BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR 3.1 Flow Chart Pembuatan Hybrid Powder Spray CNC 2 Axis dengan pengendali software Artsoft Mach3. Mulai Studi Literatur Penentuan Spesifikasi Mesin Perancangan Desain Tidak Sesuai? Ya Penentuan dan Pembelian Komponen Pembuatan Komponen Mekanik Perakitan Komponen Elektrik 1 2 17
18 1 2 Penggabungan Komponen Mekanik dan Elektrik Uji Prototipe Evaluasi Ya Pembuatan Laporan Tidak Selesai Gambar 3.1. Alur kerja tim dalam pembuatan Pembuatan Hybrid Powder Spray CNC 2 axis dengan pengendali software Artsoft Mach3 Pada Gambar 3.1 menerangkan alur pembuatan proyek akhir mesin Hybrid powder spray CNC 2 axis. Proyek akhir ini mulai dikerjakan dari studi literatur dari jurnal, internet, dan survei secara langsung tentang mesin powder spray yang sudah ada, mencari informasi tentang prinsip kerja, sistem konrol, dan software kontrol yang digunakan. Selanjutnya tim melakukan spesifikasi mesin yang akan dibuat, mesin yang akan dibuat akan digunakan untuk pelapisan plat. Spesifikasi yang diperlukan berupa dimensi gerak sumbu mesin dan bahan material yang akan diproses. Setelah itu dilanjutkan pembuatan konsep mekanisme kerja mesin serta sistem kontroler yang akan digunakan. Setelah konsep matang, langkah selanjutnya adalah pembuatan desain 3D menggunakan software SolidWorks agar dapat di evaluasi apakah sudah sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan dan juga menghitung jumlah material yang diperlukan dalam pembuatan mesin Hybrid powder spray CNC 2 axis.
19 Proses pengerjaan dibagi menjadi dua, yaitu pembuatan komponen mekanik seperti: rangka, bracket motor stepper, sliding guide, bearing end support, dll. Yang kedua yaitu perakitan komponen elektrik yang berupa power supply, MCB, relay, driver, breakout board, dll sesuai dengan rancangan yang dibuat. Selanjutnya komponen mekanik dan elektrik dirangkai menjadi satu produk utuh dan diuji, apabila uji coba mesin bekerja sesuai harapan, mesin akan diuji coba untuk melapisi sebuah spesimen uji. Apabila masih terdapat error dalam kinerjanya maka harus dilakukan desain ulang guna memperbaiki kesalahan atau kegagalan yang ada. Jika sudah tidak ada trouble lagi, mesin siap digunakan untuk pelapisan plat. 3.2 Alur Kerja Sistem Kontroler Personal Komputer Emergency Stop Limit Switch Breakout Board Driver sumbu X Driver sumbu Y Motor Stepper X axis Motor Stepper Y axis Gambar 3.2. Alur kerja sistem kontroler Hybrid powder spray CNC 2 axis. Pada Gambar 3.2 menerangkan rencana skema alur kerja sistem kontroler pada mesin Hybrid powder spray CNC 2 axis. Ketika operator memasukan sebuah perintah atau program kedalam PC (personal computer) yang sudah
20 terinstal software Artsoft Mach3, perintah itu akan diteruskan ke breakout board yang berfungsi sebagai penghubung antara PC dengan perangkat kontroler lainya. Kemudian perintah akan diteruskan ke salah satu driver X axis, Y axis, semua driver, atau hanya beberapa driver sesuai dengan perintah yang dimasukan oleh operator. Dari driver perintah yang berupa pulsa akan diteruskan ke motor stepper sehingga motor stepper berputar sebanyak sekian step atau langkah sesuai perintah. Motor stepper yang berputar akan menggerakan aktuator yang di mesin ini berupa ballscrew. Input yang diterima kontroler mesin ini tidak hanya bersumber dari PC saja, tetapi juga dari beberapa perangkat elektronik lain, yaitu limit switch yang berfungsi memberikan perintah kepada breakout board untuk menghentikan pergerakan motor karena pergerakan sumbu yang melebihi batas gerak kerja, artinya limit switch disini sebagai triger atau pemicu, yang aktif secara otomatis. Emergency stop button juga merupakan perangkat elektronik yang memberikan input pada kontroler mesin CNC ini, emergency stop button mempunyai fungsi yang sama dengan limit switch, yaitu memberikan perintah kepada breakout board untuk menghentikan pergerakan motor, tetapi input ini diberikan ketika pada saat mesin melakukan proses dan terjadi error atau ketidak sesuaian dengan program yang diinginkan, ketika ditekan kontroler dan mesin secara otomatis akan dalam keadaan mati. 3.3 Alur Kerja Saat Motor Stepper Berputar Gambar 3.3 Alur kerja pergerakan motor sumbu X
21 Pada Gambar 3.3 menerangkan alur kerja sistem kontroler dari input hingga Motor Stepper berputar. Pada saat perintah dimasukan melalui software Mach3 pada komputer breakout board akan menerima perintah tersebut, kemudian breakout board akan meneruskan perintah tersebut ke stepper driver melalui tiga sinyal, yaitu EN, DIR, dan PULS. Sinyal EN berfungsi untuk mengaktifkan stepper driver. Sinyal DIR berfungsi untuk memberi perintah agar motor berputar searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. Dan sinyal PULS berfungsi untuk memberikan pulse berupa frekuensi, frekuensi tersebut digunakan motor stepper untuk mengatur jumlah pergerakan atau step. 3.4 Perhitungan Torsi Motor Stepper 1 2 4 3 Gambar 3.4 Skema pergerakan sumbu dan letak motor stepper Keterangan : 1. Motor Stepper sumbu X 2. Pergerakan sumbu Y 3. Motor Stepper sumbu Y 4. Pergerakan sumbu X
22 Pada Gambar 3.4 menerangkan skema dari pergerakan setiap sumbu pada mesin Hybrid powder spray CNC 2 axis dan juga letak motor stepper. Sumbu X bergerak secara memanjang, dan sumbu Y bergerak naik turun. 3.4.1 Torsi Motor stepper pada sumbu X Motor Stepper sumbu X menerima beban dari atas yang berasal dari beban holder gun dan Gun dari mesin. Dan beban total yang ditopang oleh motor stepper sumbu X tertera pada Tabel 3.1. Motor stepper pada sumbu X menggunakan motor 57SHD4934-34B yang mempunyai torsi maksimal 3 Nm seperti pada yang tertera pada table 3.2. Tabel 3.1 Berat beban yang ditopang motor stepper sumbu X Bagian Berat (Kg) Holder gun 4 Gun 2 Total 6 6 Kg Gambar 3.5 Skema pembebanan pada Sumbu X Perhitungan menggunakan persamaan: Diketahui = D = 0,016 m => r = 0,008 m g = 9,8 m/s 2 p = 5 mm = 0.005 m µ = 0,74 mencari Tan α tan α =
23 tan α = tan α = 0,099 α = 5,7º Gaya yang terjadi F = x = x = 29,4 x = 26,53 N T ballscrew = F x r = 26,53 N x 0.008 m = 0,21 Nm Jadi, Beban torsi yang harus ditopang motor stepper sumbu X adalah 0,21 Nm Jadi motor stepper sumbu X dinyatakan Aman. 0,21 Nm < 3 Nm. Tabel 3.2 Spesifikasi motor stepper Nema 23 (57SHD4934-34B)
24 3.4.2 Torsi Motor stepper pada sumbu Y Pada konstruksi sumbu Y beban yang dibawa oleh motor stepper terdiri dari beban rangka lengan sumbu Y, holder gun, gun, ballscrew sumbu X, dan motor stepper sumbu X seperti pada Gambar 3.6. Motor pada sumbu Y menggunakan motor 86SHD4301-37B yang mempunyai torsi maksimal 6,8 Nm seperti tertera pada Tabel 3.3. 0,198m 0,32m 0,045m 19 Kg 5 Kg 0,1m Gambar 3.6 Skema pembebanan pada sumbu Y Perhitungan torsi yang terjadi pada ballscrew menggunakan persamaan, yaitu: Diketahui = D ballscrew = 0,02 m => r = 0,01 m
25 g = 9,8 m/s 2 Menentukan Titik Berat Beban Menentukan titik berat beban ( rangka ) menggunakan persamaan: CG = CG = = 0,198 m Jadi, titik berat beban terletak pada 0,198 m dari titik tumpu. F = = = 117,6 N Mencari gaya yang disebabkan beban (rangka) menggunakan persamaan: M1 = M2 F1 x L1 = F2 x L2 117,6 x 0,198 = F2 x 0,1 F2 = 232,8 N Torsi yang terjadi pada ballscrew T ballscrew = F2 x r ballscrew = 232,8 N x 0,01 m = 2,33 Nm Jadi, Beban torsi yang harus ditopang motor stepper sumbu Y adalah 2,33 Nm Jadi motor stepper sumbu Y dinyatakan Aman. 2,33 Nm < 6,8 Nm.
Tabel 3.3 Spesifikasi motor stepper Nema 34 (86SHD4301-37B) 26