## KONSEP DESAIN MEKANISME TELESKOPIS AS/RS (AUTOMATED STORAGE AND RETRIEVAL SYSTEM) DAN ANALISIS BEBAN PADA GUIDE RAIL

## Febriansyah, Dadang S. Permana
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik
Universitas Mercu Buana
Email: ryan_vdl@yahoo.com
Abstrak - Sistem penyimpanan barang semakin berkembang pemakaiannya, terutama pada industri- industri  maju.  Hal  ini  disebabkan  semakin  banyaknya  jumlah  permintaan  akan  barang-barang kebutuhan baik industri maupun rumah tangga. Oleh karena itulah dikembangkan sistem penyimpanan dan pengambilan barang secara otomatis yang biasa dikenal dengan AS/RS. Untuk merancang sistem penyimpanan  dan  pengambilan  barang  tersebut,  perlu  terlebih  dahulu  memilih  model  sistem  yang digunakan. Dalam perancangan ini dipilih model Telescopic Shuttle, dengan pertimbangan lebih efisien dari  sisi  pemakain  ruang.Untuk  merancang  Telescopic  Shuttle  menggunakan  bantuan  software Autodesk  Inventor  Professional  2015,  yang  kemudian  dibandingkan  dengan  perhitungan  manual tegangan serta efek defleksi terjadi.
Kata kunci : AS/RS, Telescopic Shuttle, Tegangan, Defleksi
Abstract -  Storage  system  usage  is  growing,  especially  in  advanced  industries.  This  is  due  to  the increasing number of requests for goods needs of both industry and households. Therefore developed goods storage and retrieval system automatically commonly known as AS / RS. To design the storage and retrieval systems such goods, it is necessary to first select a model system used. In the design of the model choosen Telescopic Shuttle, with consideration more efficient in terms of usage space .For designing  Telescopic  Shuttle  are  using  assistance  of  Autodesk  Inventor  Professional  2015  software, which was then compared to manual calculation stress and deflection effects occur.
Keywords : AS/RS, Telescopic Shuttle, Stress, Deflection

## 1. PENDAHULUAN
Pemindahan bahan atau material adalah suatu aktivitas  yang  sangat  penting  dalam  kegiatan produksi maupun distribusi dan memiliki kaitan erat  dengan  perencanaan  tata  letak  fasilitas produksi dan distribusi. Aktivitas ini merupakan aktivitas “non produktif” sebab tidak memberikan nilai perubahan apa-apa terhadap material  atau  bahan  yang  dipindahkan,tidak akan  terjadi  perubahan  bentuk,  dimensi, maupun  sifat-sifat  fisik  atau  kimiawi  dari material yang berpindah. Kegiatan pemindahan bahan/material tersebut akan menambah biaya (cost).
Pada masa sekarang ini sistem penyimpanan dan pengambilan barang secara otomatis  banyak  digunakan  oleh  perusahaan- perusahaan  besar.  Sistem  tersebut  biasa disebut dengan ASRS (Automated Storage and Retrieval  Systems).  Pada  ASRS  yang  akan penulis coba rancang adalah kosep Telescopic Shuttle.
Keuntungan menggunakan Telescopic Shuttle  ini  pastinya  tidak  memerlukan  tempat yang luas, seperti pada pengangkutan manual yang  menggunakan  Fork  Lift.  Penggunaan sistem  secara  otomasi,  menyebabkan  campur
tangan manusia dalam pengoperasiannya tidak diperlukan.  Dengan  demikian  sistem  ini  dapat digunakan  untuk  barang-barang  berbahaya, seperti produk yang mengandung bahan kimia tertentu  atau  dapat  digunakan  pada  ruangan yang steril.. Berdasarkan latar belakang, maka dalam  konsep  rancangan  ini  ditentukan beberapa masalah yaitu:
a. Bentuk telescopic shuttle yang akan dibuat .
b. Analisis beban telescopic shuttle yang akan dirancang.
c. Defleksi yang terjadi. Dengan permasalahan yang ada di atas, maka  dilakukan  perancangan  yang  memiliki tujuan berikut ini.
Tujuan  penelitian  ini  adalah  membuat desain teleskopis yang akan digunakan sesuai dengan  spesifikasi  yang  ditentukan  dan melakukan pembandingan perhitungan analisis secara  manual  dengan  hasil  yang  didapat piranti  lunak  Autodesk  Inventor  Proffesional 2015.

## 2. METODOLOGI
2.1.   Diagram alir perancangan
Diagram  alir  studi  perancangan  dari  desain Teleskopis  AS/RS  diberikan  pada  gambar dibawah ini.

## 2.2.   Metode Pengumpulan Data
Pengumpulan  data  dikelompokan  sebagai berikut:
1. Data yang diperoleh dari pengamatan secara langsung  dan  meminta  keterangan  dari karyawan  yang  terlibat  langsung.  Data  yang diperoleh  antara  lain  adalah  data  mengenai dimensi atau ukuran.
2.  Data  yang  tidak  langsung  diamati.  Data  ini merupakan  dokumentasi  perusahaan,  hasil rancangan yang sudah lalu dan data lainnya.
3. Data yang dikumpulkan nantinya digunakan dalam perancangan, antara lain:
a. Ukuran Transfer Line ASRS
 Ukuran Frame Teleskopis
 Ukuran rak Pallet
 Data-data lainnya.
b. Data alat penunjang.
 Data Material.
 Data Bearing Cam Follower.
Studi  pendahuluan diperlukan  untuk mempelajari lebih lanjut apa yang akan menjadi permasalahan.  Studi  pendahuluan  terdiri  dari
pengamatan langsung di lapangan dan mencari permasalahan.

## 2.3.    Telescopic Shuttle Frame
Dimensi  frame  membatasi  dimensi  dari telescopic  shuttle  seperti  lebar  dan  tingginya. Frame tersebut berfungsi sebagai dudukan dari telescopic shuttle dan merupakan bagian yang bergerak naik dan turun.
Dimensi  frame  tersebut  sudah  tetap dan tidak boleh diubah-ubah. Frame ini terbuat dari  aluminium  profil  x.  Berikut  adalah  bentuk frame dari aluminium pada Gambar 1.
Gambar 1 Frame dari telescopic shutlle
Kemudian data pengukuran rak , yaitu gambar berikut:
Gambar 2 Rak dari telescopic shutlle
2.4.  Upper Level dari Telescopic Shuttle
Bagian  tersebut  dibentuk  dari sheet  metal dengan tebal 2 mm, panjang 350 mm, dan lebar ±390  mm  yang  akan  ditekuk  seperti  pada gambar.
Gambar 3 Bentuk sheet metal setelah ditekuk
Dari  bagian  yang  sudah  ditekuk  tadi memiliki  dimensi  panjang  350  mm,  lebar  250 mm, dan tinggi 54 mm. Di sisi bagian dalamnya akan disisipi dengan guide rail sebagai lintasan dari cam follower.
Gambar 4 Guide rail sebagai lintasan cam follower
3.  ANALISIS
3.1.  Mekanisme Rack Gear
Gambar 5 Mekanisme Rack Gear
Poin-poin mekanisme Rack Gear ini adalah:
1.  Memerlukan
beberapa
motor penggerak 2.  Biaya lebih mahal
3.  Proses  produksi  lebih  sulit  karena harus membuat rack gear

## 3.2. Mekanisme Rantai
Gambar 6 Mekanisme Rantai
Poin-poin mekanisme Rantai ini adalah:
1.  Hanya memerlukan 1 motor penggerak
2.  Biaya lebih murah
3.  Proses produksi lebih murah
Desain  ini  sedapat  mungkin  dibuat  agar terlihat compact dan memiliki fleksibilitas tinggi sehingga dalam proses manufakturnya mudah dilakukan. Dimensi panjang  yang  tidak  terlalu besar  agar  teleskopis  tersebut  mampu mengambil  dan  menaruh  barang  dengan memanjang  ke  depan  dan  belakang.  Hal  ini ditunjukkan pada gambar dibawah.
Gambar 7 Gerakan mengambil pallet dari rak
Gambar 8 Gerakan menaruh pallet pada conveyor
Dari gambar terlihat bahwa teleskopis tersebut bergerak  memanjang  ke  arah  sumbu  x  positif untuk  menjangkau  box  dari  rak  dan  bergerak memanjang  ke  arah  sumbu  x  negatif  untuk meletakkan  box  ke  belt  conveyor.  Untuk peletakan  telescopic  shuttle  diposisikan  pada tengah-tengah  rangka  agar  pada  saat  kondisi stand by strukturnya menjadi stabil.

## 3.3.   Perhitungan Beban Manual
Bentuk pembebanan dilakukan untuk menghitung  tegangan  dan  defleksi  maksimum diasumsikan sebagai batang cantilever dengan beban  seragam  dan  ujung  tetap.  Asumsi  ini telah  didiskusikan  dengan  pembimbing  untuk mengetahui  tegangan  maksimum,  jika  batang dengan beban tepusat dan ujung terikat masih memiliki  tegangan  di  bawah  kekuatan  luluh material.  Dengan  asumsi  seperti  ini  defleksi yang  terjadi  akan  maksimum  dan  dapat diketahui  lendutannya  masih  berada  pada batas  yang  diperbolehkan  atau  tidak.  Daerah pembebanan  dikonsentrasikan  pada  guide  rail dan  perhitungan  hanya  dilakukan  pada  salah satu guide rail sehingga bebannya terbagi dua dari  beban  Pallet  400N  menjadi  200N.  ntuk mendapatkan  batas  atau standard kebocoran suatu  produk  perlu  dilakukan  beberapa  kali percobaan  sehingga  kita  dapat  menetukan batas kebocoran suatu produk.
Gambar 9 Model pembebanan upper level
Kemudian dilakukan perhitungan inersia berdasarkan  bentuk  penampang guide  rail seperti pada gambar berikut:
Gambar 10 Penampang dari guide rail
Dari  gambar  penampang  tersebut  didapatlah nilai inersia sebesar 4,78 x 10 -8 m 4 . Selanjutnya mencari  nilai  momen  untuk  perhitungan tegangan berdasarkan diagram momen berikut.
Gambar 11 Shear dan Momen diagram Didapatlah  nilai  momen  sebesar 23,11 Nm yang selanjutnya digunakan untuk perhitungan nilai tegangan yaitu sebesar  = 12,08 Mpa dan besar nilai defleksi adalah  = 0,0836 mm .

## 3.4.   Perhitungan Komputasi
Pada analisis ini pembebanan dibuat sedemikian rupa sehingga mirip dengan kondisi nyata  pembebanan  teleskopis.  Analisis  ini menggunakan program analisis tegangan yang telah  terintegrasi  pada  Autodesk  Inventor Professional 2015.
Berikut  adalah  gambar  pembebanan pada  guide  rail  yang merupakan pembebanan terdistribusi merata.

## Gambar 12 Pembebanan pada guide rail
Dengan  beberapa  parameter  yang  telah ditentukan  seperti  jenis  material  dan  dimensi
diperoleh  nilai  tegangan  maksimum  sebesar 11,5697 MPa yang diperlihatkan pada gambar berkut.
Gambar 13 Tegangan yang terjadi Dan besarnya defleksi
berdasarkan perhitungan  komputasi  adalah 0,0592996  mm yang ditunjukkan pada gambar.
Gambar 14 Defleksi yang terjadi

## Gambar 15 Defleksi pada penampang

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  solusi  alternatif  desain  maka terpilihlah mekanisme teleskopis menggunakan sistem  rantai.  Dari  hasil  perhitungan  manual menggunakan  rumus-rumus  yang  ada  diban- dingkan dengan hasil
perhitungan menggunakan AUTODESK INVENTOR
memiliki beberapa
perbedaaan. Dari perhitungan  numerik  diperoleh  hasil  defleksi sebesar 0,0836 mm sedangkan dari perhitungan AUTODESK  INVENTOR didapat 0,0592996 mm . Hal ini menunjukkan hasil yang cukup besar, adapun perbedaan ini disebabkan pada  perhitungan  numerik,  bentuk  benda  dan beban  di  sederhanakan  menjadi  Cantilever Beam-Uniform  Load-Fixed  End  seperti  pada gambar-9.
Dari  gambar  gambar-13  deformasi  maksimum terjadi  pada  bagian  ujung  dari  guide  rail  dan bentuknya  melengkung  ke  samping.  Hal  ini disebabkan karena adanya momen puntir pada guide  rail  tersebut,  walaupun  sudah  di minimalisir  dengan  membuat  tumpuan  beban menjadi sejajar tumpuan bantalan.
Berdasarkan dari perhitungan numerik didapat tegangan  maksimal  sebesar 12,08  Mpa dan berdasarkan  hasil  komputasi  sebesar 11,5697 MPa .  Jika  dilihat  angka  ini  masih  berada dibawah  kekuatan  luluh  material  yaitu  48  Mpa (dari data material), sehingga walaupun terjadi defleksi masih bisa  kembali ke  bentuk  semula karena masih berada pada daerah elastis.

## DAFTAR PUSTAKA
1.  Mesin  Perkakas  Produksi  dan  Otomasi Balai Penelitian dan Pengkajian Teknologi, Serpong.
2.  Hibler,R.C.,  Mechanic  of  Material,  5th  ed., Pearson  Education,  Inc.,  New  Jersey,
2003. 3.  Khurmi. (2009). Machine Design(ch-01). 4.  Wiratmaja Puja, IGN.2007. BAHAN KULIAH MS 2214 ELEMEN MESIN 1,LAB PERNCANGAN  MESIN  DEPARTEMEN TEKNIK MESIN ITB.
5.  ASRS.(2010),website:http://www.innerspa ceeng.com/asrs.
6.  AS/RS.(2010),website:http://www.mhia.org /industrygroups/as-rs
7.  ASRS.(2010),website:http://www.rollhandli ng.com/pictures/auto-roll-stor-syst/asrs.jpg
8.  Automated Storage and Retrieval Systems (ASRS).(2010),website:http://en.wikipedia. org/wiki/Automated_Storage_and_Retrieva l_System
9.  Automated Storage and Retrieval Systems. (2010),website:http://www.answers.com/A utomated-Storage-and-Retrieval-System 10.  Automated Storage and Retrieval Systems (ASRS).(2010),website:http://www.bastian solutions.com/products/automated- storage-and-retrieval-systems/default.asp 11.  Automated Storage and Retrieval Systems.
(2010),website:http://en.wikipedia.org/Auto mated_Storage_and_Retrieval_System
12.  eFunda  Properties  of  Aluminum  Alloy  AA 5050.
(2010),website:http://www.efunda.com/mat erials/alloys/aluminum/show_aluminum.cf m?ID=AA_6061&show_prop=all&Page_Tit le=AA%206061
13.  Storage Equipment. (2010), website: http://www.ise.ncsu.edu/kay/mhetax/StorE q/index.htm
14.  Our  Machines  AS/RS.  (2010),  website: http://www.asrs.net/our_machines.php
15.  PatentStorm.(2010),website:http://www.pat entstorm.us/patents/005839873.pdf 16.  Telescopic Cantilever Gate. (2010),
website: http://www.amcsecurity.com/GATES/-
_Telescopic/Copy_of_Telescopic_Cantilev er_Gate_-_IBM.JPG