ANALISA KONSTRUKSI MOTOR SERVO ARAH Z PADA MESIN CNC PLASMA CUTTING

SKRIPSI

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

2016

ANALISA KONSTRUKSI MOTOR SERVO ARAH Y PADA MESIN CNC PLASMA CUTTING

SKRIPSI

Merupakan syarat untuk

Memenuhi gelar Sarjana Teknik (S1)

Oleh :

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

2016

ABSTRAK

ANALISA KONSTRUKSI MOTOR SERVO ARAH Z PADA MESIN CNC PLASMA CUTTING

Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa mesin pemotong plat berbasis CNC (plasma cutting) khususnya pada konstruksi motor servo arah Z. Dalam penelitian ini juga mencakup perhitungan kecepatan sudut (146,67 rad/s), torsi motor tanpa beban (3,7 N.m), torsi motor dengan beban 50 N (1,5 N.m), effisiensi motor servo tanpa beban (98%), effisiensi motor servo dengan beban 50 N (40%), ukuran pasak (10 x 8) standar dan panjang pasak yang aktif (16 mm). Dengan adanya penelitian ini dapat bertahan lama dipertimbangkan dari pemilihan material dan segi perawatan agar mudah murah sehinnga mesin dapat bekerja secara optimal.

Kata kunci : CNC plasma cutting, motor servo, diameter poros, kekuatan poros, pasak poros.

ABSTRACT

ANALYSIS OF CONSTRUCTION DIRECTION Z SERVO MOTOR ON PLASMA CUTTING MACHINE CNC

This study aims to analyze based CNC plate cutting machine ( plasma cutting) , especially in the construction of the servo motor direction Z. In this study also includes the calculation of angular velocity ( 146.67 rad / s ) , the no-load motor torque ( 3.7 Nm ) , torque motor with a load of 50 N ( 1.5 Nm ) , servo motor no-load efficiency ( 98 % ) , efficiency servo motor with load of 50 N (40%) , the size of the stake ( 10 x 8 ) standard and the post length is active (16 mm). Given this research can last a long time considered in terms of material selection and maintenance for easy cost sehinnga machine can work optimally .

Keywords : CNC plasma cutting , servo motor , shaft diameter , shaft power , shaft peg .

KATA PENGANTAR

Puji syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Skripsi dengan baik dan tepat pada waktunya.Laporan ini disusun penulis sebagai salah satu syarat dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana Teknik Mesin di Universitas Pamulang.

Pada laporan Skripsi ini, penulis mengambil judul “Analisa kontruksi Motor Servo Arah Z Pada Mesin Pembuat Profil CNC plasma cutting”.

Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan sebesar-besar nya kepada keluarga, Ibu dan Bapak yang telah memberikan semangat dan dukungan baik moral maupun materil. Penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang terkait dalam penyusunan Skripsi ini, yaitu :

1. Bapak H. Darsono selaku ketua yayasan sasmita jaya.

2. Bapak Dr. H. Dayat Hidayat MM, selaku rektor universitas pamulang.

3. Bapak Ir.Dadang kurnia MM, selaku dekan fakultas teknik Universitas Pamulang

4. Bapak Ir. Djuhana, M.Si,selaku Kaprodi Teknik Mesin Universitas Pamulang.

5. Bapak M. Perkasa, ST.MT dan Bapak Kusdi Prijono, ST, Selaku dosen pembimbing yang telah memberikan dorongan serta masukan-masukan dalam menyusun Skripsi.

6. Seluruh dosen Universitas Pamulang yang telah memberikan banyak ilmu dan bantuan kepada penulis.

7. Seluruh teman-teman TeknikMesin Universitas Pamulang yang telah banyak memberikan saran serta dorongan.

Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih, semogaSkripsi ini bermanfaat bagi pembaca pada umumnya,penulis menyadari bahwa dalam penulisan ini masih terdapat kekurangan sempurnaan baik dari segi penyajian,isi dan ataupun tata bahasanya.

Namun demikian penulis berusaha semaksimal mungkin membuat menyusun dan menyajikan yang terbaik menurut,oleh karena itu saran-saran dan kritik yang membangun dari semua pihak agar kedepan dapat menyajikan yang lebih baik lagi sangat kami harapkan.

Pamulang, 20 Maret 2016

Saefulloh

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR PERNYATAAN HASIL KARYA SENDIRI................................... i

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. ii

LEMBAR PENGESAHAN PERBAIKAN....................................................... iii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI.......................... iv

DAFTAR RIWAYAT HIDUP............................................................................ vi

ABSTRAK .......................................................................................................... vii

KATA PENGANTAR....................................................................................... viii

DAFTAR ISI.......................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR............................................................................................xii

DAFTAR TABEL ..............................................................................................xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ................................................................................... 1

1.2. Rumusan Masalah .............................................................................. 2

1.3. Batasan Masalah ................................................................................ 2

1.4. Tujuan Penelitian ............................................................................... 2

1.5. Manfaat Penelitian ............................................................................. 2

1.6. Metode Penelitian .............................................................................. 3

1.7. Sistematika Penulisan ........................................................................ 3

BAB II PEMBAHASAN

2.1. Sejarah Plasma Cutting....................................................................... 5

2.2. Definisi CNC Plasma Cutting............................................................ 6

2.3. Prinsip Kerja CNC Plasma Cutting.................................................... 8

2.4. Motor Servo........................................................................................ 9

2.5. Motor servo pada sumbu arah z CNC plasma cutting...................... 13

2.6. Efisiensi pada motor servo ............................................................... 15

2.7. Alat ukur .......................................................................................... 15

2.8. Gambar ............................................................................................ 18

2,9. Tabel ................................................................................................ 19

2.10. Statment ......................................................................................... 20

2.11. Definisi pasak................................................................................. 21

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Diagram Alir..................................................................................... 24

3.2.Komponen sistem mekanisme sumbu motor servo arah z.................. 25

3.3. Kerja motor servo arah z pada mesin CNC plasma cutting.............. 26

3.4. Stopper contact ................................................................................ 29

3.5. Identifikasi Spesifikasi pada motor servo......................................... 30

3.6. Torsi (Torque) pada motor servo....................................................... 31

3.7. Effisiensi pada motor servo.............................................................. 32

BAB IV ANALISA & PEMBAHASAN

4.1. Perancangan dan pembahasan ......................................................... 33

4.2. Perhitungan torsi motor servo .......................................................... 34

4.3. Perhitungan Effisiensi pada motor servo.......................................... 36

4.4. Perencanaan perhitungan pasak........................................................ 37

BAB V KESIMPULAN

5.1. Kesimpulan....................................................................................... 41

5.2. Saran................................................................................................. 41

DAFTAR PUSTAKA......................................................................................... 43

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Plasma Cutting .................................................................................... 6

Gambar 2.2 Kerja Plasma Cutting .......................................................................... 8

Gambar 2.3 bagian motor servo ............................................................................ 11

Gambar 2.4 posisi motor servo control ................................................................. 12

Gambar 2.5 penggerakan motor servo pada sumbu z ........................................... 14

Gambar 2.6 mistar baja ........................................................................................ 15

Gambar 2.7 jangka sorong ................................................................................... 16

Gambar 2.8 kaliber skrup ...................................................................................... 17

Gambar 2.9 dial indikator .................................................................................... 18

Gambar 2.10 pengukuran sudut mediakom .......................................................... 19

Gambar 2.11 motor servo ...................................................................................... 20

Gambar 3.1 komponen sistem mekanisme ............................................................ 26

Gambar 3.2 motor servo pada arah z .................................................................... 27

Gambar 3.3 ulir pembawa obor plasma sumbu x .................................................. 29

Gambar 3.4 ulir pembawa obor plasma sumbu y................................................... 29

Gambar 3.5 ulir pembawa obor plasma sumbu z.................................................... 30

Gambar 3.6 stopper contact................................................................................... 30

Gambar 3.7 tuas (up) dan tuas (low) stopper contact............................................ 31

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 pengukuran rangkaian catu daya 5v pada motor servo ......................... 21

Tabel 2.2 tabel pasak ............................................................................................. 23

Tabel 3.1 hasil identifikasi motor servo ................................................................ 31

Tabel 4.1 Beban perbandingan / variasi pada torsi................................................. 36

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.1 perbandingan gaya/beban terhadap torsi ............................................ 36

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kemajuan dalam bidang teknologi yang semakin berkembang merupakan aspek sebuah pengetahuan dan teknologi yang mengharuskan kalangan pendidikan tinggi untuk dapat meningkatkan kemampuan dalam penguasaan teknologi.Terutama pada teknologi mesin pemotong plat berbasis CNC. Teknologi mesin pemotong plat berbasis CNC ini merupakan teknologi yang dapat dimanfaatkan oleh masyarakat umum.Pengembangan teknologi mesin pemotong plat berbasis CNCharus lebih ditingkatkan sebagai penunjang pemanfaatan teknologi masyarakat Indonesia.

Salah satu jenis mesin pemotong plat berbasis CNC yaitu mesin CNC plasma cutting. Mesin CNC plasma cutting adalah mesin yang digunakan untuk proses memotong baja atau logam lain dari ketebalan yang berbeda dengan menggunakan torch plasma. Plasma ini cukup panas untuk melakukan logam yang akan dipotong dan bergerak sangat cepat untuk meniup logam cair dari benda kerja yang dipotong.

Untuk mengoperasikan programmer membuat program CNC maupun dibuat pada computer dengan softwarepemogramman CNC. Hasil pemogramman CNC seterusnya akan dikirim dan dieksekusi oleh processor pada mesin CNC menghasilkan pengaturan putaran motor servo pada mesin untuk menggerakkan perkakas yang bergerak melakukan proses permesinan hingga menghasilkan produk sesuai program.

Mesin CNC plasma cutting bisa bergerak dalam 2 sumbu yaitu sumbu X dan sumbu Y. Untuk masing-masing sumbunya, meja ini dilengkapi dengan motor penggerak (Servo) arah X, Ydan Z,ball screw plus bearing dan guide way slider untuk akurasi pergerakannya.

1.2. Rumusan Masalah

Bedasarkanuraian latar belakang di atas dapat dilihat permasalahan yang akan timbul dalam perancangan kontruksi rangka motor servo CNC plasma cutting antara lain:

a. Bagaimana kekuatan kontruksi motor servo terhadap arah z dapat bertahan lama dipertimbangkan dari pemilihan material dan segi perawatan agar mudah murah.

b. Bagaimana kontruksi motor servo terhadap arah z agar dapat bekerja secara optimal.

1.3. Batasan Masalah

Dalam penulisan tugas akhir ini dibatasi pada:

a. Perhitungan torsi pada kontruksi motor servo arah z

b. Effisiensi motor servo arah z

c. Perhitungan pasak pada kontruksi

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan dan maksud dari penelitian ini adalah untuk menganalisa kontruksi motor servo terhadap arah z pada mesin pembuatan profil CNC plasma cutting.

a. Mengetahui dan menganalisa perhitungan torsi

b. Mengetahui dan menganalisa effisiensi motor servo

c. Mengetahui dan menganalisa perhitungan pasak

1.5. Manfaat penelitian

A. Manfaat bagi penulis

1. Menuangkan teori perkuliahan kedalam bentuk alat yang nyata.

2. Menambah ilmu dengan cara memahami mesin pemotong plat berbasis CNC.

B. Manfaat bagi akademik

1. Sebagai acuan bagi mahasiswa lain agar dapat menemukan inovasi baru.

2. Menambah jumlah alat praktikum di laboratorium teknik mesin.

C. Manfaat bagi masyarakat

Kedepannya agar mahasiswa teknik mesin mampu menguasai dan memahami mesin CNC.

1.6. Metode Penelitian

Dalam memperoleh data yang diperlukan untuk penulisan laporan ini, penulis menggunakan beberapa metode, yaitu:

1. Observasi (Pengamatan)

Dalam memperoleh data yang diperlukan, penulis melihat secara langsung mengenai kontruksi motor servo pada mesin CNC plasma cutting.

2. Interview (Wawancara)

Metode pengumpulan data dengan cara mengadakan tanya jawab secara langsung dengan orang-orang berkompeten dalam bidang ini.

3. MetodePustaka

Penulis mengumpulkan bahan untuk laporan ini yang bersumber dari beberapa buku yang dijadikan sebagai pedoman atau bacaan dalam menyusun landasan teori.

1.7. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan tugas proposal ini dapat dijelaskan sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Berisikan latar belakang masalah, perumusan masalah, pembatasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metode penelitian, serta sistematika penulisan yang digunakan untuk menyusun tugas akhir.

BAB II LANDASAN TEORI

Berisikan teori uraian khusus mesin CNC plasma cutting, bagian dan kontruksi motor servo, analisa kontruksi motor servo terhadap arah Z pada mesin CNC plasma cutting.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Berisikan proses analisa kontruksi motor servo terhadap arah Z pada mesin CNC plasma cutting dimulai dari prinsip kerja, daya motor servo itu sendiri, dan menghitung efisiensi pada motor servo karena motor yang digunakan tidak dapat bersifat ideal, artinya pada motor ada kehilangan daya pada setiap prosesnya sehingga daya output akan bernilai lebih kecil daripada daya input.

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA

Berisikan pengujian pada masing-masing bagian dan sistem secara keseluruhan, kemudian pengambilan data dan analisa.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Berisikan kesimpulan dari sistem yangdirancang dan dibuat serta saran-saran untuk perbaikan sistem di masa yang akan datang.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Sejarah Plasma Cutting

Pada tahun 1941, industri pertahanan AS sedang mencari cara yang lebih baik dari logam ringan bergabung bersama untuk upaya perang dan, lebih khusus, untuk produksi pesawat. Keluar dari upaya ini, proses pengelasan baru lahir. Busur listrik digunakan untuk melelehkan logam, dan perisai gas inert sekitar busur dan kolam logam cair digunakan untuk menggantikan udara, mencegah logam cair dari mengambil oksigen dari udara.

Proses baru "TIG" (Tungsten Inert Gas), tampaknya menjadi solusi yang sempurna untuk kebutuhan yang sangat spesifik las berkualitas tinggi. Karena ini proses pengelasan menjadi besar pengguna gas seperti argon dan helium, industri yang memiliki paling menarik dalam aplikasi baru ini ternyata menjadi produsen gas industri. Perusahaan-perusahaan gas industri dan, khususnya, Union Carbide's Linde Divisi, menjadi aktif dan sukses dengan proses TIG, juga dikenal sebagai "Argonarc" atau "Heliarc." Saat ini, proses ini disebut sebagai "GTAW" (Gas Tungsten Arc Welding).

Pada 1950, TIG telah tegas memantapkan dirinya sebagai metode las baru untuk pengelasan berkualitas tinggi pada bahan eksotis. Saat melakukan pekerjaan pengembangan lebih lanjut tentang proses TIG, para ilmuwan di laboratorium pengelasan Union Carbide's menemukan bahwa ketika mereka mengurangi pembukaan gas nozzle yang diarahkan gas inert dari obor TIG elektroda (katoda) ke benda kerja (anoda), sifat-sifat terbuka busur TIG bisa sangat berubah. Pembukaan nozel mengurangi terbatas busur listrik dan gas dan meningkatkan kecepatan dan panas resistif nya. Suhu busur dan tegangan meningkat secara dramatis, dan momentum dari gas terionisasi dan non-terionisasi menghilangkan genangan cair karena kecepatan yang lebih tinggi.

Plasma cutting (sebuah teknologi yang tumbuh dari pengelasan plasma pada tahun 1960) muncul sebagai cara yang sangat produktif untuk memotong lembaran logam dan plat pada 1980-an. Ini memiliki keunggulan dibandingkan tradisional "logam terhadap logam" pemotongan produksi logam tidak keripik dan memberikan luka akurat, dan menghasilkan keunggulan bersih daripada-bakar pemotongan oksi. Awal pemotong plasma besar, agak lamban dan mahal dan, karenanya, cenderung didedikasikan untuk mengulangi pola pemotongan dalam produksi massal "mode".

Seperti dengan peralatan mesin lain, CNC (komputer kontrol numerik) teknologi yang diterapkan untuk plasma mesin pemotong di akhir 1980-an ke 1990-an, memberi mesin pemotong plasma fleksibilitas yang lebih besar untuk memotong beragam bentuk "sesuai permintaan" didasarkan pada seperangkat instruksi yang diprogram ke's numerik kontrol mesin. ini plasma CNC mesin pemotong itu, bagaimanapun, pada umumnya terbatas p ada pemotongan pola dan bagian dalam lembaran datar baja, hanya menggunakan dua sumbu gerak (disebut sebagai pemotongan XY).

2.2. Definisi CNC Plasma Cutting

Gambar 2.1. Plasma Cutting⁽³⁾

(Sumber : Ratna Putra;Sejarah Plasma cutting, 2014)

Plasma cutting adalah proses yang digunakan untuk memotong baja atau logam lain dari ketebalan yang berbeda (atau kadang-kadang bahan lain) dengan menggunakan torch plasma. Dalam proses ini, gas inert (di beberapa unit, udara terkompresi) ditiup dengan kecepatan tinggi keluar dari nozel, pada waktu yang sama busur listrik terbentuk melalui gas dari nozel ke permukaan yang dipotong, mengubah sebagian dari gas menjadi plasma. Plasma cukup panas untuk melelehkan logam yang dipotong dan bergerak cukup cepat untuk meniup logam cair dari yang dipotong.Plasma juga dapat digunakan untuk pengelasan busur plasma dan aplikasi lainnya.

Proses pemotongan logam plasma adalah melalui penggunaan gas (beberapa unit bahkan menggunakan udara terkompresi) yang dipaksa melalui nozzle pada kecepatan tinggi melalui kompresi. Pemotong plasma membentuk busur listrik di dipaksa gasmelalui nozzle.Busur listrik ternyata bagian dari gas menjadi plasma.Ini adalah plasmagas ini sebenarnya yang melakukan pemotongan.Gas tidak hanya pemotongan tetapi terpaksa melalui nozzle pada kecepatan seperti logam yang meleleh ditiup menjauh dari dipotong.

Plasma cutting adalah jauh yang paling sederhana dan paling ekonomis cara untuk memotong berbagai bentuk logam dengan hasil akurat. Pemotong plasma dapat memotong jauh lebih halus, lebih cepat dan lebih otomatis dari obor oxy-acetylene.Karna efektifitas, pemotong plasma terutama CNC Plasma Cuttersdapat menggantikan cara yang konvensional. Sebuah pemotong Plasma bekerja seperti petir.

Arus searah, listrik tegangan tinggi busur dari potensi negatif (elektroda dalam obor) untuk potensi positif (benda kerja) melalui jet gas terionisasi.Plasma sistem pemotongan membutuhkan dua elemen dasar, gas dan listrik. Ini adalah proses pemotongan panas yang menggunakan suhu tinggi plasma jet untuk melelehkan logam. Jet plasma ini adlah bentuk oleh kombinasi gas dan listrik dari sumber listrik.

Plasma cutingmemotong lebih cepat dari oxy-acetylenepemotongan atau proses pemotongan mekanis seperti penggilingan, melingkar cut offroda dan sejenisnya. Itu tidak memerlukan siklus pra-panas dan mampu memotong logam apapun yang dilakukan listrik.Memotong logam yang oxy-fuel tidak bisa memotong misalnya stainlesssteel dan aluminium.Dengan sedikit panas wilayah yang terkena dampak dan lebar pemotongan garitan kecil, cutter plasmajuga cocok untuk memotong logam tinggi-gauge misalnya pemanas, ventilasi dan pendingin udara (HVAC) pekerjaan saluran.

2.3. Prinsip Kerja Plasma Cutting

Prinsip kerja NC/CNC secara sederhana dapat diuraikan sebagai berikut :

Programer membuat program CNC sesuai produk yang akan dibuat dengan cara pengetikan langsung pada mesin CNC maupun dibuat pada komputer dengan software pemrogaman CNC.
Program CNC tersebut, lebih dikenal sebagai G-Code, seterusnya dikirim dan dieksekusi oleh prosesor pada mesin CNC menghasilkan pengaturan motor servo pada mesin untuk menggerakan perkakas yang bergerak melakukan proses permesinan hingga menghasilkan produk sesuai program.

Gambar 2.2. Kerja Plasma Cutting⁽³⁾

(Sumber : Ratna Putra;Sejarah Plasma Cutting, 2014)

Plasma pemotong bekerja dengan mengirimkan sebuah busur listrik melalui gas yang melewati lubang terbatas.Gas dapat shop udara, nitrogen, argon, oksigen, dan lain-lain.

Hal ini mengangkat temperatur gas ke titik yang memasuki keadaan 4 materi. Kita semua terbiasa dengan tiga pertama: yaitu, padat gas, cair, dan. Para ilmuwan menyebutnya plasma negara tambahan.Sebagai memotong logam yang merupakan bagian dari sirkuit, konduktivitas listrik plasma menyebabkan busur untuk mentransfer ke pekerjaan.

Pembukaan terbatas (nozzle) gas melewati menyebabkannya sqeeze dengan dengan kecepatan tinggi, seperti udara melewati venturi karburator dalam. Ini gas kecepatan tinggi memotong melalui logam cair.Gas ini juga diarahkan di sekeliling areal penebangan untuk melindungi luka.

Dalam banyak pemotong yang lebih baik saat ini plasma, busur percontohan antara elektroda dan nosel digunakan untuk mengionisasi gas dan awalnya menghasilkan plasma sebelum transfer busur. Metode lain yang telah digunakan adalah menyentuh ujung obor untuk pekerjaan untuk membuat percikan api, dan penggunaan sirkuit-frekuensi tinggi mulai (seperti busi). Tak satu pun dari kedua metode terakhir ini kompatibel dengan CNC (otomatis) pemotongan.

Foto di sebelah kanan menunjukkan habis pakai dari sebuah cutter POWERMAX Hypertherm 900 plasma.Elektroda adalah di pusat, dan nozzle persis di bawahnya. Bagian oranye di atas elektroda adalah cincin swirl, yang menyebabkan plasma untuk mengubah cepat saat lewat.Sementara bagian ini semua disebut sebagai bahan habis pakai, itu adalah elektroda dan nosel yang memakai dan memerlukan penggantian periodik.

2.4. Motor Servo

Sebuah servomotor atau motor servo adalah aktuator rotari yang memungkinkan untuk dikontrol secara presisi dari posisi sudut, kecepatan dan percepatannya. Motor ini cocok digabungkan dengan sensor sebagai umpan-balik posisinya, dan seringkali perlu modul yang dirancang khusus untuk digunakan dengan servomotors.

Perlu diketahui juga bahwa Servomotors bukan salah satu kelas spesifik dari suatu motor meskipun istilah servomotor ini sering digunakan untuk merujuk pada motor yang cocok untuk digunakan dalam sistem kontrol loop tertutup. Motor servo telah cukup lama diaplikasikan pada banyak hal, terutama dalam aplikasi robotic, radio control,bahkan untuk pengaturan mekanikal pada pesawat terbang. Hal ini dikarenakan Sistem kontrol servo yang paling cocok untuk kecepatan tinggi, aplikasi torsi tinggi yang melibatkan perubahan beban dinamis. Untuk alternatifnya, Sistem kontrol motor Stepper yang lebih murah dan optimal untuk aplikasi yang membutuhkan akselerasi rendah-menengah, torsi memegang tinggi, dan fleksibilitas operasi loop terbuka atau tertutup.

1. Prinsip Kerja Motor Servo

Motor servo dibangun dari motor listrik, yang didalamnya terdapat positionable shaft (poros) yg dilengkapi roda gigi (gear). Motor Servo dikendalikan oleh sinyal elektrik yang menentukan jumlah gerakan di porosnya.

2. Bagian Dari Motor Servo

Untuk memahami bagaimana motor servo bekerja, kita perlu menengok ke bagian dalam dari motor servo itu. Didalam motor servo ada rangkaian sederhana yang terdiri atas: Motor DC kecil, Potensiometer, dan rangkaian control. Pada motor melekat gear/roda gigi untuk mengendalikan pergerakan memutar. Ketika motor berputar, terjadi perubahan resistansi dari potensiometer, jadi rangkaian control akan dapat mengatur secara presisi seberapa besar pergerakan perputaran dan arahnya kemana.

Gambar 2.3. Bagian Motor Servo⁽⁵⁾

(Sumber : Fauzi Ahmad;prinsip kerja mesin cnc, 2013)

Ketika poros sudah berada di posisi yang dikehendaki, supply tenaga ke motor akan terhenti, kalau tidak maka motor akan berputar kea rah sebaliknya. Posisi yang dikehendaki terkirim melalui pulsa listrik di kawat/kabel, kecepatan motor akan proporsional sebanding antara posisi sekarang dan posisi yang dikehendaki artinya bila posisi sekarang dekat dengan posisi yang dikehendaki maka motor akan berputar perlahan, sebaliknya bila posisinya jauh, motor akan berputar lebih cepat.

3. Pengendalian Motor Servo

Motor servo dikendalikan dengan mengirimkan pulsa melalui kabel control dengan variable lebar pulsa terkirim atau biasa disebut “Pulse Width Modulation (PWM)”.

Ada minimum lebar pulsa dan maksimum lebar pulsa dan tingkat perulangan. Sebuah motor servo biasanya hanya dapat mengubah 90 ° di kedua arah untuk total 180° gerakan. Posisi netral motor didefinisikan sebagai posisi di mana servo memiliki jumlah yang sama dari potensi rotasi di kedua searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam arah. PWM yang dikirim ke motor menentukan posisi poros, dan berdasarkan durasi dari pulsa yang dikirim melalui kabel kontrol rotor akan berubah ke posisi yang diinginkan. Motor servo mengharapkan untuk mendapat pulsa setiap 20 milidetik (ms) dan panjang pulsa akan menentukan seberapa jauh motor berubah. Sebagai contoh, pulsa 1.5 ms akan membuat pergantian motor ke posisi 90°. Lebih pendek dari 1.25 ms bergerak ke 0° dan lebih lama/panjang dari 12 ms akan memutar servo sejauh 180°

Gambar 2.4. Posisi Motor Servo Control⁽⁴⁾

(Sumber : Prasetyo Ilham;teori plasma cutting, 2014)

Ketika motor servo diperintahkan untuk bergerak ke posisi tertentu, bila posisi tujuan sudah tercapai ia akan mengunci mempertahankan posisinya. Apabila ada pengaruh luar yang mencoba merubah posisinya maka motor servo akan tetap mempertahankan sampai kekuatan tertentu. Kekuatan maksimum menahan/mempertahankan posisi itu disebut sebagai “Torque Rating” dari motor servo.

4. Tipe motor servo

Berdasarkan arus/tegangan inputnya ada 2 tipe motor servo:

· Motor Servo AC : motor servo jenis ini mampu menahan lonjakan arus tinggi (surge) sehingga umum digunakan oleh kalangan industry.

· Motor Servo DC : motor servo jenis DC tidak dirancang untuk lonjakan arus yang cukup tinggi dan biasanya cocok untuk aplikasi lebih sederhana dan murah dibandingkan motor servo AC.

Motor servo berdasarkan gerakan perputarannya juga dibagi menjadi beberapa jenis :

· Positional Rotation Servo : ini adalah jenis yang paling umum dari motor servo, Poros output akan berputar sebesar setengah lingkaran (180°). motor jenis ini mempunyai batas fisik di mekanisme gearnya untuk berputar lebih dari 180° untuk melindungi sensor rotasi.

· Continous Rotation Servo : secara umum mirip dengan “Positional Rotation servo” namun jenis ini bisa berubah arah dan berputar tanpa batas. Sinyal kontol disini diterjemahkan sebagai arah dan dan kecepatan rotasi.

· Linier Servo : sebenarnya ini juga mirip dengan Positional rotation servo dengan tambahan gear/roda gigi (biasanya menggunakan mekanisme rack dan Pinion)untuk mengubah output dari circular ke Back and forth. Model terakhir ini susah ditemukan di pasaran.

2.5. Motor Servo Pada Sumbu Arah Z CNC Plasma Cutting.

Pada mesin CNC Plasma Cutting mekanisme penggerak obor plasma atau pemotong digerakkan oleh motor servo. Jadi, fungsi motor servo adalah motor penggerak mekanisme pemotong baik dalam posisi memanjang ataupun melintang. Masing – masing mekanisme penggerak sumbu pemotong mempunyai motor servo sendiri-sendiri, yakni lintasan sumbu Z dan lintasan sumbu X. Jenis dan ukuran masing – masing motor servo adalah sama.

Motor servo pada sumbu arah Z berfungsi untuk menggerakkan posisi pemotong Sumbu Z bergerak kearah vertikal atau pada posisi naik dan turun.

Arah pergerakan sumbu Z

Gambar 2.5. Pergerakkan Motor Servo Pada Sumbu Z⁽⁴⁾

(Sumber : Prasetyo Ilham;teori plasma cutting, 2014)

1. Kecepatan sudut

untuk menentukan kecepatan sudut pada motor servo, dapat menggunakan alat ukur yaitu Tachometer. Atau dengan menggunakan rumus : ⁽⁶⁾Trikueni Dermanto;referensi menghitung arus motor ac, 2014.

w = 2 . p . n / 60 ................................................(2.1)

dimana :

n = Kecepatan putaran motor (rpm)

2. Torsi (torque) Pada Motor Servo

Secara umum torsi (torque) merupakan gaya yang digunakan untuk menggerakan sesuatu dengan jarak dan arah tertentu. Dari penjelasan tersebut , maka rumusan untuk torsi dapat diturunkan menjadi : ⁽⁶⁾Trikueni Dermanto;referensi menghitung arus motor ac, 2014.

T = P_in
. atau T = F.l .......................................(2.2)

dimana :

T   = Torsi (Torque), Newton meter       (N.m)
P_in =   Daya Input                                    (watt)
= Kecepatan Sudut                           (rad/s)

F = Gaya (N)

l = Jarak/panjang (m)

2.6. Efisiensi Pada Motor Servo

Terdapatnya efisiensi pada motor, disebabkan karena motor yang digunakan tidak dapat bersifat ideal, artinya pada motor ada kehilangan daya pada setiap prosesnya sehingga daya output akan bernilai lebih kecil daripada daya input. Kehilangan daya ini biasa disebut sebagai rugi-rugi daya dan dapat disebabkan karena mechanical (gesekan dan rotasi) serta electric (hambatan pada belitan). Efisiensi pada motor servo dapat ditentukan dengan rumus : ⁽⁶⁾Trikueni Dermanto;referensi menghitung arus motor ac, 2014.

η (%) = (P_out/P_in) x 100 ..............................................(2.3)

Dimana :

P_in : Daya Input (watt)

P_out: Daya output (watt)

2.7. Alat ukur

1. Mistar baja

Gambar 2.6 mistar baja⁽¹⁾

(Sumber : Srivasta;instrumentasi dan alat pengukuran, Erlangga, Jakarta, 1990)

Mistar baja adalah alat bantu untuk mengukur benda kerja.dimana permukaan dan bagian sisinya lurus dan rata. Digunakan untuk mengukur panjang, lebar, tebal, dan bisa juga untuk memerika kerataan suatu benda kerja, menetukan batas-batas ukuran dan sebagai pembantu untuk menarik suatu garis pada permukaan benda kerja. Ukuran-ukuran mistar baja terbagi menjadi tiga kesatuan yaitu kesatuan inchi, sentimeter dan milimeter

2. Vernier caliper (jangka sorong)

Gambar 2.7 jangka sorong⁽¹⁾

(Sumber : Srivasta;instrumentasi dan alat pengukuran, Erlangga, Jakarta, 1990)

Vernier caliper atau mistar ingsut adalah alat ukur presisi, sehingga dapat digunakan mengukur benda kerja secara presisi dengan tingkat ketelitian 1/100 mm. Ketelitian dari alat ukur ini biasanya 5/100 mm.

3. Mikrometer

Disebut juga dengan nama “micrometer”, yakni suatu alat pengukur yang dapat Kaliber sekrupdigunakan mengukur diameter atau tebal benda kerja yang tipis dengan ketelitian sampai 0,01 mm atau 0,001 inchi. Mikrometer ada tiga jenis yakni micrometer pengukur luar, micrometer pengukur dalam micrometer dalam yang dipakai sambungan.Menurut pembagian skalanya ada yang dipakai skala millimeter (micrometer system metrik) dan dipakai skala inchi (micrometer system imperal).Mikrometer biasanya digunakan untuk pengukuran dalam kerja mesin, misalnya mengerjakan poros dalam mesin bubut, celah alur dalam mesin frais dan pekerjaan yang memerlukan ketelitian.

Gambar 2.8 kaliber skrup⁽¹⁾

(Sumber : Srivasta;instrumentasi dan alat pengukuran, Erlangga, Jakarta, 1990)

4. Dial indicator

Indikator ini mempunyai derajat yang sangat teliti, alat ini digunakan untuk mengukur ketelitian misalnya kelurusan, tegak lurus, paralelnya benda kerja atau bagian mesin perkakas, keseimbangan poros suatu sumbu, untuk membalance, menetukan kelurusan benda kerja dan sebagainya. Alat ini ketelitianya sampai 0,02 mm. Alat ini juga disebut jam ukur. Kadang-kadang juga sampai mencapai ketelitian 0,0005” tergantung jenis dial indicator yang dipakainya. Bentuknya seperti arloji mempunyai skala melingkar, ada jarum penunjuknya, dial indikator ini dapat dilepas dam dipasamg pada bagian-bagian mesin.

Gambar 2.9 dial indikator⁽¹⁾

(Sumber : Srivasta;instrumentasi dan alat pengukuran, Erlangga, Jakarta, 1990)

5. Pengukuran sudut

Alat ini digunakan untuk mengukur sudut dari suatu benda kerja dan untuk menggambar garis pada benda kerja sebelum benda itu dikerjakan lebih lanjut. Alat ini terdiri dari mistar baja dan rumah yang terbuka berbentuk setengah lingkaran yang terdapat pembagian sudut dimana terdapat engsel yang berputar menurut sudut yang dikehendaki.

Gambar 2.10. Pengukuran sudut (mediakom)⁽¹⁾

(Sumber : Srivasta;instrumentasi dan alat pengukuran, Erlangga, Jakarta, 1990)

2.8. Gambar

Pengertian gambar di sini mencakup foto, grafik, diagram, peta, bagan, skema, lukisan, dan sejenisnya yang tentunya berkaitan dengan analisa daya motor servo. Ketentuan penyajiannya adalah sebagai berikut.

· Gambar diberi judul dan nomor.

· Nomor gambar menggunakan angka.

· Sistem penomoran ini dimulai secara berturut-turut sejak bab I sampai bab V.

· Nomor dan judul gambar diletakkan di bawah gambar yang bersangkutan.

· Gambar tidak boleh dipotong atau dipenggal.

· Penulisan judul gambar mengikuti ketentuan pada judul tabel (judul gambar tabel ditulis di bawah gambar dengan penomoran urut sejak bab awal sampai dengan bab akhir).

Gambar harus dibuat sejelas mungkin sehingga mudah dimengerti Contoh penyajian gambar :

Gambar 2.11. Gambar Motor Servo⁽³⁾

(Sumber : Ratna Putra;sejarah plasma cutting jets, 2013)

2.9. Tabel

Penyajian tabel pada analisa daya motor servo meliputi seperti tabel hasil pengukuran catu daya motor servo, tabel torsi dan kecepatan sudut motor servo dan tabel – tabel hasil pengukuran lainnya.

Penyajian tabel dalam penulisan skripsi diatur dengan ketentuan sebagai berikut.

a. Penyajian table harus dilakukan secara sistematis, oleh karena itu judul table perlu mendapatkan penomoran. Sistem penomoran ini dimulai secara berturut-turut sejak bab I sampai dengan bab V.

b. Penomoran tabel menggunakan angka.

c. Tabel dibedakan menjadi dua macam, yaitu tabel dalam teks dan tabel dalam lampiran. Tabel dalam lampiran menggunakan urutan penomoran sendiri, jadi tidak menyambung nomor tabel dan teks.

d. Penyajian tabel sedapat mungkin dalam satu halaman.

e. Pembuatan kolom dan baris harus jelas. Setiap kolom dan baris harus diberi nama untuk penjelasan.

f. Format judul tabel ditulis di tengah dan simetris di atas tabel yang bersangkutan, di bawah kata “Tabel”. Kata-kata dalam judul tabel ditulis sebagai berikut.

· Kata-kata isi diawali dengan huruf capital.

· Kata-kata fungsi ditulis dengan huruf kecil.

Contoh penyajian tabel :

Tabel 2.1. Hasil Pengukuran Rangkaian Catu Daya 5V Pada Motor Servo⁽²⁾

Pengukuran	Tegangan Output
1	4,97 v (DC)
2	4,95 v (DC)
3	4,95 v (DC)
4	4,97 v (DC)
5	4,96 v (DC)
Rata – Rata	4,96 v (DC)

(Sumber : Wasito s,;Kumpulan data komponen elektronik, jakarta,1992)

2.10. Statement

Dengan adanya proses analisa kontruksi pada motor servo, maka kita dapat mengetahui batas maksimum kerja motor servo, spesifikasi kerja motor servo, kecepatan putaran motor servo, torsi motor servo, daya input-output, dan efisiensi pada motor servo itu sendiri. Dengan demikian motor servo dapat bekerja sesuai dengan kriteria yang dibutuhkan dan bekerja secara optimal serta menghindari adanya kelebihan beban kerja pada saat motor servo sedang bekerja.

Pada proses kerja motor servo baik saat kondisi beban pemotongan dan proses kerja lainnya, analisa daya motor servo sangatlah penting untuk diperhatikan. Karna daya motor servo sangat tergantung pada besar dan jenis beban yang dibawa oleh mesin (dalam hal ini CNC plasma cutting). Semakin besar beban yang ditanggung mesin, semakin besar daya motor yang dibutuhkan. Beban yang dimaksud termasuk rugi gesekan transmisi, dan juga impact saat loading beban. Satuan daya yang umum digunakan adalah KiloWatt dan Horse Power.

2.11. Definisi Pasak

Pasak Pasak (Key Pin) adalah salah satu elemen mesin yang dapat dipakai menempatkan barang bagian-bagian mesin seperti roda gila, sprocket, puli, kopling dan lain-lain. Selain itu penggunaannya juga sebagai pengaman posisi, pengaturan kekuatan putar atau kekuatan luncur dari naf terhadap poros, perletakan kuat dari gandar, untuk sambungan flexible atau bantalan, penghenti pegas, pembatas gaya, pengaman sekrup dan lain-lain.

Seperti halnya dengan baut maka pasak juga dianggap sebagai alat penyambung, pasak ini biasanya ditempatkan pada hubungan roda dan poros. Pada umumnya pasak ini dipakai untuk meneruskan putaran dari roda keporos.

Gambar 2.12 Pasak⁽⁷⁾

(Sumber : https://www.google.com/search?q=pasak+cnc&source)

Tabel 2.2 Pasak⁽⁷⁾

Diameter piston mm	Lubang masuk mm	Beban dalam
		0	20	40	60	80
		Kecepatan piston dalam mm/detik
25	4	500	530	450	360	300
35	7	980	685	785	690	600
50	7	430	440	400	360	300
70	7	230	215	200	180	150
70	9	530	470	425	380	310
100	7	120	110	90	60	60
100	9	250	230	205	180	130
140	9	130	120	110	90	70
140	12	300	260	230	200	170
200	9	65	60	55	50	40
200	12	145	130	120	105	85
200	19	330	300	280	250	215
250	19	240	220	185	165	115

(Sumber : https://www.google.com/search?q=pasak+cnc&source)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Diagram Alir Perhitungan.

MULAI

MESIN CNC PLASMA CUTTING

ANALISA KONSTRUKSI MOTOR SERVO ARAH Z

PERHITUNGAN TORSI

PERHITUNGAN PASAK

EFISIENSI MOTOR SERVO

HASIL PERHITUNGAN

ANALISA & PEMBAHASAN

SELESAI

KESIMPULAN

3.2. Komponen Sistem Mekanisme Sumbu Motor Servo Arah Z.

Untuk menggerakkan obor plasma/pemotong pada arah vertikal (Z) atau pada posisi naik dan turun, ada beberapa komponen sistem mekanisme/penngerak yang bekerja secara kontinyu sehingga mesin pemotong ini dapat bekerja dengan benar sesuai dengan prosedur kerjanya. Berikut komponen sistem mekanisme sumbu motor servo pada arah Z :

Gambar 3.1. Komponen Sistem Mekanisme⁽⁸⁾

(Sumber : MX1224;CNC Plasma Cutting,2016)

Keterangan :

1. Motor Servo Arah Z.

2. Stopper Contact.

3. Poros Pembawa.

4. Ulir Pembawa Arah Z.

5. Connector Poros Motor Servo & Ulir Pembawa.

3.3. Kerja Motor Servo Arah Z Pada Mesin CNC Plasma Cutting.

Pada mesin CNC Plasma Cutting mekanisme penggerak obor plasma atau pemotong digerakkan oleh motor servo. Jadi, fungsi motor servo adalah motor penggerak mekanisme Ulir Pembawa yang berhubungan dengan obor plasma baik dalam posisi memanjang ataupun melintang. Masing – masing mekanisme penggerak sumbu pemotong mempunyai motor servo sendiri-sendiri, yakni lintasan sumbu Z dan lintasan sumbu X. Jenis dan ukuran masing – masing motor servo adalah sama.

Motor servo pada sumbu arah Z berfungsi untuk menggerakkan posisi ulir pembawa pemotong Sumbu Z bergerak kearah vertikal atau pada posisi naik dan turun.

Motor Servo Pada Arah Z

Gambar 3.2. Motor Servo Pada Arah Z⁽⁸⁾.

(Sumber : MX1224;CNC Plasma Cutting,2016)

Motor servo merupakan bagian dari Power Units. Fungsi dari bagian ini adalah :

1. Untuk menggerakkan Ulir pembawa.

2. Untuk menggerakkan saddle dan carriage.

3. Menyediakan daya untuk unit tambahan.

Bagian ini pula memiliki beberapa tipe berdasar sumber arus inputnya yaitu Motor arus AC dan motor arus DC atau stepper motors.

· Stepper motors mengubah digital pulse dan direction signal ke dalam rotary motion dan sangat mudah dikontrol.

· Servo motors ini lebih tangguh daripada stepper motors, akan tercapai lebih sulit untuk dikontrol. Utamanya digunakan pada aplikasi di mana kecepatan, daya, noise level sekaligus kecepatan dan akurasi posisi sangat penting. Ada 2 macam servo motors, yaitu AC servo motors dan DC servo motors.

Motor servo memiliki peran yang sangat penting dalam sistem operasi mesin pemotong plat berbasis CNC ini. Salah satu tugas motor servo ini adalah sebagai mekanisme penggerak ulir pembawa obor plasma.

Ulir pembawa obor plasma dalam mesin CNC plasma cuting, memiliki 3 macam ulir pembawa, yaitu :

1. Ulir Pembawa Obor Plasma Arah X.

2. Ulir Pembawa Obor Plasma Arah Y.

3. Ulir Pembawa Obor Plasma Arah Z.

Dalam ketiga macam ulir pembawa ini memiliki diameter yang relatif sama. Yang membedakan antara ulir pembawa satu dan lainnya adalah pada ukuran panjang dari ulir pembawa itu sendiri.

Berikut 3 macam Ulir Pembawa beserta diamater dan panjangnya :

1. Ulir Pembawa Obor Plasma Sumbu X.

Diameter : 15,4 mm.

Panjang : 900 mm.

Arah X

Gambar 3.3. Ulir Pembawa Obor Plasma Sumbu X⁽⁸⁾.

(Sumber : MX1224;CNC Plasma Cutting,2016)

2. Ulir Pembawa Obor Plasma Sumbu Y.

Diameter : 15,4 mm.

Panjang : 1.200 mm.

Arah Y

Gambar 3.4. Ulir Pembawa Obor Plasma Sumbu Y⁽⁸⁾.

(Sumber : MX1224;CNC Plasma Cutting,2016)

1. Ulir Pembawa Obor Plasma Sumbu Z.

Diameter : 15,4 mm.

Panjang : 30 mm.

Arah Z

Gambar 3.5. Ulir Pembawa Obor Plasma Sumbu Z⁽⁸⁾.

(Sumber : MX1224;CNC Plasma Cutting,2016)

3.4. Stopper Contact.

Stopper Contact adalah salah satu komponen berupa saklar yang berfunsi sebagai pemutus arus listrik menuju motor servo pada saat level atau posisi ulir pembawa obor plasma barada pada Upper atau tinggi maksimum degan tujuan untuk menghindari benturan pada permukaan konstruksi obor plasma dengan kontruksi motor servo.

Stopper Contact

Gambar 3.6. Stopper Contact⁽⁸⁾.

(Sumber : MX1224;CNC Plasma Cutting,2016)

Pada saat tuas (Low) yang berada pada bagian atas konstruksi obor plasma menekan tuas (Up) stopper contact yang terpasang pada konstruksi motor servo, maka arus listrik yang masuk pada motor servo terputus sehingga motor servo akan mati / tidak bekerja.

Tuas (Low)

Tuas (Up)

Gambar 3.7. Tuas (Up) dan Tuas (Low) Stopper Contact⁽⁸⁾.

(Sumber : MX1224;CNC Plasma Cutting,2016)

3.5. Identifikasi Spesifikasi Pada Motor Servo.

Jenis dan ukuran masing – masing motor servo adalah sama. Identifikasi dari motor servo adalah sebagai berikut :

Tabel 3.1. Hasil Identifikasi Motor Servo⁽⁹⁾.

No.	Identifikasi	Hasil
1	Jumlah step setiap putaran.	72 step/langkah
2	Momen putar.	0,5 Nm
3	Kecepatan gerakan cepat maksimum.	700 mm/menit
4	Kecepatan gerakan pengoperasian manual.	5 – 400 mm/menit
5	Kecepatan gerakan pengoperasian CNC terprogram .	2 – 499 mm/menit
6	Jalan eretan terkecil yang dapat digerakkan setiap langkah.	0,01 mm
7	Tegangan Input Listrik (Voltase)	220 Volt
8	Kuat Arus Listrik	2.5 Ampere
9	Diameter Poros Motor Servo	12,9 mm
10	Diameter Lade Screw (Ulir Pembawa)	15,4 mm
11	Putaran Motor Per Menit (RPM)	1.400 rpm
12	Gaya/beban yang diberikan	5 kg / 50 N

(Sumber : Zona electro;referensi spesifikasi electronica, 2015)

1.Kecepatan sudut

untuk menentukan kecepatan sudut pada motor servo, sebelumnya kita harus menganalisa atau mengetahui kecepatan putaran motor servo per menit dengan menggunakan alat ukur yaitu Tachometer. Atau dengan menggunakan rumus : ⁽⁶⁾Trikueni Dermanto;referensi menghitung arus motor ac, 2014.

w = 2 . p . n / 60 .....................................(3.1)

dimana :

n = Kecepatan putaran motor (rpm)

3.6. Torsi (torque) Pada Motor Servo

Secara umum torsi (torque) merupakan gaya yang digunakan untuk menggerakan sesuatu dengan jarak dan arah tertentu. Dari penjelasan tersebut, maka rumusan untuk torsi dapat diturunkan menjadi :⁽⁶⁾Trikueni Dermanto;referensi menghitung arus motor ac, 2014.

T = P_in / atau T = F . l ..............................(3.2)

dimana :

T   = Torsi (Torque), Newton meter       (N.m);
= Kecepatan Sudut                           (rad/s)
P_in = Daya Input                                   (watt)

F = Gaya (N)

l = Jarak/panjang (m)

3.7 Efisiensi Pada Motor Servo

η (%) = (P_out/P_in) x 100 ............................(3.3)

Dimana :

P_in : Daya Input (watt)

P_out: Daya output (watt)

BAB IV

HASIL ANALISA DAN PEMBAHASAN

4.1. Analisa dan pembahasan

Ø Perhitungan Kecepatan Sudut (

Diketahui : n = 1.400 rpm

2 . . n

Jadi perhitungan kecepatan sudut ( pada motor servo adalah :

2 . . 1400

2 .

8800

= = 146,67 rad/s

Maka nilai kecepatan sudut ( pada motor servo setelah melakukan perhitungan adalah 146,67 rad/s.

4.2. Perhitungan Torsi Motor Servo

Ø Torsi motor tanpa beban : mesin yang berputar.

Setelah mengetahui nilai daya input (P_in) dan kecepatan Sudut ( dari proses perhitungan tadi, maka kita dapat menentukan besar torsi (T) tanpa beban pada motor servo.

Diketahui : P_in = 550 watt

= 146,67 rad/s

P_in

Jadi perhitungan torsi (T) tanpa beban pada motor servo adalah :

T =

550

T = = 3,7 N.m

Maka torsi (T) tanpa beban pada motor servo adalah 3,7 N.m.

Ø Torsi motor servo berbeban : ulir pembawa yang diputar.

Diketahui : F = 5 kg = 50 N

l = 30 mm = 0,03 m

Jadi perhitungan torsi (T) motor servo berbeban adalah :

T = F . l

T = 50 . 0,03

T = 1.5 N.m

Maka torsi (T) berbeban motor servo adalah 1,5 N.m. Dengan mengetahui kecepatan sudut ( dan torsi (T) tanpa beban dan berbean yang dihasilkan motor sevo, maka kita dapat melakukan perhitungan daya output (P_out) pada motor servo itu sendiri.

Tabel 4.1 Beban perbandingan / variasi pada torsi

No	Gaya/beban (N)	Jarak (m)	Torsi Motor (N.m)
1	50	0,03	1,5
2	100	0,03	3
3	125	0,03	3,75
4	160	0,03	4,8
5	200	0,03	6

Sehingga dapat digambarkan grafik dari hasil tabel 4.1.

Gaya (N)

Grafik 4.1 perbandingan gaya/beban terhadap torsi

4.3. Perhitungan Effisiensi Pada Motor Servo.

Ø Effisiensi (η (%)) pada motor servo tanpa beban.

Diketahui : P_in= 550 watt

P_out= 543 watt

P_out

P_in

Jadi perhitungan effisiensi (η (%)) tanpa beban pada motor servo adalah :

η (%) = x 100 %

543

550

η (%) = x 100 % = 98 %

maka efisiensi tanpa beban pada motor servo adalah 98 %.

Ø Effisiensi (η (%)) pada motor servo berbeban.

Diketahui : P_in= 550 watt

P_out= 220 watt

P_out

P_in

Jadi perhitungan effisiensi (η (%)) berbeban pada motor servo adalah :

η (%) = x 100 %

220

550

η (%) = x 100 % = 40 %

maka efisiensi berbeban pada motor servo adalah 40 %.

4.4. Perencanaan perhitungan pasak

Pasak benam mempunyai bentuk penampang segi empat dimana terdapat bentuk prismatic dan tirus yang kadang-kadang diberi kepala untuk memudahkan pencabutannya. Kemiringan pada pasak tirus umumnya sebesar 1/100, dan pengerjaan harus hati-hati agar naf tidak menjadi eksentrik. Pada pasak yang rata sisi sampingnya harus pas dengan alur pasak diberikan dalam table 1.8, untuk pasak umumnya dipilih bahan yang mempunyai kekuatan tarik lebih dari 60 (kg/mm²⁾, lebih kuat dari pada porosnya. Kadang-kadang sengaja dipilih bahan yang lemah untuk pasak, sehingga pasak akan lebih dulu rusak dari pada poros atau nafnya. Ini disebabkan harga pasak yang murah serta mudah digantinya.

Sebagai contoh ambilah suatu poros yang dibebani dengan puntiran murni atau gabungan antara puntiran dan lenturan, dimana diameter poros dan pasak serta alurnya akan ditentukan.

Jika momen rencana dari poros adalah T (kg/mm) dan diameter poros adalah d_s (mm), maka gaya tangensial F (kg) pada permukaan poros adalah:

F =

Menurut lambang pasak dari yang diperlihatkan dalam gambar gaya geser bekerja pada penampang mendatar b x 1 (mm²⁾ oleh gaya F (kg). dengan demikian tegangan geser _k(kg/mm²⁾ yang akan ditimbulkan adalah :

_k =

Dari tegangan geser yang di ijinkan _ka(kg/mm²⁾, panjang pasak /1 (mm) yang diperlukan dapat doperoleh. _ka_≧

Gambar 3.9 gaya geser pada pasak

Harga _kaadalah harga yang diperoleh dengan membagi kekuatan tarik _Bdengan factor keamanan Sf_k1 x Sf_k2. Harga Sf_k1 umumnya diambil 6, dan Sf_k2 dipilih antara 1 -1,5 jika beban dikenakan secara perlahan-lahan,antara 1,5 – 3 jika di kenakan dengan tumbukan ringan, antara 2 – 5 jika dikenakan secara tiba-tiba dengan tumbukkan berat. Selanjutnya perhitungan untuk menghindari kerusakan permukaan samping pasak karena bidang juga diperlukan.

Gaya keliling F (kg) yang sama tersebut seperti diatas dikenakkan pada luas permukaan samping pasak. Kedalaman alur pasak pada poros di nyatakan dengan t₁, dan kedalaman alur pasak pada naf dengan t₂. Abaikan pengurangan luas permukaan dengan pembulatan sudut pasak. Dalam hal ini tekanan permukaan P (kg/mm²) adalah :

Dari harga tekanan yang diijinkan P_a(kg), panjang pasak yang diperlukan dapat dihitung dari :

P_a_≧

Harga p_a adalah sebesar 8 (kg/mm²) untuk poros dengan diameter kecil,10 (kg/mm²) untuk poros dengan diameter besar, dan setengah dari harga diatas untuk poros putaran tinggi.

Perlu diperhatikan bahwa lebar pasak sebaiknya antara 25 – 35 (%) dari diameter poros, dan panjang pasak jangan terlalu panjang dibandingkan dengan diameter poros (antara 0,75 sampai 1,5 d_s). Karena lebar dan tinggi pasak sudah distandarkan maka beban yang ditimbulkan oleh gaya F yang besar hendaknya diatasi dengan menyesuaikan panjang pasak. Namun demikian, pasak yang terlalu panjang tidak dapat menahan tekanan yang merata pada permukaannya. Jika terdapat pada perbatasan pada ukuran naf atau poros, dapat dipakai ukuran yang tidak standar atau diameter poros perlu dikoreksi.

F_c = 1,5

P_d = 1,5 x 0,25 kW = 0,375 kW nl = 120 (rpm)

T = 9,74 x 10⁵ x 0,375 / 120 = 3043 (kg/mm)

Bahan poros jenis S30C – D yang dalam perencanaanya diambil kekuatan tarik sebesar _{b =}58 kg/mm². Dari rumus diatas maka tegangan geser izin bahan S45C – D adalah :

_a =

_{a =}

= 4,83 kg/mm²

Kt = 2,0 Cb = 1,5

D_s
=

= 21.28 mm

D_s= 21,3 mm

F = 3043 / (21,3/2) = 285 (kg)

Penampang pasak 10 x 8

Kedalaman alur pasak pada poros t₁ = 4,5 (mm)

Kedalaman alur pasak pada naf t₂ = 3,5 (mm)

Jika bahan pasak S45C dicelup dingin dan dilunakan maka

_b = 70 (kg/mm²), Sfk_{1 =} 6,Skf₂ = 3, Sfk₁ x Sfk₂ = 6 x 3 = 18

Tegangan geser yang di ijinkan _ka = 70/18 = 3,9 (kg/mm²)

Tekanan permukaan yang diijinkan p_a = 8 (kg/mm²)

_k = ≧3,9 l1 ≧ 6,3 (mm)

_{k =} _≧8,0 12 ≧ 10,2 (mm)

L = 10,2 (mm)

L_k = 16,5 (mm)

b/d_s = 10/21,5 = 0,465, 0,25 0,465 0.35. baik

l_k/d_s = 16/21,5 = 0,744, 0,75 0,744 1,5, baik

Ukuran pasak = 10 x 8 ( standar )

Panjang pasak yang aktif = 16 (mm)

Bahan pasak = s45c, dicelup dingin dan dilunakan.

BAB V

KESIMPULAN

5.1. Kesimpulan

1 Dari hasil perhitungan torsi dengan beban, didapatkan hasil 1,5 N.m dan untuk torsi tanpa beban adalah 3,7 N.m

2 Setelah dilakukan analisa dan perhitungan arah Z pada CNC plasma Cutting dengan mengetahui efisiensi motor servo, Pada hasil perhitungan dan analisa terdapat pula perbandingan pada saat berbeban dan tanpa beban, seperti yang ditampilkan pada tabel berikut ini :

3 Hasil Perbandingan Pengukuran

		Tanpa Beban	Berbeban
A	Ttorsi (T) motor servo	3,7 N.m	1,5
B	Effisiensi (η (%)) motor servo	98 %	40

4 Dari hasil analisa perhitungan pasak diperoleh alur pasak pada poros t₁ = 4,5 mm dan kedalaman alur pasak pada naf t₂ = 3,5 mm. Jadi tegangan geser yang diijinkan = 70/18=3,9 kg/mm² dan tekanan permukaan yang diijinkan = 8 kg/mm²

5.2. Saran.

Saran – saran yang dapat diberikan sehubungan dengan hasil dan kesimpulan dari penelitian ini :

1. Perhatikan sumber power yang masuk ke dalam motor servo dengan tujuan agar sumber power itu sesuai dengan angka yang telah ditentukan.

2. Kondisikan motor servo agar terhindar dari bahan yang dapat mengakibatkan mudahnya kumpran didalam unit motor servo tersebut terbakar sehinnga motor akan lebih awet.

Dalam memilih motor servo ini harus diperhatikan name plate motor, agar tidak ada kesalahan aplikasi dan juga spesifikasi pada motor servo itu sendiri.