Motor Penggerak - Binus Repository

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
Tipe gerakan
Batasan derajad kebebasan
Beban yang dibawa
dsb
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.
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 . 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)
motor penggerak
mesin NC
Hidraulik elektrik
Linier
Elektrik
Rotary
motor
stepper
Motor servo
dc PM
Motor servo dc
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
1. 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
2. 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
1. Fasa
2. Step angle
3. Holding torque
4. Pull in torque
5. Pull out torque
6. Pull in rate
7. Pull out rate
8. Slew range
Motor servo DC PM
·
·
·
brush
·
·
KW)
mudah pengaturannya (control)
efisiensi torsi tinggi
perlu perawatan periodik penggantian
daerah kerja lebar
daya listrik rendah s.d tinggi (10 W - 20
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
5.
motor listrik digunakan untuk menggerakkan
6.
pompa.
7.
filter halus(fine filter) untuk menyaring
kotoran
8.
merupakan pelindung sistem servo
9.
saringan kasar untuk melindungi pompa dari
kontaminasi
8.
9.
10.
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