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).