Motor Penggerak

Aktuator mekanik   Mekanisme adalah perangkat2 yang dipandang sebagai konverter gerakan yang mentransformasikan bentuk gerakan satu menjadi gerakan berbentuk lainnya . Elemen Mekanik diantaranya untuk Penggunaan: linkage, cam, roda gigi (gear), rack & Pinion, rantai, belt dsb   Tipe gerakan Batasan derajad kebebasan Beban yang dibawa

Rachet dan pawl ·        Gigi rachet digunakan untuk mekanisme pengunci sewaktu menahan suatu beban. Pawl adalah batang pengunci. ·        Berbentuk roda gigi miring dengan lengan pengunci yang disebut pawl ·        Rachet gear dapat berputar bebas pada satu arah sedang pada sebaliknya terkunci oleh lengan pawl. ·        Jika lengan pawl direnggangkan thd gigi rachet bebas ·        Untuk menarik beban (winding)untuk mencegah unwinding jika handle dilepaskan.  

Penggerak belt dan rantai Penggerak belt pada dasarnya adalah sabuk (belt) dengan pasangan silinder(pulley) pemegang belt. Gerakan dari silinder yang satu ditransfer ke derakan silinder yang lain dengan bantuan belt. Menggunakan friksi agar dapat silinder 1 dapat menggerakkan belt Menggunakan friksi agar belt dapat memutar silinder ke 2. Untuk gerakan transfer searah, berlawanan arah dengan pengaturan posisi belt. (crossed belt dan open belt) Untuk gerakan dengan kecepatan sama, direduksi atai dipercepat dengan pemilihan ukuruan pulley2 nya.

Aspek mekanik pemilihan motor: Ada 4 tipe dari belt yang dapat digunakan: Berdasarkan kegunaannya belt dapat dibentuk untuk menghasilkan beberapa tipe yaitu: ·        Flat ·        Round ·        V belt ·        Timing belt   Aspek mekanik pemilihan motor: Sistem penggerak motor sangat diperlukan secara mekanik untuk memutar poros yang dihubungkan dengan beban. Faktor2 yang harus dipertimbangkan : Momen inersia dan Torsi motor  

Momen inersia: Torsi yang diperlukan untuk beban dengan momen inersia IL dengan percepatan sudut a  IL. a Torsi untuk akselerasi motor TM = IL. aM untuk Akselerasi beban TL = IL . aL Poros motor, tanpa gear, mempunyai akselerasi sudut dan kecepatan sudut  yang sama. Daya diperlukan untuk akselerasi sistem secara keseluruhan Daya = TM.  + TL.  Jadi: Daya= (IM + IL ). a.  Gear ratio G= L / M L = kecepatan sudut beban M= kecepatan sudut motor Daya dihasilkan oleh torsi motor TM adalah TM.  sehingga : T = (IM + IL ). A

torsi untuk memperoleh percepatan sudut diminimisasi jika IM = IL torsi untuk memperoleh percepatan sudut diminimisasi jika IM = IL . Untuk kinerja optimum momen inersia dari beban = momen inersia motor.   Pertimbangan torsi motor: Gambaran karakteristik torsi dan kecepatan motor secara umum. Pada operasi kontinu torsi maximum adalah = stall torque Pada operasi non kontinu torsi adalah maximum Kecepatan maximum terjadi npada operasi non kontinu

Motor Penggerak   Dalam mengamati fungsi motor penggerak di industri misalnya pada mesin perkakas NC ada 2 gerakan yaitu : ·       gerakan utama ·       gerakan bantu (auxiliary motion)

Diagram beberapa jenis motor penggerak pada mesin NC motor penggerak mesin NC Hidraulik elektrik Elektrik Linier Rotary motor stepper Motor servo dc Motor servo dc PM motor servo Dc brushless Diagram beberapa jenis motor penggerak pada mesin NC

Faktor untuk menentukan dalam memilih motor penggerak dapat ditentukan sebagai berikut: 1.    Karakteristik dinamik yang diinginkan 2.    besarnya daya yang diperlukan sumber daya yang tersedia Motor step ·    Biasanya digunakan untuk mesin dengan keperluan daya torsi yang terbatas. ·    open loop control untuk posisi

Motor stepper adalah suatu alat yang menghasilkan rotasi dengan cara langkah sudut yang sama, untuk setiap pulsa digital yang dicatukan ke inputnya Misal dengan 1 pulsa menghasilkan rotasi 60 maka jika diberikan 60 pulsa akan menghasilkan rotasi 360o Ada bbrp jenis motor stepper: Variable reluctance stepper Permanent Magnet stepper Hybrid stepper

Variable reluctance stepper Rotor dari besi lunak berbentuk silinder dengan 4 kutub, stator mempunyai lebih banyak kutub.Jika pasangan gulungan , yang berlawanan polaritasnya omendapatkan arus, terbentuk medan magnet dengan garis gaya dari stator pole ke pole rotor terdekat. Karena selalu mencari yang terdekat maka rotor akan bergerak sampai kutub2 rotor dan stator akan segaris. Ini yang disebut posisi minimum reluctance. Biasanya tipe stepper motor reluctance menghasilkan sudut step sebesar 15o atau 15 o Permanent Magnet stepper Motor mempunyai sebuah stator dgn 4 kutub, setiap kutub dililit dengan medan gulungan , kumparan pada pasangan yang berlawanan terhadap kutub terpasang seri. Pada motor spt digambar rotor berotasi dgn step 45o. Untuk jenis motor PM lainnya sudut step umumnya adalah sebesar 1.8o , 7.5o , 15o , 30o , 34o , atau 90o

Spesifikasi motor stepper Fasa Step angle Holding torque Pull in torque Pull out torque Pull in rate Pull out rate Slew range

Motor servo DC PM ·       mudah pengaturannya (control) ·       efisiensi torsi tinggi ·       perlu perawatan periodik penggantian brush ·       daerah kerja lebar ·      daya listrik rendah s.d tinggi (10 W - 20 KW) Arah aliran arus dibalikkan oleh kumutator

Letak kumparan pada motor DC magnet permanen Motor DC PM memerlukan brush(sikat) dan komutator agar secara periodik dapat membalikkan arah arus ke masing2 kumparan armaturnya. Sikat menjadikan kontak geser dengan komutator, terjadi loncatan bunga api dan karena itu mudah aus. Perlu mengganti sikat secara periodik dan membersihkan komutator

Motor servo DC brush less: ·   tidak perlu sikat untuk pembalik arah arus kumparan armatur ·  menggunakan rangkaian elektronik dan sensor posisi untuk proses pembalikan arah arus (kumutasi) ·  sering disebut motor servo AC

Aktuator Hidraulik

Ada 3 macam actuator yang digunakan untuk sistem mekanik yaitu: mekanik , elektrik , fluida.   Jenis sistem aktuator fluida dapat berupa gas (untuk udara disebut pneumatik) ataupun zat cair (dengan minyak untuk aktuator hidraulik)   Sistem hidraulik maupun pneumatik keduanya menggunakan prinsip yang sama yaitu penekanan fluida dan menyalurkan nya dalam bentuk tekanan ke tempat atau posisi di mana dia akan bekerja  

Pada sistem otomasi di industri: inteligensi dan flexibilitas dapat ditingkatkan dengan memanfaatkan controller berbasis microprocessor, Namun untuk gerakan dan kekuatan mencengkeram beban digunakan rangkaian pneumatik ataupun hidraulik Rangkaian sekuensial juga digunakan untuk menggerakkan pengaktifan solenoid ataupun fluid control valve Sistem komplek ini sering disebut elektro pneumatik dan elektro hidraulik Komponen mekanik yang sering dipakai: Cam, gear, pulley, belt, sprocket ,chain dan mekanisme linkage

Sistem Hidraulik ·        Peralatan dengan sistem oil hidraulik sering digunakan di industri. ·        Rangkaian hidraulik mempunyai kerumitan tergantung pada aplikasinya; namun pada dasarnya sama pneumatik ·        Sistem hidraulik pada dasarnya dapat digunakan untuk kombinasi antara gaya dan gerakan. ·        Sistem hidraulik bero[erasi pada tekanan yang >> tekanan operasi sistem pneumatik ·        Range Tekanan kerja sistem hidraulik 200 – 800 bar ( bandingkan dengan pneumatik 5 – 6 bar saja ) ·        Oil adalah fluida incompressible (tak dpt dimampatkan) maka sistem hidraulik dapat digunakan untuk gerakan presisi jika diperlukan.

Kelebihan dengan sistem hidraulik ·        Perbandingan antara gaya dan beban yang baik ·      percepatan tinggi. ·      Kecepatan gerak relatif tinggi ·      Dapat dikombinasikan dengan berbagai power transmisi ·       Safety dapat secara relatif mudah dijamin karena oil pada dasarnya inexpansive. Kekurangan sistem hidraulik ·        Harga sistem hidraulik relatif jauh lebih mahal drpd pneumatik ·        Mudah kotor(messy) jika terjadi kebocoran ·        Mempunyai potensi dapat terbakar ·        Perlu menyediakan fasilitas oil cooling pada operasinya.

Sistem hidraulik tdr dr bbrp komponen sbb: ·        Catu daya hidraulik (hidraulic power supply) ·        Katup servo ·        Penampung fluida hidraulik ·        Motor hidraulik

Motor hidraulik 1.    Catu daya hidraulik merupakan sumber tenaga sistem ini 2.     Mengalirkan fluida hidraulik bertekanan tinggi yang siap di alirkan ke motor hidraulik melalui katup servo 3.     pompa mencatu fluida bertekanan tinggi 4.     pompa biasanya jenis pompa roda gigi(pump gear), pompa displacement atau pompa axial motor listrik digunakan untuk menggerakkan pompa. filter halus(fine filter) untuk menyaring kotoran merupakan pelindung sistem servo saringan kasar untuk melindungi pompa dari kontaminasi

   check valve untuk mencegah arus balik dari akumulator yang menuju ke pompa   katup pengatur tekanan untuk mengontrol tekanan supply fluida yang akan dialirkan ke sistem servo   akumulator untuk menyimpan energi hidraulik dan menghaluskan aliran yang berpulsasi

Motor hidraulik Motor hidraulik (aktuator hidraulik) dapat berupa: ·        Motor hidraulik linier dengan output gerakan linier ·        Motor hidraulik rotari dengan output gerakan putar

Motor hidraulik linier ·        Cocok untuk gerakan posisi ·        Sensor posisi dapat ditambahkan ·        Gerakan point to point mudah dilakukan ·        Sensor kecepatan untuk gerakan linier sulit didapat ·        Sinyal umpan balik tekanan atau percepatan kadang kala digunakan

Motor hidraulik rotari Motor hidraulik rotari lebih banyak digunakan dibanding jenis yang linier karena memiliki response yang lebih cepat dan ukurannya lebih kecil. Ada 2 macam Motor hidraulik rotari yaitu: 1.     Plunger Motor hidraulik rotari 2.     Roll vane Motor hidraulik rotari

Roll vane Motor hidraulik rotari ·    Inersia lebih rendah dp motor servo dc sekelasnya ·    Operasi kerjanya halus(smooth) ·    Pada putaran amat rendah masih dapat dikendalikan kecepatannya ·     Karakteristik dinamik tidak hanya ditentukan oleh motor hidraulik tapi juga dipengaruhi oleh bagian2 lainnya dalam sistem hidraulik

Untuk mendapatkan sinyal feedback maka Motor hidraulik rotari dilengkapi dengan sensor resolver ataupun rotari encoder ataupun dapat juga dengan pemasangan tachometer untuk mendapatkan sinyal kecepatan putarannya. Kerugian penggunaan motor hidraulik sebagai aktuator penggerak: Perlu unit power supply yaitu Pompa, motor, filter2, akumulator dan lain2 Akibatnya banyaknya komponen maka harga dari sistem hidraulik sangat mahal Operasi dapat menimbulkan noise Motor hidraulik ditinjau dari segi efisiensi adalah efisiensi rendah

Motor Hidraulik: ·       menghasilkan daya besar ·       harga mahal tidak proporsional dengan daya yang dihasilkan ·       tidak tepat untuk penggunaan daya kecil ·       konstruksi rumit Motor Penggerak Hidraulik        untuk keperluan daya yang besar penggunaan mesin hidraulik sangat tepat.       ukurannya relatif kecil dibandingkan dengan daya yang dihasilkan.        Percepatan sudut relatif lebih besar dibanding dengan motor Dc dengan daya yang sama.        Motor hidraulik mempunyai time constant kecilsehingga tepat digunakan untuk menggerakkan meja peluncur mesin NC dengan gerakan cukup halus.

Kerugian dengan motor hidraulik Kemungkinan adanya kebocoran pada jaringan transmisi minyak MUDAH KOTOR. Adanya dinamik lag pada jaringan transmisi karena perubahan viskositas fluida akibat perubahan temperatur saat dia bekerja. Fluida kerja mesin hidraulik harus dijaga agar tetap bersih dari kontaminasi.

Ringkasan: Komponen sistem hidraulik: ·       Pencatu sistem hidraulik ·       servo valve sistem hidraulik ·       Penampung sistem hidraulik ·       Motor hidraulik motor stepper: ·       Permanent Magnet stepper Hybrid stepper Variable reluctance stepper Motor servo DC PM Komutator dan brush mudah aus Perlu penggantian secara peiodik