material teknik

Teknik Pembentukan: Dasar-dasar Pembentukan Logam

Tujuan utama Proses Manufacturing adalah untuk membuat komponen dengan mempergunakan material tertentu yang memenuhi persyaratan bentuk dan ukuran, sertas truktur yang mampu melayani kondisi lingkungan tertentu.   

 Melihat faktor-faktor diatas maka faktor membuat suatu bentuk tertentu merupakan faktor utama. Ada beberapa metoda atau membuat geometri (bentuk dan ukuran) dari suatu bahan yang dikelompokan menjadi enam kelompok dasar proses pembuatan ( manufacturing proces) yaitu : proses pengecoran ( casting), proses pemesinan (machining), proses pembentukan logam (metal forming), proses pengelasan (welding), perlakuan panas (heat treatment), dan proses perlakuan untuk mengubah sifat karakteristik logam pada bagian permukaan logam (surface treatment).

 1.Proses pengecoran (casting)                                                                                

         Suatu teknik pembuatan produk dimana logam dicairkan dalam tungku peleburan kemudian dituangkan kedalam rongga cetakan yang serupa dengan bentuk asli dari produk cor yang akan dibuat

2.Proses pemesinan (machining)    

          Proses pemotongan logam disebut sebagai proses pemesinan adalah proses pembuatan dengan cara membuang material yang tidak diinginkan pada benda kerja sehingga diperoleh produk akhir dengan bentuk, ukuran, dan surface finish yang diinginkan.

3.Proses pembentukan logam (metalforming)   

          Proses metal forming adalah melakukan perubahan bentuk pada benda kerja dengan cara memberikan gaya luar sehingga terjadi deformasi plastis.     

  

4.Proses pengelasan (welding)  

Proses penyambungan dua bagian logam dengan jalan pencairan sebagian dari daerah yang akan disambung. Adanya pencairan dan pembekuan didaerah tersebut

Akan menyebabkan terjadinya ikatan sambungan.

  

5.Proses perlakuan panas (heattreatment)

Heat treatment adalah proses untuk meningkatkan kekuatan material dengan cara perlakuan panas.

6.Surfa cetreatment

Proses surface treatment adalah proses perlakuan yang diterapkan untuk mengubah sifat karakteristik logam pada bagian permukaan logam dengan cara proses thermo kimia,metal spraying.

Proses pemesinan atau lebih spesifik lagi proses pembuangan material (material removal proces), memberikan ketelitian yang sangat tinggi dan fleksibilitas (keluwesan) yang besar. Namun demikian proses ini cenderung menghasilkan sampah dari proses pembuangan material tersebut secara sia-sia.  

Pada dasarnya, suatu bentuk dihasilkan dari bahan lembaran datar dengan cara peregangan dan penyusutan dimensi elemen volume pada tiga arah utama yang tegak lurus sesamanya. Bentuk yang diperoleh merupakan hasil penggabungan dari penyusutan dan peregangan lokal elemen volume tersebut. Usaha telah dilakukan untuk menggolongkan berbagai macam bentuk yang mungkin pada pembentukan logam menjadi beberapa kelompok tertentu, tergantung pada kontur produk – produk. Sachs membagi komponen – komponen lembaran logam menjadi 5 katagori.

1. Komponen lengkungan tunggal. 

2. Komponen flens yang diberi kontur- termasuk komponen dengan flens rentang dan

    flens susut.                                    

3. Bagian lengkung

4. Komponen ceruk dalam – termasuk cawan, kotak – kotak dengan dinding tegak atau                               

     miring
5. komponen ceruk dangkal – termasuk bentuk pinggan, galur (beaded), bentuk

     bentuk timbul dan bentuk – bentuk berkerut.  

Cara lain untuk menggolongkan proses pembentukan lembaran logam adalah dengan menggunakan operasi khusus seperti pelengkungan, pengguntingan, penarikan dalam, perentangan, pelurusan. 

Perlu dicatat berbeda dengan proses deformasi pembentukan benda secara keseluruhan, pembentukan lembaran biasanya dilakukan dalam bidang lembaran itu sendiri oleh tegangan tarik. Gaya tekan pada bidang lembaran hendaknya dihindari karena ini akan menyebabkan terjadinya pelengkungan, pelipatan dan keriput pada lembaran tadi. Pada proses pembentukan lembaran, susut tebal hendaknya dihindarkan karena dapat terjadi penciutan dan akan kegagalan mengakibatkan kegagalan dalam proses pembuatan produk.

PROSES PEMBENTUKAN LOGAM

Secara umum proses pembentukan logam diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu 

•  Proses pengerjaan panas ( Hot working process )
•  Proses pengerjaan dingin ( cold working process )

Proses pengerjaan panas didefinisiskan sebagai perubahan bentuk secara plastis dari logam yang dibentuk pada saat logam tersebut menpunyai suhu diatas suhu rekristalisasi. pada proses ini tidak terjadi perubahan kenaikkan terhadap tegangan lulur ( yield stress ), kekerasan atau penurunan terhadap keuletan bahan ( ductility ). keadaan seperti ini dapat dilihat pada grafik dibawah, yang menunjukkan pengaruh temperatur terhadap sifat tarik dari baja carbon medium. 

keuntungan yang diperoleh dari proses pengerjaan panas ini antara lain : 

1.         Energi yang diperlukan untuk menbentuk, lebih kecil dibandingkan dengan proses pengerjaan dingin

2.        menpertinggi kemanpuan untuk mengalir tampa retak

3.         Difusi yang cepat pada proses panas menbantu mengurangi ketidak homogenan kimiawi dari struktu dari coran ingot

4.         Blow hole dan porosity dapat dieliminir.

5.         butir butir yang berbentuk kolom dan kasar dari coran dapat diubah menjadi butir - butir kristal yang lebih halus.

6.         menaikkan ductility dan toughtness.

Disanping itu ada pula kerugiannya antara lain :

1.        Timbul masah karena adanya reaksi permukaan antara logam dengan atmesfer dapur.

2.        Terjadi oksidasi, sehingga mengurangi seju,lah logam ( proses pembentukan logam dilakukan di udara terbuka ).

3.        decarburization permukaan. 

4.        Toleransi yang diperlukan lebih besar dibandingkan dengan prose dingin.

5.        Secara umum struktur dan sifat logam tidak uniform pada penampang melintangnya.

6.        Perlu peralatan yang tahan terhadap panas.

 PROSES PEMBENTUKAN DINGIN

Proses pembentukan logam secara plastis dengan temperatur pengerjaan di bawah temperatur rekristalisasi. Logam pada umumnya mengalami pengerjaan dingin pada suhu ruang, meskipun perlakuan tersebut mengakibatkan kenaikan suhu. Pengerjaan dingin mengakibatkan timbulnya distorsi pada butir. Pengerjaan dingin dapat meningkatkan kekuatan, memperbaiki kemampuan permesinan, meningkatkan ketelitian dimensi, dan menghaluskan permukaan logam. Pada proses pembetukan logam dengan menggunakan pembentuka dingin tedapat keuntungan dan kerugian antara lain.
Keuntungan menggunakan proses pembentukan dingin pada pembuatan logam :
-tidak memerlukan pemanas
-hasil permukaan akhir lebih baik
-kontrol dimensi baik
-kontaminasi dapat dikurangi
-sifat strenght, fatique dan wear meningkat
Kerugian menggunakan proses pembetukan dingin pada pembuatan logam :
-gaya tekan yang dibutuhkan lebih besar
-peralatan mesin berat
-sifat ductility menurun
-permukaan logam harus bersih
-tegangan sisa yang tidak diinginkan terjadi

B. MACAM-MACAM PROSES PEMBENTUKAN DINGIN

Klasifikasi proses pengerjaan dingin dapat dibagi menjadi :
1. Squeezing ( pengecoran)
2. Shearing (pemotongan)
3. Drawing (penarikan)
4. Bending (pembengkokan)
5. H.E.R (membentuk dengan energi tinggi)

1.SQUEEZING (pengecoran)                                                                                                                                                                                                            Sebagian besar dari proses ini identik dengan pengerjaan panas. Alasan utama dalam pembentukan dingin adalah keakuratan dimensi dan peningkatan permukaan akhir.
A.SWAGING                                                                                                                                                                                                                                     Cold swaging selalu dilakukan dengan menggunakan mesin putar yang mempunyai sederetan rol-rol yang berfungsi sebagai hammer yang menggerakkan anvil berikut die ke pusat perputaran. Proses ini untuk mengurangi diameter, membentuk taper,tube.

B.RIVETING
RIVETING adalah proses pengelingan. beberapa macam proses pengelingan tergantung dari mekanisme pembentuknya.
Bila menggunakan mesin press, prosesnya hanya sekali tekan sedangkan bila menggunakan hammer, bisa beberapa kali pemukulan.

C. STAKING
Fungsinya hampir sama dengan riveting, yaitu menyambung dua buah komponen yang satu lebih menonjol melalui sebuah lubang.
Karena adanya tekanan dari punch maka timbul deformasi ke arah radial dan ini akan mengunci/mengikat dua komponen tadi.

D.COINING
Proses ini digunakan untuk membuat medali dan mata uang yang memerlukan ketelitian yang tinggi dna ukuran yang tepat.
Tekanan yang dibutuhkan dalam proses ini tinggi sekali dan tidak ada kelebihan logam yang mengalir dari die.
Pengukuran yang teliti dari volume logam sangat diperlukan untuk menghindari kerusakan dari die

E. COLD EXTRUSION (IMPACTEXTRUSION)
Dalam proses ini dapat dibagi 2 jenis tipe, yaitu : tipe forward dan tipe backward. Dimana pada masing-masing tipe ini menggunakan open die maupun closeddie.Pada mulanya cold extrusion digunakan untuk logam-logam yang kekuatannya rendah, seperti timah putih, timah hitam, seng dan aluminium sehingga menghasilkan produk, misalnya tube yang bisa dilipat : pasta gigi, obat maupun cream.
Cold extrusion memungkinkan untuk mengekstruksi logam yang bersifat brittle, seperti halnya molybdenum

F. ROLL EXTRUSION
Digunakan untuk membentuk dinding silinder yang tipis dari dinding silinder tebal denganmenggunakanrol.Prinsip : memaksakan logam mengalir keluar dari daerah antara rol dan die akibat penekanan dari rol yang berputar.

2. SHEARING
SHEARINGadalah proses pemotongan bahan tanpa pembentukan chip atau tanpa menggunakan burning atau melting.
Jika cutting blade lurus dinamakan shearing sedangkan jika cutting blade berbentuk lengkungan, bisa dinamakan blanding, piercing, notching dan trimming
Proses shearing dapat dibagi 2 kelompok besar, yaitu shear forming dan shearing
A. SHEAR FORMING
Bentuk-bentuk seperti kerucut, setengah bola sering kali dibentuk dengan shear forming atau flow turning, yaitu merupakan modifikasi dari proses spinning dimana tool formernya berputar dan bergerak maju.

B. SHEARING
Sewaktu punch turun mengenai benda kerja, logam terdeformasi plastis didalam die. Karena kelonggaran diantara punch dan die hanya 5-10% dari tebal benda kerja maka deformasi terlokalisir di daerah itu saja
1. Slitting
Proses shearing yang menggunakan rol pemotong asepanjang benda kerja dengan lebar pemotongan sama dengan jarak antar rol.
Proses slitting ini merupakan proses kontinu dan dapat melakukan operasi secara cepat dan ekonomis
2. Piercing Dan Blanking
Piercing dan blanking adalah operasi shearing dimana benatuk pisau merupakan lengkungan yang tertutup.
Perbedaan blanking dan piercing dapat ditinjau dari benda kerja dan skrapnya.
Bila hasil yang dipunch adalah benda kerja sedangkan bentuk yang tidak diinginkan tertinggal pada plat sisa adalah skrapny, ini dinamakan proses blanking.
Bila hasil yang dipunch adalah skrapnya sedangkan bentuk yang tertinggal pada plat sisa adalah benda kerja, ini dinamakan proses piercing.

SKEMATIK PERBEDAAN BLANKING & PIERCING
Piercing dan blanking biasanya dikerjakan dengan menggunakan mesin press mekanis.
Secara teoritis, punch seharusnya dapat masuk dengan tepat ke dalam die dengan kelonggaran merata hampir mendekati nol dan punch tidak perlu masuk ke dalam die.

Pada prakteknya kelonggaran ini diperlukan berkisar antara 5-12% dari ketebalan bahan, sedang yang umum dipakai sekitar 5-7% dan punch masuk sedikit ke dalam die.
Syarat-syarat piercing dan blanking :
1.Sudut benda kerja pada blanking harus merupakan radius yang tepat
2.Lebar dari slot yang dibentuk >= 1.5 tebal
3.Diameter piercing >= tebal sheet dan minimum 0.025 inch.
4. Jarak kedua lubang atau lubang dengan tepi >= tebal logam
Dalam pengertian piercing dapat dijumpai istilah seperti lancing, perforating, nibbling, dinking, dan notching.

3. DRAWING
Cold drawing merupakan proses pembentukan dingin secara plastis dari metal sepanjang sumbunya.
Proses ini dapat dibagi 5 kelompok besar
1.BAR AND TUBE DRAWING
2.WIRE DRAWING
3.STRETCH FORMING
4.DEEP DRAWING
5.FORMING WITH RUBBER
A. BAR AND TUBE DRAWING

Hasil dari bar drawing adalah pengecilan penampang melintang dan pemanjangan batang dengan konsekuensinya timbul strain.
Hardening pada umumnya proses ini dilakukan secara bertahap
Proses bar drawing ini biasanya diikuti dengan proses annealing jika reduksi penampangnya melebihi 30-50 %
Proses tube drawing digunakan untuk membuat pipa tanpa sambungan.
Bahan dasar yang digunakan berbentuk pipa sehingga kualitas pipa yang dihasilkan memiliki permukaan yang halus, berdinding tipis dan keakuratannya tinggi serta kekuatannya naik.
Mandrel dipergunakan dalam proses ini untuk diameter tube 1/2″-10″

B. WIRE DRAWING
Prinsipnya sama dengan bar drawing. Hanya saja diameternya lebih kecil, dan dikerjakan secara kontinu melalui beberapa die.
Jika diperlukan kawat yang lunak, annealing dilakukan didalam dapur dengan mengontrol temperaturnya setelah proses drawing terakhir.
Pada proses penarikan kontinu, kawat ditarik melalui beberapa die dan rol penarik yang disusun seri.

C.STRETCH FORMING
Pada proses ini, die (form block) hanya dikenai tegangan kompresi, benda kerja yang diikat dengan grip dan ditarik ke arah horisontal. Die umumnya terbuat/dapat dibuat dari kayu atay plastik.
Stretch forming merupakan proses yang dikembangkan dari aerospace dalam pembuatan penampang yang lebar dari sheet dan ditarik untuk membentuk lengkungan penampang.

D. DEEP DRAWING
Proses ini ditujukan untuk membuat tangki dengan berbagai bentuk dimana kedalamannya lebih besar dibandingkan dengan ukuran diameter, dan disamping itu dikenal juga istilah shallow drawing.
Pada dasarnya proses ini ada dua, yaitu:
1. Shrink Forming
Pada proses ini terjadi kompresi melingkar selama proses dengan pengurangan diameter dan logam cenderung tipis. Karena material cukup tebal maka pada dinding produk akan berakibat terjadi kerutan.
2. Stretch Forming
Pada proses ini terjadi pengecilan benda kerja sebagi akibat tarikan melingkar yang digunakan untuk memperbesar diameter.
Guna mencegah kerutan dna ketebalan dinding yang tidak merata, aliran logam harus dikontrol. Hal ini dapat diatasi dengan memberikan ring penakan. Perhatikan gambar dibawah ini.

E.FORMING WITH RUBBER
Pada proses ini karet dipakai sebagai penekan, ditujukan untuk mengeliminir salah satu die aas atau bawah.
Proses guerin forming didasarkan pada kenyataan bahwa sifat konsisten dari karet dapat mentransfer seluruh tekanan yang diberikannya secara uniform ke segala arah.

Proses bulging didasarkan bahwa fluida atau karet dimanfaatkan untuk memindahkan tekanan yang dibutuhkan untuk mengembangkan bahan baku ke arah luar sehingga menempel pada die.

4. BENDING
Bending adalah proses deformasi secara plastik dari logam terhadap sumbu linier dengan hanya sedikit atau hampir tidak mengalami perubahan perubahan luas permukaan.
Bending menyebabkan logam pada sisi luar sumbu netral mengalami tarikan, sedangkan pada sisi lainnya mengalami tekanan.

Proses bending dapat dibagi menjadi 6 bagian :
1.ANGLE BENDING
2.ROLL BENDING
3.ROLL FORMING
4.SEAMING
5.STRAIGHTENING
6.FLANGING
A. Angle Bending
Angle bending untuk membuat lengkungan dengan sudut sampai +- 150o pada lembaran logam.
B. Roll Bending
Biasanya digunakan untuk membentuk silinder. Bentuk-bentuk lengkung atau lingkaran dari pelat logam.

C. Roll Forming
Proses ini digunakan untuk membuat bentuk-bentuk kompleks dengan bahan dasar lembaran logam . tebal bahan sebelum maupun sesudah proses pembenatukan tidak mengalami perubahan posisi roll dipasang sejajar dan prosesnya berjalan continu.

D.Seaming
Seaming adalah operasi bending yang digunakan untuk menyambung ujung lembaran logam sehingga membentuk benda kerja seperti kaleng, drum, ember,dsb.
sambungan dibentuk dengan rol-rol kecil yang disusun secara berurutan.

E. Straightening
STRAIGHTENING merupakan proses yang berlawanan dengan bending ,digunakan untuk meluruskan lembaran logam .
Pada umumnya straightening dilaksanakan sebelum benda kerja dibending.
Proses ini menggunakan rol-rol yang dipasang sejajar dengan ketinggian sumbu rol yang berbeda.

F. Flanging
Proses Flanging sama dengan seaming hanya saja ditunjukkan untuk melipat dan membentuk suatu permukaan yang lebih besar
5. HIGH ENERGY RATE FORMING
PRINSIP: Proses pembentukan logam secara plastis dengan menggunakan energy yang tinggi dalam interval yang singkat . Seringkali High Energy Rate Forming disingkat dengan Herf.
Keuntungan dari Herf:
1. Memungkinkan membuat benda kerja besar dan sulit untuk dibentuk dengan peralatan yang lebih murah daripada yang lain
2. Hampir tidak ada Spring Back
Herf dapat dilaksanakan dengan 5 metoda:
1. Underwater Explosions
2. Teknik Electrohydraulic
3. Pneumatic - Mechanical Mean
4. Internal Combustion of Gaseous Mixtures
5. Teknik Electromagnetik

getaran mekanik

GETARAN MEKANIK

            NAMA              : HERSAN SIMBOLON

                     NPM                  : 23410275

                     KELAS              : 3IC02

UNIVERSITAS GUNADARMA

DEPOK

WEREABLE ROBOTIC ARM

  A.Pengertian

User interface adalah seperangkat alat yang digunakan oleh operator untuk memudahkan dalam proses entry data, maupun monitoring data. Contoh user interface sebagai entry data adalah mouse, keyboard, joystick, dan lain sebagainya. Sedangkan untuk monitoring data sering dipakai LCD, seven segment atau window dari sebuah program yang dipakai, misal VB, Delphi, Matlab. Wearable Robotic Arm merupakan user interface yang digunakan untuk mengambil data dari hasil gerakan tangan manusia (operator).

 Alat ini dipakai atau dipasang di lengan manusia sehingga mempunyai karakter gerak dan anatomi mirip dengan lengan manusia. Untuk mendapatkan data dari hasil pergerakan tangan manusia, WRA dilengkapi dengan sensor gerak, yang bisa berupa potensiometer atau rotary shaft encoder. Gambaran WRA dapat dilihat seperti berikut. 

 Contoh wearable robotic arm dan sensornya

 Dari gambar di atas, sensor yang dipakai sudah bisa dikatakan modern. Sensor seperti potensiometer sudah tidak digunakan, karena dianggap kurang presisi dalam pembacaan data. Beberapa contoh sensor gerak yang sudah berkembang antara lain :

·    -  Polhemus Fastrak  

                  Sensor posisi yang mempunyai kemampuan

mendeteksi 6 derajat kebebasan. Seperti layaknya GPS, sensor ini mampu memberikan koordinat pada ruang gerak lengan.

·    Shape                           -Tape 

                                                      Sensor posisi dengan pembacaan pada ujung alat. Digunakan untuk menentukan koordinat posisi end of effector pada manipulator. Disebut juga metode “teaching by demonstration”, yaitu kontrol koordinat hasil gerakan operator akan digunakan sebagai trajectory position oleh arm manipulator.

            Wearable Robotic Arm biasa juga disebut Exoskeleton arm. Pengembangan WRA tidak hanya sebagai trajectory monitoring untuk gerakan operator, namun lebih dari itu, pengembangannya sudah bisa melakukan pembacaan baik torsi, maupun dinamika dari gerakan tubuh operator. Dalam pembuatan WRA untuk laporan tugas akhir ini, kami melakukan beberapa batasan, dikarenakan penelitian ini baru memasuki tahap awal pengembangan, dan adanya keterbatasan alat yang digunakan.

                  WRA akan digunakan hanya untuk membaca data dari gerakan lengan kanan operator, yang   terdiri dari 5 derajat kebebasan.

 
Gambar  Derajat kebebasan lengan manusia

1.  Data akan dibaca dengan joystick game yang telah dimodifikasi sehingga kompatibel dengan Matlab 2007b.

2.   Sensor yang digunakan masih berupa potensiometer .

3.  WRA harus mampu melakukan pembacaan dari gerakan pada satu sendi tanpa harus terpengaruh gerakan sendi yang lain.Hal ini mengacu pada konfigurasi mekanik dari WRA.

4.  Data signal dari WRA akan digunakan sebagai koordinat referensi untuk pengendalian arm manipulator 5 derajat kebebasan.

          Konfigurasi wearble robotic arm untuk pengendali arm manipulator milik Laboratorium control dan getaran adalah sebagai berikut :

Gambar WRA Laboratorium Kontrol dan Getaran Teknik Mesin 

          Wearable Robotic Arm di atas, dibuat untuk mengendalikan  arm manipulator secara langsung  dalam sebuah rescue robot. Hasil gerakan dari operator akan dikirimkan langsung ke kontroler rescue robot dengan menggunakan transmitter-receiver radio frekuensi. Namun pada kenyataanya, gerakan operator belum bisa menghasilkan sebuah kontrol yang bagus untuk manipulator. Hasil dari uji coba penggunaan WRA yang sebelumnya menunjukan :

1.  Asumsi dimana konfigurasi WRA akan mengikuti gerakan dari operator masih belum terwujud. Kenyataannya, gerakan operator harus mengikuti konstruksi dari WRA, sehingga terdapat alur pengendalian yang kurang bagus dimana operator akan berpikir 2 kali yaitu untuk mengendalikan arm manipulator dan mengendalikan WRA itu sendiri.

2.  Terdapat gerakan dimana satu sendi akan mempengaruhi gerakan sendi yang lain dikarenakan konstruksi WRA kurang mampu mengikuti anatomi lengan manusia (interferensi rotasi )

3.  Wearable terlalu berat, sehingga kurang nyaman dipakai dan mempengaruhi kepresisian. Beban massa pada WRA mengakibatkan pergeseran sensor dari posisi defaultnya.

4.  Terdapat kesulitan dalam penempatan sensor, supaya sensor bisa terus mengikuti suatu posisi sendi.

Poin – poin diatas menjadi masalah yang timbul ketika WRA pertama dibuat, dan hal ini mendorong untuk melakukan perbaikan. Tahap pengembangan dan perbaikan yang dilakukan pada penelitian ini, adalah membuat sebuah wearable yang akan dianalisa dengan menggunakan software Matlab 2007b.

            Pemodelan arm manipulator dengan software, diharapkan membantu dalam pengembangan WRA. Arm manipulator dimodelkan secara ideal dalam bentuk virtual reality (file world), sehingga akan sangat peka terhadap gerakan WRA, dan akan banyak membantu dalam mengetahui kesalahan – kesalahan yang terjadi pada konfigurasi WRA. Komponen utama dari WRA adalah sensor gerak dan konstruksi mekanik yang fleksibel sehingga dapat mengikuti perubahan anatomi dari lengan operator. 

B.Komponen 5 DoF Articulated-Arm Robot

             Robot Lengan dengan 5 derajat kebebasan ini merupakan arm manipulator jenis Articulated-Arm, dan mempunyai komponen yang antara lain:

 Bentuk nyata  lengan robot  dengan 5 derajat kebebasan

1.      Base

Merupakan ground atau dudukan dari manipulator. Base tidak bergerak, diasumsikan terletak pada koordinat (0,0,0), dan merupakan parent tertinggi dalam konfigurasi manipulator ini.

2.      Rotary base

Rotary base menggunakan joint jenis revolute. Mempunyai kemampuan rotasi sebesar 180 derajat.

3.      Lower arm

Jenis joint yang digunakan lower arm adalah revolute, dengan kemampuan rotasi sebesar 180 derajat.

 4.     Upper arm

Menggunakan joint revolute dengan kemampuan rotasi sebesar 180 derajat. Disebut Upper arm karena berbentuk seperti lengan yang lebih panjang daripada link yang lain, dan terletak lebih atas daripada lower arm.

5.      Wrist

Disebut wrist, karena karakter rotasinya mirip dengan pergelangan manusia. Mempunyai kemampuan rotasi sebesar 90 derajat. Pada ujung wrist, terdapat gripper yang berfungsi sebagai tangan penjepit.

6.      Gripper

Terdiri dari 2 buah komponen, right dan left gripper. Berfungsi untuk menjepit atau memegang benda target. Masing-masing mempunyai kemampuan berotasi 45 derajat. Gripper ini sebagai end of effector manipulator.

C.Pemodelan Virtual  5 DoF Articulated- Arm Robot  Pemodelan dengan Autocad 2004 

Robot lengan dengan jenis articulated-arm (real), dapat dimodelkan dalam  bentuk gambar CAD 3 dimensi. Beberapa Software CADAutocad, Solidworks, Catya, Pro-engineering. Untuk dapat memodelkan dalam bentuk gambar CAD 3 dimensi, parameter yang dibutuhkan adalah dimensi (ukuran) sesungguhnya dari robot lengan tersebut. Setelah dimensi dan nama dari masing-masing bagian dari robot ditentukan, langkah selanjutya adalah tahap menggambar robot lengan tersebut dengan Autocad 2004 dalam bentuk 3 dimensi.

 Gambar  Model robot lengan CAD 3 dimensi

Model CAD diatas masih terlalu kompleks, dan akan banyak menghabiskan memory komputer sewaktu dilakukan rendering, pada saat simulasi (running). Oleh karena itu, diperlukan sebuah model yang lebih sederhana dan masih bisa mewakili baik dimensi maupun bentuk asli dari robot lengan. Penyederhanaan gambar ditunjukan sebagai berikut : 

 

 Gambar Penyederhanaan model dengan mengurangi beberapa komponen

Penyederhanaan dilakukan tanpa merubah dimensi utama robot lengan. Beberapa komponen yang tidak terlalu penting dihapus, agar file gambar CAD tidak terlalu besar. Untuk model yang akan dianalisa secara dinamika, penyederhanaan gambar harus dilakukan dengan hati-hati dan mempertimbangkan banyak hal.

Karena pada robot lengan ini kami hanya melakukan analisa kinematika, dimana massa benda tidak menjadi parameter hitungan, maka penyederhanaan CAD hanya mempertimbangkan dimensi model. 

 Gambar  Penyederhanaan gambar tanpa merubah dimensi utama

Pada tahap akhir penggambaran, CAD robot lengan harus ditempatkan pada sistem koordinat yang benar, untuk memudahkan proses simulasi dengan Matlab. Hal lain yang juga menjadi acuan adalah perbedaan sistem koordinat yang dipakai oleh AutoCAD, V-realm Builder, dan Matlab.

Base merupakan parent tertinggi dalam konfigurasi robot lengan. Rotary base adalah children dari base sekaligus parent untuk lower arm. Agar robot lengan mempunyai koordinat yang rapi, maka base ditempatkan pada titik koordinat (0,0,0). Langkah ini dilakukan dengan cara moving model CAD robot lengan ke titik (0,0,0) dengan Base sebagai komponen acuan moving.

 Matlab hanya bisa diintegrasikan dengan file gambar berformat World (file.wrl). Software gambar lain seperti Solidworks mempunyai fitur export langsung ke file world. Sedangkan AutoCAD mempunyai keterbatasan, yaitu tidak bisa memindai file CAD, ke bentuk World. Oleh karena itu, diperlukan tahap export file Autocad.dwg ke bentuk 3D studio (file.3ds).

Dari hal tersebut diatas, langkah export ke bentuk 3ds dilakukan untuk setiap komponen agar memudahkan kita dalam pemilihan parent dan children pada saat konfigurasi ke dalam V-realm Builder. Jadi ada 7 proses export, dan komponen yang dimaksud adalah : Base, Rotary base, Lower arm, Upper arm, Wrist, dan Right gripper, serta Left gripper. Window Autocad berikut menjelaskan cara exporting dari file DWG ke bentuk file 3ds.

 

 Gambar Proses export  file CAD ke bentuk 3ds

Pada export, akan muncul pop-up window yang meminta nama file, dan extensi file yang akan disimpan. Pilih “file types 3ds”, beri nama komponen, kemudian pilih komponen yang akan di export. 

 Gambar  Pilihan nama komponen dan file types

Setelah melakukan pemilihan komponen, muncul window yang akan menanyakan property dari file 3ds. Untuk pemodelan robot lengan ini, kami hanya mengganti “layer” dengan “AutoCAD Object Types” pada kolom “Derive 3D studio from”. Pilih “OK” dan AutoCAD akan memindai file CAD bentuk 3D studio.

   Gambar  Pilihan property file 3ds

FOURIER TRANSFM , FFT WITH MATLAB..

Simulasi system Massa Pegas dengan Variasi kekakuan dan Jarak

Massa dengan Matlab (fft)

Pendahuluan

Deret Fourier adalah suatu deret berbentuk sinus dan kosinus yang dapat

memperesentasikan fungsi priodik, dengan Transformasi Fourier sinyal dalam Domain

waktu dapat dipresentasikan dalam Domain Fekuensi. Dalam Matriks Laboratory

(MatLab) telah disediakan funsi untuk melakukan Transformasi Fourier tersebut yang

dikenal dengan Fast Fourier Transform (fft.m).

Aplikasi FFT mencakup berbagai bidang diantaranya, pada Teknik structural Analysis,

modulation dan demodulation, Image Processing, Vibration Analysis dll…

Pada Tulisan ini akan coba digunakan/ tools suatu fungsi fft yang ada dalam Matlab

untuk suatu studi kasus (case study) massa pegas (Gambar.1).

“Jika suatu Massa M1 digantung pada suatu pegas yang memilki kekakuan (stiffness) “k”

(N/m) dimana kondisinya berada dalam keseimbangan. Jika ada satu massa yang lain

disebut massa kedua M2 dijatuhkan dari ketinggian tertentu (h) meter dan langsung

menempel pada M1 (tanpa pantulan). Pada kasus ini akan dilihat pengaruh dijatuhkannya

masa M2 terhadap keseimbangan system: Pengaruh ketinggian (h), serta kekakuan

(konstanta) pegas. Massa (M1) dan (M2) masing-masing 10 kg dan 20 kg (konstan)”

Dasar Teori

Semua system yang memiliki massa dan elastisitas dapat mengalami getaran (vibration),

dengan atau tanpa ransangan (gaya) dari luar. System tersebut memiliki frekuansi naturan

(alamiah).

Gambar. 1 sistem Massa Pegas

System massa pegas (gambar 1), dari teori getaran persamaan geraknya dapat

ditentukan sebagaimana persamaan berikut:

t

k m m

m gh

t

k

x t m g ω sinω

( )

2

( ) (1 cos )

1 2

2 2

+

= − + …………(1)

dari persamaan (1) dengan menggunakan fungsi fft yang ada di Matlab. Fungsi fft.

`Berikut ini adalah listing program yang disusun pada M- File Matlab, pergerakan system

dengan fungsi waktu (t), ditransformasikan dalam domain frekuensi, dengan fungsi fft.

Berikut ini adalah listing program yang dibuat, sbb:

function Y = pfft ( )

% input data berupa kekakuan pegas

h

m1

m2

k

% dalam simulasi ini akan dilihat pengaruh dijatuhkannya massa (m2)

% terhadap keseimbangan sistem, disini akan diset masing-masing massa (m1, m2) dan

% ketinggian

% (jarak) dijatuhkannya massa.

t = 0:0.001:0.2;

h = 2 , % ketinggian (jarak) m2 ke m1 dalam (meter)

m1 = 100 , % masasa beban 1 (kg)

m2 = 180 , % massa beban 2 (kg)

g = 9.81 , %percepatan grafitasi (m/det^2)

l=0;

in=0;

while(l~=1)

if in==0

k=0;

while ((k<1)|(k>10000))

k = input (‘masukan koefisien peredam (1-10000) kg.detik/m = ‘);

end

end

f = (h*k/(m1+m2)^0.5)/(2*pi)

x = ((m2*g)/k)*(1-(cos (2*pi*f*t))+ (m2*((2*g*h)^0.5)/(k*(m1+m2)^0.5))*sin

(2*pi*f*t));

y=x

subplot(2,1,1);

plot(y(1:100));

xlabel (‘waktu (detik)’), grid on

ylabel (‘abs. Amplitudo’), grid on

Y = fft(y,512);

MagY = abs(Y);

f = 1000*(0:256)/512;

subplot(2,1,2);

plot(f,MagY(1:257));

xlabel (‘frekwensi (Hz)’), grid on

ylabel (‘abs. magnitud’),grid on

end

Berikut ini adalah hasil dari Running (simulasi) Program, untuk tiga kategori ketinggian

(h) yakni: 0,8 meter, 0,6 meter, dan 0,4 meter. Untuk setiap ketinggian (h) diinput

kekakuan (stiffness) pegas : 5000 N/m, 7000 N/m, dan 9000 N/m.

Dengan masing-masing masa (M1) = 10 kg dan (M2) = 20 kg (konstan)

Simulasi I.

Gambar (2) adalah tampilan untuk ketinggian jatuh (h) = 0,8 meter Massa dua (M2) = 20

kg terhadap (M1 ) = 10 kg, dengan input konstanta pegas 9000 N/m., terlihat sinyal

frekuensi 209,21 Hz tergambar pada window atas, sementara pada window bawah terlihat

hasil dari transformasi Fourier dimana magnitude tertinggi pada 209.21 Hz.

Gambar 2.

Ketinggian (h)=0.8 m, k=9000 N/m , f=209,21 Hz

Simulasi II

Gambar (2) adalah tampilan untuk ketinggian jatuh (h) = 0,6 meter Massa dua (M2) = 20

kg terhadap (M1 ) = 10 kg, dengan input konstanta pegas 9000 N/m., terlihat sinyal

frekuensi 156,91 Hz tergambar pada window atas, sementara pada window bawah terlihat

hasil dari transformasi Fourier dimana magnitude tertinggi pada 156,91 Hz.

Gambar 3

h=0.6 m, k=9000 N/m, f = 156,91 Hz

Simulasi III

Gambar (2) adalah tampilan untuk ketinggian jatuh (h) = 0,4 meter Massa dua (M2) = 20

kg terhadap (M1 ) = 10 kg, dengan input konstanta pegas 9000 N/m., terlihat sinyal

frekuensi 104,61 Hz tergambar pada window atas, sementara pada window bawah terlihat

hasil dari transformasi Fourier dimana magnitude tertinggi pada 104,61 Hz.

Gambar 4

h=0.4 m, k=9000 N/m, f = 104,61 Hz

Penutup

• Semakin tinggi jarak (h), dengan massa dan kekakuan pegas yang sama akan

memberikan sinyal frekuaensi yang semakin besar pula, hal ini bersesuain dengan

teori dasar’ vibration.

• Transformasi Fourier merupakan suatu alat bantu yang sangat berguna dan

praktis untuk “mentransformasikan” suatu pergerakan sinyal dari domain waktu

ke Domain Frekuansi hal ini ‘kompatibel’ dengan fungsi fft (Matlab).