PERANCANGAN SISTEM OTOMASI DAN SINKRONISASI TUGAS ROBOT UNTUK PENINGKATAN KUALITAS HASIL PROSES WATERJET CUTTING

PERANCANGAN SISTEM OTOMASI DAN SINKRONISASI TUGAS ROBOT UNTUK PENINGKATAN KUALITAS HASIL PROSES WATERJET CUTTING

Penulis : Kuswianto Pembimbing : Wahidin Wahab Teknik Elektro Fakultas Teknik

Abstrak Tugas akhir ini membahas mengenai bagaimana merancang sebuah sistem pemotongan suatu produk industri secara otomatis dengan waterjet cutting. Waterjet cutting adalah teknik pemotongan dengan media air bertekanan tinggi. Robot ABB dengan enam sendi digunakan sebagai media karena dapat melakukan gerak translasi pada sumbu X, Y, Z dan juga gerak rotasi pada ketiga sumbu tersebut. Penelitian ini akan membahas tentang bagaimana memilih dan menempatkan robot yang sesuai untuk produk yang dipotong, dan proses melakukan instalasi. Kemudian dijelaskan bagaimana memprogram robot agar bergerak secara benar. Beberapa pola – pola potong umum yang sering ditemui seperti memotong lingkaran, persegi atau slot akan dibuatkan rutin khusus agar lebih mudah dan hasilnya pun lebih baik. Karena sistem otomasi ini menggunakan dua robot maka juga dibuatkan program sinkronisasi agar tidak bertabrakan. Produk yang telah melewati proses pemotongan akan dicek pada jig cek. Kata kunci : Robot; WaterJet Cutting; Otomasi; Sinkronisasi

Abstract : This thesis discuss about how to design a system for cutting an industrial product automatically using waterjet cutting. Waterjet cutting is a cutting techniques using high pressure water media. ABB robot with six joints are used as a medium because it can perform translational motion on the X, Y, Z axes and rotational motion in all three axes. This research will discuss on how to control the pick and place robot for the product being cut, and the process of installation of the system following by the method to program the robot to move correctly. Some patterns that are often found in common pieces like cutting a circle, square or slot will be created specifically for easy routine and to get the better result. Because this automation system using two robots, then special strategy will also be made so as not to collide by synchronization program. Products that have passed through the cutting process will be checked at the check jig. Keywords : Robot; WaterJet Cutting; Automation; Synchronization

Perancangan sistem…, Kuswianto, FT UI, 2013

1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang Dalam bidang industri penggunaan robot umumnya mempunyai fungsi khusus yang memang tidak berpindah tempat. Umumnya robot yang digunkan dalam industri adalah tipe robot manipulator. Robot manipulator adalah robot yang berbentuk lengan dengan jumlah sendi tertentu. Manipulator dengan 6 sendi biasanya digunakan pada aplikasi yang membutuhkan orientasi tool / end effector yang bervariasi. Orientasi ini meliputi kemampuan berputar terhadap sendi X, Y dan Z. Saat ini PT X yang bergerak dibidang manufaktur berencana untuk mulai memproduksi roof headliner. Pada proses produksi roof headliner, lembar serat fiber, busa dan nonwoven yang telah dibentuk pada proses press harus dipotong terlebih dahulu sebelum masuk proses selanjutnya. Jika proses pemotongan ini menggunakan manusia dengan alat potong pisau cutter, hasil pemotongan tidak seragam dan tidak konsisten karena tergantung pekerja. Berdasarkan hal inilah diambil tema perancangan sistem otomasi dengan robot sebagai pembawa alat potong. Pada saat pelaksanaan setelah percobaan pada salah satu jig ditemui kendala banyaknya titik – titik yang diperlukan dalam proses teaching yaitu proses untuk menentukan gerakan robot pada saat memotong. Selain itu pola – pola potong yang umum seperti lingkaran, persegi dan slot sering digunakan dimana pola ini juga membutuhkan banyak titik. 1.2. Permasalahan Pengembangan produksi roof headliner yang merupakan produk yang membutuhkan penanganan khusus dan kontur potong yang bervariasi membutuhkan sistem otomasi yang dapat memotong produk tersebut sesuai dengan pola yang diinginkan. Akan tetapi banyaknya pola – pola potong yang sama dan dipotong berulang membuat proses teaching menjadi lebih lama karena membutuhkan lokasi titik yang lebih banyak dan hasilnya sering tidak sesuai dengan bentuk yang diinginkan, misal bentuk persegi menyerupai trapesium, bentuk lingkaran menjadi agak lonjong. Dalam hal ini akan dibuat program rutin khusus yang dapat memperbaiki bentuk lingkaran persegi dan slot karena ketiga bentuk ini yang paling banyak ditemui dalam proses pemotongan produk. Agar proses pemotongan dapat berjalan dengan baik perlu dilakukan pemilihan robot yang sesuai untuk tugas tersebut beserta sinkronisasinya 2 Perancangan sistem…, Kuswianto, FT UI, 2013

1.3. Tujuan Skripsi ini bertujuan merancang sistem otomasi pada proses waterjet cutting untuk produk roof headliner dengan menggunakan dua robot ABB. Meliputi pemilihan dan penempatan robot, penentuan spesifikasi controller, proses instalasi, dan perancangan algoritma sistem. Skripsi ini juga untuk mencari bagaimana memprogram robot agar memotong mengikuti pola yang diinginkan dan membuat program rutin khusus untuk memotong pola – pola umum seperti lingkaran, persegi dan slot untuk mempercepat proses teaching dan mempermudah mendapatkan pola hasil potong yang sesuai. Hasilnya diuji dan dianalisa hal apa saja yang memperngaruhi hasil potong robot dengan sistem waterjet.

2. Tinjauan Teoritis 2.1. Waterjet Cutting Waterjet cutting adalah salah satu teknik pemotongan yang menggunakan media air bertekanan. Air bertekanan ini diteruskan untuk keluar dari lubang kecil pada nozzle untuk menghasilkan energi yang besar dan terkonsentrasi pada area yang kecil. Keadaan ini menyebabkan air bertekanan tinggi dan dengan kecepatan tinggi yang berfungsi sebagai pisau pemotong.

Gambar 2.1 Nozzle dengan air bertekanan pada sistem waterjet Sumber : http://waterjets.org/

Tekanan air yang dihasilkan oleh mesin waterjet sendiri bervariasi. Pada sistem ini menggunakan merk KMT SL-V 50 PLUS dengan maksimum tekanan yang dapat dihasilkan hingga 60.000 psi (4137 bar). Jangkauan tekanan sebesar ini dapat diaplikasikan pada proses pemotongan material dari bahan logam, batu alam ataupun material – material lunak seperti produk dari bahan plastik PP, ABS dan juga produk dari bahan busa dan serat fiber. 3 Perancangan sistem…, Kuswianto, FT UI, 2013

2.2. Manipulator ABB

Gambar 2.2 Manipulator ABB IRB 2400 Sumber : Documentation for Robotic Product M2004/IRC5, Rev F

Manipulator adalah robot lengan yang terdiri dari beberapa sendi yang terhubung baik secara rotary, revolute, prismatic maupun twist. Jumlah sendi menentukan jumlah derajat kebebasan (Degree of Freedom) dari manipulator. Semakin banyak jumlah derajat kebebasannya maka manipulator dapat menjangkau posisi dan orientasi yang lebih banyak. Manipulator dengan 6 sendi paling banyak digunakan dalam industri karena sudah mewakili untuk 3 sendi translasi pada sumbu X, Y, Z dan juga orientasi terhadapt 3 sumbu tersebut. Spesifikasi manipulator ditentukan oleh berat maksimum yang dapat dipasangkan pada end effector yang disebut payload dan range maksimum yang dapat dicapai oleh end effector. Sedangkan workenvelop adalah area yang dapat dijangkau oleh robot karena tidak semua arah manipulator dapat mencapai jangkauan maksimum.

2.3. Pemrograman RAPID RAPID adalah bahasa pemrograman yang dikembangkan khusus untuk memprogram robot ABB. RAPID merupakan bahasa pemrograman tingkat tinggi yang mengambil kata – kata dari bahasa inggris sehingga mudah dipahami. Diantaranya If, For, While, Wait. Untuk intruksi gerak robot menggunakan perintah Move. Berikut contoh syntac instruksi Move dalam pemrograman RAPID : 4 Perancangan sistem…, Kuswianto, FT UI, 2013

MoveL pStart, v100, z0, tJet\Wobj := Wobjcut; Keterangan : MoveL

: instruksi untuk menggerakan robot bergerak linier

pStart

: target akhir gerakan robot yang berisi data posisi, orientasi

v100

: speed data, kecepatan end effector

z0

: zone data, gerakan pada akhir sebelum robot mencapai target.

tjet

: tool data, definisi tool yang digunakan

Wobj

: nama sistem koordinat yang digunakan,

2.4. Sistem koordinat Ketika instruksi move diberikan ke robot manipulator, hal yang dilakukan CPU adalah menghitung posisi target terhadap suatu titik koordinat yang kemudian menghasilkan besar sudut tiap sendi yang harus dicapai. Kemudian CPU akan memerintahkan tiap sendi untuk bergerak kearah sudut tersebut. Hasilnya adalah sebuah gerakan karena tiap target digabungkan menjadi sebuah path menuju target akhir. Dalam pemrograman robot manipulator, sistem koordinat digunakan untuk medefinisikan posisi dan orientasi dari end effector/tool. Posisi ditunjukan dengan nilai kartesian X, Y Z. Dalam satu sistem robot terdapat beberapa sistem koordinat yang membentuk hirarki. Hirarki sistem koordinat sendiri adalah sebagai berikut :

RS-WCS adalah urutan sistem koordinat tertinggi dalam software robot studio. RSWCS digunakan sebagai acuan untuk semua yang ada di station termasuk robot. Base Frame adalah sistem koordinat yang terletak di antara pertemuan bidang dasar axis 1 dengan sumbu Z axis 1. WorkObject adalah sistem koordinat yang biasanya ditempatkan pada benda kerja sebagai titik 0 dari benda kerja ( datum ). Sistem koordinat ini bisa dipindah dan bisa di buat lebih dari 1 sesuai kebutuhan. TCP adalah sistem koordinat tool yang selalu melekat pada tool. TCP dapat dibuat lebih dari satu misal dalam satu tool terdapat beberapa fungsi atau robot berganti tool.

5 Perancangan sistem…, Kuswianto, FT UI, 2013

Gambar 2.3 Hirarki Sistem Koordinat Sumber : Documentation for Robotic Product M2004/IRC5, Rev F

2.5. DeviceNet DeviceNet adalah jaringan komunikasi yang menghubungkan alat – alat elektronik dalam industri otomasi untuk bertukar data. DeviceNet adalah salah satu dari beberapa protokol komunikasi yang ada seperti ProfiBus, ProfiNet, ModBus, EtherNet/IP dan lain – lain.

Gambar 2.4 Struktur jaringan komunikasi DeviceNet Sumber : Documentation for Robotic Product M2004/IRC5, Rev F

6 Perancangan sistem…, Kuswianto, FT UI, 2013

Setiap perangkat yang masuk jaringan DeviceNet harus terhubung ke dalam satu bus sama. Untuk itu setiap perangkat harus mendefinisikan bus ini agar ketika terhubung memiliki parameter yang sama. Untuk menyeting bus ini dibutuhkan informasi mengenai alamat master dan kecepatan komunikasi yang digunakan. Alamat master dapat ditentukan dengan nilai antara 0 – 63. Sedangkan kecepatan komunikasi ditentukan dengan panduan sebagai berikut. Tabel 2.1 Pemilihan kecepatan komunikasi berdasarkan jarak jaringan No

Jarak jaringan

Kecepatan

1

100 meter

500 Kbps

2

250 meter

250 Kbps

3

500 meter

125 Kbps

Sumber : http://www.odva.org

3. Metode Penelitian 3.1. Perancangan Sistem Sesuai dengan kebutuhan sistem yang diperlukan. Pemilihan robot harus menggunakan robot yang menggantung. Kemudian dikarenakan rata – rata bentuk produk yang mendekati bentuk persegi panjang, maka jumlah robot yang efisien untuk sistem ini adalah dengan dua robot. Dengan membagi dua persegi panjang agar lebih mendekati bentuk persegi maka area yang dikerjakan robot lebih kecil sehingga dapat dipilih tipe dengan workenvelop lebih kecil yang tentu akan mengurangi biaya. Dengan dua robot cycle time yang didapat juga akan lebih cepat bila dengan satu robot. Dengan pertimbangan sistem harus menggunakan robot menggantung dan memiliki spesifikasi foundry, maka tipe robot yang cocok adalah seri 1600, seri 2400, seri 2600 dan seri 4600. Sedangkan dengan mempertimbangkan jangkauannya maka seri 1600 terlalu kecil dan seri 4600 terlalu besar. Jadi hanya dua seri robot yang mungkin bisa di aplikasikan dalam sistem. Simulasi pada gambar dibawah menggunakan kotak dengan ukuran sesuai produk terbesar yaitu 2100 mm x 1180 mm x 210 mm. Gambar menunjukan semua area produk terlingkupi oleh jangkau potong dari kedua seri robot. Akan tetapi, dengan membandingkan workenvelop nya, seri 2400 mempunyai area yang lebih besar 7 Perancangan sistem…, Kuswianto, FT UI, 2013

dibandingkan dengan seri 2600 dalam selisih jangkauan teratas dan terbawah. Sehingga ditentukan sistem waterjet ini menggunakan robot seri 2400, karena seri ini mempunyai workenvelop yang lebih besar sehingga dapat melingkupi semua area jig.

Gambar 3.1 Simulasi jig pada workenvelop robot tipe 2400 dan 2600

Gambar 3.2 Simulasi penempatan robot Jarak penempatan dua robot didapat dari simulasi seperti digambar diatas. Hal ini dimaksudkan agar dalam keadaan tersebut robot dapat bekerja bersama pada area tengah. Perhitungan jangkauan terpanjang sendi 2 dari pusat robot adalah 907 mm. Sehingga untuk dua robot total 1814 mm. Untuk jarak aman ditambahkan 30 mm. Akan tetapi demi kemudahan nilai ini dibulatkan. Sehingga jarak antara dua robot adalah 1850 mm. Dengan simulasi yang sama penempatan tinggai robot terhadap produk adalah 1800 mm dari permukaan bagian bawah produk. Dengan asumsi jarak dasar jig dengan permukaan terbawah produk minimal 100 mm maka jarak robot dengan dasar jig adalah 1900 mm. Pada sistem ini penulis menambahkan 50 mm dengan pertimbangan agar pembuatan jig menjadi lebih fleksibel dengan tinggi maksimum 150 mm. Sehingga jarak

8 Perancangan sistem…, Kuswianto, FT UI, 2013

robot dengan jig saat ini adalah 1950 mm. Jarak ini menjadi acuan untuk penempatan robot terhadap rumah jig yang dibuat oleh kontraktor lain. Kendali utama sistem ini ada pada sebuah PLC yang mengatur start dan stop robot dan komponen lain yang bekerja. Seperti buka tutup pintu dan jig mana yang akan masuk, sensor pengaman dan lain – lain. PLC akan mengontrol robot mulai dari persiapan robot sebelum jalan auto yaitu mengaktifkan motor dan memulai program yang ada pada robot. Pada awal robot memulai program akan dilakukan pengecekan apakah robot berada dalam posisi Home atau tidak. Jika tidak maka program akan berhenti dan keluar karena ditakutkan robot akan tertabrak jig. Kemudian akan dilakukan inisialisasi yaitu me-reset kode jig menjadi 256 dan me-reset beberapa digital output. Kemudian robot akan memberikan sinyal permintaan kepada PLC untuk mengirimkan data nomor jig pada shuttle satu. Pengiriman ini dalam bentuk biner yang kemudian oleh controller diubah menjadi desimal dengan bantuan group input. Kemudian data yang diterima dikirim ulang ke PLC untuk dicek. Jika data benar maka PLC akan memberikan sinyal dataok. Dan proses pengiriman data readdata1 selesai. Proses ini akan diulangi dengan cara yang sama

untuk

readdata2

tetapi

menggunakan alamat input/ouput yang

berbeda.

Selanjutnya

program akan menunggu salah satu antara jig 1 atau jig 2 yang siap untuk dipotong. Jika sudah ada jig yang masuk untuk dipotong maka robot akan mengerjakan rutin robotstart. Gambar 3.3 Algoritma program utama

Rutin ini berisi sinyal kepada PLC bahwa robot sedang melakukan

9 Perancangan sistem…, Kuswianto, FT UI, 2013

pemotongan produk. Kemudian controller akan memanggil program berdasarkan nomor model sesuai dengan jig yang masuk tersebut. Tahap awal instalasi robot adalah proses menghubungkan antara komponen – komponen sistem. Kemudian dilakukan pengecekan terhadap fungsi – fungsi dan parameter yang nantinya menjadi referensi saat pemrograman. Komunikasi dengan DeviceNet memberikan banyak keuntungan karena dapat mengurangi kerumitan penggunaan kabel. Karena devicenet hanya terdiri dari 5 kabel. Akan tetapi, penggunaan protokol ini membutuhkan kartu tambahan yang harganya tidak juga murah. Sehingga dengan pertimbangan ekonomi, pihak integrator sistem PLC yang mengkoordinasikan kerja robot tidak melengkapi PLCnya dengan kartu DeviceNet dan diganti dengan konverter pin I/O DeviceNet Beckhoff BK 5200. Sehingga controller robot IRC 5 tidak langsung berhubungan dengan PLC melainkan dengan konverter tersebut. Oleh karena itu pada sistem ini kedudukan PLC dan controller sama – sama master. Sedangkan konverter tadi sebagi slave dari keduanya.

Gambar 3.4 Diagram blok komunikasi PLC dengan IRC 5

3.2. Perencanaan Gerak Robot Salah satu hal penting dalam proses produksi adalah cycle time. Maka pembagian area kerja dibuat agar beban kerja antara robot 1 dan robot 2 semaksimal mungkin mendekati sama. Dengan demikian tidak terjadi satu robot sudah selesai memotong sedangkan robot lain masih banyak area yang harus dipotong. Tentu perbedaan ini menjadi tidak efisien. Untuk produk model 5, pembagian area kerja robot 1 dan robot 2 seperti gambar 3.5. Area diantara dua garis putus – putus tersebut adalah area yang dapat dijangkau oleh kedua robot. Sehingga untuk membagi tugas agar kerja kedua robot seimbang maka salah satu robot harus mengambil hingga sejauh batas tersebut. 10 Perancangan sistem…, Kuswianto, FT UI, 2013

Gambar 3.5 Batas area kerja robot 1 dan 2

Untuk mempermudah proses teaching maka untuk pola – pola umum dibuatkan sebuah rutin khusus dengan parameter tertentu. Berikut adalah rutin khusus untuk program – program tersebut.

a. Pola Lingkaran Program pola lingkaran biasa umumnya hanya menggunakan instruksi gerak biasa yang di urutkan sehingga robot bergerak antara titik – titik tersebut. Berikut adalah contohnya :

A

B

Gambar 3.6 Proses teaching pola lingkaran, A = biasa, B rutin khusus 11 Perancangan sistem…, Kuswianto, FT UI, 2013

Sedangkan program rutin khusus untuk pola lingkaran di jalankan dengan memanggil rutin khusus CutCircle dengan parameter titik pusat dan jari - jari lingkaran yang harus dipotong. Rutin ini dibuat untuk memudahkan proses teaching karena hanya membutuhkan satu data titik pusat dan data jari – jari. Dengan program ini akan mempermudah programer untuk melakukan teaching jika ada pola lingkaran yang lain. Hal ini akan menghemat waktu teaching daripada menggunakan instruksi MoveC dua kali. Karena pada perintah tersebut diperlukan empat titik untuk membentuk satu lingkaran. Apabila ada proses pergeseranpun akan menjadi lebih mudah karena pada rutin khusus lingkaran hanya perlu menggeser satu titik sedangkan cara biasa harus empat titik tersebut. Belum lagi hasil potong dengan empat titik belum tentu benar – benar lingkaran.

b. Pola Persegi Program pola persegi biasa seperti pada pola lingkaran juga umumnya hanya menggunakan instruksi gerak biasa yang di urutkan sehingga robot bergerak antara titik – titik tersebut. Berikut adalah contohnya :

A

B

Gambar 3.7 Proses teaching pola persegi, A = biasa, B rutin khusus

12 Perancangan sistem…, Kuswianto, FT UI, 2013

Pola persegi menggunakan prinsip yang berbeda dengan pola lingkaran. Karena pola ini sulit bila menggunakan instruksi Reltool. Apabila menggunakan Reltool dengan satu titik parameter maka orientasi tool pada titik awal potong harus selalu sama pada setiap persegi. Berbeda dengan lingkaran, pola persegi membutuhkan arah untuk sisi panjang dan lebar dari titik awal potong. Hal ini akan menyulitkan bila ditemui posisi yang tidak mudah dijangkau atau dengan pilihan konfigurasi robot yang terbatas. Karena pada saat teaching ketiga titik tersebut, sistem koordinat yang digunakan adalah koordinat objek sedangkan robot membutuhkan titik pX1 sebagai titik 0 maka robot bergerak terlebih dahulu ke titik pX1 dengan acuan sistem koordinat objek kemudian titik tersebut di capture dan dijadikan titik 0 dengan nama pOrigin. Setelah itu robot berjalan sesuai dengan titik yang telah didefinisikan terhadap pOrigin. Dengan ini memudahkan proses teaching dan menghasilkan akurasi bentuk pola yang lebih baik.

c. Pola Slot Program pola slot biasa seperti pada pola – pola sebelumnya juga umumnya hanya menggunakan instruksi gerak biasa yang di urutkan sehingga robot bergerak antara titik – titik tersebut. Berikut adalah contohnya :

A

B

Gambar 3.8 Proses teaching pola slot, A = biasa, B = rutin khusus 13 Perancangan sistem…, Kuswianto, FT UI, 2013

Secara umum program slot menggunakan prinsip yang sama dengan program persegi yaitu memanfaatkan instruksi DefFrame dan mendefinisikan pOrigin. Perbedaan terletak pada definisi titik – titik sebagai acuan pola yang berupa p00 - p03 dan p1 – p4. Setelah pOrigin didapatkan maka program akan melakukan perhitungan untuk mendapatkan titik yang lain sebagai acuan untuk membentuk pola slot.

3.3. Sinkronisasi Gerak Robot Proses sinkronisasi dilakukan agar tidak terjadi tabrakan antara robot 1 dan robot 2. Seperti yang telah dijelaskan pada bagian pembagian kerja, didalam area potong ada kemungkinan robot berada dalam satu area pada saat bersamaan. Hal ini bisa dihindari dengan cara mengubah urutan area yang dipotong, sehingga tidak saling bertemu. Misalkan di awal potong robot 1 mulai dari depan sedangkan robot 2 dari belakang seperti pada gambar 3.9. Akan tetapi jika dengan cara seperti ini masih ada kemungkinan bertemu maka setiap kali robot bergerak ke daerah tersebut harus melakukan pengecekan terlebih dahulu apakah ada robot lain di daerah tersebut. Pada area tersebut dibuatkan daerah tabrakan dengan batas yang dapat diatur. Secara umum gambaran batas tersebut dapat dilihat pada gambar 3.10.

Gambar 3.9 Arah gerak robot 1 dan 2

Gambar 3.10 Batas CollZone 1 dan 2

Batas – batas tersebut adalah batas yang bersifat abstrak, jadi pada saat melakukan teaching pemrogram harus mengetahui apakah robotnya akan memasuki area CollZone atau tidak. Jika akan memasuki area CollZone maka program harus 14 Perancangan sistem…, Kuswianto, FT UI, 2013

ditambahkan dengan memanggil rutin CollZone 1 atau 2 untuk diaktifkan. Kemudian jika robot sudah keluar dari area tersebut maka area CollZone harus dinonaktifkan kembali agar robot lain dapat masuk area tersebut dan melanjutkan proses pemotongan. Dengan rutin ini maka robot yang akan memasuki daerah CollZone yang sedang dikerjakan robot lain akan menunggu sampai robot lain tersebut selesai dan keluar dari area CollZone. Setelah itu baru robot akan melanjutkan pemotongan. 4. Hasil Penelitian 4.1. Pengujian Sistem Robot Pengujian sistem meliputi pengujian komunikasi dan pengujian otomasi dan sinkronisasi robot. Pengujian komunikasi antara controller robot IRC 5 dengan PLC dilakukan dengan cara mengeksekusi rutin readdata1 dan readdata2. Dengan pengujian ini diketahui data nomor model pada PLC berhasil dikirimkan ke controller robot sebagai acuan model yang akan dikerjakan. Sedang untuk pengujian otomasi dan sinkronisasi robot sudah berhasil dimana robot 1 dan robot 2 sudah berjalan otomatis sesuai nomor produk yang diset pada PLC. Robot 1 dan 2 juga sudah bergerak sesuai dengan program yang sudah diset dan juga berhenti sesuai program ketika dua robot tersebut bertemu pada satu tempat bersamaan. Gambar 4.2 menunjukan robot 1 sudah berjalan sesuai program.

Gambar 4.1 Pengujian area tabrakan

Pengujian ini juga menunjukan robot 1 berhasil berhenti untuk menunggu robot 2 menyelesaikan terlebih dahulu proses pemotongan pada area tersebut. Dengan demikian tidak akan terjadi tabrakan yang dapat berakibat fatal. 15 Perancangan sistem…, Kuswianto, FT UI, 2013

4.2. Pengujian Pola Potong Pengujian pola – pola lingkaran, persegi dan slot dengan cara membandingkan hasil potong dengan rutin khusus dan hasil potong dengan program biasa. Berikut adalah foto perbandingan hasil potong pola dengan rutin khusus dan dengan program instruksi biasa.

A

B

Gambar 4.2 Perbandingan hasil potong pola lingkaran, A = dengan rutin khusus, B = dengan perintah MoveC

A

B

Gambar 4.3 Perbandingan hasil potong pola persegi, A = dengan rutin khusus, B = dengan perintah MoveL

Dengan pengamatan secara visual dapat dibedakan hasil potong pola – pola umum jika menggunakan rutin khusus lebih baik dari pada menggunakan instruksi biasa. Pada gmbar 4.2 A, pola lingkaran yang dipotong dengan rutin khusus hasilnya dinyatakan ok, sedangkan pada gambar B, pola lingkaran yang dipotong dengan instruksi MoveC biasa belum terbentuk. Begitu pun dengan hasil potong pola persegi seperti pada gambar 4.3, gambar A dengan rutin khusus hasilnya lebih baik daripada MoveL biasa. Pada gambar B pola persegi belum terbentuk karena ada titik yang tidak sesuai. Kesalahan ini harus diperbaiki kembali dengan merubah titik – titik tersebut. Dengan rutin khusus akan memudahkan pemrogram meskipun ia seorang pemula. 16 Perancangan sistem…, Kuswianto, FT UI, 2013

5. Pembahasan Sampai saat ini uji coba memotong sudah dilakukan dan berikut adalah beberapa foto hasil potong tersebut.

A

B

Gambar 5.1 Hasil potong, A = karena posisi titik salah, B = karena program yang salah

Gambar 5.1 A adalah contoh hasil potong yang masih salah. Kesalahan terletak pada proses pengambilan titik – titik potong sebagai referensi gerak robot. Titik – titik yang dimaksud adalah empat titik pojok pada bentuk pola trapesium tersebut. Hal yang harus dilakukan adalah memperbaiki letak empat titik tersebut sesuai dengan gambar pada jig cek seperti pada bagian latar belakang gambar tersebut. Sedangkan gambar 5.1 B menunjukan kesalahan pada program. Pada posisi siku bagian bawah robot diprogram menggunakan kecepatan tinggi sehingga menimbulkan overshoot. Untuk memperbaikinya dengan mengurangi kecepatan potong pada area tersebut. Setelah melewati titik itu kecepatan robot bisa kembali ditambahkan.

A

B

Gambar 5.2 Hasil potong, A = karena tekanan air kurang, B = karena kesalahan gerakan

Gambar 5.2.A adalah hasil potong yang terjadi pada saat tekanan airnya kurang. Kurangnya suplai tekanan air ini menyebabkan hasil potong berserabut karena tidak 17 Perancangan sistem…, Kuswianto, FT UI, 2013

semua lapisan serat fibernya terpotong rapi. Atau hal lain adalah karena pada gerak lurus ini robot terlalu cepat. Namun pada percobaan potong ini selain dua hal diatas hal ini juga disebabkan karena ada permasalahan pada proses pembentukan dengan mesin press yang belum sempurna sehingga pada area ini lapisan serat fiber tidak melekat satu sama lain. Gambar 5.2.B adalah kesalahan potong karena salah gerakan. Ini adalah efek dari gerakan robot yang tidak memperhatikan konfigurasi selama memotong dalam satu garis. Foto tersebut adalah sebagian dari area potong yang memanjang kekanan. Pada saat robot di area gambar tersebut, robot terlalu banyak melakukan perubahan konfigurasi. Sendi ke empat berputar terlalu banyak untuk area yang kecil. Sehingga kemungkinan besar TCP bergetar dan hasil potongnya tidak sesuai garis. Pada saat memprogram robot diusahakan gerakan tidak bertumpu pada hanya satu sendi atau jangan ada satu sendi yang terlalu banyak bergerak. Sebaiknya semua sendi bergerak tetapi sedikit demi sedikit.

Tabel 4.1 Hasil pengecekan pola lingkaran pada jig cek diameter

nilai pergeseran Z (mm)

pola hasil potong

keterangan

-

-

NG

terlalu besar

1

1,5

-

OK

Lebih besar

8.5

1

1,5

-

OK

Lebih besar

8

8.5

0

0,5

-

OK

Lebih besar

lingkaran

8

8.5

-1.5

0,5

-

OK

Lebih besar

6

lingkaran

8

8.5

-1.5

0

-

OK

Lebih besar

7

lingkaran

6

6.25

-2.5

1

-

OK

Lebih besar

8

lingkaran

6

6.25

2

0

-

OK

Lebih besar

9

lingkaran

10

10.5

4

0.5

-

OK

Lebih besar

10

lingkaran

10

10.5

3

0.5

-

OK

Lebih besar

11

lingkaran

8

8.5

1.5

-0.5

-

OK

Lebih besar

12

lingkaran

8

8.5

1.5

0.5

-

OK

Lebih besar

13

lingkaran

8

8.5

0.5

0.5

-

OK

Lebih besar

14

lingkaran

8

8.5

-2

-1

-

OK

Lebih besar

15

lingkaran

8

8.5

-1

1

-

OK

Lebih besar

16

lingkaran

10

16

-

-

-

NG

terlalu besar

No

bentuk pola

draw

act

X (mm)

Y (mm)

1

lingkaran

10

16

-

2

lingkaran

8

8.5

3

lingkaran

8

4

lingkaran

5

18 Perancangan sistem…, Kuswianto, FT UI, 2013

Tabel 4.2 Hasil pengecekan pola persegi pada jig cek panjang

Lebar

No

bentuk pola

draw

act

draw

act

1

persegi

42

43

42

43

nilai pergeseran X Y Z (mm) (mm) (mm) 0

-

0

pola hasil potong

ket

NG

r=8

Berdasarkan data tabel diatas, masih terdapat beberapa kesalahan penentuan titik potong lingkaran sehingga masih ada pergeseran dari titik sebenarnya. Untuk itu harus dilakukan perbaikan titik – titik potong. Untuk hasil potong pola lingkaran yang lebih besar dari nilai yang diprogram disebabkan karena diameter air yang memotong. Hal ini bisa di kompensasi dengan mengurangi diameter pada program dari nilai sesungguhnya. Besarnya nilai kompensasi ini bisa berlainan pada setiap aplikasi. Pada umumnya dilakukan percobaan terlebih dahulu untuk mendapatkan nilai kompensasi terbaik. Pada pola persegi selain ukuran hasil potong lebih besar yang juga disebabkan karena diameter air juga terdapat kesalahan pada pemrograman zone. Pada program zone ditulis 5 mm sedangkan aktualnya adalah 8 mm. nilai ini berpengaruh pada pola sudut persegi. Memang hal yang sangat berpengaruh dalam aplikasi robot pada waterjet adalah penentuan titik – titik potong. Jika titik tersebut salah maka harus dilakukan teaching kembali. Semua titik dan area tepi dilakukan tuning titik potong hingga mendapatkan hasil yang sesuai. Oleh karena itulah proses ini membutuhkan waktu yang cukup lama.

A

B

Gambar 5.3 A = Hasil potong lingkaran dengan radius terlalu besar, B = Hasil potong lingkaran dengan titik pusat yang meleset

19 Perancangan sistem…, Kuswianto, FT UI, 2013

6. Kesimpulan a. Sistem robot dan program utama sudah dapat bekerja dengan baik b. Program rutin khusus untuk pola lingkaran, persegi dan slot telah berjalan sesuai yang diharapkan dan memberikan hasil potong yang lebih baik. c. Pembagian area kerja robot dan perencanaan gerak robot yang diterapkan dalam program telah berhasil menghindari terjadinya tabrakan antara dua robot selama proses pemotongan. d. Hasil pemotongan pada area tepi dipengaruhi oleh seting konfigurasi sendi robot selama pemotongan. Sebaiknya gerakan robot diatur agar tidak ada sendi yang berubah posisi terlalu besar dibandingkan yang lain pada saat bergerak memotong. e. Selain konfigurasi sendi beberapa hal yang mempengaruhi hasil potong antara lain kecepatan potong, tekanan air dan seting pergerakan robot terkait parameter zone. f. Pada pola umum, hasil potong ada kemungkinan lebih besar dari nilai radius atau ukuran panjang lebar karena diameter air yang memotong, sehingga harus diberikan kompensasi. 7. Saran Untuk penelitian selanjutnya dapat di lakukan studi mengenai kemungkinan proses teaching menggunakan software, jika waktu yang di perlukan menjadi lebih sedikit maka dapat membantu proses teaching kedepannya agar lebih cepat. 8. Kepustakaan Documentation for Robotic Product M2004/IRC5, Rev F, 2011-10-24 Angeles, Jorge. Fundamental of Robotic Mecahnical Systems, second edition. Springer. New York 2003 Mittal, R, K and Nagrath I, J. Robotic and Control. New Delhi: Tata McGraw-Hill Publishing, 2003. Sandin, Paul E. Robot Mechanisms and Mechanical Devices. McGraw-Hill. USA. 2003. How do waterjet works? (online). November 12, 2012. http://waterjets.org/index.php DeviceNet Coupler BK5200, Technical Documentation v 1.1 (online). Oktober 23, 2012. http://www.tritek.co.kr DeviceNet Technical Overview (online). Juni 17, 2012. http://www.odva.org NO and NC Pneumatic Valves, Technical Documentation (online). November 12, 2012. http://www.kmtwaterjet.com 20 Perancangan sistem…, Kuswianto, FT UI, 2013