Apa sih CNC itu ???

Assalamualaikum wr wb

Senang sekali bisa menulis lagi, coret coret lagi, dan mencurahkan ide dan fikiran di sini...

Sudah semenjak lulus Agustus 2012 lalu saya bertandang ke kota Cikarang untuk berkarya di sebuah salah satu industri komponen otomotif anak perusahaan PT. AHM.

Ya,,,saya bekerja di PT.SIM, perusahaan yang memproduksi Shock Absorber kendaraan roda 2 maupun roda 4.

Berbagai macam jenis mesin produksi ada disini,, mulai dari Melting Furnace, CNC, Platting, Assembly, Automatic Assy dll.

Meskipun hanya dua tahun saya bekerja diperusahaan ini namun saya mendapat pengalaman dan ilmu yang cukup asyik untuk di tekuni dan diotak-atik.

Salah satu yang pernah saya tekuni adalah Device Control Sistem dari mesin CNC ( Computer Numerical Control). CNC sebetulnya adalah perangkat kontrol dari Mesin perkakas yang digunakan untuk melakukan proses Bubut (CNC Lathe, 2 Axis) dan proses milling (CNC Milling, 3 Axis).

Berikut adalah penampakan dari dua jenis mesin CNC tersebut :

*CNC Lathe Basic Coordinate

2 Axis CNC Lathe

Mesin CNC Lathe Moriseiki SL-35

*CNC Mill Basic Coordinate

3 Axis CNC MIlling

Mesin CNC Milling Doosan Infracore VM1260

Perbedaan mendasar dari dua jenis mesin ini adalah proses machining materialnya dimana di mesin Lathe, material diproses secara horizontal, sedangkan di mesin Milling material diproses secara vertikal dan dilengkapi meja untuk memproses materialnya.

Nah,, seperti yang kita tahu bahwa mesin ini adalah mesin yang presisi. Dalam proses operasinya mesin CNC dilengkapi dengan piranti kontrol yang sangat canggih. Piranti utama yang pasti ada di mesin CNC adalah sebagai berikut: 

(saya ambil contoh dari FANUC (Fuji Automation Numerical Control) salah satu controller CNC yang cukup banyak digunakan untuk piranti di mesin CNC)

1. CNC Controller 

Piranti atau perangkat yang berperan seperti CPU pada PC yang berfungsi sebagai tempat pengolahan data dan signal kontrol CNC serta dilengkapi memori untuk menyimpan program proses yang sudah dibuat sehingga dapat dieksekusi berulang kali,, khususnya jika mesin digunakan untuk mass production.

2. MDI (Manual Data Input) dan Operation Panel

MDI unit adalah piranti yang berperan layaknya keyboard pada PC, berfungsi untuk memasukkan Program Proses dan untuk melakukan setting pada mesin.

Sedangkan OP panel terdiri dari beberapa tombol mode operasi, selector switch, lampu indikator status dan alarm, dan emergency switch. Peralatan yang terdapat pada Operation Panel berfungsi untuk mengatur RPM Spindle Overide, arah putaran spindle (CW / CCW), Feedrate Overide, Mode pergerakan Axis, Open Door/ Close Door, On/Off Coolant, dll.

Operation Panel

MDI Unit

3. Monitor LCD atau CRT

Piranti yang berfungsi menampilkan Koordinat Axis, Program Proses, Parameter Proses, Dimensi, Offset, Parameter CNC, Memori Program, HourMeter, dll. sama perannya seperti monitor PC yang menampilkan grafik, tulisan, gambar, dan lain lain.

Monitor CNC tipe CRT

Monitor CNC tipe LCD

4. Servo Ampifier Module

Piranti ini berfungsi untuk menerima sinyal dari CNC Controller kemudian merubahnya menjadi sinyal listrik yang diteruskan ke Servo Motor sehingga dihasilkan pergerakan pada Axis. Jumlah Servo Amplifier disesuaikan dengan jumlah axis yang ada pada mesin. Untuk mesin Lathe 2 Axis maka menggunakan 2 buah Servo Amplifier, masing-masing untuk Axis-X dan Axis-Z.

Sedangkan untuk Mesin Milling 3 Axis dilengkapi dengan 3 buah Servo Amplifier, masing-masing untuk Axis-X, Axis-Y, dan Axis-Z.

Sistem dasar dari servo amplifier ini adalah Inverter 3 Fasa dengan komponen utama pensaklaran (switching) yaitu IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) yang sudah tersusun menjadi bentuk Module IGBT.

IGBT ini di kendalikan atau didrive oleh Blok PCB Control Interface sesuai dengan inputan sesuai dengan sinyal dari CNC Controller kemudian sinyal switching diteruskan ke optocoupler yang terdapat di PCB Power. Suplay daya dari Servo Amplifier adalah tegangan 311VDC yang berasal dari unit Power Supply Module

 Nah, Servo Amplifier ini berfungsi sebagai Positioning (Position Control) dan mendapatkan feedback berupa nilai posisi, arah putaran, dan kecepatan putaran (rpm) Servo Motor melalui perangkat Encoder yang terpasang pada bagian shaft Servo Motor sehingga Servo Amplifier ini dapat mengendalikan motor servo pada posisi sudut, arah putaran dan kecepatan tertentu.

Adapun dalam aplikasinya Servo Amplifier juga dilengkapi dengan heatsink pada bagian belakang yang tujuannya adalah untuk membuang panas dari Module IGBT.

PCB Control Interface

PCB Power

Basic Circuit 3 Phase Inverter IGBT Module.

IGBT FUJI 7MBP150RA060

Heat Sink

5. Servo Motor 

Perangkat yang satu ini memiliki prinsip kerja layaknya motor induksi 3 fasa. Stator nya merupakan kumparan yang tersusun membentuk rangkaian kumparan tiga fasa. Perbedaan mendasar adalah pada konstruksinya terutama pada bagian rotor yaitu menggunakan Permanent Magnet sehingga bisa dikatakan motor ini adalah jenis Motor Sinkron, yaitu motor yang putaran rotor sama dengan putaran medan Stator. Dalam aplikasinya, motor ini termasuk motor yang sangat presisi. Motor ini dapat dioperasikan start/stop dari kecepatan 3000 rpm dan dapat langsung berhenti seketika. Bahkan dapat berbalik putaran dari CW ke CCW atau sebaliknya dari kondisi putaran tinggi. 

WOW.. amazing synchronous motor

Ini bisa terjadi karena sistem close loop yang terjadi antara Servo Amplifier, Motor Servo, dan Encoder

SERVO MOTOR FANUC

Berikut adalah gambar yang menunjukkan bagian dari Servo Motor yang terdiri dari Rotor Magnet Permanen, Stator 3 Fasa, 2 buah bearing, Soket UVW, Encoder dan cover Encoder.

 

Break apart FANUC Servo Motor

Set Up Servo Amplifier dan Servo Motor

Encoder Servo Motor

Encoder berperan penting dalam aplikasi di sistem servo, karena dari encoder inilah feedback atau sensing posisi, sudut, dan kecepatan motor servo dilakukan. Dalam mengirimkan sinyal feedback ke Servo Amplifier, Encoder bisa menggunakan sistem serial data maupun melalui sinyal A, B, dan Z.

6. Spindle Amplifier Module dan Spindle Motor

   Jika Servo Amplifier digunakan untuk pergerakan axis, maka Spindle Amplifier ini berperan untuk melakukan pengendalian pada Spindle Motor. Spindle motor berfungsi untuk memutar Spindle Tool baik pada mesin Lathe maupun Spindle pada mesin Milling.

    Basic sistem dari Spindle Amplifier sama seperti Servo Amplifier, yaitu inverter 3 fasa. Spindle Amplifier mendapat suplay tegangan 283-325 VDC dari Power Supply Module. Outputnya berupa tegangan 3 fasa terkontrol.

Perbedaan antara Servo Amplifier dan Spindle Amlifier yaitu Spindle Amplifier tidak dapat melakukan Positioning. Spindle Amplifier hanya melakukan fungsi Speed Control dan Torque Control. 

Spindle Amplifier juga memerlukan feedback untuk melakukan fungsi close loop nya. Sinyal Feedback ini diambil oleh Spindle Encoder yang terdapat pada sisi belakang Motor Spindle. Spindle Encoder bekerja layaknya sensor kecepatan. (bukan untuk membaca sudut putar atau posisi)

Konstruksi dari Spindle Motor seperti motor Induksi 3 fasa yang terdiri dari rotor sangkar tupai dan stator yang tersusun atas kumparan tiga fasa. Motor ini dilengkapi dengan fan yang terdapat didalam cover warna merah. Fan ini berdiri sendiri (tidak terhubung dengan shaft motor). Motor Spindle juga dilengkapi dengan thermal resistor yang ditempatkan di stator yang berfungsi untuk memberikan sinyal alarm jika terjadi overheat pada motor.

Spindle Amplifier Module

PCB Control Interface in Spindle Amplifier Module

PCB Power in Spindle Amplifier Module

Spindle Encoder A860-2110-V001

Spindle Encoder A290-0854-V330

Fan Cooling Motor

Spindle Motor tipe Flange Mounting, untuk Aplikasi Mesin CNC Vertical (Milling)

Spindle Motor tipe Foot Mounting, untuk Aplikasi Mesin CNC Horizontal (Lathe)

7. Power Supply Module 

 Nah,, yang satu ini perangkat yang berfungsi sebagai penyedia utama tegangan DC bagi CNC Controller, Servo Amplifier dan Spindle Amplifier. Basic sistem dari PSM adalah Penyearah 3 Fasa terkontrol (3 Phase Controlled Rectifier) merubah tegangan AC 3 fasa menjadi tegangan DC dengan komponen utamanya juga menggunakan IGBT.

Daya yang dihasilkan dari Power Supply Module ini dijaga konstan agar memberikan suplay yang optimal bagi sistem Servo Amplifier dan Spindle Amplifier.

Basic Circuit 3 Phase Rectifier IGBT Module.

IGBT MOdule in PSM

PCB Control Interface in PSM

PCB Power in Power Supply Module

Nah,,, jika disusun menjadi satu Set,,, Seperti ini lah bentuk dari perangkat Amplifier dari CNC FANUC

 

CNC FANUC di dalam panel

Set Up CNC FANUC complete

 dari kiri ke kanan

Power Supply Module, Spindle Amplifier Module, Servo Amplifier Module 2 Axis (3 buah)

Demikian yang bisa disampaikan mengenai apa yg saya ketahui CNC Controller khususnya untuk CNC FANUC. Semoga yang sedikit ini bisa menambah wawasan mengenai piranti piranti yang digunakan pada bidang manufacturing.

Terima kasih atas perhatiannya

CMIIW :)

My first Post

Alhamdulillah,,, Untuk pertama kalinya, akhirnya saya bisa "ngeblog", meskipun baru belajar,,

dan ini adalah posting pertama saya...

Pada posting kali ini saya ingin berbagi sedikit tentang rangkaian elektronika yang sebelumnya saya dapat skematiknya dari browsing, kemudian coba coba buat,, dan Alhamdulillah bisa....

Mungkin ada dari teman-teman juga memiliki hobi utak atik elektronika, khususnya yang berhubungan dengan elektronika daya. Nah, saya akan sedikit share nih..(soalnya juga masih belajar :-)

 Inverter 24 V DC ke 440 Volt AC

      Awalnya cuma iseng bikin inverter ini tapi ternyata bermanfaat juga lho,,

      cuma dengan aki mobil 2 x 12 Volt, bisa untuk menyalakan lampu TL 18 W + lampu SL 65 W

      so, pemadaman listrik udah bukan alasan lagi untuk gak belajar ( alesan adik saya kalau pas mati lampu)

       Berikut gambar rangkaiannya, saya buat dengan software eagle..

     

     Nah, jika sudah jadi dan di plot ke tampilan pcb maka hasilnya seperti ini,,

 

gambar berikutnya adalah susunan komponen yang sudah sesuai dengan plot pcb diatas 

 komponen yang digunakan tidak terlalu mahal dan masih banyak tersedia di toko komponen tentunya, so tenang aja teman...

KOmponen utamanya adalah IC 4047 yang memiliki 2 buah output Q dan Q\ output dari IC 4047 memicu Transistor BC 141 dan BD 243.

Output dari Colectror BD 243 dihubungkan lansung ke Trafo CT 12 atau bisa menghubungkannya ke transistor 2N3055 baru kemudian ke Trafo tersebut. Frekuensi outputnya dapat diatur dengan potensiometer.

Komponen untuk Inverter 4047:

1. IC untuk switching : IC 4047 DIL 14 pin
2. Resistor

            R1 dan R2     : 470 Ohm atau bisa juga dengan 100 Ohm

            R4                 : 100 Ohm

            R5                 : 10    Ohm

3. VR   R3                 : 250 K potensiometer mono
4. Kapasitor

             C1                : 2200 uF Elco

             C2                : 104 pF Milar atau yang jenis MKM
5. Q1 dan Q4            :  Transistor NPN BC 141

6. Q2 dan Q3            :  TransistorNPN  BD 243, Pasang Heatsink 

                                    pada sisi belakangnya

7. Trafo 12 V CT 5 A atau 10 A (atau lebih besar lagi)

8. LED 5W,, warna bebas.

9. Dioda 2 Ampere

10. Con Ptr 500/pin 2  :  2 buah (dipasaran disebut pin ) 

11.Fuse atau Sekering 5 Ampere 1 buah

12. Aki Mobil (12 Volt 60 Ah) 1 buah. (untuk menghasilkan output 440 V 

      maka bisa diseri dengan 1 buah aki lagi )

Baik,,,selamat mencoba dan bereksperimen teman...

                                   '' semoga yang sedikit ini bisa bermanfaat ''