TUGAS DESAIN MEKATRONIKA II

TUGAS DESAIN MEKATRONIKA II “Sistem Penggerak Satu Sumbu Menggunakan Motor Stepper”

DISUSUN OLEH : KELOMPOK IV A Nama Mahasiswa

Nim

Fahmi Ahmad Husaeni

201302025

Iqbal Auliadin

201302009

Yova Mavriliana

201302016

Dosen Pengampu : Dr. Ir. Afzeri Tamsir M. Eng

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK MEKATRONIKA POLITEKNIK ENJINERING INDORAMA PURWAKARTA 2015

KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas rahmat dan kuasaNya lah penulis dapat menyelesaikan projek mata kuliah Desain Mekatronika I dan II. Projek mata kuliah Desain Mekatronika ini merupakan projek yang berkelanjutan dimulai dari projek tahap I di semester IV dan berakhir pada projek tahap II di semester V. Dalam pembuatan projek, banyak sekali arahan dan masukan dari pembimbing dan juga dosen pengampu mata kuliah Desain Mekatronika. Untuk itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang ikut terlibat dalam menyumbangkan gagasannya terkait projek yang penulis buat, yaitu : 1. Dr. Ir. Afzeri Tamsir M. Eng selaku dosen mata kuliah Desain Mekatronika 2. Ir. Janizal M.T selaku pembimbing dari projek yang digarap penulis. 3. Anggota kelompok IV A yang telah bersusah payah, bekerja keras demi terciptanya projek yang digarap. 4. Rekan-rekan prodi Teknik Mekatronika PEI. Dalam pembuatan projek ini penulis menghadapi banyak permasalahan dan juga kendala-kendala. Untuk itu penulis meminta kritik dan saran agar bisa lebih baik lagi dalam mengelola dan menggarap projek. Akhir kata, semoga apa yang penulis sampaikan dalam laporan ini dapat menjadi tambahan informasi dan dapat mewakili keseluruhan proses pembuatan projek.

2

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ....................................................................................................... 1 KATA PENGANTAR ..................................................................................................... 2 DAFTAR ISI.................................................................................................................... 3 BAB I PENDAHULUAN ................................................................................................ 4 1.1 Latar Belakang................................................................................................... 4 1.2 Tujuan ................................................................................................................ 4 BAB II LANDASAN TEORI ......................................................................................... 5 2.1 Alat dan Bahan .................................................................................................. 5 2.2 Komponen Utama .............................................................................................. 6 2.2.1 Akrilik ..................................................................................................... 6 2.2.2 Motor Stepper .......................................................................................... 6 2.2.3 Poros ........................................................................................................ 7 2.2.4 Ulir........................................................................................................... 7 BAB III SISTEMATIKA KERJA ................................................................................. 8 3.1 Desain 3D .......................................................................................................... 8 3.1.1 Sistem Penggerak Satu Sumbu ................................................................ 8 3.2 Kerja Mekanik ................................................................................................... 9 3.2.1 Pembuatan Meja ...................................................................................... 9 3.2.1.1 Proses Pemotongan Benda Kerja ................................................ 9 3.2.1.2 Proses Pengelasan Benda Kerja .................................................. 9 3.2.1.3 Proses Merapikan Benda Kerja ................................................. 10 3.2.2 Pembuatan Sistem Penggerak 1 Sumbu ................................................ 11 3.2.2.1 Membuat Dudukan Poros dan Ulir ........................................... 11 3.2.2.2 Memasang Poros, Ulir dan Motor............................................. 11 3.3 Hasil ................................................................................................................. 12 BAB IV PENUTUP ....................................................................................................... 13 4.1 Kesimpulan ...................................................................................................... 13 4.2 Permasalahan yang Terjadi.............................................................................. 13 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................... 14

3

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sistem pergerakan menggunakan motor stepper telah banyak digunakan, salah satunya adalah pada mesin CNC milling. Pada mesin cnc, terdapat 3 jenis pergerakan, yaitu pergerakan pada sumbu x, sumbu y dan sumbu z. Pada projek yang dibuat, yaitu sistem penggerak satu sumbu menggunakan motot stepper, pergerakan yang diambil adalah pada salah satu sumbu, yaitu sumbu x. Prinsip pergerakan adalah dengan mengkonversi gerakan rotasi yang dihasilkan motor menjadi gerak translasi sehingga benda atau objek bisa bergerak pada sumbu x secara horisontal. 1.2 Tujuan 1) Memahami prinsip pergerakan pada satu sumbu. 2) Memanfaatkan motor stepper sebagai penggerak. 3) Membuat mekanisme penggerak pada satu sumbu ( sumbu x ).

4

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Alat dan Bahan Tabel 1.0 Peralatan dan Bahan yang digunakan No

Alat

1

Gergaji Tangan

1 buah

Akrilik

2 3

Gerinda Duduk Gerinda Tangan Gun Blind Rivet Las Listrik Kunci Pas/Shock

1 buah 1 buah

Baut Besi Batangan

10 cm x 8 cm x 0.5 cm (3 buah) 16 buah ±7 meter

1 buah

Besi Siku

30 cm (2 buah)

1 buah

Blind Rivet

3 buah

1 set

Driver Motor Stepper

1 buah

8

Mata Bor

Ø 3 mm, Ø 6 mm

Elektroda

secukupnya

9

Mata Gerinda

Secukupnya

Kabel Pejal

10

Obeng -

1 buah

Kayu Papan

secukupnya 70 cm x 40 cm x 0.5 cm (1 buah)

11

Obeng +

1 buah

Kopling

1 buah

12 13

Penggaris Baja Penggaris Siku

1 buah 1 buah

Motor Stepper Mur

14

Sarung Tangan

3 pasang

Pelat

15 16 17 18

Safety Glasses Welding Mask

3 buah 3 buah

Poros Rumah Motor Screw Ulir

1 buah 12 buah 150 cm x 100 cm (1 buah) 30 cm (2 buah) 1 buah secukupnya 30 cm (1 buah)

4 6 7

Kuantitas

Bahan

5

Kuantitas

2.2 Komponen Utama Komponen utama yang digunakan untuk membuat produk adalah akrilik, motor stepper, poros dan ulir. 2.2.1 Akrilik Akrilik (Acrylic) merupakan plastik yang menyerupai kaca, namun memiliki sifat-sifat yang membuatnya lebih unggul dari pada kaca dalam banyak cara salahsatunya dari perbedaan sifatnya yaitu dari kelenturan dari akrilik (Acrylic) itu sendiri. Namun dahulu merek kelas tinggi akrilik (Acrylic) dinamakan polycast, Lucite dan Plexiglas. Akrilik (Acrylic) tidak mudah pecah, bahan ringan dan juga mudah untuk dipotong, dikikir, dibor, dihaluskan, dikilapkan dan dicat. Sebagaimana yang biasa dijadikan/ digunakan dalam berbagai hal misalnya dijadikan bingkai foto, perabotan, patung, produk display, hiasan dan lain sebagainya. 2.2.2 Motor Stepper Motor stepper adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit. Motor stepper bergerak berdasarkan urutan pulsa yang diberikan kepada motor. Karena itu, untuk menggerakkan motor stepper diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik. Penggunaan motor stepper memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan penggunaan motor DC biasa. Keunggulannya antara lain adalah : 

Sudut rotasi motor proporsional dengan pulsa masukan sehingga lebih mudah diatur.



Motor dapat langsung memberikan torsi penuh pada saat mulai bergerak



Posisi dan pergerakan repetisinya dapat ditentukan secara presisi



Memiliki respon yang sangat baik terhadap mulai, stop dan berbalik (perputaran)



Sangat realibel karena tidak adanya sikat yang bersentuhan dengan rotor seperti pada motor DC



Dapat menghasilkan perputaran yang lambat sehingga beban dapat dikopel langsung ke porosnya



Frekuensi perputaran dapat ditentukan secara bebas dan mudah pada range yang luas.

6

Gambar Motor Stepper Tipe 23LM-352 Minebea 2.2.3 Poros Secara istilah poros adalah elemen mesin yang berbentuk batang dan umumnya berpenampang lingkaran, berfungsi untuk memindahkan putaran atau mendukung sesuatu beban dengan atau tanpa meneruskan daya. Pada sistem penggerak yang dibuat, fungsi poros dialihkan sebagai penyangga benda kerja (objek yang digerakan). 2.2.4 Ulir Ulir adalah alur-alur yang melilit pada sebuah batang baja / poros dengan ukuran tertentu. Penggunaan ulir banyak sekali ditemui pada kehidupan sehari-hari, karena ulir berfungsi sebagai penggerak. Pada sistem penggerak yang dibuat, ulir berfungsi sebagai penggerak objek yang digerakan (akrilik) dengan disangga oleh 2 poros dibagian kiri dan kanan.

Gambar Penggunaan Ulir dan Poros 7

BAB III SISTEMATIKA KERJA 3.1 Desain 3D 3.1.1 Sistem Penggerak Satu Sumbu

Gambar Sistem Penggerak 1 Sumbu Keterangan : A. Kayu Papan

G. Motor Stepper

B. Besi Siku

H. Driver Motor Stepper

C. Pelat

I. Kontroler (Arduino)

D. Poros

J. Penyangga Rumah Motor

E. Ulir

K. Baut

F. Rumah Motor

L. Akrilik

8

3.2 Kerja Mekanik Pembuatan sistem penggerak ini berfokus pada kerja mekanik. Kerja mekanik yang dilakukan meliputi : 3.2.1 Pembuatan Meja 3.2.1.1 Proses Pemotongan Benda Kerja Material yang digunakan untuk membuat meja adalah besi batangan berongga. Metode pemotongan besi tersebut menggunakan gerinda duduk. Pemotongan besi dilakukan beberapa kali sesuai kontruksi yang akan dibuat. Berikut adalah ukuran besi yang dipotong : 

Ukuran

= 100 cm x 4 buah



Ukuran

= 170 cm x 6 buah



Ukuran

= 90 cm x 2 buah

Gambar Meja 3.2.1.2 Proses Pengelasan Benda Kerja Las busur listrik umumnya disebut las listrik adalah salah satu cara menyambung logam dengan jalan menggunakan nyala busur listrik yang diarahkan ke permukaan logam yang akan disambung. Pada bagian yang terkena busur listrik tersebut akan mencair, demikian juga elektroda yang menghasilkan busur listrik akan mencair pada ujungnya dan merambat terus sampai habis. Logam cair dari elektroda dan dari sebagian benda yang akan

9

disambung tercampur dan mengisi celah dari kedua logam yang akan disambung, kemudian membeku dan tersambunglah kedua logam tersebut.

Gambar Proses Pengelasan 3.2.1.3 Proses Merapikan Benda Kerja Setelah besi disambung menggunakan las listrik, tentunya masih terdapat sisa pengelasan. Maka dari itu, untuk memperhalus permukaan besi pada bagian persambungan, dilakukan proses penggerindaan. Gerinda yang digunakan untuk merapikan hasil pengelasan adalah gerinda tangan.

Gambar Proses Merapikan Benda Kerja

10

3.2.2 Pembuatan Sistem Penggerak 1 Sumbu 3.2.2.1 Membuat Dudukan Poros dan Ulir Sebagaimana telah dibahas pada bab sebelumnya bahwa konverter gerakan rotasi motor ke gerakan translasi dilakukan oleh ulir. Namun agar ulir dapat menggerakan benda secara tranlasi, maka perlu disangga oleh dua poros dikedua bagian sisinya. Agar ulir dan poros dapat terpasang dengan kokoh, maka diperlukan sebuah dudukan untuk menyangga kedua benda tersebut. Dudukan ulir dan poros dibuat dari material akrilik. Penggunaan akrilik sendiri dimaksudkan dengan mempertimbangkan hal-hal berikut : 1. Akrilik mudah dibentuk (menggunakan mesin cnc). 2. Akrilik bersifat lunak dan ringan. 3.2.2.2 Memasang Poros dan Motor Setelah dudukan akrilik dibuat, langkah selanjutnya adalah memasang poros dan ulir. Namun, pemasangan tidak dilakukan sembarangan. Pada saat dipasang, ulir dan kopling motor haruslah dalam satu garis (sejajar). Jika tidak, maka ulir akan sulit berputar. 3.3 Hasil

Gambar Hasil Projek

11

Keterangan A. Driver Motor Stepper tipe MD5-

F. Akrilik Statis

HF28-A

G. Ulir

B. Motor Stepper tipe 23LM-352

H. Kayu Papan

C. Port Kabel

I. Akrilik Dinamis

D. Rumah Motor

J. Poros

E. Kopling

Gambar Hasil Projek

12

BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan 

Pembuatan projek berfokus pada rancangan mekanik (pembuatan meja dan sistem pergerakan).



Pergerakan yang diambil adalah pada sumbu x.



Penggunaan poros pada kedua sisi akrilik dinamis adalah untuk mencegah akrilik dinamis berputar mengikuti putaran motor.

4.2 Permasalahan Yang Terjadi Teknis 1. Kesulitan dalam menentukan motor yang tepat (Stepper jenis A atau B). 2. Driver motor yang diperlukan belum tersedia. 3. Ulir yang digunakan berkarat sehingga membuat pergerakan agak susah. 4. Belum memperhitungkan beban objek yang digerakan terhadap torsi motor. Non-Teknis 1. Kurangnya koordinasi internal tim. 2. Kurangnya perencanaan. 4.3 Saran dan Solusi 

Lebih banyak berkomunikasi secara tim.



Merencanakan kegiatan yang akan dilakukan dengan lebih matang.

13

DAFTAR PUSTAKA Setiawan, Yudi Dedi. Aplikasi Motor Stepper Sebagai Penggerak Kamera CCTV “Jurnal”. https://cahaya14design.wordpress.com/2014/05/13/definisi-akrilik-acrylic/ https://id.wikipedia.org/wiki/Las_listrik

14