Upload
rashifnaufan
View
183
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Sensor magnet pada mesin CNC Toshiba BMC Type 100Rdirancang untuk mengetahui adanya objek magnetis denganperubahan posisinya. Perubahan medan magnet akan menyebabkantimbulnya pulsa yang kemudian dapat ditentukan frekuensinya.Sensor jenis ini biasa digunakan sebagai pengukur kecepatan.
Citation preview
21
BAB III
SISTEM INSTRUMENTASI SENSOR MAGNETIK SPINDLE ORIENTASIPENGOPERASIAN ATC (AUTOMATIC TOOL CHANGE) MESIN CNC
TOSHIBA BMC TYPE 100R
3.1 Pembahasan3.1.1 Latar belakang
Saat ini perkembangan teknologi berkembang dengan pesat
khususnya di bidang elektro, semua mesin-mesin produksi di
dalamnya sudah menggunakan sistem elektronika seperti sistem
instrumentasi, kendali & kontrol, PLC, mekatronika dll. Hal ini lah
yang melatar belakangi penulis untuk meneliti terhadap adanya
suatu fenomena yang menarik pada mesin-mesin produksi CNC.
Penelitian yang penulis amati adalah fenomena sistem
instrumentasi pada mesin CNC Toshiba BMC Type 100R yaitu
sistem sensor magnetik pada spindle orientasi tahap pengoperasian
ATC (Automatic Tool Change), pada masalah ini lah penulis
tertarik untuk meneliti untuk mengetahui bagaimana sistem ini
bekerja, sistem ini dirancang dan sistem ini bisa untuk
diaplikasikan terhadap mesin atau alat yang lain. Dalam hal
melakukan observasi pada mesin ini berfungsi sebagai motivator
penelitian penulis untuk mengetahui sistem instrumentasi ini
bekerja dan selanjutnya penelitian ini bisa dikembangkan lebih
jauh bagi perkembangan ilmu dan atau bagi kegunaan praktis
dalam penerapannya pada aspek-aspek keilmuan.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui dan
mengembangkan aspek-aspek keilmuan dan aspek praktis pada
suatu alat atau mesin yang penulis teliti yang selanjutnya bisa lebih
dikembangkan kembali dan di manfaatkan oleh orang banyak
dalam pemanfaatan teknologi untuk memenuhi aspek keilmuan dan
aspek praktis atau teoritis dalam kehidupan sehari-hari. Hambatan
dari penelitian ini adalah dalam hal sumber-sumber dalam
22
mengumpulkan data penelitian masih kurang karena penulis hanya
mengandalkan buku manual pada mesin tersebut dan pembimbing,
selanjutnya penulis akan berusaha mencari sumber penelitian yang
lain untuk mendukung teori yang penulis teliti.
3.1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian
A. Tujuan Penelitian
Penelitian tentang sistem instrumentasi sensor magnetik
pada mesin CNC tahap pengoperasian ATC (Automatic Tool
Change) mempunyai tujuan untuk mengobservasi dan
menganalisa tentang sistem instrumentasi sensor magnetik pada
mesin CNC serta menjelaskan dan menggambarkan tentang
sistem instrumentasi mesin tersebut dengan jangkauan yang
luas untuk mencapai aspek keilmuan dan aspek praktis untuk
mencapai semua kalangan bahkan tidak terbatas pada orang-
orang tertentu saja yang telah mengenal metoda elektrik.
B. Manfaat Penelitian
Dengan penelitian penulis ini diharapkan mempunyai
manfaat yang lebih baik untuk meningkatkan nilai aspek
keilmuan dan aspek praktis atau teoritis dalam kehidupan
sehari-hari. Selanjutnya penelitian ini bisa dikembangkan lebih
jauh lagi dan lebih besar nilai pemanfaatan teknologi di
lingkungan masyarakat umum.
3.1.3 Pembatasan Masalah
Dalam proses penyelesaian Laporan Ilmiah ini
dilaksanakan dalam dua pelaksanaan kegiatan yaitu melakukan
penelitian dan peninjauan langsung di lapangan yaitu di industri
PT. Dirgantara Indonesia (Persero) dan membuat laporan ilmiah
serta mengumpulkan data sumber-sumber referensi berupa buku-
23
buku manual mesin CNC Toshiba BMC Type 100R atau dari
bimbingan dari pembimbing lapangan dan juga sumber-sumber
referensi dari media elektronik. Dalam kedua proses pelaksanaan
kegiatan tersebut masing-masing permasalahan dibatasi, untuk
penyelesaian penelitian dan peninjauan langsung di lapangan
permasalahan dibatasi dengan meneliti atau mengobservasi mesin
CNC Toshiba BMC Type 100R yang hanya meneliti bagian sistem
instrumentasi sensor magnetik spindle orientasi untuk
pengoperasian ATC (Automatic Tool Change). Sedangkan pada
proses membuat laporan ilmiah serta mengumpulkan data sumber
referensi permasalahan dibatasi dengan analisa sederhana tentang
cara kerja instrumentasi sensor magnetik pada spindle orientasi
mesin CNC Toshiba BMC Type 100R dan menganalisa ketepatan
posisi dari elemen magnet terhadap detektor pada spindle orientasi
pada pengoperasian ATC (Automatic Tool Change).
3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian
Lokasi penelitian praktek kerja lapangan adalah industri
pesawat terbang nasional PT. Dirgantara Indonesia (Persero)
beralamat di Jalan Pajajaran No. 154 Bandung Kode Pos 40174
Jawa Barat Indonesia. Penulis ditempatkan selama penelitian kerja
praktek lapangan industri di Departement Facility Maintenance,
Maintenance Engineering Division, penulis ditempatkan di sebuah
ruangan Lab. Electronics Shop Engineering.
3.3 Landasan Teori
3.3.1 Instrumentasi
Instrumentasi adalah alat-alat dan piranti (device) yang
dipakai untuk pengukuran dan pengendalian dalam suatu sistem
yang lebih besar dan kompleks. Instrumentasi bisa berarti alat
untuk menghasilkan efek suara, seperti pada instrumen musik
24
misalnya, namun secara umum instrumentasi mempunyai 3 fungsi
utama :
Sebagai alat pengukuran
Sebagai alat analisis, dan
Sebagai alat kendali
Instrumentasi sebagai alat pengukuran meliputi instrumentasi
survey/statistik. Instrumentasi pengukuran suhu, dll. Contoh dari
instrumentasi sebagai alat analisis banyak dijumpai di bidang kimia
dan kedokteran, misalnya, sementara contoh instrumentasi sebagai
alat kendali banyak ditemukan dalanm bidang elektronika, industri
dan pabrik-pabrik. Sistem pengukuran, analisis dan kendali dalam
instrumentasi ini bisa dilakukan secara manual (hasilnya dibaca
dan ditulis tangan), tetapi bisa juga dilakukan secara otomatis
dengan menggunakan computer (sirkuit elektronik). Untuk jenis
yang kedua ini, instrumentasi tidak bisa dipisahkan dengan bidang
elektronika dan instrumentasi itu sendiri. Instrumentasi sebagai alat
pengukur sering kali merupakan bagian depan/awal dari bagian-
bagian selanjutnya (bagian kendalinya), dan bisa berupa pengukur
dari semua jenis besaran fisis, kimia, mekanis, maupun besaran
listrik. Beberapa contoh di antaranya adalah pengukur : massa,
waktu, panjang, luas, sudut, suhu, kelembaban, tekanan, aliran, pH
(keasaman), level, radiasi, suara, cahaya, kecepatan, torque, sifat
listrik (arus listrik, tagangan listrik, tahanan listrik), viskositas,
density, dll.
3.3.2 Pengertian Feedback Control System (Pengendalian Umpan
Balik)
Merupakan proses mengukur keluaran dari sistem yang
dibandingkan dengan suatu standar tertentu. Bilamana ada
perbedaan atau penyimpangan akan dikoreksi untuk memperbaiki
masukan sistem selanjutnya.
25
Pada sistem kontrol umpan balik ini memanfaatkan variabel
yang sebanding dengan selisih respon yang terjadi terhadap respon
yang diinginkan. Aplikasi sistem umpan balik banyak digunakan -
untuk sistem kemudi kapal laut , pesawat terbang dan mesin-mesin
otomatis.
Gambar 3.9 Sistem pengendalian umpan balik (lup tertutup)
Dengan sistem kendali gambar 2, kita bisa ilustrasikan apabila
keluaran aktual telah sama dengan referensi atau masukan maka
input kontroler akan bernilai nol. Nilai ini artinya kontroler tidak
lagi memberikan sinyal aktuasi kepada plant, karena target akhir
perintah gerak telah diperoleh. Sistem kendali tertutup tersebut
merupakan bentuk sederhana yang nantinya akan mendasari semua
sistem pengaturan yang lebih kompleks dan rumit. Hubungan
antara masukan (input) dengan keluaran (output) menggambarkan
korelasi antara sebab dan akibat proses yang berkaitan. Masukan
juga sering diartikan tanggapan keluaran yang diharapkan.
3.3.2.1 Fungsi Feedback Control System pada sistem pengendalian
3.3.2.1.1 FeedForward System Control (system pengendalianumpan maju)
1. Disebut juga positif feedback (umpan balik positip).
2. Mendorong proses dari sistem supaya menghasilkan hasil
balik yg positip.
3. Pengendalian dilakukan setelah keluaran dihasilkan.
26
4. Supaya keluaran dapat dihasilkan umpan balik yg positip,
maka pengendalian tidak boleh diukur dari keluarannya
tetapi diukur dan dikendalikan dari prosesnya.
3.3.2.1.2 Preventive Control System (sistem pengendalianpencegahan)
Mengendalikan sistem dimuka sebelum proses dimulai
dengan mencegah hal-hal yang merugikan untuk masuk ke
dalam sistem.
Contoh : Sistem pengendalian intern (internal control), dimana
penerapan, metode-metode dan prosedur-prosedur didalam
sistem pengendalian intern dimaksudkan untuk mencegah hal-
hal yang tidak baik yang mengganggu masukan, proses dan
hasil dari sistem supaya sistem dapat beroperasi seperti yang
diharapkan.
3.3.3 Perancangan Sistem Instrumentasi
Instrumentasi bisa juga dimaksudkan pada alat untuk
mengukur atau mengendalikan suatu variabel, baik secara kendali
jarak jauh maupun otomatis, misalnya: Valve, Analyzer, Smoke
Detector, Solenoids, Regulators, Circuit Breakers, Sensors dan
Relay.
Selain pengendalian, instrumentasi sering juga melibatkan
pengolahan sinyal dan pengiriman sinyal atau data. Pengiriman dan
pengendalian bisa menggunakan sistem PLC, DCS, SCADA atau
instrumentasi berbasis kendali komputer. Kontrol dalam
instrumentasi berperan dalam pengumpulan informasi, pengubahan
data, informasi dan parameter. Sistem instrumentasi yang penulis
teliti adalah sistem instrumentasi sensor magnetik pada mesin CNC
Toshiba BMC Type 100R, kontruksi dari perancangan
instrumentasi sensor magnetik ini berfungsi untuk menghentikan
posisi dari spindle motor pada posisi dan akurasi sudut yang sangat
tinggi. Pada umumnya mesin dengan sistem automatic tool change
27
di industri menggunakan sistem instrumentasi sensor magnetik
yang mendukung mesin untuk berfungsi secara baik dan tepat
dalam pengoperasian automatic tool change.
3.3.4 Pengertian Spindle Motor.
Dalam peralatan mesin, spindle adalah sumbu berputar dari
mesin, yang memiliki poros pada intinya. Poros sendiri disebut
spindle yaitu bagian yang menggerakkan chuck atau pencekam,
yang memegang atau mencekam mata bor (cutter). Termasuk tidak
hanya poros itu sendiri, tetapi bantalan dan apapun yang melekat
padanya (chuck, housing, rearing, belt dll). Adapun pada
konstruksi spindle motor ini adalah :
1. Spindle Head merupakan rumah dari konstruksi spindle yang
digerakkan oleh motor dengan sambungan berupa belt dan
diatur oleh drill feed handle untuk proses penekanannya.
2. Drill Feed Handle untuk menurunkan atau menekankan spindle
dan mata bor ke benda kerja.
Contoh spindle meliputi :
1. Pada mesin bubut (baik bubut kayu atau logam bubut), poros
(spindle) adalah inti dari headstock.
2. Dalam rotasi-cutter mesin pertukangan, spindle adalah bagian
yang berbentuk pemotong penggilingan dipasang untuk
memotong fitur (seperti rabat, manik-manik, dan kurva) ke
cetakan dan millwork serupa.
3. Demikian pula, pada peralatan mesin logam rotasi-cutter
(seperti mesin penggilingan dan menekan drill), spindle adalah
poros yang alat (seperti bor atau pemotong penggilingan)
terpasang (misalnya, melalui chuck).
28
4. Berbagai bentuk spindle termasuk gerinda spindle, spindle
listrik, alat mesin spindle, spindle kecepatan rendah, kecepatan
tinggi spindle, dan banyak lagi.
Gambar 3.10 AC Spindle Motor
3.4 Studi Kasus dan Analisa Sistem Instrumentasi Sensor Magnetik pada
Mesin CNC Toshiba BMC Type 100R.
3.4.1 Sensor Magnetik
Sensor magnet pada mesin CNC Toshiba BMC Type 100R
dirancang untuk mengetahui adanya objek magnetis dengan
perubahan posisinya. Perubahan medan magnet akan menyebabkan
timbulnya pulsa yang kemudian dapat ditentukan frekuensinya.
Sensor jenis ini biasa digunakan sebagai pengukur kecepatan.
Sistem sensor magnet untuk spindle orientation dimana
mesin spindle tool (cutter) atau sejenisnya terhenti pada posisi
yang tepat secara tidak terhubung, biasanya disesuaikan untuk
mengambil sinyal posisi umpan balik dari sensor magnetik secara
langsung terhubung dengan spindle lalu selanjutnya sinyal tersebut
akan di proses oleh rangkaian spindle orientation. Posisi sinyal
umpan balik bertujuan untuk mendeteksi posisi dari poros rotasi.
Sinyal magnetik dari badan magnet yang terpasang di spindle pada
posisi yang telah ditentukan setelah itu terdeteksi dan diekstraksi
oleh sensor unit yang diatur pada mekanis stationer.
29
3.4.2 Spesifikasi Detektor
Tabel 3.4.2.1 Spesifikasi Magneto (Badan Magnet)
HalSpesifikasi
MG-1378BS MG-1444Jangkauan deteksi (mm) ±15 ±13Kecepatan yangdiperkenankan rpm (dipasang pada permukaanluar diameter 120 mm)
6000 3300
Berat (gr) 32 20Pembuat Makome Coorperation
Tabel 3.1 Spesifikasi Magnet
Tabel 3.4.2.2 Spesifikasi Sensor Magnet
No HalSpesifikasi
FS-1378B FS-200A1 Konfigurasi Sensor head-
amp terpisahtipe sensorhead: FSH-1378BAmplifier: FSD-1378B
Sensor head-amp tipeintegral (utuh)
2 Power Supply2.1 Voltage2.2 Current
150 VDC ±5%100 mA max
12 VDC ±10%50 mA max
3 Output3.1 Posisi Sinyal(level)(untuk kontrol)(offset)(output impedansi)
3.2 Position signal(jangkauan)(untuk monitor)(offset)
± 4 V min
± 0.2 V max
1.5 kΩ
300 min
(+2.4 V min)±0.5 V max
± 8 V min
± 0.2 V max
1.5 kΩ
4 Service temperaturerange
-10 to +500C
5 Output terminal Dengan roundconnector.(terminalarrangement)
Dengan kabel5 meter, dia 6mm, 4-corerubber-
30
A: Positionsignal +B: SGC: +15 VD: Positionsignal –E: Range signal–F: Range signal+
sheathed cable[Wiring]Red: +12 VBlack: SGGreen: Output+White: Output-
6 Pembuat MAKOME Corporation
Tabel 3.2 Spesifikasi Sensor Magnet
Ketika Magnet terpasang pada diameter 120 mm diluar
permukaan pada spindle.
3.4.3 Dimensi Elemen Magnet
3.4.3.1 MG-1378BS (satuan mm)
Gambar 3.11 Detektor Magnet Tipe MG-1378BS
3.4.3.2 MG-1444 (satuan mm)
Gambar 3.12 Detektor Magnet Tipe MR-1444
31
3.4.3.3 Sensor Magnet Tipe FS-1378B (satuan mm)
Gambar 3.13 Sensor Magnet dan Amplifier Tipe FS-1378B
3.4.3.4 Sensor Magnet Tipe FS-200A (satuan mm)
Gambar 3.14 Sensor Magnet dan Amplifier Tipe FS-200A
3.4.3.5 Gambar Detektor dan Sensor
Gambar 3.15 Head Detector sensor magnet Tipe FSH-1378
32
Gambar 3.16 Sensor Magnet Amplifier Tipe FSH-1378B
3.4.4 Konfigurasi Sensor Magnet
Gambar 3.17 Sistem Konfigurasi Sensor Magnet
Sistem konfigurasi sensor magnet berdasarkan gambar blok
diagram diatas tersusun atas spindle AC motor, spindle servo unit
controller, orientation card circuit, spindle posisi detektor magnet
dan sensor magnet. Sistem ini di operasikan pada perintah orientasi
dengan perintah NC [M19].
33
3.4.5 Spindle Orientation Control Apparatus (Alat Orientasi KontrolSpindle).
3.4.5.1 Latar Belakang Teori
Lebih khususnya ke spindle orientation control apparatus
memiliki konstruksi sensor magnetik yang sederhana dan yang
memungkinkan spindle yang akan berhenti di sebuah orientasi
yang telah ditentukan dengan tingkat akurasi yang tinggi.
Peralatan mesin dengan fungsi perubahan alat otomatis terkenal
dalam bidang ini. Alat ini adalah alat mesin untuk melakukan
pekerjaan mesin otomatis sementara berbagai alat (tool) yang
berubah (secara bergantian) dan secara otomatis. untuk berjalan
dengan lancar pasangan alat yang diinginkan dengan alat mesin
spindle, perlu untuk menghentikan bagian tertentu dari poros pada
spindle, diperintahkan posisi sudut yang telah ditentukan dengan
tingkat akurasi yang tinggi. Hal yang sama berlaku untuk
peralatan mesin tipe pengeboran (drilling), saat memasukkan
batang bor ke dalam lubang yang dibor sebelumnya dalam suatu
benda. Maka dari itu perlu untuk secara akurat menghentikan
bagian tertentu dari spindle pada posisi sudut yang telah
ditentukan atau orientasi ini sangat umum dalam operasi mesin
mekanik. Itu adalah cara konvensional untuk menghentikan
spindle pada orientasi yang telah ditentukan dengan menggunakan
mekanisme kontrol mekanis atau mekanisme pin. Namun, pin
yang berfungsi sebagai alat penghenti, bisa rusak oleh suatu
kekuatan secara eksternal atau oleh kerusakan mesin dan
mekanisme kontrol tergantung pada pemakaian karena efek
gesekan. Fenomena tersebut tidak memungkinkan untuk
menghentikan poros pada orientasi yang telah ditentukan,
sehingga menghambat perubahan kelancaran alat atau
memasukkan batang mata bor (cutter). Menghindari di atas
biasanya memerlukan perawatan mesin dan pekerjaan inspeksi
serta sering penggantian suku cadang. Karena penemuan ini, para
34
ilmuan berusaha untuk menyediakan sistem kontrol orientasi
spindle yang mampu secara akurat menghentikan bagian tertentu
spindle pada posisi sudut yang telah ditetapkan melalui cara-cara
sepenuhnya kelistrikan, yang memungkinkan penggunaan sensor
magnetik contactless sebagai alat pembangkit sinyal
penyimpangan posisi, dan yang memudahkan konstruksi
alat/mesin dengan sistem sensor magnetik.
3.4.5.2 Ringkasan Teori
Jadi, obyek dari penemuan ini adalah untuk menyediakan
sarana listrik untuk secara akurat menghentikan motor spindle dari
alat mesin pada posisi sudut yang telah ditentukan. Tujuan lain
dari penemuan ini adalah untuk menyediakan suatu alat kontrol
orientasi spindle di mana sudut posisi atau orientasi spindle
tersebut diindera dengan menggunakan yang terdiri dari badan
magnetik disediakan pada bagian tertentu dari spindle, dan sensor
yang disediakan untuk merasakan badan magnetik , drive motor
spindle di kendalikan berhenti perlahan pada orientasi ditentukan
oleh output yang semakin berkurang pada sarana sensor. Masih
Tujuan lain dari penemuan ini adalah untuk menyediakan suatu
alat kontrol orientasi spindle di mana berburu dan terjadi
overshoot dicegah ketika menghentikan spindle pada orientasi
yang telah ditentukan, dengan menyesuaikan gain dari rangkaian
untuk menghasilkan sinyal perintah disuplai ke sirkuit kontrol
kecepatan, penyesuaian yang dibuat sesuai dengan rasio reduksi
roda gigi kopling spindle ke drive motor spindle. Fitur dan
keuntungan dari penemuan ini lainnya akan tampak dari
penjelasan berikut yang diambil dalam hubungannya dengan
gambar-gambar terlampir, di mana karakter seperti referensi
menunjuk bagian yang sama atau serupa di seluruh figur tersebut.
35
3.4.5.3 Penjelasan Singkat Mengenai Gambar
3.4.5.3.1 Gambar. 1 Adalah diagram blok, menggambarkan
sebuah alat kontrol yang mewujudkan penemuan ini
untuk menghentikan spindle pada posisi sudut yang
telah ditentukan.
Gambar 3.18 Blok Diagram Sistem Orientasi Kontrol Sensor Magnetik
3.4.5.3.2 Gambar. 2(A) & 2(B) adalah diagram bentukgelombang memperlihatkan sinyal yang berhubungandengan sirkuit dari Gambar. 1.
Gambar 3.19 Bentuk Gelombang dan Sinyal
36
3.4.5.3.3 Gambar. 3 adalah suatu gambar ilustrasi yang
berguna dalam menggambarkan sensor magnetik.
Gambar 3.20 Ilustrasi Sensor Magnetik
3.4.5.3.4 Gambar. 4 adalah rangkaian sensor terkait dengan
sensor magnetik dari Gambar 3.
Gambar 3.21 Rangkaian Sensor Magnet
37
3.4.5.3.5 Gambar. 5 adalah detail diagram sirkuit rangkaian
untuk menghasilkan sinyal penyimpangan posisi, dan
Gambar 3.22 Rangkaian Penghasil Sinyal Posisi Deviasi
3.4.5.3.6 Gambar. 6 adalah bagan waktu untuk rangkaian dari
Gambar 5.
Gambar 3.23 Bagan Waktu Sistem
38
3.4.6 Deskripsi Perwujudan Spindle Orientation Control Apparatus.
Dibawah ini penulis akan mendeskripsikan gambar-
gambar diatas lebih detail.
3.4.6.1 Gambar. 1 Blok Diagram Sistem Kontrol
Mengacu pada Gambar (1) orientasi kontrol meliputi
perintah sirkuit speed command (perintah kecepatan) (1) untuk
menghasilkan sinyal speed command (CV), dan perintah sirkuit
orientasi (2) untuk menghasilkan sinyal orientation command
(ORCM). Rangkaian kecepatan kontrol mencakup (3a) adder,
rangkaian fase kompensasi (3b), tegangan ke fase converter (3c),
dan rangkaian thyristor (3d). Untuk (3a) adder disesuaikan untuk
memberikan beda tegangan (deviasi kecepatan) antara kecepatan
yang diperintahkan CV dan kecepatan aktual motor AV dalam
mode kontrol kecepatan, dan untuk memberikan perbedaan
tegangan antara orientasi atau sinyal rotasi penyimpangan posisi
(RPD) dan sinyal kecepatan aktual (AV). Rangkaian kompensasi
fase (3b) subjek tegangan output dari adder (3a) ke fase
kompensasi dengan meningkatkan atau memperlambat fase.
Tegangan-ke-fase mengubah (3c) mengontrol sudut tembak
masing-masing thyristor dalam rangkaian thyristor (3d) yang
sesuai dengan tegangan output dari rangkaian fase kompensasi
(3b). Rangkaian thyristor (3d) beroperasi sesuai dengan
39
penembakan pulsa terkendali untuk memvariasikan nilai tegangan
diterapkan pada motor DC (4), sehingga untuk mengatur kecepatan
di mana motor berputar. karena motor berputar, tachometer (5)
menghasilkan tegangan sesuai dengan kecepatan motor. Angka (6)
menunjukkan mekanisme spindle, Angka (7) adalah spindle,
Angka (8) adalah alat (tool cutter) dan (9) gear train atau gear belt
untuk mentransmisikan gerakan rotasi motor DC dengan spindle.
Juga disediakan sensor magnetik (10) yang terdiri dari badan
magnetik (10a), rangkaian sensor (10b), dan rangkaian penguat
atau amplifier (10c).
Kembali ke Gambar (1) rangkaian kontrol orientasi (11) termasuk
rotasi sinyal posisi deviasi menghasilkan rangkaian (11a) yang
menghasilkan sinyal rotasi deviasi posisi (RPD) memiliki tingkat
tegangan yang berbeda-beda sesuai dengan deviasi posisi, serta
sinyal orientasi akhir (ORDEN), dan rangkaian loop peralihan
(11b) untuk penggerak saklar loop peralihan (12) sebagai respons
terhadap perintah orientasi dari perintah rangkaian orientasi
(ORCM) (2).
3.4.6.2 Gambar. 3 dan 4 adalah rangkaian yang berpasangan
antara badan magnetik dan rangkaian sensor magnetnya.
40
Pada Gambar (3A) badan magnet (10a), badan magnetik
melekat pada spindle pada posisi sudut sesuai dengan bagian yang
ditentukan yang akan berhenti di perintah orientasi (ORCM).
Badan magnet memiliki magnet (10a’) dan (10a’’), masing-masing
memiliki penampang segitiga, dipasang dan diatur sedemikian rupa
sehingga kekuatan dari perubahan medan magnet dari S ke N
dalam arah rotasi spindle.
Rangkaian sensor magnetik (10b) dipasang pada bagian
stasioner mesin sehingga untuk mendeteksi badan magnetik (10a)
dan termasuk dua reaktor saturable SRA1, SRA2 (Gbr.4) terlampir
dalam kasus ini. Masing-masing reaktor saturable SRA1 dan SRA2
memiliki gulungan dililit pada sebuah inti, dengan terminal
kumparan diferensial dan secara kumulatif terhubung untuk
menghasilkan sinyal output kumulatif dan sinyal keluaran
diferensial. Secara spesifik, seperti yang ditunjukkan pada Gbr.3
(B), sinyal MS1 diperoleh dari satu kumparan, dan sinyal MS2 dari
kumparan lainnya. Kumparan kumulatif terhubung memberikan
sinyal output kumulatif DV, memiliki bentuk substansial berbentuk
S seperti yang digambarkan dalam Gambar. 3(C), dan secara
diferensial kumparan dihubungkan memberikan sinyal output
diferensial ASV yang diilustrasikan dalam Gambar. 3 (D).
Badan magnetik (10a) melekat ke bagian yang ditentukan
pada spindle dan sensor rangkaian (10b) tetap pada posisi stasioner
sesuai dengan yang telah ditentukan sudut posisi atau orientasi.
Gambar 3.24 Sensor magnet dan badan magnet pada spindle
41
Oleh karena itu, akumulasi sinyal output DV adalah gelombang
tegangan memiliki nilai nol volt ketika garis tengah badan
magnetik (10a) bertepatan dengan garis tengah (10b) rangkaian
sensor. Gelombang itu adalah di satu sisi positif dari nilai nol dan
negatif di sisi lain, yaitu gelombang melewati level nol. Dengan
kata lain, bila bagian yang ditentukan spindle dekat dengan
orientasi yang telah ditentukan, akumulasi sinyal output DV
memiliki bentuk yang sesuai dengan penyimpangan dari orientasi
yang telah ditentukan. Demikian, sinyal DV disebut sebagai sinyal
penyimpangan posisi secara halus selanjutnya. Sinyal diferensial
output ASV di sisi lain adalah positif di sekitar orientasi yang telah
ditetapkan dan disebut sebagai sinyal pendekatan selanjutnya.
Merujuk pada Gbr.4, rangkaian sensor meliputi untuk
menghambat osilator OSC untuk menghasilkan frekuensi tinggi
(100kHz) sinyal pulsa HFP, transistor switching TR1 dan TR2,
mengisolasi transformator ITR1 dan ITR2, dan rectifier HWR1
dan HWR2. Saturable reaktor ini adalah SRA1 dan SRA2 sangat
respon dengan frekuensi tinggi sinyal pulsa (HFP) melalui
transformator isolasi ITR1 dan ITR2. Sebagai hasilnya, posisi baik
sinyal deviasi (DV) sesuai dengan posisi sudut dari badan magnet
10a, dan pendekatan sinyal ASV, diperoleh di seluruh terminal
MSA dan MSB dan di terminal LSA dan LSB.
Sinyal penyimpangan posisi menghasilkan sirkuit 11a yang
ditunjukkan pada Gambar 1. Dibawah ini akan menjelaskan dalam
hubungannya dengan bentuk gelombang yang digambarkan dalam
Gambar.2.
Seperti yang sudah dijelaskan diatas, sensor magnetik
menghasilkan sinyal posisi deviasi yang baik (DV) dan pendekatan
sinyal (ASV), yang keduanya diterapkan pada sinyal
penyimpangan posisi menghasilkan sirkuit (11a). Juga sinyal (AV)
menunjukkan kecepatan aktual dari motor DC (4), memasuki
sirkuit (11a) dari tachometer (5) dan terintegrasi dalam rangkaian
42
(11a). Hasil dari operasi integrasi dikurangkan dari tegangan
awalnya yang diatur (ISV) yang akan dijelaskan di bawah ini (ISV
memiliki nilai + Vi selama rotasi spindle forward dan nilai + Vi
selama rotasi reverse spindle). Hasil atau operasi pengurangan
adalah posisi sinyal penyimpangan yang kasar (CPD). Sinyal
penyimpangan posisi menghasilkan sirkuit (11a) yang disesuaikan
untuk membentuk tegangan konstan yang awalnya diatur (ISV) dan
sinyal Bias (BIS). Nilai tegangan Vi dari tegangan (ISV) diatur
sehingga sama dengan posisi tegangan deviasi yang sesuai dengan
satu putaran (360o) dari spindle.
Sinyal posisi deviasi menghasilkan sirkuit (11a)
menghasilkan tegangan yang awalnya diatur (ISV) pada saat sinyal
perintah orientasi (ORCM) yang dihasilkan sampai waktu yang
spindle mencapai orientasi yang telah ditentukan. Maka akan
diasumsikan di sini bahwa nilai (ISV) adalah -Vi, operasi orientasi
dilakukan ketika spindle berputar ke arah depan (forward). Spindle
terus memutar dan badan magnetik (10a) (bagian tertentu dari
spindle) mendekati orientasi yang telah ditentukan untuk kedua
kalinya (yaitu, pendekatan langsung mengikuti pendekatan awal).
Sinyal deviasi yang kasar (CPD) (polaritas negatif) menghasilkan
badan magnet (10a) hingga mencapai daerah proksimal pertama
(AR1), sinyal bias BIS (= -Bi) adalah menghasilkan badan magnet
(10a) hingga mencapai daerah proksimal kedua (AR2), dan posisi
sinyal deviasi halus (DV) diproduksi setelah badan magnetik (10a)
telah memasuki wilayah (AR2). Dengan demikian, sinyal posisi
deviasi (RPD) memiliki polaritas negatif dan bentuk keseluruhan
seperti yang ditunjukkan pada gambar 2(A) ketika operasi orientasi
dijalankan selama rotasi spindle maju (forward). perlu dicatat
bahwa komponen yang sesuai gelombang sinyal bias (BIS) dapat
dihilangkan dari sinyal (RPD) jika diinginkan dengan mengatur ᶿ2
sama dengan ᶿ1.
43
Ketika operasi orientasi dijalankan selama rotasi spindle
reverse, sinyal ISV mengambil nilai positif +Vi, sinyal
penyimpangan posisi kasar (coarse) mengambil pada polaritas
positif yang diwakili oleh komponen (CPD) memiliki polaritas
positif dan sinyal bias atau (BIS) mengambil nilai positif +Bi,
dimana posisi deviasi sinyal (RPD) memiliki polaritas positif dan
bentuk keseluruhan ditampilkan pada sisi kanan gambar. 2 (A).
Selanjutnya, dengan referensi pada gambar 2(B) untuk
operasi rangkaian kontrol pada gambar (1) untuk sebuah kasus
dimana spindle dalam keadaan stop di posisi sudut yang tepat dan
telah ditentukan ketika dalam keadaan rotasi forward. Hal itu
sudah di gambarkan pada gambar 2(B) yang menunjukkan nilai
yang absolut pada sinyal posisi deviasi (RPD).
Selama rotasi dari motor switch changeover (12) terhubung
yang digambarkan di gambar (1), sehingga membentuk suatu loop
kontrol kecepatan rotasi motor tersebut. Lebih jelasnya, pada adder
(3a) menerima sebuah sinyal perintah kecepatan (speed command
signal) atau CV dari plant speed command control di gambar (1)
dan sinyal kecepatan aktual (AV) dari tachometer (5) dan respon
dengan memberikan tegangan kecepatan deviasi. Tegangan ke fasa
yaitu sebuah converter (3c) mengendalikan sudut tembak dari
sebuat thyristor di dalam rangkaian thyristor (3d) sesuai dengan
tegangan kecepatan deviasi, rangkaian thyristor pada gambar (3d)
sehingga mengatur tegangan yang diterapkan pada motor DC (4).
Hasilnya adalah, kecepatan actual (AV) dari motor DC (4) diatur
untuk dibawa ke posisi yang tepat dengan suatu perintah command
speed (CV). Setelah itu loop kontrol kecepatan mengatur kecepatan
motor sehingga deviasi kecepatannya mendekati nilai nol. Dengan
demikian, motor DC dan spindle berputar pada command speed
selama kontrol kecepatan modus pada saat mesin di operasikan.
Ketika mesin bekerja telah selesai, perangkat kontrol
seperti perangkat kontrol numerik menginstruksikan perintah
44
orientasi command orientation (2) untuk memberikan sebuah
sinyal perintah (ORCM) ke loop changeover circuit (11b) pada
waktu t0, saat ini sinyal speed command (CV) nilainya menjadi nol.
Lalu actual speed (AV) akibatnya menurun dan mencapai nilai nol
(atau nilai konstanta yang telah ditentukan) pada waktu t1. Ketika
hal ini terjadi, sinyal pulsa (VZR) indikasi kecepatan sama dengan
nol, yang dihasilkan oleh rangkaian sinyal (11a) yang
memproduksi tegangan awal yang telah di set atau (ISV) yaitu
sama dengan Vi. Respon pada sinyal ini spindle mulai berputar
lagi, jadi sinyal AV menunjukkan secara aktual kecepatan dari
perputaran spindle akan naik, untuk asumsi nilai tersebut adalah
Vi. Seperti pada badan magnet pada spindle terus secara kontinyu
berputar dan mendapat posisi sudut yang tepat untuk pertama kali
pada waktu t2, yang memulai menghasilkan sinyal deviasi posisi
pada gambar (11a) yaitu sirkuit untuk menghasilkan sinyal posisi
deviasi kasar atau (CPD). Sebagai spindle yang terus berputar dan
badan magnetik mendekati wilayah proksimal pertama atau (AR1)
pada waktu t3, sinyal posisi deviasi yang dihasilkan oleh rangkaian
(11a) demikian menghasilkan sinyal bias yaitu (BIS). Lalu, ketika
badan magnetik mencapai wilayah proksimal kedua yaitu (AR2)
pada waktu t4, rangkaian (11a) menghasilkan sinyal posisi deviasi
fine (bagus) yaitu sinyal (DV). Ketika sinyal DV mencapai nilai
nol, yaitu pada saat badan magnet langsung berlawanan dengan
reaktor saturable atau (SRA), operasi orientasi untuk menghentikan
spindle pada posisi sudut yang tepat (yang sudah ditentukan) telah
berhasil.
45
3.4.7 Arah pemasangan Sensor Magnet dan Elemen Magnet
Dalam menginstal magneto (badan magnet) dan sensor
magnetik, perhatikan polaritasnya. Jika dipasang dengan polaritas
yang salah, maka operasi tidak akan berfungsi.
3.4.7.1 Untuk tipe MG-1378-BS/FS-138-B
Seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.25, instal magneto
dan sensor magnetik sehingga lubang identifikasi pada
magnetik dan kepala pin groove pada sensor berada di sisi yang
sama dari garis tengah.
Gambar 3.25 Arah Pemasangan Magneto dan Sensor Magnet
3.4.7.2 Untuk tipe MG-1444/FS-200A
Seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.26, di mana poros
berbalik maju ke arah CCW, instal magneto sehingga N yang
berasal di sebelah kanan dan kiri S sebagai dilihat dari posisi
stasioner, dan menginstal sensor magnetik dengan plat nama
up.
Gambar 3.26 Arah Pemasangan Magneto dan Magnetic Sensor
46
3.4.8 Pencegahan dalam Pemasangan Sensor magnet dan Magneto
1. Meskipun kepala sensor dirancang untuk tahan terhadap
minyak dan air, menutup semak kepala sensor dengan
perekat silikon atau sejenisnya di mana sensor adalah
subjek yang sering terkena percikan dari minyak atau air.
Gambar 3.27 Kepala Sensor Magnet
2. Dalam mendesain pemasangan arah yang tepat untuk
sensor amplifier dan sambungan kabel, hindari dari terkena
percikan air dan minyak.
3. Hindari membawa unit atau objek pembangkit medan
magnet seperti solenoid dan magnet yang berdekatan
dengan badan magnet dan sensor magnet.
4. Pada saat menginstal atau memasang magneto dan sensor
magnet hindari dari kerusakan mekanis.
5. Hindari dari serbuk besi atau apapun yang dapat menempel
pada magneto.
6. Install magneto dan sensor magnet pada spindle untuk
mencegah pada saat posisi stop deviasi yang disebabkan
oleh backlash.
7. Buatlah sambungan kabel magnetik sensor amplifier dan
orientation card untuk tidak melebihi panjang 20 meter.
47
3.4.9 Contoh Arah Pemasangan Sensor Magnet dan Magneto
Gambar 3.28 Contoh pemasangan sensor magnet (1)
Gambar 3.29 Contoh pemasangan sensor magnet (2)
48
3.4.10 Sensor Magnet head pin groove
Ketika elemen magnet dipasang pada spindle mesin tool,polaritas dihasilkan antara elemen magnet dan sensor magnet danpemasangan arah berbeda menurut komposisi spindle (belttransmisi, sambungan gear dll).
Gambar 3.30 Sensor magnetik head pin groove
Spindle motor berputar berlawanan arah jarum jamcounterclockwise (CCW) seperti yang terlihat dari poros motordengan perintah rotasi ke depan (sinyal SFR kontak ON (ditutup),kecepatan perintah VCMD (tegangan positif).
Mengatur elemen magnet menandai lubang dan sensormagnetik pin hole sehingga keduanya saling berhadapan, sehinggamotor spindle berputar dalam arah berputar ditentukan seperti padagambar.
(a) (b)
Gambar 3.31 contoh instalasi sensor magnet (clockwise), (a) Transmisigear coupling, (b) Transmisi belt.
49
(c) (d)
Gambar 3.32 Contoh instalasi sensor magnet counterclockwise (CCW),(a) Transmisi gear coupling, (b) Transmisi belt.
50
3.5 Kesimpulan
Berdasarkan penelitian dan analisa alat yang penulis kerjakan didapat data-
data yang bersumber pada hasil observasi alat dan sumber-sumber
referensi alat dapat ditarik kesimpulan bahwa :
1. Alat kontrol orientasi spindle dioperasikan terhubung untuk
menerima sinyal perintah orientasi (orientation command signal)
dan sinyal perintah kecepatan (speed command signal), terdiri dari:
Spindle (poros) memiliki posisi sudut dan arah rotasi tertentu.
Motor DC memiliki kecepatan aktual, dioperasikan terhubung
untuk menggerakkan spindle.
Rangkaian perintah kecepatan (speed command), dioperasikan
terhubung ke motor untuk menghasilkan sinyal perintah
kecepatann (speed command).
Rangkaian kontrol kecepatan (speed control), dioperasikan
terhubung antara motor dan rangakaian perintah kecepatan (speed
command), terdiri dari loop kontrol kecepatan atau memberikan
umpan balik kecepatan motor yang sebenarnya.
2. Sensor magnetik pada sistem dioperasikan terhubung antara spindle
dan kedua input dari orientasi control (orientation control) yaitu
sinyal input perintah orientasi (orientation command signal) dan
sinyal perintah kecepatan (speed command signal), untuk
menghasilkan sinyal posisi deviasi, responsif terhadap perbedaan
antara posisi sudut yang telah ditetapkan spindle dan posisi relatif
spindle. Sensor Magnet ini terdapat dua bagian yaitu :
Badan Magnetic (Magnetic Body), dioperasikan terhubung dan
diterapkan pada spindle, termasuk setidaknya dua magnet yang
memiliki medan magnet dan diatur sedemikian rupa sehingga
kekuatan dari medan magnet tersebut berubah dari daerah kutub
selatan ke daerah kutub utara magnet, untuk menentukkan arah
rotasi dari spindle yang telah ditentukan.
Rangkaian Sensor Magnet (Sensing Circuit) dioperasikan
terhubung ke kontrol orientasi (orientation control) dan sensor ini
51
diposisikan jaraknya dekat dengan spindle, untuk merespon atau
membaca (sensing) badan magnet, lalu rangkaian sensor ini
memiliki dua reaktor saturable yaitu sebuah koil untuk
menghasilkan sinyal posisi deviasi (fine position deviation signal).