan mekanisme penggerak nozzel dua axis sebagai alat bantu untuk membuat produk pada proses layer manufacturing (Hariadi, 2009). Gambar perbandingan kedua penelitian ditampilkan pada gambar 4.4 Dan 4.5. Perbedaan pada gambar dibawah ini terlihat pada bagian salah satu sumbu yang bergerak tidak sempurna pada alat sebelumnya sehingga hasil yang didapat terdapat garis yang tidak membentuk garis lurus.
Gambar 4-5 Hasil alat sebelumnya
Gambar 4-4 Hasil alat baru
47
X terhadap Y
X terhadap Z
Gambar 4-6 Pengambilan data pada sumbu X pertama
Tabel 4-4 Data hasil pengujian kelurusan gerak X, Y dan X, Z per 5 mm pada sumbu X pertama Panjang Panjang Pengukuran Pengukuran Pengukuran Pengukuran sumbu X sumbu X X, Y X, Z X, Y X, Z yang diukur yang diukur (mikron) (mikron) (mikron) (mikron) (L = 0–200) (L = 0–200) 0 0 0 105 10 -10 5 0 0 110 0 0 10 0 -10 115 10 0 15 5 -10 120 0 -5 20 0 0 125 0 -5 25 5 0 130 10 -5 30 10 0 135 0 0 35 0 0 140 0 0 40 0 -10 145 10 0 45 -10 0 150 10 0 50 -10 0 155 0 10 55 0 -10 160 0 10 60 -10 -10 165 0 5 65 0 0 170 -5 5 70 0 0 175 0 0 75 -5 0 180 0 0 80 0 0 185 0 0 85 0 0 190 0 0 90 -5 0 195 0 0 95 -10 0 200 0 0 100 0 -10
48
Gambar 4-7 Grafik hasil data pada sumbu X pertama
49
X terhadap Y
X terhadap Z
Gambar 4-8 Pengambilan data pada sumbu X kedua
Tabel 4-5 Data hasil pengujian kelurusan gerak X, Y dan X, Z per 5 mm pada sumbu X kedua Panjang Panjang Pengukuran Pengukuran Pengukuran Pengukuran sumbu X sumbu X X, Y X, Z X, Y X, Z yang diukur yang diukur (mikron) (mikron) (mikron) (mikron) (L= 0–200) (L= 0–200) 0 0 0 105 -10 0 5 -10 0 110 0 0 10 -10 10 115 -10 10 15 0 0 120 -5 10 20 0 10 125 -5 10 25 -10 0 130 0 10 30 0 5 135 -10 10 35 0 0 140 0 0 40 0 0 145 0 0 45 0 10 150 0 -5 50 0 10 155 5 -5 55 0 0 160 0 -5 60 0 0 165 0 -5 65 0 5 170 10 0 70 10 5 175 0 0 75 0 5 180 10 -5 80 0 0 185 10 -5 85 0 -10 190 10 -5 90 0 0 195 0 -5 95 10 0 200 0 0 100 0 0
50
Gambar 4-9 Grafik hasil data pada sumbu X kedua
51
Y terhadap X
Y terhadap Z
Gambar 4-10 Pengambilan data pada sumbu Y
Tabel 4-6 Data hasil pengujian kelurusan gerak Y, X dan Y, Z per 5 mm pada sumbu Y Panjang sumbu Y yang diukur (L= 0–200) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
Pengukuran Y, X (mikron)
Pengukuran Y, Z (mikron)
0 0 10 0 10 0 5 5 0 0 10 0 10 10 10 0 0 0 -5 -5 -5
0 0 10 10 0 0 5 5 5 0 0 -10 -10 0 0 -10 0 0 0 0 0
Panjang sumbu X yang diukur (L= 0–200) 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200
Pengukuran Y, X (mikron)
Pengukuran Y, Z (mikron)
-5 0 0 10 0 0 0 0 10 0 -10 0 -10 -5 -5 0 -10 0 0 0
0 0 -10 0 0 0 0 0 10 10 10 10 10 0 0 -5 -5 -5 -5 0
52
Gambar 4-11 Grafik hasil data pada sumbu Y
53
Sumbu X Sumbu X
pertama
kedua
Gambar 4-12 Pengambilan data kesejajaran X pertama dan X kedua Tabel 4-7 Data hasil pengujian kesejajaran x pertama dan X kedua per 5 mm Panjang sumbu X yang diukur (L = 0 – 200) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
Hasil kesejajaran (mikron) 0 10 15 5 0 5 5 10 5 5 5 5 0 10 0 10 0 10 0 5 15
Panjang sumbu X yang diukur (L = 0 – 200) 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200
Hasil kesejajaran (mikron) 5 0 -10 -5 -10 0 0 0 -10 -5 -10 -10 0 -10 -15 0 -10 -5 -5 -5
54
Gambar 4-13 Grafik hasil data kesejajaran
55
Gambar 4-14 Pengambilan data ketegaklurusan X, Y Tabel 4-8 Data hasil pengujian ketegaklurusan X, Y per 5 mm Panjang sumbu yang diukur (L = 0 – 200) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
Hasil Ketegaklurusan (mikron) 0 5 15 0 0 -10 -15 0 0 -5 -5 -5 0 0 0 10 0 10 0 -10 -5
Panjang sumbu X yang diukur (L = 0 – 200) 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200
Hasil Ketegaklurusan (mikron) -5 0 -10 0 0 0 5 0 0 5 10 0 0 -10 -15 0 -10 -5 -5 -5
56
Gambar 4-15 Grafik hasil data ketegaklurusan X, Y
Sumbu Y
Gambar 4-16 Daerah toleransi pada sumbu X, Y
Sumbu X
57
Bab 5 PENUTUP 5.1
Kesimpulan Dari penelitian ini dihasilkan sebuah alat bantu, yang berfungsi sebagai
penggerak nosel untuk pembuatan pola pada proses layer deposition manufacturing, sehingga pola yang dihasilkan lebih presisi dari pada pembuatan pola tanpa alat bantu. Berdasarkan hasil perancangan mekanisme penggerak nosel dua axis yang dibuat, maka dapat disimpulkan bahwa : 1.
Berdasarkan data pengukuran dari pengujian, nilai toleransi kelurusan, kesejajaran dan ketegaklurusan pada mekanisme penggerak nosel dua axis ini memenuhi batas toleransi yang diijinkan, karena nilai toleransi yang diijinkan sebesar Ø 0,1/200 .
2.
Hal-hal yang mempengaruhi ketelitian dalam gerak kelurusan, kesejajaran dan ketegaklurusan yaitu pada proses perakitan dan komponen-komponen yang digunakan pada mekanisme.
3.
Desain konstruksi mekanisme ini memiliki beberapa hal yang merupakan kelebihan yang tidak dimiliki oleh alat yang telah ada sebelumnya, diantaranya yaitu penggunaan ballscrew dan linear guideways.
5.2
Saran Dengan berbagai macam pertimbangan, saran dan perbaikan pada
penelitian berikutnya perlu dilakukan untuk memperoleh hasil yang lebih baik. Berikut merupakan saran dan perbaikan yang perlu dilakukan : 1.
Pembuatan sistem kontrol mekanisme penggerak nosel ini sehingga dapat digunakan
untuk
proses
pembuatan
pola
secara
otomatis
dengan
mikrokontroler. 2.
Merancang desain tambahan penempatan motor penggerak ballscrew untuk menggerakan mekanisme ini.
58
DAFTAR PUSTAKA Hariadi A., Perancangan dan Pembuatan Mekanisme Penggerak Nozzel Dua Axis Sebagai Alat Bantu Untuk Membuat Produk Pada Proses Layer Manufacturing, Tugas Akhir Teknik Mesin-UII, Yogyakarta, 2009. Laboratorium Sistem Produksi., Dasar Perancangan Teknik Industri : Pengukuran dan Alat Ukur, Departemen Teknik Industri FTI-ITB, Bandung, www.lspitb.org©2006 Rochim T, Wirjomartono S.H., Spesifikasi Geometris Metrologi Industri dan Kontrol Kualitas, Lab. Metrologi Industri Jurusan Mesin FTI-ITB, Bandung, 1985. Smith T., Layer Manufacture : A New Form of 3-D Visualization for Artists, University of Central Lanchashire,
[email protected] Sularso, Suga K., Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin, Association for International Technical Promotion, Jakarta, 1987. Surdia T, Saito S., Pengetahuan Bahan Teknik, Pradnya Paramita, Jakarta, 1999. Tontowi A E., Layer Manufacturing : Pembuatan benda 3D, Teknik Industri JTM FT UGM,2006 http://alva.staff.ugm.ac.id
LAMPIRAN
