Sabtu, 27 November 2010

mesin 4

1. Pengertian Pneumatik…………………………………………..
Istilah pneumatik berasal dari bahasa Yunani, yaitu ‘pneuma’
yang berarti napas atau udara. Istilah pneumatik selalu berhubungan
dengan teknik penggunaan udara bertekanan, baik tekanan di atas 1
atmosfer maupun tekanan di bawah 1 atmosfer (vacum). Sehingga
pneumatik merupakan ilmu yang mempelajari teknik pemakaian udara
bertekanan (udara kempa). Jaman dahulu kebanyakan orang sering
menggunakan udara bertekanan untuk berbagai keperluan yang masih
terbatas, antara lain menambah tekanan udara ban mobil/motor,
melepaskan ban mobil dari peleknya, membersihkan kotoran, dan
sejenisnya. Sekarang, sistem pneumatik memiliki apliaksi yang luas
karena udara pneumatik bersih dan mudah didapat. Banyak industri
yang menggunakan sistem pneumatik dalam proses produksi seperti
industri makanan, industri obat-obatan, industri pengepakan barang
maupun industri yang lain. Belajar pneumatik sangat bermanfaat
mengingat hampir semua industri sekarang memanfaatkan sistem
pneumatik.
2. Karakteristik Udara Kempa...............................................
Udara dipermukaan bumi ini terdiri atas campuran dari
bermacam-macam gas. Komposisi dari macam-macam gas tersebut
adalah sebagai berikut : 78 % vol. gas 21 % vol. nitrogen, dan 1 % gas
lainnya seperti carbon dioksida, argon, helium, krypton, neon dan
xenon. Dalam sistem pneumatik udara difungsikan sebagai media
transfer dan sebagai penyimpan tenaga (daya) yaitu dengan cara
dikempa atau dimampatkan. Udara termasuk golongan zat fluida
karena sifatnya yang selalu mengalir dan bersifat compressible (dapat
dikempa). Sifat-sifat udara senantiasa mengikuti hukum-hukum gas.
Karakteristik udara dapat diidentifikasikan sebagai berikut : a) Udara
mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan rendah, b) Volume udara tidak
tetap. c) Udara dapat dikempa (dipadatkan), d) Berat jenis udara 1,3
kg/m³, e) Udara tidak berwarna
3. Aplikasi Penggunaan Pneumatik…………………………….
Penggunaan udara bertekanan sebenarnya masih dapat
dikembangkan untuk berbagai keperluan proses produksi, misalnya
untuk melakukan gerakan mekanik yang selama ini dilakukan oleh
tenaga manusia, seperti menggeser, mendorong, mengangkat,
menekan, dan lain sebagainya. Gerakan mekanik tersebut dapat
dilakukan juga oleh komponen pneumatik, seperti silinder pneumatik,
motor pneumatik, robot pneumatik translasi, rotasi maupun gabungan
470
keduanya. Perpaduan dari gerakan mekanik oleh aktuator pneumatik
dapat dipadu menjadi gerakan mekanik untuk keperluan proses
produksi yang terus menerus (continue), dan flexibel.
Pemakaian pneumatik dibidang produksi telah mengalami
kemajuan yang pesat, terutama pada proses perakitan
(manufacturing), elektronika, obat-obatan, makanan, kimia dan
lainnya. Pemilihan penggunaan udara bertekanan (pneumatik) sebagai
sistim kontrol dalam proses otomasinya, karena pneumatik
mempunyai beberapa keunggulan, antara lain: mudah diperoleh,
bersih dari kotoran dan zat kimia yang merusak, mudah didistribusikan
melalui saluran (selang) yang kecil, aman dari bahaya ledakan dan
hubungan singkat, dapat dibebani lebih, tidak peka terhadap
perubahan suhu dan sebagainya.
Udara yang digunakan dalam pneumatik sangat mudah
didapat/diperoleh di sekitar kita. Udara dapat diperoleh dimana saja
kita berada, serta tersedia dalam jumlah banyak. Selain itu udara yang
terdapat di sekitar kita cenderung bersih dari kotoran dan zat kimia
yang merugikan. Udara juga dapat dibebani lebih tanpa menimbulkan
bahaya yang fatal. Karena tahan terhadap perubahan suhu, maka
penumatik banyak digunakan pula pada industri pengolahan logam
dan sejenisnya.
Secara umum udara yang dihisap oleh kompressor, akan
disimpan dalam suatu tabung penampung. Sebelum digunakan udara
dari kompressor diolah agar menjadi kering, dan mengandung sedikit
pelumas. Setelah melalui regulator udara dapat digunakan
menggerakkan katub penggerak (aktuator), baik berupa silinder/stang
torak yang bergerak translasi, maupun motor pneumatik yang
bergerak rotasi. Gerakan bolak balik (translasi), dan berputar (rotasi)
pada aktuator selanjutnya digunakan untuk berbagai keperluan
gerakan yang selama ini dilakukan oleh manusia atau peralatan lain.
4. Efektifitas Pneumatik……………………………………………
Sistim gerak dalam pneumatik memiliki optimalisasi/efektifitas
bila digunakan pada batas-batas tertentu. Adapun batas-batas ukuran
yang dapat menimbulkan optimalisasi penggunaan pneumatik antara
lain: diameter piston antara 6 s/d 320 mm, anjang langkah 1 s/d 2.000
mm, tenaga yang diperlukan 2 s/d 15 bar, untuk keperluan pendidikan
biasanya berkisar antara 4 sampai dengan 8 bar, dapat juga bekerja
pada tekanan udara di bawah 1 atmosfer (vacuum), misalnya untuk
keperluan mengangkat plat baja dan sejenisnya melalui katup karet
hisap flexibel. Adapun efektifitas penggunaan udara bertekanan dapat
dilihat pada grafik berikut:
471
Diameter Torak (D)
Gambar 1. Efektifitas udara bertekanan (Werner Rohrer,1990)
Penggunaan silinder pneumatik biasanya untuk keperluan
antara lain: mencekam benda kerja, menggeser benda kerja,
memposisikan benda kerja, mengarahkan aliran material ke berbagai
arah. Penggunaan secara nyata pada industri antara lain untuk
keperluan: membungkus (verpacken), mengisi material, mengatur
distribusi material, penggerak poros, membuka dan menutup pada
pintu, transportasi barang, memutar benda kerja,
menumpuk/menyusun material, menahan dan menekan benda kerja.
Melalui gerakan rotasi pneumatik dapat digunakan untuk, mengebor,
memutar mengencangkan dan mengendorkan mur/baut, memotong,
membentuk profil plat, menguji, proses finishing (gerinda, pasah, dll.)
5. Keuntungan dan Kerugian Penggunaan udara Kempa.......
5.1 Keuntungan
Penggunaan udara kempa dalam sistim pneumatik memiliki
beberapa keuntungan antara lain dapat disebutkan berikut ini :
• Ketersediaan yang tak terbatas, udara tersedia di alam
sekitar kita dalam jumlah yang tanpa batas sepanjang waktu
dan tempat.
• Mudah disalurkan, udara mudah disalurkan/pindahkan dari
satu tempat ke tempat lain melalui pipa yang kecil, panjang dan
berliku.
• Fleksibilitas temperatur, udara dapat fleksibel digunakan
pada berbagai temperatur yang diperlukan, melalui peralatan
2 bar
8 bar 6 bar
4 bar
10 bar
15 bar
ltr/cm
mm
Tekanan Kerja/Pe
472
yang dirancang untuk keadaan tertentu, bahkan dalam kondisi
yang agak ekstrem udara masih dapat bekerja.
• Aman, udara dapat dibebani lebih dengan aman selain itu tidak
mudah terbakar dan tidak terjadi hubungan singkat (kotsleiting)
atau meledak sehingga proteksi terhadap kedua hal ini cukup
mudah, berbeda dengan sistim elektrik yang dapat
menimbulkan kostleting hingga kebakaran.
• Bersih, udara yang ada di sekitar kita cenderung bersih tanpa
zat kimia yang berbahaya dengan jumlah kandungan pelumas
yang dapat diminimalkan sehingga sistem pneumatik aman
digunakan untuk industri obat-obatan, makanan, dan minuman
maupun tekstil
• Pemindahan daya dan Kecepatan sangat mudah diatur.
udara dapat melaju dengan kecepatan yang dapat diatur dari
rendah hingga tinggi atau sebaliknya. Bila Aktuator
menggunakan silinder pneumatik, maka kecepatan torak dapat
mencapai 3 m/s. Bagi motor pneumatik putarannya dapat
mencapai 30.000 rpm, sedangkan sistim motor turbin dapat
mencapai 450.000 rpm.
• Dapat disimpan, udara dapat disimpan melalui tabung yang
diberi pengaman terhadap kelebihan tekanan udara. Selain itu
dapat dipasang pembatas tekanan atau pengaman sehingga
sistim menjadi aman.
• Mudah dimanfaatkan, udara mudah dimanfaatkan baik secara
langsung misal untuk membersihkan permukaan logam dan
mesin-mesin, maupun tidak langsung, yaitu melalui peralatan
pneumatik untuk menghasilkan gerakan tertentu.
5.2 Kerugian/Kelemahan Pneumatik
Selain memiliki kelebihan seperti di atas, pneumatik juga
memiliki beberapa kelemahan antara lain:
• Memerlukan instalasi peralatan penghasil udara. Udara
kempa harus dipersiapkan secara baik hingga memenuhi
syarat. memenuhi kriteria tertentu, misalnya kering, bersih,
serta mengandung pelumas yang diperlukan untuk peralatan
pneumatik. Oleh karena itu sistem pneumatik memerlukan
instalasi peralatan yang relatif mahal, seperti kompressor,
penyaring udara, tabung pelumas, pengeering, regulator, dll.
• Mudah terjadi kebocoran, Salah satu sifat udara bertekanan
adalah ingin selalu menempati ruang yang kosong dan tekanan
udara susah dipertahankan dalam waktu bekerja. Oleh karena
itu diperlukan seal agar udara tidak bocor. Kebocoran seal
dapat menimbulkan kerugian energi. Peralatan pneumatik
harus dilengkapi dengan peralatan kekedapan udara agar
kebocoran pada sistim udara bertekanan dapat ditekan
seminimal mungkin.
473
• Menimbulkan suara bising, Pneumatik menggunakan sistim
terbuka, artinya udara yang telah digunakan akan dibuang ke
luar sistim, udara yang keluar cukup keras dan berisik
sehingga akan menimbulkan suara bising terutama pada
saluran buang. Cara mengatasinya adalah dengan memasang
peredam suara pada setiap saluran buangnya.
• Mudah Mengembun, Udara yang bertekanan mudah
mengembun, sehingga sebelum memasuki sistem harus diolah
terlebih dahulu agar memenuhi persyaratan tertentu, misal
kering, memiliki tekanan yang cukup, dan mengandung sedikit
pelumas agar mengurangi gesekan pada katup-katup dan
aktuator.
Diharapkan setelah diketahuinya keuntungan dan kerugian
penggunaan udara kempa ini kita dapat membuat antisipasi agar
kerugian-kerugian ini dapat dihindari.
6. Klasifikasi Sistim Pneumatik………………………………….
Sistim elemen pada pneumatik memiliki bagian-bagian yang
mempunyai fungsi berbeda. Secara garis besar sistim elemen pada
pneumatik dapat digambarkan pada skema berikut :
Gambar 2. Klasifikasi Elemen Sistim Pneumatik (FESTO FluidSIM)
Out put = (Aktuator)
Pengendali Sinyal =
Katup Pengendali Sinyal
Pemroses Sinyal/Prossesor = Katup
kontrol AND, OR, NOR, dll
Sinyal Input =
Katup Tekan, Tuas, Roll, Sensor, dll
Sumber Energi Udara bertekanan =
Kompressor
KLASIFIKASI CONTOH
474
7. Peralatan Sistem Pneumatik………………………………….
7.1 Kompressor (Pembangkit Udara Kempa)
Kompresor berfungsi untuk membangkitkan/menghasilkan udara
bertekanan dengan cara menghisap dan memampatkan udara
tersebut kemudian disimpan di dalam tangki udara kempa untuk
disuplai kepada pemakai (sistem pneumatik). Kompressor dilengkapi
dengan tabung untuk menyimpan udara bertekanan, sehingga udara
dapat mencapai jumlah dan tekanan yang diperlukan. Tabung udara
bertekanan pada kompressor dilengkapi dengan katup pengaman, bila
tekanan udaranya melebihi ketentuan, maka katup pengaman akan
terbuka secara otomatis.
Pemilihan jenis kompresor yang digunakan tergantung dari
syarat-syarat pemakaian yang harus dipenuhi misalnya dengan
tekanan kerja dan volume udara yang akan diperlukan dalam sistim
peralatan (katup dan silinder pneumatik). Secara garis besar
kompressor dapat diklasifikasikan seperti di bawah ini.
7.1.1 Klasifikasi Kompressor
Secara garis besar kompressor dapat diklasifikasikan menjadi
dua bagian, yaitu Positive Displacement kompressor, dan Dynamic
kompressor, (Turbo), Positive Displacement kompressor, terdiri dari
Reciprocating dan Rotary, sedangkan Dynamic kompressor, (turbo)
terdiri dari Centrifugal, axial dan ejector, secara lengkap dapat dilihat
dari klasifikasi di bawah ini:
Gambar 3. Klasifikasi Kompresor (Majumdar,2001)
Reciprocating
KOMPRESSOR
Positiv
displacement
Dynamic (Turbo)
Rotary
Piston
Mono
screw
Liquid
(water)
ring
Lebyrinth
Lobe
(roots)
Centrifugal Axial Ejector
Sliding
vane
Diaphragm
Twin
(screw)
ring
475
7.1.1.1 Kompresor Torak Resiprokal (reciprocating kompressor)
Kompresor ini dikenal juga dengan kompresor torak, karena
dilengkapi dengan torak yang bekerja bolak-balik atau gerak
resiprokal. Pemasukan udara diatur oleh katup masuk dan dihisap
oleh torak yang gerakannya menjauhi katup. Pada saat terjadi
pengisapan, tekanan udara di dalam silinder mengecil, sehingga udara
luar akan masuk ke dalam silinder secara alami. Pada saat gerak
kompressi torak bergerak ke titik mati bawah ke titik mati atas,
sehingga udara di atas torak bertekanan tinggi, selanjutnya di
masukkan ke dalam tabung penyimpan udara. Tabung penyimpanan
dilengkapi dengan katup satu arah, sehingga udara yang ada dalam
tangki tidak akan kembali ke silinder. Proses tersebut berlangsung
terus-menerus hingga diperoleh tekanan udara yang diperlukan.
Gerakan mengisap dan mengkompressi ke tabung penampung ini
berlangsung secara terus menerus, pada umumnya bila tekanan
dalam tabung telah melebihi kapasitas, maka katup pengaman akan
terbuka, atau mesin penggerak akan mati secara otomatis.
Gambar 4. Kompresor Torak Resiprokal
7.1.1.2 Kompresor Torak Dua Tingkat Sistem Pendingin Udara
Kompresor udara bertingkat digunakan untuk menghasilkan
tekanan udara yang lebih tinggi. Udara masuk akan dikompresi oleh
torak pertama, kemudian didinginkan, selanjutnya dimasukkan dalam
silinder kedua untuk dikompresi oleh torak kedua sampai pada
tekanan yang diinginkan. Pemampatan (pengompresian) udara tahap
kedua lebih besar, temperatur udara akan naik selama terjadi
kompresi, sehingga perlu mengalami proses pendinginan dengan
memasang sistem pendingin. Metode pendinginan yang sering
digunakan misalnya dengan sistem udara atau dengan sistem air
bersirkulasi.
476
Gambar 5. Kompresor Torak dua Tingkat Sistem Pendinginan Udara
Batas tekanan maksimum untuk jenis kompresor torak
resiprokal antara lain, untuk kompressor satu tingkat tekanan hingga 4
bar, sedangkan dua tingkat atau lebih tekanannya hingga 15 bar.
7.1.1.3 Kompresor Diafragma (diaphragma compressor)
Jenis Kompresor ini termasuk dalam kelompok kompresor
torak. Namun letak torak dipisahkan melalui sebuah membran
diafragma. Udara yang masuk dan keluar tidak langsung berhubungan
dengan bagian-bagian yang bergerak secara resiprokal. Adanya
pemisahan ruangan ini udara akan lebih terjaga dan bebas dari uap air
dan pelumas/oli. Oleh karena itu kompressor diafragma banyak
digunakan pada industri bahan makanan, farmasi, obat-obatan dan
kimia.
Prinsip kerjanya hampir sama dengan kompresor torak.
perbedaannya terdapat pada sistem kompresi udara yang akan masuk
ke dalam tangki penyimpanan udara bertekanan. Torak pada
kompresor diafragma tidak secara langsung menghisap dan menekan
udara, tetapi menggerakkan sebuah membran (diafragma) dulu. Dari
gerakan diafragma yang kembang kempis itulah yang akan menghisap
dan menekan udara ke tabung penyimpan..
Gambar 6. Kompresor Diafragma
477
7.1.1.4 Konpresor Putar (Rotary Compressor)
7.1.1.4.1 Kompressor Rotari Baling-baling Luncur
Secara eksentrik rotor dipasang berputar dalam rumah yang
berbentuk silindris, mempunyai lubang-lubang masuk dan keluar.
Keuntungan dari kompressor jenis ini adalah mempunyai bentuk yang
pendek dan kecil, sehingga menghemat ruangan. Bahkan suaranya
tidak berisik dan halus dalam , dapat menghantarkan dan
menghasilkan udara secara terus menerus dengan mantap. Balingbaling
luncur dimasukkan ke dalam lubang yang tergabung dalam
rotor dan ruangan dengan bentuk dinding silindris. Ketika rotor mulai
berputar, energi gaya sentrifugal baling-balingnya akan melawan
dinding. Karena bentuk dari rumah baling-baling itu sendiri yang tidak
sepusat dengan rotornya maka ukuran ruangan dapat diperbesar atau
diperkecil menurut arah masuknya (mengalirnya) udara.
Gambar 7. Kompresor Rotari Baling-baling Luncur (FESTO Transparan)
7.1.1.5 Kompresor Sekrup (Screw)
Kompressor Sekrup memiliki dua rotor yang saling berpasangan
atau bertautan (engage), yang satu mempunyai bentuk cekung,
sedangkan lainnya berbentuk cembung, sehingga dapat memindahkan
udara secara aksial ke sisi lainnya. Kedua rotor itu identik dengan
sepasang roda gigi helix yang saling bertautan. Jika roda-roda gigi
tersebut berbentuk lurus, maka kompressor ini dapat digunakan
sebagai pompa hidrolik pada pesawat-pesawat hidrolik. Roda-roda gigi
kompressor sekrup harus diletakkan pada rumah-rumah roda gigi
dengan benar sehingga betul-betul dapat menghisap dan menekan
fluida.
478
Gambar 8. Kompresor Sekrup (Gottfried Nist, 1994)
7.1.1.6 Kompressor Root Blower (Sayap Kupu-kupu)
Kompressor jenis ini akan mengisap udara luar dari satu sisi ke
sisi yang lain tanpa ada perubahan volume. Torak membuat
penguncian pada bagian sisi yang bertekanan. Prinsip kompresor ini
ternyata dapat disamakan dengan pompa pelumas model kupu-kupu
pada sebuah motor bakar. Beberapa kelemahannya adalah: tingkat
kebocoran yang tinggi. Kebocoran terjadi karena antara baling-baling
dan rumahnya tidak dapat saling rapat betul. Berbeda jika
dibandingkan dengan pompa pelumas pada motor bakar, karena
fluidanya adalah minyak pelumas maka film-film minyak sendiri sudah
menjadi bahan perapat antara dinding rumah dan sayap-sayap kupu
itu. Dilihat dari konstruksinya, Sayap kupu-kupu di dalam rumah
pompa digerakan oleh sepasang roda gigi yang saling bertautan juga,
sehingga dapat berputar tepat pada dinding.
Gambar 9. Kompressor Model Root Blower
7.1.1.7 Kompresor Aliran (turbo kompressor)
Jenis kompresor ini cocok untuk menghasilkan volume udara
yang besar. Kompresor aliran udara ada yang dibuat dengan arah
masuknya udara secara aksial dan ada yang secara radial. Arah aliran
udara dapat dirubah dalam satu roda turbin atau lebih untuk
479
menghasilkan kecepatan aliran udara yang diperlukan. Energi kinetik
yang ditimbulkan menjadi energi bentuk tekanan.
7.1.1.8 Kompressor Aliran Radial
Percepatan yang ditimbulkan oleh kompressor aliran radial
berasal dari ruangan ke ruangan berikutnya secara radial. Pada
lubang masuk pertama udara dilemparkan keluar menjauhi sumbu.
Bila kompressornya bertingkat, maka dari tingkat pertama udara akan
dipantulkan kembali mendekati sumbu. Dari tingkat pertama masuk
lagi ke tingkat berikutnya, sampai beberapa tingkat sesuai yang
dibutuhkan. Semakin banyak tingkat dari susunan sudu-sudu tersebut
maka akan semakin tinggi tekanan udara yang dihasilkan. Prinsip
kerja kompressor radial akan mengisap udara luar melalui sudu-sudu
rotor, udara akan terisap masuk ke dalam ruangan isap lalu
dikompressi dan akan ditampung pada tangki penyimpanan udara
bertekanan hingga tekanannya sesuai dengan kebutuhan.
Gambar 10. Kompresor Aliran Radial (Gottfried Nist, 1994)
7.1.1.9 Kompresor Aliran Aksial
Pada kompresor aliran aksial, udara akan mendapatkan
percepatan oleh sudu yang terdapat pada rotor dan arah alirannya ke
arah aksial yaitu searah (sejajar) dengan sumbu rotor. Jadi
pengisapan dan penekanan udara terjadi saat rangkaian sudu-sudu
pada rotor itu berputar secara cepat. Putaran cepat ini mutlak
diperlukan untuk mendapatkan aliran udara yang mempunyai tekanan
yang diinginkan. Teringat pula alat semacam ini adalah seperti
kompresor pada sistem turbin gas atau mesin-mesin pesawat terbang
turbo propeller. Bedanya, jika pada turbin gas adalah menghasilkan
mekanik putar pada porosnya. Tetapi, pada kompresor ini tenaga
mekanik dari mesin akan memutar rotor sehingga akan menghasilkan
udara bertekanan.
480
Gambar 11. Kompresor Aliran Aksial
7.1.2 Penggerak Kompresor
Penggerak kompressor berfungsi untuk memutar kompressor,
sehingga kompressor dapat bekerja secara optiomal. Penggerak
kompressor yang sering digunakan biasanya berupa motor listrik dan
motor bakar seperti gambar 12. Kompressor berdaya rendah
menggunakan motor listrik dua phase atau motor bensin. sedangkan
kompressor berdaya besar memerlukan motor listrik 3 phase atau
mesin diesel. Penggunaan mesin bensin atau diesel biasanya
digunakan bilamana lokasi disekitarnya tidak terdapat aliran listrik atau
cenderung non stasioner. Kompresor yang digunakan di pabrik-pabrik
kebanyakan digerakkan oleh motor listrik karena biasanya terdapat
instalasi listrik dan cenderung stasionar (tidak berpindah-pindah).
Gambar 12. Kompressor Torak berpindah (Moveble)
7.2 Unit Pengolahan Udara Bertekanan (Air Service Unit)
Udara bertekanan (kempa) yang akan masuk dalam sistem
pneumatik harus harus diolah terlebih dahulu agar memenuhi
persyaratan, antara lain; a) tidak mengandung banyak debu yang
dapat merusak keausan komponen-komponen dalam sistem
pneumatik, b) mengandung kadar air rendah, kadar air yang tinggi
dapat merimbulkan korosi dan kemacetan pada peralatan pneumatik,
481
c) mengandung pelumas, pelumas sangat diperlukan untuk
mengurangi gesekan antar komponen yang bergerak seperti pada
katup-katup dan aktuator.
Secara lengkap suplai udara bertekanan memiliki urutan
sebagai berikut: Filter udara, sebelum udara atmosfer dihisap
kompresor, terlebih dahulu disaring agar tidak ada partikel debu yang
merusak kompresor. Kompresor digerakkan oleh motor listrik atau
mesin bensin/diesel tergantung kebutuhan. Tabung penampung udara
bertekanan akan menyimpan udara dari kompresor, selanjutnya
melalui katup saru arah udara dimasukan ke FR/L unit, yang terdiri
dari Filter, Regulator dan Lubrication/pelumasan agar lebih memenuhi
syarat. Setelah memenuhi syarat kemudian baru ke sistim rangkaian
pneumatik, seperti tertera dalam bagan di bawah ini:
Gambar 13. Distribusi Sistem Pengolahan Udara Bertekanan
7.2.1 Peralatan Pengolahan Udara Bertekanan
Pengolahan udara bertekanan agar memenuhi persyaratan
diperlukan peralatan yang memadai, antara lain :
• Filter Udara (air filter), berfungsi sebagai alat penyaring udara
yang diambil dari udara luar yang masih banyak mengandung
kotoran. Filter berfungsi untuk memisahkan partikel-partikel
yang terbawa seperti debu, oli residu, dsb.
Gambar 14. Filter Udara
Motor/mesin
Tabung Penampung FR/L Unit
Filter Udara
Katup 3/2 Way
Valve
482
• Tangki udara , Berfungsi untuk menyimpan udara bertekanan
hingga pada tekanan tertentu hingga pengisian akan berhenti,
kemudian dapat digunakan sewaktu-waktu diperlukan
Gambar 15. Tangki Udara
• Pengering udara (air dryer)
Gambar 16. Pengering Udara
• Kompresor
berfungsi untuk menghisap udara atmosfir kemudian
dimampatkan ke tabung penyimpan hingga tekanan tertentu.
Sebelum digunakan harus ada sistim pengolahan udara
bertekanan untuk membersihkan dan mengeringkan sebelum
digunakan.
Gambar 17. Kompressor Torak
483
• Pemisah air
udara bertekanan yang keluar melalui filter masih mengandung
uap air. Kelembaban dalam udara bertekanan dapat
menyebabkan korosi pada semua saluran, sambungan, katup,
alat-alat yang tidak dilindungi sehingga harus dikeringkan
dengan cara memisahkan air melalui tabung pemisah air.
Gambar 18. Pemisah Air
• Tabung pelumas
Komponen sistim pneumatik memerlukan pelumasan
(lubrication) agar tidak cepat aus, serta dapat mengurangi
panas yang timbul akibat gesekan. Oleh karena itu udara
bertekanan/mampat harus mengandung kabut pelumas yang
diperoleh dari tabung pelumas pada regulator.
Gambar 19. Tabung Pelumas
• Regulator udara bertekanan
Udara yang telah memenuhi persyaratan, selanjutnya akan
disalurkan sesuai dengan kebutuhan. Untuk mengatur besar
kecilnya udara yang masuk, diperlukan keran udara yang
terdapat pada regulator, sehingga udara yang disuplai sesuai
dengan kebutuhan kerjanya. Adapun unit pengolahan udara
dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Udara Kering
Udara Basah
Air Kondensasi
484
Gambar 20. Tabung Pelumas
Unit pengolahan udara bertekanan memiliki jaringan instalasi
perpipaan yang sudah dirancang agar air dapat terpisah dari udara. Air
memiliki masa jenis (Rho) yang lebih tinggi sehingga cenderung
berada di bagian bawah. Untuk menjebaknya maka intalasi pipa diberi
kemiringan, air akan mengalir secara alami ke tabung penampung air,
selanjutnya dibuang. Sedangkan udara kering diambil dari bagian atas
instalasai agar memiliki kadar air yang rendah. Secara lengkap unit
pengolahan udara bertekanan dapat dilihat dalam skema berikut :
Gambar 21. Unit Pengolahan Udara Bertekanan (Gottfried Nist, 1994)
7.3 Pemeriksaan Udara Kempa dan Peralatan
Sebelum mengaktifkan sistem pneumatik, udara kempa dan
peralatannya perlu diperiksa terlebih dahulu. Prosedur pemantauan
penggunaan udara kempa yang perlu diperhatikan antara lain sebagai
berikut: a) Frekuensi pemantauan, misalnya setiap akan memulai
bekerja perlu memantau kebersihan udara, kandungan air embun,
kandungan oli pelumas dan sebagainya. b) Tekanan udara perlu
Tabung Penampung
Udara Mampat
Kompressor
Penampung udara antara
Penampung cairan
kondensasai
1 - 2%
Menurun
FR/L Unit
Udara Kempa
siap pakai
Pneumatik
485
dipantau apakah sesuai dengan ketentuan. c) Pengeluaran udara
buang apakah tidak berisik/bising, d) Udara buang perlu dipantau
pencampuranya, e) Katup pengaman/regulator tekanan udara perlu
dipantau apakah bekerja dengan baik, g) Setiap sambungan
(konektor) perlu dipantau agar dipastikan cukup kuat dan rapat karena
udara kempa cukup berbahaya.
Peralatan sistim pneumatik seperti valve, silinder dan lain-lain
umumnya dirancang untuk tekanan antara 8 -10 bar. Pengalaman
praktik menunjukkan bahwa tekanan kerja pada umumnya sekitar 6
bar. Kehilangan tekanan dalam perjalanan udara kempa karena
bengkokan (bending), bocoran restriction dan gesekan pada pipa
dapat menimbulkan kerugian tekanan yang diperkirakan antara 0,1 s.d
0,5 bar. Dengan demikian kompressor harus membangkitkan tekanan
6,5 - 7 bar. Apabila suplai udara kempa tidak sesuai dengan syaratsyarat
tersebut di atas maka berakibat kerusakan seperti berikut : a)
Terjadi cepat aus pada seal (perapat) dan bagian-bagian yang
bergerak di dalam silinder atau valve (katup-katup), b) Terjadi oiled-up
pada valve, d) Terjadi pencemaran (kontaminasi) pada silencers.
7.4 Konduktor dan Konektor
7.4.1 Konduktor (Penyaluran)
Penginstalan sirkuit pneumatik hingga menjadi satu sistem
yang dapat dioperasikan diperlukan konduktor, sehingga dapat
dikatakan bahwa fungsi konduktor adalah untuk menyalurkan udara
kempa yang akan membawa/mentransfer tenaga ke aktuator.
Macam-macam konduktor :
�� Pipa yang terbuat dari tembaga, kuningan, baja, galvanis atau
stenlees steel. Pipa ini juga disebut konduktor kaku (rigid) dan
cocok untuk instalasi yang permanen.
�� Tabung (tube) yang terbuat dari tembaga, kuningan atau
aluminium. Ini termasuk konduktor yang semi fleksible dan untuk
instalasi yang sesekali dibongkar-pasang.
�� Selang fleksible yang biasanya terbuat dari piastik dan biasa
digunakan untuk instalasi yang frekuensi bongkar-pasangnya lebih
tinggi.
486
Gambar 22. Jenis-Jenis Konduktor
7.4.2 Konektor
Konektor berfungsi untuk menyambungkan atau menjepit
konduktor (selang atau pipa) agar tersambung erat pada bodi
komponen pneumatik. Bentuk ataupun macamnya disesuaikan
dengan konduktor yang digunakan. Adapun nacam-macam konektor
dapat kita lihat pda gambar berikut.
Gambar 23. Macam-Macam Konektor
487
7.5 Katup-Katup Pneumatik
Katup berfungsi untuk mengatur atau mengendalikan arah
udara kempa yang akan bekerja menggerakan aktuator, dengan kata
lain katup ini berfungsi untuk mengendalikan arah gerakan aktuator.
Katup-katup pneumatik diberi nama berdasarkan pada: a) Jumlah
lubang/saluran kerja (port), b) Jumlah posisi kerja, d) Jenis penggerak
katup, dan d) Nama tambahan lain sesuai dengan karakteristik katup.
Berikut ini contoh-contoh penamaan katup yang pada umumnya
disimbolkan sebagai berikut :
Gambar 24. Detail Pembacaan Katup 5/2
Dari simbol katup di atas menunjukkan jumlah lubang/port
bawah ada tiga (1,3,5) sedangkan di bagian output ada 2 port (2,4).
Katup tersebut juga memiliki dua posisi/ruang yaitu a dan b.
Penggerak katup berupa udara bertekanan dari sisi 14 dan 12. Sisi 14
artinya bila disisi tersebut terdapat tekanan udara, maka tekanan
udara tersebut akan menggeser katup ke kanan sehingga udara
bertekanan akan mengalir melalui port 1 ke port 4 ditulis 14. Demikian
pula sisi 12 akan mengaktifkan ruang b sehingga port 1 akan
terhubung dengan port 2 ditulis 12.
Berdasarkan pada data-data di atas, maka katup di atas diberi nama :
KATUP 5/2 penggerak udara bertekanan
Contoh lain :
Gambar 25. Katup 3/2 knop, pembalik pegas
Katup ini memiliki tiga port dan dua
posisi/ruang, penggerak knop dan
pembalik pegas, maka katup tersebut
diberi nama :
5 1 3
4 2
Nomor Lubang/Port (1,3,5,2,4 )
14 1 2
a
b
Ruang/Posisi Ruang/Posisi
(14 12)
a b
488
Katup-katup pneumatik memiliki banyak jenis dan fungsinya.
Katup tersebut berperan sebagai pengatur/pengendali di dalam sistem
pneumatik. Komponen-komponen kontrol tersebut atau biasa disebut
katup-katup (Valves) menurut desain kontruksinya dapat
dikelompokan sebagai berikut :
a. Katup Poppet (Poppet Valves)
�� Katup Bola (Ball Seat Valves)
�� Katup Piringan (Disc Seat Valves)
b. Katup Geser (Slide valves)
�� Longitudinal Slide
�� Plate Slide
Sedangkan menurut fungsinya katup-katup dikelompokkan sebagai
berikut :
a) Katup Pengarah (Directional Control Valves)
b) Katup Satu Arah (Non Return Valves)
c) Katup Pengatur Tekanan (Pressure Control Valves)
d) Katup Pengontrol Aliran (Flow Control Valves)
e) Katup buka-tutup (Shut-off valves)
Sedangkan susunan urutannya dalam sistem pneumatik dapat kita
jelaskan sebagai berikut :
�� Sinyal masukan atau input element mendapat energi langsung
dari sumber tenaga (udara kempa) yang kemudian diteruskan
ke pemroses sinyal.
�� Sinyal pemroses atau processing element yang memproses
sinyal masukan secara logic untuk diteruskan ke final control
element.
�� Sinyal pengendalian akhir (final control element) yang akan
mengarahkan output yaitu arah gerakan aktuator (working
element) dan ini merupakan hasil akhir dari sistem pneumatik.
7.5.1 Katup Pengarah (Directional Control Valves)
Katup 3/2 Way valve (WV) penggerak plunyer, pembalik pegas
(3/2 DCV plunger actuated, spring centered), termasuk jenis katup
piringan (disc valves) normally closed (NC).
Gambar 26. Katup 3/2 Knop Pembalik Pegas
489
Katup 4/2 penggerak plunyer, kembali pegas (4/2 DCV plunger
actuated, spring centered), termasuk jenis katup piringan (disc seat
valves)
Gambar 27. Katup 4/2 Plunyer Pembalik Pegas
Katup 4/3 manually jenis plate slide valves.
Gambar 28. Katup 4/3 Plunyer Pembalik Pegas
Katup 5/2, DCV-air port jenis longitudinal slide.
Gambar 29. Katup 5/2 Plunyer Penggerak Udara Bertekanan
490
7.5.2 Katup Satu Arah (Non Return Valves)
Katup ini berfungsi untuk mengatur arah aliran udara kempa
hanya satu arah saja yaitu bila udara telah melewati katup tersebut
maka udara tidak dapat berbalik arah. Sehingga katup ini juga
digolongkan pada katup pengarah khusus.
Macam-macam katup searah :
7.5.2.1 Katup Satu Arah Pembalik Pegas
Katup satu arah hanya bisa mengalirkan udara hanya dari satu
sisi saja. Udara dari arah kiri (lihat gambar 30) akan menekan pegas
sehingga katup terbuka dan udara akan diteruskan ke kanan. Bila
udara mengalir dari arah sebaliknya, maka katup akan menutup dan
udara tidak bisa mengalir kearah kiri. Katup satu arah dalam sistem
elektrik identitik dengan fungsi dioda yang hanya mengalirkan arus
listrik dari satu arah saja.
Gambar 30. Katup satu arah dan simbolnya
7.5.2.2 Shuttle Valve
Katup ini akan mengalirkan udara bertekanan dari salah satu
sisi, baik sisi kiri saja atau sisi kanan saja. Katup ini juga disebut katup
“OR” (Logic OR function).
Gambar 31. Shuttle Valve
7.5.3 Katup DuaTekan
Katup ini dapat bekerja apabila mendapat tekanan dari kedua
saluran masuknya, yaitu saluran X, dan saluran Y secara bersamasama
(lihat gambar 32). Bila udara yang mengalir dari satu sisi saja,
maka katup akan menutup, namun bila udara mengalir secara
491
bersamaan dari kedua sisinya, maka katup akan membuka, sehingga
katup ini juga disebut “AND” (Logic AND function).
Gambar 32. Katup Dua Tekan
7.5.4 Katup Buang Cepat (Quick Exhoust Valve)
Gambar 33. Katup Buang Cepat
7.5.5 Katup Pengatur Tekanan
Pressure Regulation Valve, katub ini berfungsi untuk mengatur
besar-kecilnya tekanan udara kempa yang akan keluar dari service
unit dan bekerja pada sistim pneumatik (tekanan kerja).
Gambar 34. Pressure Regulation Valve
492
7.5.6 Katup Pembatas Tekanan/Pengaman (Pressure Relief Valve)
Katup ini berfungsi untuk membatasi tekanan kerja maksimum
pada sistem. Apabila terjadi tekanan lebih maka katup out-let akan
terbuka dan tekanan lebih dibuang, jadi tekanan udara yang mengalir
ke sistem tetap aman.
7.5.7 Sequence Valve
Prinsip kerja katup ini hampir sama dengan relief valve, hanya
fungsinya berbeda yaitu untuk membuat urutan kerja dari sistem.
Perhatikan gambar berikut :
Gambar 35. Squence Valve
7.5.8 Time Delay Valve (Katup Penunda)
Katup ini berfungsi untuk menunda aliran udara hingga pada
waktu yang telah ditentukan. Udara akan mengalir dahulu ke tabung
penyimpan, bila suda penuh baru akan mengalir ke saluran lainnya.
Katup penunda ini juga dikenal pula dengan timer.
Gambar 36. Time Delay Valve
493
7.5.9 Katup Pengatur Aliran (Flow Control Valve)
Katup ini berfungsi untuk mengontrol/mengendalikan besarkecilnya
aliran udara kempa atau dikenal pula dengan katup cekik,
karena akan mencekik aliran udara hingga akan menghambat aliran
udara. Hal ini diasumsikan bahwa besarnya aliran yaitu jumlah volume
udara yang mengalir akan mempengaruhi besar daya dorong udara
tersebut.
Macam-macam flow control: a) Fix flow control yaitu besarnya
lubang laluan tetap (tidak dapat disetel), b) Adjustable flow control
yaitu lubang laluan dapat disetel dengan baut penyetel., c) Adjustable
flow control dengan check valve by pass. Adapun penampang dan
simbol flow control valve adalah sebagai berikut:
Gambar 37. Katup Pengatur Aliran Udara
7.5.10 Shut of Valve
Katup ini berfungsi untuk membuka dan menutup aliran udara.
Lihat gambar berikut :
Gambar 38. Shut of Valve
7.6 Unit Pengerak (Working Element = Aktuator)
Unit ini berfungsi untuk menghasilkan gerak atau usaha yang
merupakan hasil akhir atau output dari sistim pneumatik.
Macam-macam aktuator :
a) Linear Motion Aktuator (Penggerak Lurus)
�� Single Acting Cylinder (Silinder Kerja Tunggal)
494
�� Double Acting Cylinder (Penggerak Putar)
b) Rotary Motion Actuator (Limited Rotary Aktuator)
�� Air Motor (Motor Pneumatik)
�� Rotary Aktuator (Limited Rotary Aktuator)
Pemilihan jenis aktuator tentu saja disesuaikan dengan fungsi,
beban dan tujuan penggunaan sistim pneumatik.
7.6.1 Single Acting Cylinder
Silinder ini mendapat suplai udara hanya dari satu sisi saja.
Untuk mengembalikan keposisi semula biasanya digunakan pegas.
Silinder kerja tunggal hanya dapat memberikan tenaga pada satu sisi
saja. Gambar berikut ini adalah gambar silinder kerja tunggal.
a) b)
Gambar 39. Jenis Single Acting Cylinder (a) dan Simbolnya (b)
Silinder Pneumatik sederhana terdiri dari beberapa bagian, yaitu
torak, seal, batang torak, pegas pembalik, dan silinder. Silinder
sederhana akan bekerja bila mendapat udara bertekanan pada sisi
kiri, selanjutnya akan kembali oleh gaya pegas yang ada di dalam
silinder pneumatik. Secara detail silinder pneumatik sederhana
pembalik pegas dapat dilihat pada gambar 39a.
7.6.2 Silinder Penggerak Ganda (Double Acting Cyinder)
Silinder ini mendapat suplai udara kempa dari dua sisi.
Konstruksinya hampir sama dengan silinder kerja tunggal.
Keuntungannya adalah bahwa silinder ini dapat memberikan tenaga
kepada dua belah sisinya. Silinder kerja ganda ada yang memiliki
batang torak (piston road) pada satu sisi dan ada pada kedua pula
yang pada kedua sisi. Konstruksinya yang mana yang akan dipilih
tentu saja harus disesuaikan dengan kebutuhan.
495
Gambar 40. Double Acting Cylinder dan simbolnya
Silinder pneumatik penggerak ganda akan maju atau mundur
oleh karena adanya udara bertekanan yang disalurkan ke salah satu
sisi dari dua saluran yang ada. Silinder pneumatik penggerak ganda
terdiri dari beberapa bagian, yaitu torak, seal, batang torak, dan
silinder. Sumber energi silinder pneumatik penggerak ganda dapat
berupa sinyal langsung melalui katup kendali, atau melalaui katup
sinyal ke katup pemroses sinyal (processor) kemudian baru ke katup
kendali. Pengaturan ini tergantung pada banyak sedikitnya tuntutan
yang harus dipenuhi pada gerakan aktuator yang diperlukan. Secara
detail silinder pneumatik dapat dilihat seperti gambar 40.
7.6.2.1 Double Acting Cylinder With Cushioning
Cushion ini berfungsi untuk menghindari kontak yang keras
pada akhir langkah. Jadi dengan sistem cushion ini kita memberikan
bantalan atau pegas pada akhir langkah.
Gambar 41. Double Acting Cylinder with Cushioning
Cushioning
496
7.7 Air Motor (Motor Pneumatik)
Motor pneumatik mengubah energi pneumatik (udara kempa)
menjadi gerakan putar mekanik yang kontinyu. Motor pneumatik ini
telah cukup berkembang dan penggunaanya telah cukup meluas.
Macam-macam motor pneumatik, antara lain: a) Piston Motor
Pneumatik, b) Sliding Vane Motor , c) Gear Motor. d) Turbines (High
Flow). Berikut contoh-contoh motor pneumatik.
Gambar 42. Motor Piston Radial dan Motor Axial
Gambar 43. Rotari Vane Motor
Menurut bentuk dan konstruksinya, motor pneumatik
dibedakan menjadi : a) Motor torak, b) Motor baling-baling luncur, c)
Motor roda gigi, d) Motor aliran. Cara kerja motor pneumatik berupa
piston translasi kemudian dikonversi menjadi gerakan berputar/rotasi
dimana udara bertekanan dialirkan melalui torak atau baling-baling
yang terdapat pada porosnya.
497
Gambar 44. Jenis dan Simbol Motor Pneumatik/Rotary Actuator
Ada beberapa kelebihan penggunaan motor pneumatik, antara
lain: a) Kecepatan putaran dan tenaga dapat diatur secara tak
terbatas, b) Batas kecepatan cukup lebar, c) Ukuran kecil sehingga
ringan, d) Ada pengaman beban lebih, e) Tidak peka terhadap debu,
cairan, panas dan dingin, f) Tahan terhadap ledakan, g) Mudah dalam
pemeliharaan, h) Arah putaran mudah dibolak-balik.
7.8 Jenis-jenis Katup Pneumatik
Tabel 1. Simbol dan Gambar Katup Sinyal Pneumatik
LAMBANG PENAMPANG NAMA
Katup tekan 3/2
dengan pegas
pembalik
Katup NOT 3/2
dengan pegas
pembalik
498
=
Katup tuas 3/2
dengan
penahan
Katup Roll 3/2
Katup tuas 4/2
dengan
penahan/tuas
Simbol penekan katup sinyal memiliki beberapa jenis, antara
lain penekan manual, roll, tuas, dan lain-lain. Sesuai dengan standar
Deutsch Institut fur Normung (DIN) dan ISO 1219, terdapat beberapa
jenis penggerak katup, antara lain:
Tabel 2. Jenis-jenis penggerak katup
SIMBOL KETERANGAN SIMBOL KETERANGAN
Penekan pada
umumnya
Melalui
sentuhan
Penggerak katup
oleh knop
Penggerak
katup oleh
pegas
499
Penggerak katup
oleh tuas
Penggerak
katup oleh roll
Penggerak katup
oleh pedal kaki
Penggerak
katup oleh roll
tak langsung
(berlengan)
Penggerak katup
oleh udara
Penggerak
katup oleh
magnet
Penggerak katup
magnet/ mekanik dua
sisi
Penggerak
katup oleh
magnet dua sisi
7.8.1.1 Katup 3/2 dengan Penekan Roll
Katup ini sering digunakan sebagai saklar pembatas yang
dilengkapi dengan roll sebagai tombol. Katup ini bekerja bila tombol
roll pada katup tertekan secara manual melalui nok yang terdapat
pada silinder Pneumatik atau karena adanya sistim mekanik lainnya.
Saat posisi katup pneumatik belum tertekan yaitu saat katup tidak
dioperasikan, saluran 2 berhubungan dengan 3, dan lubang 1 tertutup
sehinggga tidak terjadi kerja apa-apa. Katup akan bekerja dan
memberikan reaksi apabila ujung batang piston (batang penekan)
sudah mendekat dan menyentuh pada roller-nya. Saat rooler tertekan
maka terlihat bahwa lubang 1 berhubungan dengan saluran 2,
sedangkan saluran 3 menjadi tertutup. Hal ini akan berakibat bahwa
udara bertekanan dari lubang 1 akan diteruskan ke saluran 2.
Aplikasinya nanti adalah saluran 2 itu akan dihubungkan pada katup
pemroses sinyal berikutnya. Saluran 2 akan berfungsi sebagai
pemberi sinyal pada katup berikutnya.
Gambar 45. Katup Sinyal Roll 3/2
500
Katup sinyal roll ini akan bekerja apabila ujung roller tertekan
oleh nok aktuator atau lainnya. Katup semacam ini dapat berfungsi
sebagai pembatas gerakan atau pencegah gerakan yang berlebihan.
Katup pneumatik pada dasarnya identik dengan saklar pada rangkaian
listrik, maka katup tersebut juga disebut saklar pembatas.
7.8.2 Katup Pemroses Sinyal (Prossesor)
Output yang dihasilkan oleh katup sinyal akan diproses melalui
katup pemroses sinyal (prosesor). Sebagai pengolah input/masukan
dari katup sinyal, maka hasil pengolahan sinyal akan dikirim ke katup
kendali yang akan diteruskan ke aktuator agar menghasilkan gerakan
yang sesuai dengan harapan. Katup pemroses sinyal terletak antara
katup sinyal dan katup pengendalian. Beberapa katup pemroses sinyal
dapat pula dipasang sebelum aktuator, namun terbatas pada katup
pengatur aliran/cekik yang mengatur kecepatan torak, saat maju atau
mundur. Katup pemroses sinyal terdiri dari beberapa jenis, antara lain
katup dua tekan (AND), katup satu tekan (OR), katup NOT, katup
pengatur aliran udara (cekik) satu arah, katup pembatas tekanan, dan
lain-lain, seperti yang tampak dalam simbol dan gambar penampang
berikut ini:
Tabel 3. Jenis dan Simbol Katup Pemroses Sinyal Pneumatik
LAMBANG PENAMPANG NAMA
Katup dua tekan
(AND)
Katup satu tekan
(OR)
Katup aliran satu
arah dengan
pembalik pegas
501
Katup aliran satu
arah tanpa pegas
Katup pengatur
aliran (Cekik) satu
arah
Katup OR dengan
tekanan tertentu
Cekik dua arah
Katup Pengatur
tekanan udara
penyetel pegas
Secara detail fungsi dan mekanisme kerja katup pemroses
sinyal dapat dijelaskan sebagai berikut:
7.8.3 Katup Pengatur Tekanan (Pressure Control Valve)
Katup pengatur tekanan digunakan untuk mengatur tekanan
udara yang akan masuk ke dalam sistim pneumatik. Katup pengatur
tekanan udara akan bekerja pada batas-batas tekanan tertentu. Katup
502
pengatur tekanan udara berfungsi mengatur tekanan agar penggerak
pneumatik dapat bekerja sesuai dengan tekanan yang diharapkan.
Bila telah melewati tekanan yang diperlukan maka katup ini akan
membuka secara otomatis, udara akan dikeluarkan, hingga tekanan
yang diperlukan tidak berlebihan. Untuk mendapatkan tekanan yang
sesuai dengan keperluan dapat dilakukan dengan cara mengatur
putaran pegas yang ada. Sesuai fungsinya katup pengatur tekanan
dapat disimbolkan sebagai berikut :
Tabel 4. Jenis dan Simbol Katup Pembatas Tekanan
Pressure
regulator
Pressure relief
valve
Pressure
regulator with
self relieving
Sequence
valve
7.8.4 Katup Pengatur Aliran (Flow Control Valve)
Katup ini digunakan untuk mengatur volume aliran yang berarti
mengatur kecepatan gerak piston (aktuator). Biasanya dikenal juga
dengan istilah cekik. Fungsi dari pemasangan flow control valve pada
rangkaian pneumatik antara lain untuk membatasi kecepatan
maksimum gerakan piston/motor pneumatik, untuk membatasi daya
yang bekerja, serta untuk menyeimbangkan aliran yang mengalir pada
cabang-cabang rangkaian pneumatik.
7.8.4.1 Katup AND (Two Pressure Valve)
Katup dua tekan akan bekerja apabila mendapat tekanan dari
dua sisi secara bersama-sama. Apabila katup ini mendapat tekanan
dari arah X (1,2) saja atau dari arah Y (1,4) saja maka katup tidak
akan bekerja (udara tidak dapat keluar ke A). Tetapi apabila mendapat
tekanan dari X (1,2) dan Y (1,4) secara bersama-sama maka katup ini
akan dapat bekerja sesuai fungsinya. Secara simbolik dapat dituliskan
sebagai berikut :
503
Tabel 5. Simbol dan Tabel Logika katup AND
PENAMPANG SIMBOL SIMBOL LOGIKA
RANG. PNUAMATIK ELEKTRIK TABEL LOGIKA
X1 X2 A
0 0 0
0 1 0
1 0 0
.X1
X2
1 1 1
7.8.4.2 Katup OR (One Pressure Valve)
Katup OR akan bekerja bila dari salah satu sisi katup terdapat
udara bertekenan, baik dari sisi kiri X atau (X1) atau sisi kanan Y atau
(Y2), atau kedua-duanya. Dalam sistim elektrik katup OR diidentikkan
dengan rangkaian parallel. Arus listrik dapat mengalir pada salah satu
penghantar. Demikian pula pada pneumatik, udara bertekanan dapat
dialirkan pada salah satu sisi atau kedua sisinya secara bersamaan.
Katup OR dapat digambarkan dan disimpulkan sebagai berikut:
Tabel 6. Simbol dan Tabel Logika katup OR
PENAMPANG SIMBOL SIMBOL LOGIKA
504
RANGKAIAN
PNEUAMATIK
ELEKTRIK TABEL LOGIKA
X1 X2 A
0 0 0
0 1 1
1 0 1
.X1 X2
1 1 1
7.8.4.3 Katup NOT (Negations Valve)
Katup ini akan selalu bekerja berlawanan dengan sinyal yang
masuk, bila sinyal dalam kondisi ON maka outputnya (A) akan OFF
(mati), sedangkan pada posisi OFF maka outputnya akan ON. Dalam
pneumatik katup NOT dapat diartikan bahwa udara bertekanan akan
mengalir melalui katup NOT bila tidak diberi aksi, namun sebaliknya
udara bertekanan tidak dapat diteruskan bila katup NOT diberi aksi.
Katup ini biasanya dipakai untuk Emergency.
Tabel 7. Simbol dan Tabel Logika katup NOT
Simbol Pneumatik Logik Kontrol Tabel Logika
X A
0 1
1 0
7.8.4.4 Katup NOR (Not OR)
Katup ini akan bekerja selalu berlawanan dengan output katup
OR, bila output OR adalah ON, maka output NOR berupa OFF,
demikian pula sebaliknya. Tabel Logika katup NOR dapat dijelaskan
dalam tabel logika berikut:
Tabel 8. Logika katup NOR
X1 X2 A ( OR) A (NOR)
0 0 0 1
0 1 1 0
1 0 1 0
1 1 1 0
505
7.8.4.5 Katup NAND (Not AND)
Katup ini akan bekerja selalu berlawanan dengan output katup
AND, bila output katup AND adalah ON, maka output NAND berupa
OFF, demikian pula sebaliknya. Dalam pneumatik, udara bertekanan
akan diteruskan ke sistim pneumatik bila outputnya tidak AND, dan
akan berhenti bila inputnya AND. Katup NAND dapat digambarkan
sebagai berikut :
Tabel 9. logika katup NAND
X1 X2 A (AND) A (NAND)
0 0 0 1
0 1 0 1
1 0 0 1
1 1 1 0
7.8.5 Katup Pengendali Sinyal
Sinyal yang telah diolah atau diproses selanjutnya akan dikirim
ke katup pengendali. Letak katup pengendali biasanya sebelum
aktuator. Katup ini akan secara langsung mengendalikan aktuator baik
berupa silinder pneumatik maupun motor pneumatik. Katup
pengendalian biasanya memiliki dua kemungkinan, yaitu mengaktifkan
aktuator maju (setzen/S) atau mengembalikan aktuator ke posisi
semula/mundur (rucksetzen/R).
Katup pengendali sinyal terdiri dari beberapa jenis, antar lain,
katup 5/2, 5/3, 4/2, 3/2, dan sebagainya. Salah satu contoh cara
pembacaan katup pengendali adalah sebagai berikut:
Gambar 46. Katup Kendali 5/2
Katup di atas terdiri dari 2 ruang, yaitu sisi kiri ruang a, dan sisi
kanan ruang b. Setiap ruang terdiri dari 5 saluran/port, yaitu saluran 1,
2, 3, 4, dan 5. Pada sisi kiri dan kanannya terdapat kode penggerak
katup tersebut misalnya penggerak udara bertekanan, penggerak
mekanik, penggerak elektrik, penggerak hydrolik, dan lain-lain. Dilihat
a b
506
dari jenis penggerak katupnya, katup pengendali sinyal terdiri dari
beberapa jenis antara lain:
7.8.5.1 Katup Kendali 5/2 penggerak udara kempa
Katup kenndali 5/2 penggerak udara kempa ini terdiri dari lima
port, masing-masing diberi nomor. Pada bagian bawah (input) terdapat
saluran masuk udara kempa yang diberi kode nomor 3, dan dua
saluran buang yang diberi kode 3.dan 5. sedangkan bagian atas
(output) terdapat dua saluran (port) yang diberi kode nomor 2 dan 4.
Kedua saluran genap tersebut akan dihubungkan dengan aktuator.
Selain itu terdapat dua ruang yang diberi nama ruang a dan ruang b.
Kedua ruang diaktifkan/digeser oleh udara bertekanan dari sisi 14, dan
sisi 12. Pada umumnya sisi 14 akan mengaktifkan ruang a sehingga
port 1 terhubung dengan port 4, aktuator bergerak maju. Sisi 12 untuk
mengaktifkan ruangan b yang berdampak saluran 1 terhubung dengan
saluran 2, sehingga aktuator bergerak mundur.
Gambar 47. Penampang dan Simbol Katup Kendali 5/2 Pengggerak Udara Kempa
7.8.5.2 Katup Kendali 5/2 penggerak udara kempa dan Mekanik
Katup kendali 5/2 penggerak udara kempa dan mekanik ini
terdiri dari lima port, masing-masing diberi nomor 1, 2, 3, 4, dan 5.
Pada bagian bawah (input) terdapat saluran masuk udara kempa yang
diberi kode nomor 3, dan dua saluran buang yang diberi kode 3 dan 5.
Bagian atas (output) terdapat dua saluran (port) yang diberi kode
nomor 2 dan 4 yang akan dihubungkan dengan aktuator. Selain itu
terdapat dua ruang yang diberi nama ruang a dan ruang b.
Perbedaannya dengan katup di atas adalah Kedua ruang dapat
diaktifkan/digeser oleh tenaga mekanik dan oleh udara bertekanan.
Biasanya penggerak mekanik difungsikan untuk melakukan cheking
apakah katup dapat berfungsi dengan baik atau tidak.
507
Gambar 48. Penampang dan Simbol Katup Kendali 5/2 Pengggerak Mekanik dan
Udara Kempa
7.8.5.2 Katup Kendali 5/2 Penggerak Udara Kempa dan Pegas
Katup kendali 5/2 penggerak udara kempa dan pembalik pegas
ini prinsipnya sama dengan katup kendali sebelumnya. Perbedaannya
katup ini dilengkapi pegas, yang berfungsi untuk mengembalikan katup
ke posisi semula secara otomatis bila udara bertekanan penggerak
katup tersebut terputus. Biasanya pembalik pegas ini difungsikan
untuk mempertahankan katup agar tetap ke posisi semula setelah
bergeser.
Gambar 49. Penampang dan Simbol Katup Kendali 5/2 Pengggerak Mekanik Udara
Kempa dan Pembalik Pegas
7.8.5.3 Katup Kendali 5/2 penggerak Magnet
Katup kendali 5/2 penggerak udara magnet ini prinsipnya sama
dengan katup kendali sebelumnya. Perbedaannya katup ini dilengkapi
kumparan/spull yang dililitkan ke inti besi. Bila kumparan dilalui arus,
maka inti besi akan menjadi magnet. Magnet ini akan mengeser
ruangan katup sesuai dengan gerakan yang diinginkan. Biasanya
katup ini digunakan untuk sistem elektropneumatik atau elektro
hydrolik.
508
Gambar 50. Simbol Katup Kendali 5/2 Pengggerak Magnet
Selain sistem penggerak katup, jenis dan simbol komponen pneumatik
lainnya juga terdiri dari berbagai jenis seperti dapat dilihat pada tabel
berikut:
Tabel 10. Jenis dan Simbol Komponen Sistim Pneumatik Lainnya
(FESTO FluidSIM)
Simbol Nama Keterangan
atau
Sumber udara
bertekanan
Sumber udara
bertekanan berasal
dari kompresor
Saluran
Kontrol
Saluran kontrol antar
peralatan pneumatik
Saluran
tenaga/kerja
Saluran kerja dari
kompresor
Saluran
berhubungan
Dua, tiga atau lebih
saluran udara yang
saling berhubungan
Saluran
bersilangan
Dua, tiga atau lebih
saluran udara yang
saling bersilangan
Filter udara Berfungsi sebagai
peredam suara agar
tidak bising
Tangki
penampung
udara
Penampung udara
bertekanan
Filter udara Dipasang sebelum
masuk ke
penampung
509
Pemisah air Berfungsi untuk
memisahkan air dari
udara
Pemanas
udara
Pengering udara
sebelum masuk ke
instalasi pneumatik
Pelumasan Pencampuran udara
dengan pelumas
agar mengurangi
keausan pada
peralatan pneumatik
FR/L Unit
FR/L unit merupakan
Unit pelayanan udara
bertekanan yang
terdiri dari Filter,
Regulator dan
Lubrication
Katup timer/tunda waktu,
berfungsi untuk
mengaktifkan aktuator
setelah waktu tertentu
7.9 Model Pengikat (Types Of Mounting)
Cara-cara pengikat silinder (aktuator) pada mesin atau
pesawat dapat dilaksanakan/dirancang dengan pengikat permanen
atau remanen tergantung keperluan. Berikut ini gambar-gambar cara
pengikatan.
510
Gambar . Type Of Mounting
Gambar 51. Tipe-Tipe Mounting
8. Sistim Kontrol Pneumatik................................................
Komponen yang ada dalam rangkaian sistim pneumatik harus
dapat bekerja sama satu dengan lainnya agar menghasilkan gerakan
output aktuator yang sesuai dengan kebutuhan. Bagian ini akan
mendiskripsikan tentang komponen-komponen sistim kontrol
pneumatik, seperti katup sinyal, katup pemroses sinyal, dan katup
kendali. Selain itu untuk memudahkan secara teoritis, akan dijelaskan
pula tentang Karnaught Diagram.
8.1 Pengertian Sistim Kontrol Pneumatik
Sistim udara bertekanan tidak terlepas dari upaya
mengendalikan aktuator baik berupa silinder maupun motor
pneumatik, agar dapat bekerja sebagaimana yang diharapkan.
Masukan (input) diperoleh dari katup sinyal, selanjutnya diproses
melalui katup pemroses sinyal kemudian ke katup kendali sinyal.
Bagian pemroses sinyal dan pengendali sinyal dikenal dengan bagian
kontrol. Bagian kontrol akan mengatur gerakan aktuator (output) agar
sesuai dengan kebutuhan. Sistim kontrol pneumatik merupakan
bagian pokok sistim pengendalian yang menjadikan sistem pneumatik
dapat bekerja secara otomatis. Adanya sistim kontrol pneumatik ini
akan mengatur hasil kerja baik gerakan, kecepatan, urutan gerak, arah
511
gerakan maupun kekuatannya. Dengan sistim kontrol pneumatik ini
sistem pneumatik dapat didesain untuk berbagai tujuan otomasi dalam
suatu mesin industri.
Fungsi dari sistim kontrol pneumatik ini untuk mengatur atau
mengendalikan jalannya tenaga fluida hingga menghasilkan bentuk
kerja (usaha) yang berupa tenaga mekanik melalui silinder pneumatik
maupun motor pneumatik. Bentuk-bentuk dari sistim kontrol pneumatik
ini berupa katup (valve) yang bermacam-macam. Menurut fungsinya
katup-katup tersebut dibedakan menjadi tiga kelompok yaitu: a) Katup
Sinyal (sensor), b) Katup pemroses sinyal (processor), dan c) Katup
pengendalian. Katup-katup tersebut akan mengendalikan gerakan
aktuator agar menghasilkan sistim gerakan mekanik yang sesuai
dengan kebutuhan.
Katup sinyal adalah suatu alat yang menerima perintah dari
luar untuk mengalirkan, menghentikan atau mengarahkan fluida yang
melalui katup tersebut. Perintah tersebut berupa aksi, bisa melalui
penekan, roll, tuas, baik secara mekanik maupun elektrik yang akan
menimbulkan reaksi pada sistim kontrol pneumatik. Unit katup sinyal
merupakan gabungan dari berbagai katup yang berfungsi memberikan
input (sinyal) pada suatu unit prosesor (pemroses sinyal) agar
menghasilkan gerakan aktuator yang sesuai dengan kebutuhan.
Katup sinyal akan menghasilkan sinyal/sensor sebagai
masukan (input) guna diproses ke katup pemroses sinyal. Katup sinyal
dilambangkan dengan katup yang terdiri dari beberapa ruangan (misal:
ruang a, b, c) dan saluran udara yang dituliskan dalam bentuk angka,
misal saluran 1, 2, 3, dan setersunya. Sedangkan jenis penekannya
(aksi) mempunyai beberapa pilihan missal, melalui penekan manual,
tuas, roll, dan sebagainya., seperti contoh berikut ini:
9. Dasar Perhitungan Pneumatik…………………………………
Dasar perhitungan pneumatik merupakan bagian yang akan
membahas tentang perhitungan dasar dalam pneumatik. Bagian ini
akan mendeskripsikan tentang perhitungan tekanan udara (P),
perhitungan debit aliran udara (Q), kecepatan torak (V), Gaya Torak
(F) dan dasar perhitungan daya motor. Sebelum melaksanakan
perhitungan pneumatik terlebih dahulu harus mengetahui konversikonversi
satuan yang sering dipakai dalam perhitungan dasar
pneumatik. Adapun konversi satuan tersebut antara lain : a) satuan
panjang, b) satuan volume, c) satuan tekanan, d) satuan massa, e)
satuan energi, f) satuan gaya dan g) satuan temperatur. Selengkapnya
dapat dilihat di bawah ini :
512
�� Satuan panjang - Volume
1 ft = 0.3084 m 1liter = 10 -3 m 3 = 1 dm3
1 inch = 2.540 cm 1 gal = 3.7854 liter
1 mile = 5280 ft 1ft3 = 28.317 liter
= 1.6093 km 1 inch3 = 16.387 cm 3
1 km = 1000 m
1 m = 100 cm
1 cm = 0.3937 inch = 7.4805 gal
�� Massa - Gaya
1 Ib(m) = 0.45359237 kg 1Ibf = 4.4482 N
= 7000 grain 1 N = 1 kg-m/s2
1 kg = 1000 g 1 ton = 0.22481 Ibf
1 ton = 1000 kg
1 slug = 32.174 Ibm
= 14.5939 kg
= 444, 800 dyne
�� Tekanan
1 kPa = I000 N/m2 = 20.886 Ibf /ft2
1 atm = 760 torr = 1.01325 x 10 5 N/m 2
1 Pa = 1 N/m2
1 bar = 1.105 Pa
1 bar = 0.9869 atm
�� Energi
1 torr = 1 mm Hg
1 J = 1 kg-m2 /s 2
= 1.933 × 10 -2 psi
1 mm Hg = 0.01934 Ibf /in2 = 10 7 erg
1 erg = 1 dyne-cm
1 kalori = 4.186 J
1 Btu = 252.16 kal
1 in. Hg = 0.491 Ibf /in 2 = 1.05504 kJ
1 ft-lbf = 1.3558 J
1dyne/cm 2 = 10 -1 N/m 2
1 ev = 1.602 x 10 -19 J
1 W = 1 J/s
�� Temperatur/suhu
C = 5 R = 4 F = 9
oR = 4/5 x oC
oC = 5/4 x oR
oF = (9/5 x oC) + 32o
oC = 5/9 x (oF-32o)
1 °K = 1.8 °R
°K = °C + 273.15
513
9.1 Tekanan Udara
P atm
Pe
Gambar 52. Sistim Tekanan dalam Pneumatik
Udara yang mengalir ke saluran sistem pneumatik akan
mengalami penurunan tekanan (head losses) akibat adanya gesekan
sepanjang saluran dan belokan. Penurunan tekanan tersebut menurut
Majumdar: 2001, memiliki persamaan :
d xPabs
P x xQ xL 5
Δ = 1,6 103 1,85 Pa
Dimana : L = panjang salura (m)
D = Diameter dalam saluran (m)
Q = Debit aliran udara (m3/s)
Pabs = Tekanan absolute dalam Pa (N/m2)
Catatan : 1 bar = 105 (N/m2) = 105 Pa (Pascal)
A. Pe = A. P atm + W,
Dimana :
W = berat benda = m.g = ?.V.g = ?.A.h. g
A = luas penampang
P atm = tekanan atmosfer
Pe = tekanan pengukuran
Dengan mengeliminasi A, maka P1 = ?. g. h
? P = Pe – P atm = ?. g. h - 1 = ?. g. h (kPa)
h
A
Pe
Pe
514
9.2 Analisa Aliran Fluida (V)
Udara yang melewati saluran dengan luas penampang A (m2)
dengan kecepatan udara mengalir V (m/dtk), maka akan memiliki
debit aliran Q (m3/dtk) sebesar A (m2) x V (m/dtk).
Gambar 53. Analisa Debit Udara
9.3 Kecepatan Torak (V)
Suatu silinder pneumatik memiliki torak dengan luas dan
memiliki luas penampang stang torak, maka kecepatan torak saat
maju akan lebih kecil dibandingkan dengan saat torak bergerak
mundur.
Gambar 54. Analisis Kecepatan Torak
Vmaju = A
Q
Vmundur =
An
Q
Dimana :
V = kecepatan torak (m/s)
Q = debit aliran udara (ltr/mnt)
A = luas Penampang Torak (m2)
An= A-Ak (m2)
Debit Aliran Udara (Q)
Q (m3/dtk) = A (m2) . V (m/dtk)
Bila melewati melalui saluran yang
memiliki perbedaan luas
penampang A, maka debit udara
akan tetap, namun kecepatannya
akan berubah, sebandang dengan
perubahan luas penampangnya
Q1 = Q2 , sehingga
1
2
2
1
A
A
V
V =
515
9.4 Gaya Torak (F)
Gambar 55. Analisis Gaya Torak
Dimana:
F = Gaya torak (N)
Pe = Tekanan kerja/effektif (N/m2)
A = Luas Penampang (m2)
An = A-Ak (m2)
Ak = Luas batang torak (m2)
9.5 Udara yang Diperlukan (Q)
Gambar 56. Analisis Debit Udara
Q maju = A. S. n .
atm P
(Pe P ) atm +
=.....(ltr/mn)
Q mundur = An. S. n .
atm P
(Pe P ) atm +
(lt/mnt)
Fmaju = P.A.η e …(N)
Fmundur = . .η e n P A ..(N) n
n
Ak
Ak
516
Dimana:
S = Langkah torak (m)
Pe = Tekanan (N/m2)
A = Luas Penampang (m2)
An = A-Ak (m2)
Ak = Luas batang torak (m2)
n = Banyaknya langkah (kali/menit)
Kebutuhan udara bertekanan yang diperlukan (Q) juga dapat
dicari melalui rumus:
( ) 12
2 3
10
101,3
0,7854 . + 101,3 10 −
= P x x
t
Q D S m3/s (Majumdar, 2001)
9.6 Perhitungan Daya Kompresor
Gambar 57. Analisis Daya Pompa
P2 = Daya output pompa (kW)
P1 = Daya Motor (kW)
9.7 Pengubahan Tekanan
Gambar 58. Analisis Tekanan pada Penampang Berbeda
P2 = Q . Pe
P2 =
600
Q. Pe
P1 =
η
2 P
517
Pe2 = Pe1 . η.
2
1
A
A
Dimana :
Pe1 = Tekanan awal (N/m2)
Pe2 = Tekanan akhir (N/m2)
A 1 = Luas Penampang 1
A 2 = Luas Penampang 2
10. Analisis Kerja Sistim Pneumatik
10.1 Pengendalian Langsung Silinder Sederhana
Gambar 59. Pengendalian Silinder Sederhana Secara Langsung
Cara Kerja :
Bila katup sinyal/sensor ditekan secara manual, maka udara
bertekanan dari kompressor akan mengalir ke katup tekan 3/2
pembalik pegas (1.1) melalui saluran 1 ke saluran 2. Udara
bertekanan akan diteruskan ke silinder sederhana pembalik pegas
(1.0), sehingga bergerak ke kanan (ON). Bila katup 1.1 di lepas, maka
silinder 1.1 akan kembali dengan sendirinya akibat adanya gaya pegas
di dalamnya. Udara sisa yang ada di dalam silinder 1.0 akan
dikeluarkan melalui katup 1.1 melalui saluran 2 ke saluran 3
selanjutnya dikembalikan ke udara luar (atmosfer). Rangkaian tersebut
termasuk dalam kategori pengendalian langsung, karena tanpa melalui
katup pemroses sinyal. Rangkaian ini hanya dapat digunakan untuk
menggeser/ mengangkat benda kerja paling sederhana.
1.1 ON
1.1 OF
518
Tabel 11. Logika untuk sistim di atas adalah sebagai berikut:
Katup 1.1 (S1) Silinder 1.0 (A)
0 0
1 1
Rangkaian ini dapat juga disebut identity, karena bila diberi
sinyal, silinder langsung bekerja, dan bila tidak diberi sinyal, silinder
tidak bergerak. Rangkaian ini dapat digunakan untuk menggeser
benda kerja, namun agar dapat bekerja secara otomatis, rangkaian
tersebut masih harus banyak mengalami penyempurnaan.
Penggunaan silinder pneumatik sederhana pembalik pegas pada
mesin ini sangat rawan, karena saat silinder harus kembali ke posisi
semula memerlukan tenaga besar.
Rangkaian tersebut dapat digunakan bilamana bendanya
ringan dan gesekan benda seminal mungkin, sehingga dengan gaya
pegas pembalik yang ada dapat mengembalikan silinder ke posisi
semula dengan mudah. Idealnya untuk mesin penggeser seperti di
bawah ini menggunakan silinder penggerak ganda. Dimana tekanan
udara yang ada dapat digunakan untuk gerak maju dan mundur
silinder pneumatik secara sempurna.
Gambar 60. Penggeser Benda Kerja
10.2 Pengendalian Tak Langsung Silinder Penggerak Ganda
Pengendalian tak langsung pada sistim pneumatik karena
udara bertekanan tidak langsung disalurkan untuk menggerakkan
aktuator, melainkan disalurkan ke katup kendali terlebih dahulu.
Setelah katup bergeser, baru kemudian udara bertekanan akan
mengalir menggerakan aktuator. Adapun sistim kendali tak langsung
dapat dilihat pada gambar 61 di bawah ini:
519
Gambar 61. Rangkaian dan Diagram Gerak Silinder 1.0 Melalui Dua Katup
Cara Kerja :
Bila katup sinyal 1.2 ditekan secara manual sesaat, maka
udara bertekanan dari kompresor akan mengalir ke katup kendali 1.1
melalui sisi 14, sehingga katup kendali 5/2 akan bergeser ke kanan.
Udara dari kompresor akan mengalir melalui saluran 1 ke 4 diteruskan
ke pengatur aliran (cekik) kemudian ke Silinder 1.0. Silinder 1.0 akan
bergerak ke kanan secara perlahan-lahan sesuai dengan pengaturan
cekik.
Silinder 1.0 akan kembali bila katup sinyal 1.3
ditekan/diaktifkan sesaat sehingga udara akan mengalir ke katup
1.2 ON - OF
1.3 ON - OF
520
kendali 1.1 yang menyebabkan katup 1.1 kembali ke kiri melalui sisi
12. Udara dari kompresor akan menglir ke silinder pneumatik melalui
saluran 1 ke 2 diteruskan ke silinder dari sisi kanan. Silinder akan
kembali secara berlahan sesuai dengan pengaturan cekik.
Tabel 12. Logika untuk sistim di atas adalah sebagai berikut:
Katup 1.2 (S1) Katup 1.3 (S2) Silinder 1.0 (A)
0 0 ?
0 1 0
1 0 1
1 1 *
Keterangan : ? = tergantung posisi sebelumnya
* = tak tentu
10.3 Pengendalian Gerak Otomatis Silinder Penggerak Ganda
Aplikasi dari gerakan ini dapat digunakan untuk menekan atau
menggeser benda kerja sampai titik tertentu hingga menekan katup
roll 1.3, kemudian silinder akan kembali secara otomatis. Silinder
Penggerak Ganda akan bergerak maju dan mundur secara otomatis,
bila katup 1.2 diganti penekan roll kemudian dipasang bersama
dengan katup roll 1.4. Klasifikasi rangkaian ini dapat dituliskan
sebagai berikut :
Gambar 62. Pengendalian Otomatis Silinder Penggerak Ganda
AKTUATOR
Pengendali
Katup pengendali
Katup pemroses sinyal
Katup sinyal
Sumber energi
521
Sistim gerak silinder penggerak ganda dapat dilihat pada
diagram gerak silinder 1.0 di bawah ini. Bila katup 1.4 aktif pada posisi
awal dan knop katup 1.2 ditekan maka katup 1.2 dan 1.4 akan aktif
secara bersamaan atau dapat ditulis sebagai 1.2 and 1.4 (1.2 ? 1.4),
maka silinder 1.0 akan bergerak maju, silinder 1.0 akan kembali
secara otomatis bila telah menekan katup roll 1.3
Gambar 63. Diagram Gerak Silinder 1.0 Penggerak Ganda
Aplikasi dari sistim gerak ini dapat digunakan pada mesin
penekuk plat otomatis seperti di bawah ini:
Gambar 64. Aplikasi Gerak Silinder 1.0 A+, A -
11. Aplikasi Pneumatik dalam Proses Produksi......................
11.1 Pintu Bus dengan Kontrol Pneumatik
Silinder pneumatik penggerak ganda diletakkan di sisi dalam
salah satu daun pintu lipat bus. Bagian pangkal silinder penggerak
ganda diikatkan pada bodi mobil mekakui engsel, demikian pula pada
ujung batang torak silinder, sehingga gerakan maju mundur stang
torak akan memudahkan pintu bus membuka dan menutup dengan
1.2 ? 1.4
1.3
1.3
1.4
START 1.2
522
fleksibel. Pintu bus akan menutup bila batang torak silinder pneumatik
penggerak ganda bergerak maju (A+), sedangkan pintu bus akan
membuka bila batang torak silinder pneumatik penggerak ganda
tersebut bergerak mundur (A -).
Agar dapat bekerja seperti di atas, maka rangkaiannya adalah
sebagai berikut:
Diagram Rangkaian Kontrol Pintu Bus Otomatis
Silinder 1 A 1S1
1V5 1V6
1.4 (Y) 1.2 (X)
1V3
1V2
1S1 1S2 1S3 1S4
0Z1
1 3
2
1
2
3 1
2
3 1
2
3
1
4 2
5 3
1V4
1V1
Pintu bus Sopir Sopir
Tabel 13. Simbol dan keterangan rangkaian kontrol pintu bus otomatis.
= Silinder kerja ganda
Gambar 65. Diagram Rangkaian Kontrol Pintu Bus Otomatis.
S1 S2 S3 S4
523
= Katup kontrol aliran satu arah
= Katup 5/2 dengan kontrol full
pneumatik
= Katup tunda waktu
= Katup balik fungsi “ATAU”
= Katup batas 3/2 dengan pegas
pembalik
524
= Katup tombol 3/2 dengan pegas
pembalik
= Katup tuas 3/2 dengan penahan
= Unit pelayanan udara (FR/L Unit)
= Sumber udara mampat
= Saluran kontrol
= Saluran kerja
525
1S2 1S3 1S4
1
0
2 3=1
1S1
Diagram Tahap Perpindahan
11.1.1 Simbol Logika
1S2
≥1 1S3
≥1 1V4
1.2 (X)
1
1S1 1V4
1.4 (Y)
(a) Gerakan pintu bus membuka
(silinder mundur)
(b) Gerakan pintu menutup
(silinder maju)
1S4
Gambar 67. Simbol logika untuk gerakan pintu bus
Gambar 66. Diagram Tahap Perpindahan
526
Table 11. Tabel Logika Gerakan Pintu Bus
1.2 (X) 1.4 (Y)
0 0 0 0 0 0 tidak tentu
0 0 0 1 1 0 0 sil. mundur (pintu membuka)
0 0 1 0 1 0 0 sil. mundur (pintu membuka)
0 0 1 1 1 0 0 sil. mundur (pintu membuka)
0 1 0 0 1 0 0 sil. mundur (pintu membuka)
0 1 0 1 1 0 0 sil. mundur (pintu membuka)
0 1 1 0 1 0 0 sil. mundur (pintu membuka)
0 1 1 1 1 0 0 sil. mundur (pintu membuka)
1 0 0 0 0 1 1 sil. maju (pintu menutup)
1 0 0 1 1 1 * tidak tentu
1 0 1 0 1 1 * tidak tentu
1 0 1 1 1 1 * tidak tentu
1 1 0 0 1 1 * tidak tentu
1 1 0 1 1 1 * tidak tentu
1 1 1 0 1 1 * tidak tentu
1 1 1 1 1 1 * tidak tentu
Keterangan :
= tidak ada tekanan udara pada saluran 1.2 (X) dan saluran 1.4 (Y)
* = ada tekanan udara pada kedua saluran 1.2 (X) dan 1.4 (Y)
1S1 1S2 1S3 1S4 1V4 A KETERANGAN
11.1.2 Untuk Saluran 1.2 (X)
Persamaan matematisnya :
( ) ( ) 1 2 3 4 1 2 3 4 X = S Λ S Λ S Λ S ∨ S Λ S Λ S Λ S
( ) ( )
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
1 2 3 4 1 2 3 4
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
S S S S S S S S
S S S S S S S S S S S S
S S S S S S S S S S S S
S S S S S S S S S S S S
X S S S S S S S S S S S S
Λ Λ Λ ∨ Λ Λ Λ
Λ Λ Λ ∨ Λ Λ Λ ∨ Λ Λ Λ ∨
Λ Λ Λ ∨ Λ Λ Λ ∨ Λ Λ Λ ∨
Λ Λ Λ ∨ Λ Λ Λ ∨ Λ Λ Λ ∨
= Λ Λ Λ ∨ Λ Λ Λ ∨ Λ Λ Λ ∨
527
11.1.3 Diagram Karnought :
Untuk saluran 1.4 (Y)
Persamaan matematisnya :
( ) ( )
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
1 2 3 4 1 2 3 4
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
S S S S S S S S
S S S S S S S S S S S S
Y S S S S S S S S S S S S
Λ Λ Λ ∨ Λ Λ Λ
Λ Λ Λ ∨ Λ Λ Λ ∨ Λ Λ Λ ∨
= Λ Λ Λ ∨ Λ Λ Λ ∨ Λ Λ Λ ∨
( ) ( )
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
1 2 3 4 1 2 3 4
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
S S S S S S S S
S S S S S S S S S S S S
Y S S S S S S S S S S S S
Λ Λ Λ ∨ Λ Λ Λ
Λ Λ Λ ∨ Λ Λ Λ ∨ Λ Λ Λ ∨
= Λ Λ Λ ∨ Λ Λ Λ ∨ Λ Λ Λ ∨
Gambar 68. Diagram Karnought untuk saluran 1.2 (X)
0
0
S1
S2
S3
S4
X = S 2 ∨ S 3 ∨ S 4
528
11.1.4 Diagram Karnought
Cara Kerja Rangkaian Pintu Bus dengan Kontrol Pneumatik
Pada saat bus sedang menunggu penumpang di terminal, halte
ataupun tempat-tempat pemberhentian bus lainnya, maka pintu
dikondisikan terbuka terus. Hal ini dimungkinkan dengan
mengoperasikan katup S4. Ketika katup S4 dioperasikan, saluran 1
terbuka, saluran 3 tertutup, aliran udara dari saluran 1 ke saluran 2
menuju saluran 1.2 (X) pada katup V4 melalui katup V3. Aliran udara
pada katup V4 adalah udara masuk saluran 1 keluar saluran 2 menuju
saluran silinder bagian depan melalui katup V6. Udara mendorong
silinder ke belakang (A-). Udara dalam silinder bagian belakang
didorong keluar menuju saluran 4 dan keluar saluran 5 pada katup V4
melalui katup V5. Dengan gerakan A- (silinder mundur) maka pintu bus
akan terbuka. Pada saat kondisi pintu bus terbuka maksimal, akan
mengaktifkan katup S1. Sehingga aliran udara pada katup S1 adalah
saluran 1 terbuka, saluran 3 tertutup, udara mengalir dari saluran 1 ke
saluran 2 dan selanjutnya diteruskan ke katup V1. Aliran udara ini akan
mengaktifkan katup V1 sehingga udara dari kompresor akan mengalir
ke katup V4 melalui saluran 1.4 (Y). Pada saat yang bersamaan, pada
saluran 1.2 (X) masih terdapat udara mampat sehingga kondisi ini
1 1 1 1
1 1 1 1
S4
S3
S2
S1
Y = S1
Gambar 69. Diagram Karnought untuk saluran 1.4 (Y)
529
tidak akan mempengaruhi posisi katup V4. Posisi silinder masih dalam
kondisi awal dan posisi pintu bus masih dalam keadaan terbuka terus.
(lihat gambar 70)
Silinder 1 A 1S1
1V5 1V6
1.4 (Y) 1.2 (Y)
1V3
1S1 1S4
1 3
2
1
2
3
1
4 2
5 3
1V4
1V1
Sopir
Gambar 70. Membuka pintu bus dengan menggunakan katup S4
Pada saat bus akan berangkat, sopir/kondektur bus harus
menutup pintu bus terlebih dahulu. Untuk itu maka katup S4 harus
dikembalikan ke posisi semula. Saluran 1 tertutup dan saluran 3
terbuka. Udara mampat pada saluran 1.2 (X) akan mengalir ke katup
V3 menuju saluran 2 dan dibuang melalui saluran 3 pada katup S4.
Akibatnya udara pada saluran 1.4 (Y) akan mendorong katup V4
sehingga aliran udara pada katup V4 adalah udara dari kompresor
masuk saluran 1 diteruskan ke saluran 4 menuju katup V5 dan
kemudian masuk ke saluran silinder bagian belakang. Udara pada
bagian depan akan didorong ke luar melewati katup V6 menuju saluran
2 dan dibuang melalui saluran 3 pada katup V4. Dengan gerakan maju
ini (A+), pintu bus akan segera tertutup (lihat gambar 71)
S1 S4
530
Silinder 1 A 1S1
1V5 1V6
1.4 (Y) 1.2 (X)
1V3
1S1 1S4
1 3
2
1
2
3
1
4 2
5 3
1V1
Sopir
1V4
Gambar 71. Menutup pintu bus dengan menggunakan katup S4
Apabila di tengah perjalanan ada penumpang yang akan turun,
maka untuk membuka pintu, penumpang tinggal menekan katup S2.
Pada waktu katup S2 ditekan maka saluran 1 terbuka dan saluran 3
tertutup. Aliran udara dari saluran 1 menuju saluran 2 untuk
selanjutnya diteruskan ke V2 dan V3, kemudian menuju ke katup V4
melalui saluran 1.2 (X). Aliran udara pada katup V4 udara masuk
saluran 1 menuju saluran 2 kemudian diteruskan ke katup V6.
Selanjutnya diteruskan ke silinder melalui saluran bagian depan.
Udara mendorong silinder ke belakang. Udara pada bagian belakang
silinder akan didorong ke luar melalui katup V5 menuju saluran 4 dan
dibuang melalui saluran 5. Silinder bergerak mundur (A-) dan pintu bus
terbuka (lihat gambar 72).
S1 S4
531
Silinder 1 A 1S1
1V5 1V6
1.4 (Y) 1.2 (X)
1V3
1V2
1S1 1S2
1 3
2
1
2
3
1
4 2
5 3
1V4
1V1
Pintu bus
Gambar 72. Membuka pintu bus dengan menggunakan katup S2
Pada waktu pintu terbuka maksimal maka akan mengaktifkan
katup S1. Dengan terbukanya katup S1, maka katup V1 akan
mengalirkan udara dari kompresor menuju katup V4 melalui saluran
1.4 (Y). Pada saat udara masuk ke saluran 1.4 (Y), pada saluran 1.2
(X) tidak ada udara mampat karena pada saat katup S2 dilepas maka
posisi akan kembali ke posisi awal. Sehingga udara pada saluran 1.2
(X) akan segera dibuang ke udara bebas melalui saluran 3 pada katup
S2. Akibatnya silinder akan bergerak maju (A+) dan pintu bus akan
segera menutup kembali (lihat gambar 73).
S1 S2
532
Silinder 1 A 1S1
1V5 1V6
1.4 (Y) 1.2 (X)
1V3
1V2
1S1 1S2
1 3
2
1
2
3
1
4 2
5 3
1V4
1V1
Pintu bus
Gambar 74. Menutup pintu bus dengan menggunakan katup S2
Apabila akan menaikkan penumpang di tengah perjalanan,
maka untuk membuka pintu bus, dilakukan oleh sopir atau kondektur
bus tersebut yaitu dengan cara menekan katup S3. Ketika katup
ditekan, maka saluran 1 terbuka, saluran 3 tertutup, udara mengalir
dari saluran 1 ke saluran 2 untuk selanjutnya diteruskan ke saluran 1.2
(X) pada katup V4 melalui katup V2 dan katup V3. Aliran udara ini akan
mengubah arah aliran pada katup V4 yaitu udara masuk dari saluran 1
ke saluran 2 menuju katup V6. Selanjutnya masuk ke silinder melalui
saluran bagian depan. Silinder bergerak mundur (A-) dan pintu bus
akan terbuka (lihat gambar 75)
S1 S2
533
Silinder 1 A 1S1
1V5 1V6
1.4 (Y) 1.2 (X)
1V3
1V2
1S1 1S3
1 3
2
1
2
3
1
4 2
5 3
1V4
1V1
Sopir
Gambar 75. Membuka pintu bus dengan menggunakan katup S3
Pada saat pintu terbuka maksimal maka akan mengaktifkan
katup S1 sehingga udara dari kompresor akan mengalir dari saluran 1
ke saluran 2 menuju katup V1. Dengan terbukanya katup V1, maka
udara dari kompresor akan masuk ke katup V4 melalui saluran 1.4 (Y).
Akibatnya udara dari kompresor akan mengalir dari saluran 1 ke
saluran 4 menuju katup V5 menuju silinder bagian belakang. Maka
silinder akan bergerak maju (A+) dan pintu akan tertutup kembali (lihat
gambar 76).
S1 S2
534
Silinder 1 A 1S1
1V5 1V6
1.4 (Y) 1.2 (X)
1V3
1V2
1S1 1S3
1 3
2
1
2
3
1
4 2
5 3
1V4
1V1
Sopir
Gambar 76. Menutup pintu bus dengan menggunakan katup S3
Fungsi-fungsi katup V5 dan V6 adalah untuk mengatur
kecepatan gerak pintu bus pada saat membuka dan menutup. Katup
V1 merupakan katup tunda waktu. Katup ini berfungsi untuk
memberikan selang waktu pintu bus menutup kembali setelah pintu
bus terbuka. Sedangkan katup V2 dan V3 merupakan katup balik fungsi
“ATAU” yang memungkinkan pintu bus dapat dioperasikan dengan
menggunakan beberapa jenis katup pneumatik menurut situasi dan
kondisi pada saat pintu bus tersebut dioperasikan.
Sistim pneumatik juga bisa digunakan untuk melakukan
gerakan yang selama ini digerakan oleh tenaga manusia seperti
menekan/ menyetempel benda kerja, memotong, membuat profil pada
plat, dan lain-lain, seperti di bawah ini :
S1 S3
535
11.2 Penahan/penjepit benda (ragum)
Arah gerakan silinder pneumatik penggerak ganda pada ragum
di bawah ini adalah : A+ (menekan/menahan), A- (melepaskan
kembali ke posisi awal)
Gambar 77. Ragum pneumatik
11.3 Pemotong plat
Arah gerakan silinder pneumatik penggerak ganda: A+
(memotong), A- (kembali ke Posisi Awal). Ujung silinder pneumatik
diberi slide untuk pengarahkan mata pisau gergaji
11.4 Membuat profil plat
Benda kerja berupa plat diletakan di atas landasan berupa
profil sesuai bentuk yang diinginkan. Silinder pneumatik yang
digunakan berupa silinder pneumatik penggerak ganda. Gerakan
menekan benda kerja diawali dengan naiknya stang torak ke atas (A+)
selanjutnya akan menekan tuas mekanik, yang dihubungkan dengan
profil menekan plat. Setelah selesai dengan penekanan siolinder
pneumatik kembali ke Posisi Awal (A-). Tombol penekan dibuat dua
Gambar 78. Pemotong Material
536
buah, agar tidak terjadi kecelakaan pada lengan tangan saat
penekanan, sedangkan untuk mengangkat dilakukan dengan,
menekan satu buah tombol.
Gambar 79. Proses pembuatan profil plat
11.5 Pengangkat dan Penggeser Benda
Arah gerakan silinder pneumatik penggerak ganda
mengangkat material ke posisi atas (lihat Gambar 80), silinder A
naik/mengangkat (A+), ketika sampai di atas, silinder B mendorong
material ke konveyor atas (B+). Silinder B kembali ke Posisi Awal (B-).
selanjutnya silinder pneumatik A kembali turun ke posisi semula (A-),
sehingga siklusnya dapat ditulis: A+, B+, B-, A-. Untuk membuat
kontrol tersebut dapat menggunakan sistem Full Pneumatik,
elektropneumatik, maupun PLC (Programmable Logic Kontrol)
Gambar 80. Pengangkat dan Penggeser Benda
537
12. Pengangkat dan Penggeser Material Full Pneumatik......
Silinder pneumatik penggerak ganda 1.0 terletak pada arah
vertical. Pada ujung batang toraknya diletakan plat sebagai tempat
dudukan silinder 2.0. Batang torak slinder 1.0 akan mengangkat
material sampai ketinggian tertentu (A+). Selanjutnya stang torak
silinder 2.0 akan menggeser material ke konveyor lainnya (B+).
Silinder 1.0 akan kembali ke posisi awal (A-) selanjutnya silinder 2.0
juga akan kembali ke posisi awal (B-). Siklus A+,B+,A-,B- tersebut
akan berlangsung secara terus menerus selama suplai udara dari
katup 3/2 penggerak tuas 0.2 dihentikan.
12.1 Cara kerja
Untuk mengaktifkan rangkaian harus menekan terlebih dahulu
tuas katu 3/2 Way valve ke posisi ON. Tombol start 1.2 ditekan, udara
akan mengalir dari kompresor ke katup 1.2 dan katup 1.4, sehingga
katup AND akan mendapat suplai udara bertekanan dari dua sisi, yaitu
sisi 10 dan 11. Udara bertekanan akan diteruskan keluar melalui
saluran 16 menuju ke katup kontrol 1.1 (5/2 Way Valve) melalui sisi
14, sehingga mengakibatkan katup kontrol bergeser ke kanan
sehingga saluran 1 akan terhubung dengan saluran 4. Udara
bertekanan akan masuk ke sisi torak silinder bagian kiri, akibatnya
silinder A akan bergerak ke kanan hingga ujung stang torak menekan
katup 2.2. Tertekannya katup 2.2 mengakibatkan udara dari
konpressor mengalir dari saluran 1 ke 2, ditersukan ke katup kontrol
2.1 (5/2 Way Valve), melalui sisi 14, sehingga saluran 1 akan
terhubung dengan 4 diteruskan ke silinder bagian kiri. Silinder B
menjadi bergerak ke kanan (B+) hingga menekan katup 1.3 (3/2 Way
Valve). Aktifnya katup 1.3 mengakibatkan udara mengalir dari
Gambar 81. Pengangkatan benda
538
kompresor menuju katup kontrol 1.1 dari sisi 12, sehingga katup 1.1
akan kembali bergeser ke kiri. Udara dari kompresor akan melalui
saluran 1 ke 2 diteruskan ke sisi silinder sebelah kanan, sehingga
silinder A akankembali ke posisi awal (A-), hingga menekan katup 2.3.
Tertekannya katup 2.3 akan menyebabkan udara dari komporesor
akan mengalir ke katup kontrol 2.1 dari sisi 12, sehingga katup 2.1
akab kembali ke posisi semula. Udara dari kompresor akan mengalir
dari saluran 1 ke 2 diteruskan ke ke sisi silinder sebelah kiri, sehingga
silinder B akan kembali ke posisi awal (B-). Apabila tombol Strat 1.2
ditekan, maka siklus tersebut akan terus berlangsung seperti di atas,
demikian seterusnya.
13. Tes Formatif……………………………………………
13.1 Soal-Soal
a. Sebutkan kelebihan dan kekurangan sistem pneumatik
dibandingkan dengan sistem yang lain?
b. Gambarkan secara singkat cara kerja sistem pneumatik
beserta dengan komponen-komponen yang digunakan?
c. Sebutkan jenis-jenis katup beserta kegunaanya?
d. Rumus?
13.2 Kunci Jawaban
a. Sistem pneumatik memiliki keuntungan dan kelemahan
sebagai berikut :
1) Keuntungan/kelebihan
a) Ketersediaan yang tak terbatas, udara tersedia di
alam sekitar kita dalam jumlah yang tanpa batas
sepanjang waktu dan tempat.
b) Mudah disalurkan, udara mudah
disalurkan/pindahkan dari satu tempat ke tempat lain
melalui pipa yang kecil, panjang dan berliku.
c) Fleksibilitat Temperatur, udara dapat fleksibel
digunakan pada berbagai temperatur yang diperlukan,
melalui peralatan yang dirancang untuk keadaan
tertentu, bahkan dalam kondisi yang agak ekstrem
udara masih dapat bekerja.
d) Aman, udara dapat dibebani lebih dengan aman selain
itu tidak mudah terbakar, hubungan singkat (kotsleiting)
atau meledak sehingga proteksi terhadap kedua hal ini
cukup mudah, berbeda dengan sistim elektrik yang
dapat menimbulkan kostleting hingga kebakaran.
e) Bersih, udara yang ada di sekitar kita cenderung
bersih tanpa zat kimia yang berbahaya, dengan jumlah
kandungan pelumas yang dapat diminimalkan sisterm
pneumatik aman digunakan untuk industri obat-obatan,
makanan, dan minuman maupun tekstil
539
f) Pemindahan daya dan Kecepatan sangat mudah
diatur., udara dapat melaju dengan kecepatan yang
dapat diatur dari rendah hingga tinggi atau sebaliknya.
Bila Aktuator menggunakan silinder pneumatik, maka
kecepatan torak dapat mencapai 3 m/s. Bagi motor
pneumatik putarannya dapat mencapai 30.000 rpm,
sedangkan sistim motor turbin dapat mencapai
450.000 rpm.
g) Dapat disimpan, udara dapat disimpan melalui tabung
yang diberi pengaman terhadap kelebihan tekanan
udara. Selain itu dapat dipasang pembatas tekanan
atau pengaman sehingga sistim menjadi aman.
h) Mudah dimanfaatkan, udara mudah dimanfaatkan
baik secara langsung misal untuk membersihkan
permukaan logam dan mesin-mesin, maupun tidak
langsung, yaitu melalui peralatan pneumatik untuk
menghasilkan gerakan tertentu.
2) Kerugian/Kelemahan Pneumatik
a) Memerlukan instalasi peralatan penghasil udara.
Udara kempa harus dipersiapkan secara baik hingga
memenuhi syarat. memenuhi kriteria tertentu, misalnya
kering, bersih, serta mengandung pelumas yang
diperlukan untuk peralatan pneumatik, sehingga
memerlukan instalasi peralatan yang relatif mahal,
seperti kompressor, penyaring udara, tabung pelumas,
pengeering, regulator, dll.
b) Mudah terjadi kebocoran, Salah satu sifat udara
bertekanan adalah ingin selalu menempati ruang yang
kosong. Selain itu tekanan udara susah dipertahankan
dalam waktu bekerja. Oleh karena itu diperlukan seal
agar udara tidak bocor. Kebocoran seal dapat
menimbulkan kerugian energi. Peralatan pneumatik
harus dilengkapi dengan peralatan kekedapan udara
agar kebocoran pada sistim udara bertekanan dapat
ditekan seminimal mungkin.
c) Menimbulkan suara bising, Pneumatik menggunakan
sistim terbuka, artinya udara yang telah digunakan akan
dibuang ke luar sistim, udara yang keluar cukup keras
sehingga berisik sehingga akan menimbulkan suara
bising terutama pada saluran buang. Cara
mengatasinya adalah dengan memasang peredam
suara pada setiap saluran buangnya.
d) Mudah Mengembun, Udara yang bertekanan mudah
mengembun, sehingga sebelum memasuki sistem
harus diolah terlebih dahulu agar memenuhi
persyaratan tertentu, misal kering, memiliki tekanan
540
yang cukup, dan mengandung sedikit pelumas agar
mengurangi gesekat pada katup-katup dan aktuator.
b. Secara garis besar sistim elemen pada pneumatik dapat
digambarkan pada skema berikut :
c. Jenis-jenis katup pneumatik sebagai berikut :
1) Katup sinyal
Katup yang berfungsi sebagai saklar udara bertekanan dari
kompresor ke katup pemroses sinyal atau langsung ke
katup kendali. Katup sinyal dipasang antara kompresor
dengan katup pemroses sinyal. Contoh katup sinyal adalah
katup 3/2 baik penggerak roll, tuas, tekan dan lain-lain.
2) Katup pemroses sinyal
Katup pemroses sinyal berfungsi mengatur udara
bertekanan dari katup sinyal ke katup kendali. Katup
pemroses sinyal biasanya dipasang antara katup sinyal
sengan katup kendali, tetapi ada yang dipasang antara
katup kendali dengan aktuator. Contoh katup pemroses
sinyal adalah katup cekik satu arah, katup cekik duah arah,
time delay dan lain-lain.
Out put = (Aktuator)
Pengendali Sinyal =
Katup Pengendali Sinyal
Pemroses Sinyal/Prossesor = Katup
kontrol AND, OR, NOR, dll
Sinyal Input =
Katup Tekan, Tuas, Roll, Sensor, dll
Sumber Energi Udara bertekanan =
Kompressor
KLASIFIKASI CONTOH
541
3) Katup kendali
Katup kendali berfungsi mengalirkan udara bertekanan dari
katup pemroses sinyal ke aktuator. Katup kendali juga yang
mengendalikan/mengatur aktuator (silinder) akan bergerak
maju atau mundur. Katup kendali dipasang antara katup
pemroses sinya dengan katuator. Contoh katup kendali
adalah katup 5/2 baik yang selenoid (elektrik) maupun yang
full pneumatik.
14. Sistem Hydrolik.......................................................
14.1 Cairan Hydrolik
Cairan hydrolik yang digunakan pada sistem hydrolik harus
memiliki ciri-ciri atau watak (propertiy) yang sesuai dengan kebutuhan.
Property cairan hydrolik merupakan hal-hal yang dimiliki oleh cairan
hydrolik tersebut sehingga cairan hydrolik tersebut dapat
melaksanakan tugas atau fungsingnya dengan baik.
Adapun fungsi/tugas cairan hydolik: pada sistem hydrolik antara lain:
• Sebagai penerus tekanan atau penerus daya.
• Sebagai pelumas untuk bagian-bagian yang bergerak.
• Sebagai pendingin komponen yang bergesekan.
• Sebagai bantalan dari terjadinya hentakan tekanan pada akhir
langkah.
• Pencegah korosi.
• Penghanyut bram/chip yaitu partikel-partikel kecil yang
mengelupas dari komponen.
• Sebagai pengirim isyarat (signal)
14.1.1 Syarat Cairan Hydrolik
14.1.1.1 Kekentalan (Viskositas) yang cukup.
Cairan hydrolik harus memiliki kekentalan yang cukup agar
dapat memenuhi fungsinya sebagai pelumas. Apabila viskositas terlalu
rendah maka film oli yang terbentuk akan sangat tipis sehingga tidak
mampu untuk menahan gesekan. Demikian juga bila viskositas terlalu
kental, tenaga pompa akan semakin berat untuk melawan gaya
viskositas cairan
14.1.1.2 Indeks Viskositas yang baik
Dengan viscosity index yang baik maka kekentalan cairan
hydrolik akan stabil digunakan pada sistem dengan perubahan suhu
kerja yang cukup fluktuatif.
542
14.1.1.3 Tahan api (tidak mudah terbakar)
Sistem hydrolik sering juga beroperasi ditempat-tempat yang
cenderung timbul api atau berdekatan dengan api. Oleh karena itu
perlu cairan yang tahan api.
14.1.1.4 Tidak berbusa (Foaming)
Bila cairan hydrolik banyak berbusa akan berakibat banyak
gelembung-gelembung udara yang terperangkap dlam cairan hydrolik
sehingga akan terjadi compressable dan akan mengurangi daya
transfer. Disamping itu, dengan adanya busa tadi kemungkinan terjilat
api akan lebih besar.
14.1.1.5 Tahan dingin
Tahan dingin adalah bahwa cairan hydrolik tidak mudah
membeku bila beroperasi pada suhu dingin. Titik beku atau titik cair
yang dikehendaki oleh cairan hydrolik berkisar antara 10°-15° C
dibawah suhu permulaan mesin dioperasikan (star-up). Hal ini untuk
menantisipasi terjadinya block (penyumbatan) oleh cairan hydrolik
yang membeku.
14.1.1.6 Tahan korosi dan tahan aus
Cairan hydrolik harus mampu mencegah terjadinya korosi
karena dengan tidak terjadi korosi maka kontruksi akan tidak mudah
aus dengan kata lain mesin akan awet.
14.1.1.7 Demulsibility (Water separable)
Yang dimaksud dengan de-mulsibility adalah kemampuan
cairan hydrolik, karena air akan mengakibatkan terjadinya korosi bila
berhubungan dengan logam.
14.1.1.8 Minimal compressibility
Secara teoritis cairan adalah uncomprtessible (tidak dapat
dikempa). Tetapi kenyataannya cairan hydrolik dapat dikempa sampai
dengan 0,5 % volume untuk setiap penekanan 80 bar oleh karena itu
dipersyaratkan bahwa cairan hydrolik agar seminimal mungkin dpat
dikempa.
14.1.2 Macam-macam cairan hydrolik
Pada dasarnya setiap cairan dapat digunakan sebagai media
transfer daya. Tetapi sistem hydrolik memerlukan persyaratanpersyaratan
tertentu seperti telah dibahas sebelumnya berhubung
dengan konstruksi dan cara kerja sistem.
14.1.2.1 Oli hydrolik (Hydraulic oils)
Oli hydrolik yang berbasis pada minyak mineral biasanya
digunakan secara luas pada mesin-mesin perkakas atau juga mesinmesin
industri.
Menurut standar DIN 51524 dan 512525 dan sesuai dengan
karakteristik serta komposisinya oli hydrolik dibagi menjadi tiga (3)
kelas :
• Hydraulic oil HL
• Hydraulic oil HLP
543
• Hydraulic oil HV
Pemberian kode dengan huruf seperti di atas artinya adalah
sebagai berikut :
Misalnya oil hydrolik dengan kode : HLP 68 artinya :
H = Oli hydrolik
L = kode untuk bahan tambahan oli (additive) guna meningkatkan
pencegahan korsi dan/atau peningkatan umur oli
P = kode untuk additive yang meningkatkan kemampuan menerima
beban.
68 = tingkatan viskositas oli
14.1.2.2 Cairan Hydroik tahan Api (Low flammability)
Yang dimaksud cairan hydrolik tahan api ialah cairan hydrolik
yang tidak mudah atau tidak dapat terbakar.
Cairan hydrolik semacam ini digunakan oleh sistem hydrolik
pada tempat-tempat mesin-mesin yang resiko kebakarannya cukup
tinggi seperti :
• Die casting machines
• Forging presses
• Hard coal mining
• Control units untuk power station turbines
• Steel works dan rolling mills
Pada dasarnya cairan hydrolik tahan api ini dibuat dari
campuran oli dengan air dari oli sintetis. Tabel berikut ini menunjukan
jenis-jenis cairan hydrolik tahan api tersebut :
Tabel 14. Jenis-jenis cairan hidrolik tahan api
Kode No Pada Lembar
Standar VDMA Komposisi Persentase (%)
kandungan Air
HFA 24320 Oil-water emulsion 80-98
HFB 24317 Water-oil emulsion 40
HFC 24317 Hydrolis solusion,
e.g : water glyco
35-55
HFD 24317 Anhydrolis liquid,
e.g : phosphate
ether
0-0.1
544
Perbandingan antara macam-macam cairan hydrolik tersebut
di atas dapat kita lihat pada tabel berikut :
Tabel 15. Perbandingan macam-macam cairan hidrolik
Type of Fluid
Petrol Oil Water
Glycol
Phosphor
Ester
Oil-in
Water
Oil
Synthetic
Free
resistance
P E G F F
Viscosity
lemp.
Properties
G E F G F-G
Seal
compalibility
G E F G F
Lubricating
quality
E F-G E F-G E
Temp.
range (oC)
above ideal
65 50 65 50 65
Relative
cost comp.
to oil
1 4 8 1.5 4
14.1.3 Viskositas (Kekentalan)
Viskositas cairan hydrolik akan menunjukkan berapa besarnya
tahanan di dalam cairan itu untuk mengalir. Apabila cairan itu mudah
mengalir dapat dikatakan cairan tersebut memiliki viskositas rendah
atau kondisinya encer. Jadi semakin kental kondisi cairan dikatakan
viskositasnya semakin tinggi.
14.1.3.1 Satuan viskositas
Besar atau kecilnya viskositas ditentukan oleh satuan satuan
pengukuran. Dalam sistem standar internasional satuan viskositas
ditetapkan sebagai viskositas kinematik (kinematic viscosity) dengan
satuan ukuran mm²/s atau cm²/s. dimana: 1 cm²/s = 100 mm²/s .
Satuan cm²/s dikenal dengan satuan Skotes (St), nama
satuan viskositas ini disesuaikan dengan nama penemunya yaitu Sir
Gabriel Stokes (1819-1903). Satuan mm²/s disebut centi-Stokes (cSt).
Jadi 1 St = 100 cSt.
Selain satuan centi-Stokes (cSt), terdapat satuan yang lain
yang juga digunakan dalam sistem hydrolik yaitu :
• Redwood 1; satuan viskositas diukur dalam sekon dengan
simbol (R1)
• Saybolt Universal; satuan viskositas juga diukur dalam sekon
dan dengan simbol (SU)
545
• Engler; satuan viskositas diukur dengan derajat engler (E°)
Untuk cairan hydrolik dengan viskositas tinggi dapat digunakan faktor
berikut:
• R1 = 4,10 VK
• SU = 4,635 VKVK = Viskositas Kinematik
• E = 0,132 VK 33
Menurut standar ISO, viskositas cairan hidolik diklasifikasikan
menjadi beberapa viscosity Grade dan nomor gradenya yang diambil
kira-kira pertengahan antara viskositas min. ke viskositas max. seperti
yang ditunjukan dalam Tabel berikut ini
:Tabel 16. Klasifikasi viskositas cairan hidrolik
Kinematic Viscosity
ISO Limits cSt at 40,0oC
Viscosity Grade
Mid-Point Viscosity
cSt at 40,0oC Min. Max.
ISO VG 2 2.2 1.98 2.42
ISO VG 3 3.2 2.88 3.52
ISO VG 5 4.6 4.14 5.06
ISO VG 7 6.8 6.12 7.48
ISO VG 10 10 9.00 11.00
ISO VG 15 15 13.50 16.50
ISO VG 22 22 19.80 24.20
ISO VG 32 32 28.80 35.20
ISO VG 46 46 41.40 50.60
ISO VG 68 68 61.20 74.80
ISO VG 100 100 90.00 110.00
ISO VG 150 150 135.00 165.00
ISO VG 220 220 198.00 242.00
ISO VG 320 320 288.00 352.00
ISO VG 460 460 414.00 506.00
ISO VG 680 680 612.00 748.00
ISO VG 1000 1000 900.00 1100.00
ISO VG 1500 1500 1350.00 1650.00
Nomor VG dapat diperoleh melalui angka pembulatan dari
pertengahan diantara viskositas min. dan viskositas max. Misal : ISO
VG 22 , angka 22 diambil dari rata-rata antara 19,80 dan 24,20.
Secara faktual sering dijumpai bahwa pelumas gear box juga sering
digunakan juga untuk instalasi hydrolik maka frade menurut SAE juga
dibahas disini. Berikut ini adalah grading berdasarkan SAE dan
konversinya dengan ISO-VG. Juga dijelaskan disini aplikasi
penggunaan oli hydrolik ssesuai dengan nomor gradenya.
546
Tabel 17. Aplikasi penggunaan oli hirolik sesuai dengan gradenya
SAE Classes ISO-VG Areas of application
30 100
68
20-20W
10 W 46
5 W 32
22
(15)
10
Stationary instalations in
closed areas at high
temperatures
At normal temperatures
For open air aplplicationsmobile
hydraulic
In colder areas
14.1.3.2 Viscosity margins
Maksud dari viscosity margins adalah batas-batas atas dan
bawah yang perlu diketahui. Karena untuk viskositas yang terlalu
rendah akan mengakibatkan daya pelumas kecil, daya perapat kecil
sehingga mudah bocor. Sedangkan apabila viskositas telalau tinggi
juga akan meningkatkan gesekan dalam cairan sehingga memerlukan
tekanan yang lebih tinggi.
Berikut ini diberikan gambaran tentang batas viskositas yang
iideal:
Tabel 18. Batas viskositas ideal
Kinematic Viscosity
Lower
s
10 mm
2
Ideal viscosity range
s
15 to100 mm2
Upper limit
s
750 mm
2
547
Tabel 19. Kesetaran ke-empat sistem satuan viskositas.
saybolt saybolt
Kinematic
Centisrokes
Redwood1
Second
Universal
Second
Enginer
Degrees
Kinematic
Centisrokes
Redwood1
Second
Universal
Second
Enginer
Degrees
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
12.5
13.0
13.5
14.0
14.5
15.0
15.5
16.0
16.5
17.0
17.5
18.0
18.5
19.0
19.5
20.0
20.5
21.0
21.5
22.0
22.5
23.0
23.5
24.0
24.5
25.0
26
27
28
29
30
31
32
33
35
36
37
39
40
41
43
44
45
46
48
49
51
52
54
55
57
58
60
62
64
65
67
68
70
72
74
75
77
79
81
82
84
86
88
90
92
94
96
97
99
101
103
105
109
113
117
121
125
32.6
34.4
36.0
37.6
39.1
40.7
42.3
44.0
45.6
47.2
48.8
50.4
52.1
53.8
55.5
57.2
58.9
60.7
62.4
64.2
66.9
67.9
69.8
71.7
73.6
75.5
77.4
79.3
81.3
83.3
85.3
87.4
89.4
91.5
93.6
95.7
97.8
99.9
102.0
104.2
106.4
106.5
110.7
112.8
115.0
117.1
119.3
124.0
128.5
133.0
137.5
141.7
1.12
1.17
1.22
1.26
1.31
1.35
1.39
1.44
1.48
1.52
1.56
1.61
1.65
1.71
1.75
1.80
1.84
1.89
1.94
1.98
2.03
2.08
2.13
2.18
2.23
2.28
2.33
2.39
2.44
2.50
2.55
2.60
2.65
2.71
2.77
2.83
2.88
2.94
3.00
3.06
3.11
3.17
3.23
3.29
3.35
3.41
3.47
3.59
3.71
3.83
3.96
4.08
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
62
64
65
66
67
68
69
70
72
74
76
78
80
82
84
86
88
90
92
94
96
98
137
141
145
149
153
157
161
165
169
173
177
181
185
189
193
197
201
205
209
213
218
222
226
230
234
238
242
246
250
254
258
262
266
271
275
279
283
287
295
303
311
319
328
336
344
352
360
369
377
385
393
401
155.2
159.7
164.3
168.8
173.3
178.0
182.4
187.0
191.5
195.0
200.5
205.0
209.8
214.5
219.0
223.7
228.3
233.0
237.5
242.2
246.8
251.5
256.0
260.7
265.3
270.0
274.7
279.2
284.0
288.5
293.5
297.7
302.4
307.0
311.7
316.3
321.0
325.5
335
344
353
363
372
381
391
400
410
419
428
438
447
456
4.46
4.58
4.71
4.84
4.95
5.10
5.22
5.35
5.48
5.61
5.74
5.87
6.00
6.13
6.26
6.38
6.51
6.64
6.77
6.90
7.04
7.17
7.30
7.43
7.56
7.69
7.82
7.95
8.04
8.18
8.31
8.45
8.58
8.72
8.85
8.98
9.11
9.24
9.51
9.77
10.03
10.30
10.56
10.82
11.09
548
14.1.3.3 Viskometer
VisKometer adalah alat untuk mengukur besar viskositas suatu
cairan. Ada beberapa macam viskometer antara lain :
- Ball Viscometer atau Falling sphere Viscometer.
Gambar 82. Viskometer
Besar viskositas kinematik adalah kecepatan bola jatuh setinggi h
dibagi dengan berat jenis cairan yang sedang diukur. (lihat gambar)
14.1.3.4 Capillary viscometer
Cara pengukurnya adalah sebagi
berikut : (lihat gambar). Cairan hydrolik yang
akan diukur dituangkan melalui lubang A
hinga ke kointener E yang suhunya diatur.
Melalui kapiler C zat cair dihisap hingga naik
pada labu D sampai garis L1, kemudian
semua lubang ditutup. Untuk mengukurnya,
buka bersama-sama lubang A, B dan C dan
hitung waktu yang digunakan oleh cairan
untuk turun sampai se l2. waktu tersebut
menunukan viskostis cairan,. Makin kental
cairan hydrolik akan makin lama untuk turun
dan berarti viskostis makin besar.
31
32
129
133
146.0
150.7
4.21
4.33
100
102
410
418
465
475
Gambar 83. Capillary viscometer
549
14.1.4 Indeks Viskositas (viscosity Index)
Yang dimaksud dengan indeks viskositas atau viscosity index
(VI) ialah angka yang menunjukan rentang perubahan viskositas dari
suatu cairan hydrolik berhubungan dengan perubahan suhu.
Sehingga viscosity index ini digunakan sebagai dasar dalam
menentukan karakteristik kkentalan cairan hydrolik berhubungan
dengan perubahan temperatur. Mengenai viskositas indeks ditetapkan
dalam DIN ISO 2909.
Cairan hydrolik memiliki viscositas index tinggi apabila terjadinya
perubahan viskositas kecil (stabil) dalam rentang perubahan suhu
yang relatif besar. Atau dapat dikatakan bahwa cairan hydrolik ini
dapat digunakan dalam rentang perubahan suhu yang cukup besar.
Cairan hirdrolik terutama oli hydrolik diharapkan memiliki
viscosity index (VI) = 100. bahkan kebanyakan oli hydrolik diberi
tambahan (additive) yang disebut “ VI improvers “ tinggi juga disebut
multigrade oils. Untuk mengetahui perubahan viskositas ini
perhatikan Ubbelohde’s viscosity-temperature diagram berikut ini
14.1.5 Viscosity-pressure characteristics
Karakteristik kekentalan dan tekanan pada cairan hydrolik
sangat penting untuk diketahui karena dengan meningkatnya tekanan
hydrolik maka meningkat pula viscosity index. Gambar berikut ini
menunjukan diagram viscosity pressure characteristic .
550
14.1.6 Karakteristik Cairan Hydrolik yang dikehendaki.
Cairan hydrolik harus memiliki kekentalan yang cukup agar
dapat memenuhi persyaratan dalam menjalankan fungsinya.
Karakteristik atau sifat-sifat yang diperlukan antara lain adalah :
Tabel 20. Sifat-sifat cairan hidrolik
Kode Sifat Khusus Penggunaan
HL Meningkatkan
kemapuan mencegah
korosi dan kestabilan
oli hydrolik
Digunakan pada
sistem yang
bekerja pada suhu
tinggi dan untuk
tempat yang
mungkin tercelup
air
HLP Meningkatkan
ketahanan terhadap
aus
Seperti pada
pemakaian HL,
juga digunakan
untuk sistem yang
gesekanya tinggi
HV Meningkatkan indek
viskositas (VI)
Seperti
pemakaian HLP,
juga digunakan
secara meluas
untuk sistem yang
fluktuasi
perubahan
temperatur cukup
tinggi
551
14.2 Komponen Hydrolik
Komponen Hydrolik memiliki symbol dan komponen yang tidak
jauh berbeda dengan Pneumatik. Adapun komponen utama sistim
hydrolik, antara lain:
14.2.1 Pompa Hydrolik
Pompa hydrolik berfungsi untuk mengisap fluida oli hydrolik
yang akan disirkulasikan dalam sistim hydrolik. Sistim hydrolik
merupakan siklus yang tertutup, karena fluida oli disirkuliskan ke
rangkaian hydrolik selanjutnya akan dikembalikan ke tangki
penyimpan oli. Adapun jenis-jenis pompa hydrolik, antara lain:
14.2.1.1 Pompa Roda Gigi
Pompa ini terdiri dari 2 buah roda gigi yang dipasang saling
merapat. Perputaran roda gigi yang saling berlawanan arah akan
mengakibatkan kevakuman pada sisi hisap, akibatnya oli akan terisap
masuk ke dalam ruang pumpa, selanjutnya dikompresikan ke luar
pompa hingga tekanan tertentu. Tekanan pompa hydrolik dapat
mencapai 100 bar. Bentuk pompa hydrolik roda gigi dapat dilihat pada
gambar berikut.
Gambar 84. Pompa Hydrolik Roda Gigi
14.2.1.2 Pompa Sirip Burung
Pompa ini bergerak terdiri dari dari banyak sirip yang dapat
flexible bergerak di dalam rumah pompanya. Bila volume pada ruang
pompa membesar, maka akan mengalami penurunan tekanan, oli
hydrolik akan terhisap masuk, kemudian diteruskan ke ruang
kompressi. Oli yang bertekanan akan dialirkan ke sistim hydrolik.
552
Gambar 85. Pompa Hydrolik Sirip Burung
14.2.1.3 Pompa Torak Aksial
Pompa hydrolik ini akan mengisap oli melalui pengisapan yang
dilakukan oleh piston yang digerakkan oleh poros rotasi. Gerak putar
dari poros pompa diubah menjadi gerakan torak translasi, kemudian
terjadi langkah hisap dan kompressi secara bergantian. Sehingga
aliran oli hydrolik menjadi kontinyu.
Gambar 86. Pompa Hydrolik Torak Aksial
14.2.1.4 Pompa Torak Radial
Pompa ini berupa piston-piston yang dipasang secara radial,
bila rotor berputar secara eksentrik, maka piston2 pada stator akan
mengisap dan mengkompressi secara bergantian. Gerakan torak ini
akan berlangsung terus menerus, sehingga menghasilkan alira oli
/fluida yang kontinyu.
553
Gambar 87. Pompa Torak Radial
14.2.1.5 Pompa Sekrup
Pompa ini memiliki dua rotor yang saling berpasangan atau
bertautan (engage), yang satu mempunyai bentuk cekung, sedangkan
lainnya berbentuk cembung, sehingga dapat memindahkan fluida oli
secara aksial ke sisi lainnya. Kedua rotor itu identik dengan sepasang
roda gigi helix yang saling bertautan.
Gambar 88. Pompa Sekrup
14.2.2 Aktuator Hydrolik
Seperti halnya pada sistim pneumatik, aktuator hydrolik dapat
berupa silinder hydrolik, maupun motor hydrolik. Silinder Hydrolik
bergerak secara translasi sedangkan motor hydrolik bergerak secara
rotasi. Dilihat dari daya yang dihasilkan aktuator hydrolik memiliki
tenaga yang lebih besar (dapat mencapai 400 bar atau 4x107 Pa),
dibanding pneumatik.
14.2.3 Silinder Hydrolik Penggerak Ganda
Silinder Hydrolik penggerak ganda akan melakukan gerakan
maju dan mundur akibat adanya aliran fluida/oli hydrolik yang
dimasukkan pada sisi kiri (maju) dan sisi kanan (mundur) seperti yang
terlihat pada gambar 89. Tekanan Fluida akan diteruskan melalaui
torak selanjutnya menjadi gerakan mekanik melalaui stang torak.
554
Gerakan maju dan mundur dari gerakan stang torak ini dapat
digunakan untuk berbeagai keperluan dalam proses produksi, seperti
mengangkat, menggeser, menekan, dll. Karena daya yang dihasilkan
besar, maka silinder ini banyak digunakan pada peralatan berat,
seperti, Buldozer, bego, dll.
Gambar 89. Silinder Hydrolik Penggerak Ganda
Gambar 90. Aplikasi penggunaan sistim Hydrolik pada alat berat
14.2.4 Aktuator Rotasi
14.2.4.1 Motor Hydrolik roda gigi
Motor Hydrolik merupakan alat untuk mengubah tenaga aliran
fluida menjadi gerak rotasi. Motor hydrolik ini prinsip kerjanya
berlawanan dengan roda gigi hydrolik. Aliran Minyak hydrolik yang
bertekanan tinggi akan diteruskan memutar roda gigi yang terdapat
dalam ruangan pompa selanjutnya akan dirubah menjadi gerak rotasi
untuk berbagai keperluan. Selanjutnya motor hydrolik dapat dilihat
pada gambar di bawah ini:
555
Gambar 91. Motor Hydrolik Roda Gigi
15 Pengendalian Hydrolik
15.1 Kasifikasi Pengenalian Hydrolik
Sistim hydrolik terdiri dari beberapa bagian, antara lain, bagian
tenaga (power pack) bagian sinyal, pemroses sinyal, dan
pengendalian sinyal. Bagian tenaga terdiri dari pompa hydrolik, katup
pengatur tekanan, dan katup satu arah. Secara garis besar dapat
dilihat dalam skema di bawah ini:
Gambar 92. Klasifikasi Hydrolik dalam Penampang dan Skema
Aktuator
Pemroses sinyal
Sinyal
Sumber tenaga
(Power Pack)
556
15.2 Katup Pengatur Tekanan
Katup pengatur tekanan terdapat beberapa model, antara
lain: a) Katup pembatas tekanan, katup ini dilengkapi dengan pegas
yang dapat diatur. Bila tekanan hydrolik berlebihan, maka pegas akan
membuka dan mengalirkan fluida ke saluran pembuangan.
Gambar 93. Macam-macam model katup pembatas tekanan
16. Dasar-Dasar Perhitungan Hydrolik
16.1 Prinsip Hukum Pascal
Perhitungan gaya hydrolik Torak pada bejana berhubungan
dengan luas penampang berbeda,
557
Gambar 94. Prinsip Hukum Pascal
P1 = P2 = Pe =
1
1
A
F
=
2
2
A
F
atau
2
1
2
1
A
A
F
F =
2
2
2
1
2
2
2
1
2
1
4
.
4
.
d
d
d
d
A
A = =
π
π
,
Bila V1 = V2, maka : A1 . S1 = A2 . S2 , jadi :
1
2
2
1
S
S
A
A
=
Contoh Soal :
1. Suatu mesin press memiliki gaya tersedia sebesar 150 N, bila
diameter torak kecil = 20 mm, berapa diameter torak besar agar
dapat menghasilkan gaya 4000 N ?
Jawaban:
Diketahui : F1 = 150 N, F2 = 4000 N, d1 = 20 mm
Ditanya : berapa d2 ?
Jawab : =
2
1
F
F
2
2
2
1
d
d
2
2 d = mm mm
N
mm N
F
d F
103,3 100
150
. (20 )2.4000
1
1 2 = = ≈
2. Bila luas penampang A1 pada gambar di atas = 10 cm2, dan A2 =
50 cm2 = S1 = 25 mm, berapa panjang langkah piston 2 (S2) ?
Jawab:
1
2
2
1
S
S
A
A
= , jadi S2 =
2
1
A
A
. S1 = 2
2
50
10 .25
cm
cm mm
= 5 mm
F1 F2
Torak
A
Pe A2
558
16.2 Perhitungan Kecepatan Torak
Contoh soal :
Bila d1 = 100 cm2 dan d2 = 70 cm, hitung kecepatan torak saat maju
dan mundur,
Jawaban:
Saat maju V maju = Q/A = 20 ltr/mnt /
5 / 60 0.083m/dtk
50 /
0.4
20 /
.(10 7 )
20 /
4
.( )
20 / 2
2
2
2 2 2
2
2
2
2
1
2
= =
= =

=

=
m dtk
dm mnt
dm
dm mnt
cm
dm mnt
d d
dm mnt
Vmaju π π
Gambar 95. Perhitungan Kecepatan Torak
Q = AV
t
A L
t
V . = .
Δ
Δ
=
Δ
Δ
Gambar 96. Tekanan absolute
Tekanan di dalam silinder merupakan tekanan absolut,
besarnya tekanan absolut dikalikan dengan volumenya sama dengan
konstan.
Gas pada keadaan tertutup, berlaku :
Pabs1 . V1 = Pabs2 . V2
559
Contoh soal:
1. Suatu silinder tertutup memiliki tekanan absolut 100 bar,
volumenya 20 ltr, bila tekanannya diturunkan menjadi 1 bar,
berapa volumenya?
Pabs1 . V1 = Pabs2 . V2
100 . 20 ltr = 1 . V2
V2 = 3
5 2
2 3
2000dm
1 x 10 /
100 x 105 N/m . 20 dm =
N m
2. Sebuah silinder Hydrolik digunakan untuk mencekam benda kerja
dengan tekanan 25 bar. Bila gaya cekam seperti pada gambar
memiliki gaya 4000 N, hitunglah diamter piston yang ideal.
Jawaban:
F1 . L1 = F2 . L2
F2 =
2
1 1 .
L
F L
= N
mm
N m mm 3090,91
110
25.105 / 2.95
=
F2 = Pe.A.˜
A= 2
5
2
13,73
25.10 .90
3090,91
.
cm
Pe
F = =
η
Pabs. V1 = Pabs . V2
Q = A1 . V1 = A2 . V2
W = F2 . S2 = p . A2 . S2 = p . V
P =
t
pV
t
W = . = P . Q
16.3 Pemeliharaan Cairan Hydrolik
Cairan hydrolik temasuk barang mahal. Perlakuan yang kurang
atau bahkan tidak baik terhadap cairan hydrolik atau semakin
menambah mahalnya harga sistem hydrolik sedangkan apabila kita
mentaati aturan-aturan tentang perlakuan/pemeliharaan cairan
hydrolik maka kerusakan cairan maupun kerusakan komponen sistem
akan terhindar dan cairan hydrolik maupun sistem akan lebih awet.
Panduan pemeliharaan cairan hydrolik
• Simpanlah cairan hydrolik (drum) pada tempat yang kering, dingin
dan terlindungi (dari hujan, panas dan angin).
• Pastikan menggunakan cairan hydrolik yang benar-benar bersih
untuk menambah atau mengganti cairan hydrolik kedalam sistem.
Gunakan juga peralatan yang bersih untuk memasukkannya.
560
• Pompakanlah cairan hydrolik dari drum ke tangki hydrolik melalui
saringan (pre-filter).
• Pantaulah (monitor) dan periksalah secara berkala dan
berkesinambungan kondisi cairan hydrolik.
• Aturlah sedemikian rupa bahwa hanya titik pengisi tangki yang
rapat-sambung sendiri yang ada pada saluran balik.
• Buatlah interval penggantian cairan hydrolik sedemikian rupa
sehingga oksidasi dan kerusakan cairan dapat terhindar. (periksa
dengan pemasok cairan hydrolik).
• Cegah jangan sampai terjadi kontamisnasi gunakan filter udara
dan filter oli yang baik.
• Cegah terjadinya panas/pemanasan yang berlebihan, bila perlu
pasang pendingin (cooling) atau bila terjadi periksalah penyebab
terjadinya gangguan, atau pasang unloading pump atau excessive
resistence.
• Perbaikilah dengan segera bila terjadi kebocoran dan tugaskan
seorang maitenanceman yang terlatih.
• Bila akan mengganti cairan hydrolik (apa lagi bila cairan hydrolik
yang berbeda), pastikan bahwa komponen dan seal-sealnya cocok
dengan cairan yang baru, demikian pula seluruh sistem harus
dibilas (flushed) secara baik dan benar-benar bersih.
Gambar 97. Pompa Hydrolik
Jadi pemantauan atau monitoring cairan hydrolik perlu
memperhatikan panduan tersebut di atas disamping harus
memperhatikan lingkungan kerja maupun lingkungan penyimpanan
cairan hydrolik.
561
16.4 Pompa Roda Gigi dalam Tipe Crescent
Pompa ini cocok untuk tekanan tinggi dan untuk cairan hydrolik
yang bervariasi. Ukurannya lebih kecil dari external gear pump pada
penghasilan pompa yang sama dan tingkat kebisinginnya lebih kecil.
Seperti external gear pump, pompa ini juga termasuk pressure
umbalanced. Cara kerja pompa ini dapat dilihat pada gambar berikut
ini:
Keterangan gambar:
1. Saluran oli masuk (inlet)
2. Oli masuk ke sedotan roda gigi yang berputar.
3. Penyedotan terjadi karena adanya rongga antara gigi inner
outer ring gear.
4. Terjadinnya penyedotan di ruang NO : 4 ini.
5. Di Titik No 5 ini oli didesak/ditekan oleh pasangan gigi.
6. Saluran tekan (outlet)
16.5 Pompa Roda Gigi Tipe Geretor
Pompa ini terdiri atas inner rotor yang dipasak dengan poros
penggerak dan rotor ring. Rotor ring atau outer rotor yang merupakan
roda gigi dalam diputar oleh inner rotor yang mempunyai jumlah gigi
satu lebih kecil dari jumlah gigi outer ring gear. Ini bertujuan untuk
membentuk rongga pemompaan. Inner rotor dan outer rotor berputar
searah.
Gambar 98. Pompa Roda Gigi Tipe Crescent
562
Gambar 99. Pompa Roda Gigi Tipe Gerotor
16.6 Balanced Vane (Pompa Kipas Balanced)
Pompa ini menggunakan rumah pompa yang bagian
dalamnnya berbentuk elips dan terdapat dua buah lubang
pemasukkan (inlet) serta dua buah lubang pengeluaran outlet yang
posisinnya saling berlawanan arah. Dibuat demikian agar tekanan
radial dari cairan hydrolik saling meniadakan sehingga terjadilah
keseimbangan (balanced)
Vane (kipas) yang bentuknnya seperti gambar dipasang pada
poros beralur (slots) karena adanya gaya sentrifugal selama rotor
berputar maka vane selalu merapat pada rumah pompa sehingga
terjadilah proses pemompaan.
Gambar 100. Balanced Vance
563
16.7 Pompa Torak Radial (Radial Piston Pump)
Pompa piston ini gerakan pemompaannya radial yaitu tegak
lurus poros. Piston digerakan oleh sebuah poros engkol (eccentric
crankshaft) sehingga besar langkah piston adalah sebesar jari-jari
poros engkol. Penghisapan terjadi pada waktu piston terbuka sehingga
oli hydrolik dari crankshaft masuk ke dalam silinder. Pada langkah
pemompaan cairan ditekan dari setiap silinder melalui check valve ke
saluran tekan. Pompa ini dapat mencapai tekanan hingga 63 Mpa.
Gambar 101. Radial Piston Pump
16.8 Bent Axis Piston Pump (Pompa Torak dengan Poros Tekuk)
Pada pompa ini blok silinder berputar pada satu sudut untuk
dapat memutar poros. Batang torak dipasang pada flens poros
penggerak dengan menggunakan ball joint. Besar langkah piston
tergantung pada besar sudut tekuk Fixed displacement piston pump
besar sudut (offset engle) berkisar 25°.
Gambar 102. Bent Axis Piston Pump
564
16.9 Instalasi Pompa Hydrolik
16.9.1 Kopiling.
Kopiling adalah komponen penyambung yang menghubungkan
penggerak mula (motor listrik) dengan pompa hydrolik. Kopling ini
mentrasfer momen puntir dari motor ke pompa hydrolik. Kopling
merupakan bantalan diantara motor dan pompa yang akan mencegah
terjadinnya hentakan/getaran selama motor mentrasfer daya ke
pompa dan selama pompa mengalami hentakan tekanan yang juga
akan sampai ke motor. Kopling juga menseimbangkan/mentolerir
adanya error alignment (ketidak sentrisan) antara poros motor dengan
poros pompa.
Contoh-contoh bahan kopling.
Untuk memenuhi persyaratan tersebut di atas maka pada
umumnya kopling dibuat dari bahan :
• Karet (Rubber couplings)
• Roda gigi payung (Spiral bevel gear cupling)
• Clucth dengan perapat plastik (square tooth cluth with
plastic inseres)
16.9.2 Tangki hydrolik (Reservoir )
Tangki hydrolik (reservoir) merupakan bagian dari instalasi unit
tenaga yang konstruksinya ada bermacam-macam, ada yang
berbentuk silindris dan ada pula yang berbentuk kotak. Gambar
berikut ini menunjukan salah satu konstruksi tangki hydrolik.
(a)
(a)
565
(b)
Gambar 103. Tangki Hydrolik Reservoir (a) dan simbolnya (b)
16.9.3 Fungsi /tugas tangki hydrolik
�� Sebagai tempat atau tandon cairan hydrolik.
�� Tempat pemisahan air, udara dan pertikel-partikel padat yang
hanyut dalam cairan hydrolik.
�� Menghilangkan panas dengan menyebarkan panas ke seluruh
badan tangki.
�� Tempat memasang komponen unit tenaga seperti pompa,
penggerak mula, katup-katup akumulator dan lain-lain.
Ukuran tangki hydrolik berkisar antara 3 s/d 5 kali penghasilan
pompa dalam liter/menit dan ruang udara di atas permukaan cairan
maksimum berkisar antara 10 s/d 15 %.
16.9.4 Baffle Plate
Baffle Plate berfungsi sebagai pemisah antara cairan hydrolik
baru datang dari sirkulasi dan cairan hydrolik yang akan dihisap oleh
pompa. Juga berfungsi untuk memutar cairan yang baru datang
sehingga memiliki kesempatan lebih lama untuk menyebarkan panas,
untuk mengendapkan kotoran dan juga memisahkan udara serta air
sebelum dihisap kembali ke pompa.
16.9.5 Filter (Saringan)
Filter berfungsi untuk menyaring kotoran-kotoran atau
kontaminan yang berasal dari komponen sistem hydrolik seperti
bagian-bagian kecil yang mengelupas, kontaminasi akibat oksidasi
dan sebagainya.
Sesuai dengan tempat pemasangannya, ada macam-macam
filter yaitu :
• Suction filter, dipasang pada saluran hisap dan kemungkinannya di
dalam tangki.
566
• Pressure line filter, dipasang pada saluran tekan dan berfungsi
untuk mengamankan komponen-komponen yang dianggap
penting.
• Return line filter, dipasang pada saluran balik untuk menyaring
agar kotoran jangan masuk ke dalam tangki.
Kebanyakan sistem hydrolik selalu memasang suction filter.
Gambar menunjukan proses penyaringan.
16.10 Pengetesan Efisiensi Pompa Hydrolik
Efiensi ialah perbandingan antara output dan input dinyatakan
dalam persen (%). Perbedaan antara output dan input dikarenakan
adanya kerugian-kerugian diantaranya terjadinya kebocoran di dalam
pompa sehingga akan mengurangi volume output. Secara
keseluruhan, kebocoran dapat terjadi pada pompa hydrolik, katupkatup,
aktuator dan setiap konektor, sehingga dalam hal ini
perbandingan antara volume cairan hydrolik secara efisien
menghasilkan daya sebanding dengan penghasilan pompa disebut
efisiensi volumetrik.(?v ).
Penghasilan pompa (misal pompa roda gigi) secara teoritis
dapat dihitung dengan rumus :
Q = penghasilan pompa teoritis (liter/min.)
Q = n.V n = putaran pompa (r.p.m)
V = volume cairan yang dipindahkan tiap
putaran (cm³)
Penghasilan pompa tergantung pada besar tekanan kerja
sistem hydrolik. Semakin besar tekanan penghasilan pompa (Q) akan
semakin berkurang. Informasi kita temukan pada diagram karakteristik
pompa :
Gambar 104. Suction Filter
567
• Apabila p = 0, penghasilan pompa Q penuh (Q teoristis)
• Apabila p > 0, penghasilan pompa berkurang karena adanya
kebocoran dan secara logika semakin tinggi tekanan akan makin
besar pula kebocoran.
• Garis lengkung pada diagram menunjukan efisien volumetrik
pompa (?v )
Diagram 105. Efisiensi Volumetrik
Contoh :
Ukuran pompa yang baru , kebocoran 6 % pada p = 230 bar.
Q(p=0)= 10 l/min.
Q(p=230)= 9,4 l/min.
QL= 0,6 l/min.
Jadi efesiensi volumetrik (?v) = 94 %
Untuk pompa yang lama, kebocoran 1,3 % pada p= 230 bar.
Q(p=0)= 10 l/min.
Q(p=230)= 8,7 l/min.
QL= 1,3 l/min
Jadi efisiensi volumetrik (?v) = 87 %
16.11 Unit Pengatur (Control Element)
Cara-cara pengaturan/pengendalian di dalam sistem hydrolik.
Susunan urutannya dapat kita jelaskan sebagai berikut :
�� Isyarat (Sinyal) masukan atau input element yang mendapat energi
langsung dari pembangkit aliran fluida (pompa hydrolik) yang
kemudian diteruskan ke pemroses sinyal.
�� Isyarat Pemroses atau processing element yang memproses sinyal
masukan secara logic untuk diteruskan ke final control element.
568
�� Sinyal pengendali akhir (final control element) akan mengarahkan
output yaitu arah gerakan aktuator (working element) dan ini
merupakan hasil akhir dari sitem hydrolik.
Komponen-komponen kontrol tersebut di atas biasa disebut
katup-katup (Valves). Menurut desain konstruksinya katup-katup
tersebut dikelompokan sebagai berikut :
o Katup Poppet (Poppet Valves) yaitu apabila untuk menutup katup
tersebut dengan cara menekan anak katup (bola atau kones atau
piringan) mendapat dudukan .
Menurut jenis katupnya, katup popet digolongkan menjadi :
�� Katup Bola (Ball Seat Valves)
�� Katup Kones (Cone Popet Valves)
�� Katup Piringan (Disc Seat Valves)
o Katup Geser (Slide Valves)
�� Longitudinal Slide
�� Plate Slide (Rotary Slide Valves)
Menurut fungsinya katup-katup dikelompokan sebagai berikut :
a. Katup Pengarah (Directional Control Valves)
b. Katup Satu Arah (Non Return Valves)
c. Katup Pengatur Tekanan (Pressure Control Valves)
d. Katup Pengontrol Aliran (Flow Control Valves)
e. Katup Buka-Tutup (Shut-Off Valves).
17. Soal formatif.....................................................................................
17.1 Soal-Soal
a. Sebutkan dan jelaskan syarat-syarat cairan hidrolik?
b. Bagaiman cara pemeliharaan cairan hidrolik?
17.2 Kunci Jawaban
a. Cairan hidrolik harus memiliki syarat-syarat sebagai berikut :
1) Kekentalan (Viskositas) yang cukup
Cairan hydrolik harus memiliki kekentalan yang cukup agar
dapat memenuhi fungsinya sebagai pelumas. Apabila
viskositas terlalu rendah maka film oli yang terbentuk akan
sangat tipis sehingga tidak mampu untuk menahan
gesekan. Demikian juga bila viskositas terlalu kental,
tenaga pompa akan semakin berat untuk melawan gaya
viskositas cairan
2) Indeks Viskositas yang baik
Dengan viscosity index yang baik maka kekentalan cairan
hydrolik akan stabil digunakan padansistem dengan
perubahan suhu kerja yang cukup fluktuatif.
3) Tahan api (tidak mudah terbakar)
Sistem hydrolik sering juga beroperasi ditempat-tempat
yang cenderung timbul api atau berdekatan dengan api.
Oleh karena itu perlu cairan yang tahan api.
569
4) Tidak berbusa (Foaming)
Bila cairan hydrolik banyak berbusa akan berakibat banyak
gelembung-gelembung udara yang terperangkap dlam
cairan hydrolik sehingga akan terjadi compressable dan
akan mengurangi daya transfer. Disamping itu, dengan
adanya busa tadi kemungkinan terjilat api akan lebih besar.
5) Tahan dingin
Tahan dingin adalah bahwa cairan hydrolik tidak mudah
membeku bila beroperasi pada suhu dingin. Titik beku atau
titik cair yang dikehendaki oleh cairan hydrolik berkisar
antara 10°-15° C dibawah suhu permulaan mesin
dioperasikan (star-up). Hal ini untukk menantisipasi
terjadinya block (penyumbatan) oleh cairan hydrolik yang
membeku.
6) Tahan korosi dan tahan aus
Cairan hydrolik harus mampu mencegah terjadinya korosi
karena dengan tidak terjadi korosi maka kontruksi akan
tidak mudah aus dengan kata lain mesin akan awet.
7) Demulsibility (Water separable)
Yang dimaksud dengan de-mulsibility adalah kemampuan
cairan hydrolik, karena air akan mengakibatkan terjadinya
korosi bila berhubungan dengan llogam.
8) Minimal compressibility
Secara teoritis cairan adalah uncomprtessible (tidak dapat
dikempa). Tetapi kenyataannya cairan hydrolik dapat
dikempa sampai dengan 0,5 % volume untuk setiap
penekanan 80 bar oleh karena itu dipersyaratkan bahwa
cairan hydrolik agar seminimal mungkin dpat dikempa.
b. Pemeliharaan Cairan Hydrolik
1) Simpanlah cairan hydrolik (drum) pada tempat yang kering,
dingin dan terlindungi (dari hujan, panas dan angin).
2) Pastikan menggunakan cairan hydrolik yang benar-benar
bersih untuk menambah atau mengganti cairan hydrolik
kedalam sistem. Gunakan juga peralatan yang bersih untuk
memasukannya.
3) Pompakanlah cairan hydrolik dari drum ke tangki hydrolik
melalui saringan (pre-filter).
4) Pantaulah (monitor) dan periksalah secara berkala dan
berkesinambungan kondisi cairan hydrolik.
5) Aturlah sedemikian rupa bahwa hanya titik pengisi tangki
yang rapat-sambung sendiri yang ada pada saluran balik.
6) Buatlah interval penggantian cairan hydrolik sedemikian
rupa sehingga oksidasi dan kerusakan cairan dapat
terhindar. (periksa dengan pemasok cairan hydrolik).
7) Cegah jangan sampai terjadi kontamisnasi gunakan filter
udara dan filter oli yang baik.
570
8) Cegah terjadinya panas/pemanasan yang berlebihan, bila
perlu pasang pendingin (cooling) atau bila terjadi periksalah
penyebab terjadinya gangguan, atau pasang unloading
pump atau excessive resistence.
9) Perbaikilah dengan segera bila terjadi kebocoran dan
tugaskan seorang maitenanceman yang terlatih.
10) Bila akan mengganti cairan hydrolik (apa lagi bila cairan
hydrolik yang berbeda), pastikan bahwa komponen dan
seal-sealnya cocok dengan cairan yang baru, demikian
pula seluruh sistem harus dibilas (flushed) secara baik dan
benar-benar bersih.
18 Rangkuman BAB VIII................................................
1. Sistem Pneumatik
Pneumatik merupakan ilmu yang mempelajari tentang
teknik pemakaian udara bertekanan (udara kempa). Sistem
pneumatik memiliki aplikasi yang luas seperti menambah tekanan
ban, melepas velg mobil, dongkrak, alat pemasang kampas rem
tromol mobil, pembuka pintu otomatis, pengepakan industri
makanan dan sebagainya.
Sistem pneumatik memiliki keuntungan sebagai berikut :
a. Fluida yang digunakan merupakan udara yang memiliki
ketersediaan yang tak terbatas di alam.
b. Udara mudah disalurkan dari suatu tempat ke tempat lain.
c. Udara dapat fleksibel digunakan pada berbagai temperatur
yang diperlukan.
d. Aman.
e. Udara yang ada di sekitar kita cenderung bersih tanpa zat
kimia yang berbahaya.
f. Kecepatan dan daya dorong yang mudah diatur.
g. Udara mudah disimpan di tabung.
h. Udara memiliki banyak manfaat serta mudah dimanfaatkan.
Selain keuntungan di atas, sistem pneumatik juga memiliki
kekurangan diantaranya sebagai berikut :
a. Memerlukan instalasi penghasil udara bertekanan (kompresor).
b. Mudah terjadi kebocoran.
c. Menimbulkan suara bising.
d. Udara yang bertekanan mudah mengembun, sehingga
sebelum memasuki sistem harus diolah terlebih dahulu agar
memenuhi persyaratan tertentu, misal kering, memiliki tekanan
yang cukup, dan mengandung sedikit pelumas agar
mengurangi gesekan pada katup-katup dan aktuator.
Secara garis besar urutan kerja sistem pneumatik dimulai
dari sumber energi udara bertekanan (kompresor)sinyal input
(katup tekan, katup roll dan sebagainya) pemroses sinyal
571
atau prosessor (katup kontrol, OR, NOR, dll) pengendali
sinyal (katup pengendali sinyal) aktuator atau output
(silinder penggerak tunggal, silinder ganda, rotari dll).
Katup berfungsi untuk mengatur atau mengendalikan arah
udara kempa yang akan bekerja menggerakan aktuator, dengan
kata lain katup ini berfungsi untuk mengendalikan arah gerakan
aktuator. Katup-katup pneumatik diberi nama berdasarkan pada:
a) Jumlah lubang/saluran kerja (port), b) Jumlah posisi kerja, d)
Jenis penggerak katup, dan d) Nama tambahan lain sesuai
dengan karakteristik katup. Disini akan dijelaskan cara penamaan
katup pneumatik 5/2.
2. Sistem Hidrolik
Fluida yang digunakan dalam sistem hidrolik adalah oli.
Syarat-syarat cairan hidrolik yang digunakan harus memiliki
kekentalan (viskositas) yang cukup, memiliki indek viskositas yang
baik, tahan api, tidak berbusa, tahan dingin, tahan korosi dan
tahan aus, minimla konpressibility.
Sistem hidrolik juga memiliki kelemahan dan kelebihan.
Kelemahan sistem hidrolik sebagai berikut :
a. Fluida yang digunakan (oli) harganya mahal.
b. Apabila terjadi kebocoran akan mengotori sistem, sehingga
sistem hidrolik jarang digunakan pada industri makanan
maupun obat-obatan.
Sedangkan kelebihan sistem hidrolik diantaranya adalah ;
5 1 3
4 2
Nomor Lubang/Port (1,3,5,2,4 )
14 1 2 a
b
Ruang/Posisi Ruang/Posisi
(14 12)
a b
572
a. Tenaga yang dihasilkan sistem hidrolik besar sehingga banyak
diaplikasikan pada alat berat seperti crane, kerek hidrolik dll.
b. Oli juga bersifat sebagai pelumas sehingga tingkat kebocoran
lebih jarang dibandingkan dengan sistem pneumatik.
c. Tidak berisik.
Komponen-komponen sistem hidrolik sebagai berikut :
a. Pompa hidrolik
Pompa hidrolik berfungsi mengisap fluida oli hydrolik
yang akan disirkulasikan dalam sistim hydrolik. Macam-macam
pompa hidrolik diantaranya adalah pompa roda gigi, pompa
sirip burung, pompa torak aksial, pompa torak radial dan
pompa sekrup.
b. Aktuator hidrolik
Aktuator hydrolik dapat berupa silinder hydrolik,
maupun motor hydrolik. Silinder hydrolik bergerak secara
translasi sedangkan motor hydrolik bergerak secara rotasi.
Urutan kerja sistem hidrolik dimulai dari sumber tenaga
(pompa) sinyal (katup hidrolik) katup
pemroses sinyal (katup cekik, katup satu arah dll)
aktuator (silinder hidrolik atau rotari).
573
BAB IX
PROSES PRODUKSI INDUSTRI MODERN
1. Sejarah Perkembangan Otomasi Industri ….
Teknologi Otomasi mulai ada sejak berabad-abad yang lalu,
terutama sejak ditemukannya komponen cam dan governor. Pada
tahun 1932, Nyquist mengembangkan suatu prosedur yang relatif
sederhana untuk menentukan kestabilan sistem loop tertutup pada
basis respon loop terbuka terhadap masukan tunak (Steady State)
Sinusoida. Pada tahun 1934, Hazien memperkenalkan istilah servo
mekanisme untuk sistem kontrol posisi, membahas desain servo
mekanisme relay yang mampu mengikuti dengan baik masukan yang
berubah. Pada dekade 1940-1950 pemakaian sistem kontrol otomatis
telah berkembang, mulai tahun 1960 dengan berkembangnya
perangkat peralatan (plant) dengan multi masukan dan multi keluaran
maka sistem kontrol menjadi semakin kompleks.
Gambar 1, Penggunaan robot dalam sistem otomasi Industri
Selanjutnya secara berangsur angsur mulai memanfaatkan
komponen elektronik-mekanik seperti relay, dan komponen elektronik
seperti transistor. Perkembangan selanjutnya telah semakin cepat
setelah ditemukannya komponen mikroelektronik dalam bentuk IC
(Integrated Circuit) pada awal tahun 1960–an. Teknologi Otomasi
semakin berkembang dengan pesat sejak munculnya mikroprosesor
pada tahun 1973, sejak itu teknolologi otomasi telah memasuki
berbagai sektor kegiatan manusia, baik yang secara khusus misalnya
574
di dalam dunia manufaktur, maupun secara umum dalam berbagai
bentuk barang yang ada di sekeliling kita seperti Telefak, Mesin suci
dan sebagianya. Mesin cuci modern biasanya menggunakan sistem
otomasi loop tertutup, sehingga proses pencuciannya dapat diprogram
seperti yang diharapkan.
Gambar 2, Penggunaan robot dalam sistem otomasi Industri mobil
Teknologi Otomasi yang pada awalnya banyak diartikan
sebagai pemakaian suatu sistem pengatur yang mampu menggerakan
suatu kontruksi mekanik (manipulator) secara mandiri tanpa campur
tangan manusia, dewasa ini makin berkembang dengan
dimasukkannya pengertian tentang kemampuan untuk mengatur
pengolahan data secara mandiri. Dalam aplikasinya kegiatan proses
produksi kedua cakupan pengertian di atas pada dasarnya sangat
banyak digunakan. Pengertian teknologi otomasi yang didefisinikan
sebagai penggunaan sistem pengatur yang mampu menggerakkan
suatu manipulator atau kontruksi mekanik secara mandiri tanpa
campur tangan manusia melahirkan suatu disiplin ilmu baru yang
disebut sebagai mekatronika.
Proses produksi industri manufaktur mobil maupun sepeda
motor di Indonesia sudah semakin pesat. Meski dengan jumlah
karyawan yang sedikit namun mampu menghasilkan produk yang
banyak dan dengan kualitas yang sama baiknya. Pada dasarnya
teknologi otomasi dibedakan menjadi dua, yaitu fixed automation
(otomasi tetap) dan flexible Automation (otomasi fleksibel). Kontruksi
fixed automation biasanya masih menggunakan peralatan mekanik.
Sedangkan fleksibel automation sudah menggunakan sistem pengatur
berbasis komputer. Sistem pengatur berbasis komputer dirancang
agar mudah dirubah sesuai dengan kebutuhan. Sebagai contoh
575
penggunaan robot industri, gerakan robot dapat dirubah
sesuai dengan kebutuhan, juga penggunaan mesin perkakas
CNC. Teknologi modern ditandai dengan penggunaan fleksible
automation yang semakin meluas. Fleksible Automation akan terus
berkembang sejalan dengan perkembangan mikroeletronika yang
mendasar
Pemanfaatan teknologi otomasi pada proses produksi meliputi
bidang yang sangat luas, dari kegiatan seperti pada bagian Product
Design, Production Planning dan Control, Inventory Control, Sales
dan Marketing, Engineering, Industrial Engineering banyak yang lebih
berupa pengolahan secara otomatis data elektronis, sedangkan
teknolgi otomasi yang banyak di terapkan adalah dalam bidang
produksi.
Pemanfaatan teknologi otomasi dalam proses produksi
merupakan sebagian kecil saja dari penggunaan teknologi tersebut.
Sebagian besar aplikasinya dimanfaatkan secara luas dalam
kehidupan sehari-hari di masyarakat. Proses otomasi yang dapat kita
lihat sehari-hari antara lain: mesin cuci otomatik, sistem pengisian
tandon otomatik, pengering tangan otomatik, dan sebagainya. Dalam
pembahasan selanjutnya, akan dibahas lebih jauh teknologi otomasi
yang diterapkan dalam industri pengolahan serta pemesinan logam.
Pembahasan akan lebih diarahkan pada teknologi otomasi dalam
bentuk pengaturan gerak manipolator atau konstruksi mekanik yang
terdapat dalam berbagai bentuk peralatan pabrik. Pengaturan yang
akan dikembangkan berbasisi pada sistem kontrol pneumatik, hidrolik,
elektrik, dan juga mekanik.
Rancangan konstruksi dari berbagai peralatan di atas ada yang
dapat dibuat secara umum sehingga dapat diproduksi secara masal,
seperti mesin perkakas CNC robot industri, berbagai jenis conveyor,
AGV dsb nya, namun ada pula yang harus dirancang secara khusus
untuk jenis pemakian tertentu seperti mesin-mesin khusus, Jiq dan
Fixtures. Pemilihan peralatan yang sesuai dengan proses produksi
yang hendak dilakukan merupakan tahap awal yang sangat
menentukan tinggi rendahnya effisiensi proses produk tersebut.
Pemilihan yang salah merupakan cacat bawaan yang akan sukar
untuk diperbaiki nantinya, tanpa melakukan penggantian peralatan
yang salah tersebut secara keseluruhan.
2. Otomasi Teknik Produksi ….
Setiap perusahaan selalu berusaha untuk efisien dan efektif
dalam melakukan proses produksinya. Hal ini sesuai dengan prinsip
ekonomi, yang bertujuan mendapatkan keuntungan yang sebesarbesarnya
dengan biaya yang serendah-rendahnya. Salah satu upaya
yang dilakukan perusahaan antara lain dengan cara mengurangi biaya
produksi, termasuk biaya tenaga kerja. Meningkatnya kualitas hidup
berdampak pada gaji tenaga kerja terampil yang semakin mahal.
576
Tenaga kerja terampil umumnya menuntut gaji yang besar. Padahal
tenaga kerja terampil sebagai manusia pada umumnya memiliki
keterbatasan seperti kelelahan, sakit, jenuh, bahkan kadang menuntut
kenaikan gaji melalui demonstrasi yang dapat menghentikan aktivitas
perusahaan. Dewasa ini perusahaan selalu berupaya untuk mengganti
pekerjaan yang selama ini dilakukan oleh manusia untuk digantikan
dengan mesin-mesin dalam rangka efisiensi dan peningkatan kualitis
produksinya. Dengan kata lain banyak perusahaan melakukan otomasi
produksinya.
Istilah otomasi berasal dari otomatisasi, belakangan ini istilah
otomatisasi tidak lagi banyak digunakan. Menurut Thomas Krist yang
dikutip Dines Ginting (1993), ``Otomasi`` adalah mengubah
penggerakan atau pelayanan dengan tangan menjadi pelayanan
otomatik pada penggerakan dan gerakan tersebut berturut-turut
dilaksanakan oleh tenaga asing (tanpa perantaraan tenaga manusia).
Jadi otomasi menghemat tenaga manusia. Terutama suatu
penempatan yang menguntungkan dari unsur-unsur pelayanan adalah
mengurangi banyaknya gerakan-gerakan tangan sampai seminimum
mungkin. Gerakan-gerakan yang biasa dilakukan manusia seperti
menggeser, mengangkat, menempa, dan lain-lain telah dapat
digantikan oleh gerakan aktuator mekanik, listrik, pneumatik, hydrolik,
dan lain-lain. Masing-masing aktuator memiliki kelebihan dan
kelemahan, misalnya lebih fleksibel dan bersih, namun mudah
terbakar bila dibebani lebih. Pneumatik dapat dibebani lebih, bersih,
dan aman, namun untuk menghasilkan udara bertekanan diperlukan
peralatan mahal seperti kompresor dan katup-katup. Hidrolik mampu
menghasilkan daya besar, namun memiliki keterbatasan temperatur
dan cenderung kotor. Pemilihan aktuator tersebut akan selalu
menyesuaikan dengan kebutuhan.
Gambar 3, Penggeser pneumatik dan robot industri yang siap menggantikan tenaga
manusia
577
Penggantian tenaga manusia menjadi tenaga mesin
akan meningkatkan produktivitas dan efensiensi kerja.
Penggantian ini sangat tepat terutama pada industri bahan dasar,
industri kimia dan tungku pengecoran logam bertemperatur tinggi,
dimana akan mengurangi resiko kecelakaan kerja dan meningkatkan
kenyamanan peroduksi. Faktor ini juga sangat menentukan
kedayagunaan dan manfaat ekonomis dari produksi.
Pengalihan gerakan dari tenaga manusia ke mesin dapat
dilakukan sebagian maupun keselurahan. Otomasi sebagian berarti
sistem masih memerlukan tenaga kerja untuk mengoperasikan mesin,
sedangkan otomasi lengkap berarti semuanya dapat dikerjakan oleh
mesin, tenaga manusia hanya bertindak sebagai programmer dari
mesin tersebut. Dalam beberapa tahun ini perkembangan full otomasi
telah berkembang pesat terutama pada industri manufaktur mobil
maupun industri yang lain.
Gambar 4, Robot Industri dalam proses manufacturig
3. PLC (Programmable Logic Controllers) ….
3.1 Sejarah PLC
Secara historis PLC (Programmable Logic Controllers) pertama
kali dirancang oleh Perusahaan General Motor (GM) sekitar pada
tahun tahun 1968. PLC awalnya merupakan sebuah kumpulan dari
banyak relay yang pada proses sekuensial dirasakan tidak fleksibel
dan berbiaya tinggi dalam proses otomatisai dalam suatu industri.
Pada saat itu PLC penggunaannya masih terbatas pada fungsi-fungsi
kontrol relay saja. Namun dalam perkembangannya PLC merupakan
sistem yang dapat dikendalikan secara terprogram. Selanjutnya hasil
rancangan PLC mulai berbasis pada bentuk komponen solid state
yang memiliki fleksibelitas tinggi. Kerja tersebut dilakukan karena
adanya prosesor pada PLC yang memproses program sistem yang
dinginkan.
578
(a) (b)
Gambar 5. Relay tunggal (a) dan Sistem relay pada mesin CNC (b)
Saat ini PLC telah mengalami perkembangan yang luar biasa,
baik dari segi ukuran, kepadatan komponen serta dari segi fungsinnya
seiring perkembangan teknologi solid state. Beberapa perkembangan
perangkat keras maupun perangkat lunak PLC antara lain: (a) Ukuran
semakin kecil dan kompak, (b) Jenis instruksi/fungsi semakin banyak
dan lengkap, (c) Memiliki kemampuan komunikasi dan sistem
dokumentasi yang semakin baik, (d) Jumlah input/output yang
semakin banyak dan padat, (f) Waktu eksekusi program yang semakin
cepat, (g) Pemrograman relatif semakin mudah. Hal ini terkait dengan
perangkat lunak pemrograman yang semakin user friendly, (h)
Beberapa jenis dan tipe PLC dilengkapi dengan modul-modul untuk
tujuan kontrol kontinu, misalnya modul ADC/DAC, PID, modul Fuzzy
dan lain-lain.
Perusahaan PLC saat ini sudah memulai memproduksi PLC
dengan beberapa ukuran, seperti jumlah input/output, instruksi dan
kemampuan lainya yang beragam. Perkembangan dewasa ini pada
dasarnya dilakukan agar memenuhi dan memberikan solusi bagi
kebutuhan pasar yang sangat luas. Sehingga mampu untuk menjawab
permasalahan kebutuhan kontrol yang komplek dengan jumlah
input/output mencapai ribuan.
3.2 Pengenalan Dasar PLC
Pada dasarnya PLC (Programmable Logic Controllers)
merupakan sistem relay yang dikendalikan secara terprogram. Kerja
tersebut dilakukan karena adanya prosesor pada PLC yang
memproses program yang dinginkan. PLC dilengkapi dengan port
masukan (inputport) dan keluaran (outputport). Adanya masukan dan
keluaran PLC secara modul akan lebih mempermudah proses
579
pengawatan (wiring) sistem. Pada dasarnya PLC terdiri dari
perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software).
Adapun jenis hardware dapat berupa unit PLC berbagai merek, seperti
OMRON, Siemens, LG, dan lain lain, seperti contoh berikut berikut:
(a)
(b)
Gambar 6. PLC Omron type ZEN (a) dan Siemens (b)
Agar lebih mengenal fungsi dan cara kerja PLC pada
umumnya, biasanya dibuat PLC Training Unit untuk keperluan
pelatihan bagi siswa maupuin praktisi industri agar lebih mendalami
dan memahaminya
580
Gambar 7. PLC Training Unit
3.3. Instruksi-instruksi dasar PLC
Instruksi (perintah program) merupakan perintah agar PLC dapat
bekerja seperti yang diharapkan. Pada setiap akhir program harus di
instruksikan kalimat END yang oleh PLC dianggap sebagai batas akhir
dari program. Instruksi END tidak ditampilkan pada tombol operasional
programming console, akan tetapi berupa sebuah fungsi yaitu FUN
(01).
3.3.1 LOAD (LD) dan LOAD NOT (LD NOT)
LOAD adalah sambungan langsung dari line dengan logika
pensakelarannya seperti sakelar NO, sedangkan LOAD NOT logika
pensakelarannya seperti sakelar NC. Instruksi ini dibutuhkan jika
urutan kerja pada sistem kendali hanya membutuhkan satu kondisi
logic saja untuk satu output. Simbol ladder diagram dari LD dan LD
NOT seperti Gambar 8 di bawah ini:
LD LD NOT
Gambar 8. Simbol logika LOAD dan LOAD NOT.
3.3.2 AND dan NOT AND (NAND)
Jika memasukkan logika AND maka harus ada rangkaian yang
berada di depannya, karena penyambungannya seri. Logika
pensaklaran AND seperti sakelar NO dan NOT AND seperti saklar NC.
Instruksi tersebut dibutuhkan jika urutan kerja sistem kendali lebih dari
581
satu kondisi logic yang terpenuhi semuanya untuk
memperoleh satu output. Simbol ladder diagram dari AND dan
NOT AND seperti Gambar 9. di bawah ini:
AND NOT AND
Gambar 9. Simbol logika AND dan NOT AND
Tabel 1. Logika AND dan NOT AND (NAND)
S1 S2 AND NAND
0 0 0 1
0 1 0 1
1 0 0 1
1 1 1 0
3.3.3 OR dan NOT OR
OR dan NOT OR (NOR) dimasukkan seperti saklar posisinya
paralel dengan rangkaian sebelumnya. instruksi tersebut dibutuhkan
jika urutan kerja sistem kendali membutuhkan salah satu saja dari
beberapa kondisi logic terpasang paralel untuk mengeluarkan satu
output. Logika pensaklaran OR seperti saklar NO dan logika
pensaklaran NOT OR seperti saklar NC. Simbol ladder diagram dari
OR dan OR NOT seperti gambar 11. di bawah ini:
OR NOT OR
Gambar 10. Simbol logika OR dan NOT OR
582
Tabel 2. Logika OR dan NOT OR (NOR)
S1 S2 OR NOR
0 0 0 1
0 1 1 0
1 0 1 0
1 1 1 0
Tabel 3. Aturan aljabar saklar AND
0 n a = 0
0 a
1 n a = a
1 a
a n a = a
a a
a n a = 0
a a
a n b
a b
b n a
b a
=
a n b n c
a b c
(a n b) n c
a b c
a n (b n c)
a b c
= =
583
Tabel 4. Aturan aljabar saklar OR
3.3.4 OUT dan OUT NOT
Digunakan untuk mengeluarkan Output jika semua kondisi logika
ladder diagram sudah terpenuhi. . Logika pensaklaran OUT seperti
sakelar NO dan logika pensaklaran OUT NOT seperti sakelar NC.
Simbol ladder diagram dari OUT dan OUT NOT seperti Gambar 11. di
bawah ini
OUT OUT NOT
Gambar 11. Simbol logika OUT dan OUT NOT.
0 v a = a
a
0
1 v a = 1
a
1
a v a = a
a
a
a v a = a
a
a
a v b
b
a
b v a
a
b
=
a v b v c
c
a
b
(a v b) v c
a
b
c
=
a
a v (b v c)
b
c
=
584
3.3.5 AND LOAD (AND LD)
Digunakan untuk kondisi logika ladder diagram yang khusus
dimaksudkan untuk mengeluarkan satu keluaran tertentu. Simbol
ladder diagram dari AND LD seperti gambar 12. di bawah ini:
AND LD
Gambar 12. Simbol logika AND LOAD.
3.3.6 OR LOAD (OR LD)
Digunakan untuk kondisi logika ladder diagram yang khusus
dimaksudkan untuk mengeluarkan satu keluaran tertentu. Simbol
ladder diagram dari OR LD seperti gambar 13 di bawah ini:
OR LD
Gambar 13. Simbol logika OR LOAD.
3.3.7 TIMER (TIM) dan COUNTER (CNT)
- Jumlahnya bergantung dari masing-masing tipe PLC. Jika suatu
nomor sudah dipergunakan sebagai TIMER/COUNTER, maka
nomor tersebut tidak boleh lagi dipakai lagi sebagai
TIMER/COUNTER yang lain.
- Nilai TIMER/COUNTER bersifat menghitung mundur dari nilai
awal yang ditetapkan oleh program. Setelah hitungan tersebut
mencapai angka nol, maka kontak NO TIMER/COUNTER akan
bekerja.
585
- TIMER mempunyai batas hitungan antara 0000 sampai
9999 dalam bentuk BCD (binary Code Decimal) dan dalam
orde sampai 100 ms. Sedangkan COUNTER mempunyai orde
angka BCD dan mempunyai batas antara 0000 sampai dengan
9999.
Simbol ladder diagramnya seperti Gambar 14 di bawah ini:
N CP
SV R
TIMER COUNTER
Keterangan : Keterangan :
N : Nomor T/C CP : Pulsa
SV : Set Value R : Reset
Gambar 14. Simbol logika TIMER dan COUNTER.
3.4. Device Masukan
Device masukan merupakan perangkat keras yang digunakan
untuk memberikan sinyal kepada modul masukan. Sistem PLC
memiliki jumlah device masukan sesuai dengan sistem yang
diinginkan. Fungsi dari device masukan untuk memberikan perintah
khusus sesuai dengan kinerja device masukan yang digunakan,
misalnya untuk menjalankan atau menghentikan motor. Dalam hal
tersebut seperti misalnya device masukan yang digunakan adalah
push button yang bekerja secara Normally Open (NO) ataupun
Normally Close (NC). Ada bermacam-macam device masukan yang
dapat digunakan dalam pembentukan suatu sistem kendali seperti
misalnya: selector switch, foot switch, flow switch, level switch,
proximity sensors dan lain-lain. Gambar15. memperlihatkan macammacam
simbol masukan.
586
Keterangan :
a. NO Pushbutton c. NO Limit Switch
b. NC Pushbutton d. NO Flow Switch
Gambar 15. Contoh simbol device masukan
3.5. Modul Masukan
Modul masukan adalah bagian dari sistem PLC yang berfungsi
memproses sinyal dari device masukan kemudian memberikan sinyal
tersebut ke prosesor. Sistem PLC dapat memiliki beberapa modul
masukan. Masing-masing modul mempunyai jumlah terminal tertentu,
yang berarti modul tersebut dapat melayani beberapa device
masukan. Pada umumnya modul masukan ditempatkan pada sebuah
rak. Pada jenis PLC tertentu terdapat modul masukan yang
ditempatkan langsung satu unit dengan prosesor ataupun catu daya
dan tidak ditempatkan dengan sistem rak. Gambar 16 memperlihatkan
modul masukan atau keluaran yang penempatannya menggunakan
rak.
587
Gambar 16. Slot Modul masukan atau keluaran PLC
3.6. Device Masukan Program
Device masukan program berfungsi sebagai sarana untuk
memasukkan atau mengisikan program ke dalam prosesor PLC yang
disebut dengan pengisi program (program loader). Program Loader
sering disebut sebagai device programmer yaitu alat yang digunakan
untuk melakukan pengisian program ke CPU. Device programmer
membuat program PLC menjadi lebih fleksibel. Device programmer
memperbolehkan pemakai untuk melakukan pengubahan program
kendali baru (modifikasi) atau memeriksa benar atau tidaknya program
yang telah diisikan ke dalam memori. Hal ini sangat membantu untuk
keperluan perawatan ketika timbul masalah terhadap sistem. Jenisjenis
device programmeran yang sering digunakan adalah desktop,
handled programmer dan device programmer yang memang khusus
dibuat oleh pembuat PLC. Gambar 17 dan Gambar 18.
memperlihatkan contoh gambar device programmer.
Gambar 17. Desktop.
588
Gambar 18. Handled Programmer. (OMRON)
3.7. Device Keluaran
Device keluaran adalah komponen-komponen yang
memerlukan sinyal untuk mengaktifkan komponen tersebut. Sistem
PLC mempunyai beberapa device keluaran seperti motor listrik, lampu
indikator, sirine. Gambar 19. memperlihatkan contoh simbol dari
device keluaran yang sering digunakan.
(a) Simbol lampu indicator
(b) Motor listrik dan simbolnya
589
(c) Katup penggerak Solenoid
Gambar 19. Contoh device keluaran dan simbolnya
3.8. Modul Keluaran
PLC dapat mempunyai beberapa modul keluaran tergantung
dari ukuran dan aplikasi sistem kendali. Device keluaran
disambungkan ke modul keluaran dan akan aktif pada saat sinyal
diterima oleh modul keluaran dari prosesor sesuai dengan program
sistem kendali yang telah diisikan ke memorinya. Catu daya yang
digunakan untuk mengaktifkan device keluaran tidak langsung dari
modul keluaran tetapi berasal dari catu daya dari luar, sehingga modul
keluaran sebagai sakelar yang menyalurkan catu daya dari catu daya
luar ke device keluaran.
3.9. Perangkat Lunak PLC
Pemrogramman PLC terdiri dari instruksi-instruksi dasar PLC
yang berbentuk logika pengendalian sistem kendali yang diinginkan.
Bahasa programmeran biasanya telah disesuaikan dengan ketentuan
dari pembuat PLC itu sendiri. Dalam hal ini setiap pembuat PLC
memberikan aturan-aturan tertentu yang sudah disesuaikan dengan
programmeran CPU yang digunakan PLC.
3.10. Perangkat Keras PLC
Sistem PLC menggunakan prinsip pemodulan yang memiliki
beberapa keuntungan, seperti komponen-komponennya dapat
ditambah, dikurangi ataupun dirancang ulang untuk mendapatkan
sistem yang lebih fleksibel.
Sistem PLC memiliki tiga komponen utama yaitu unit prosesor,
bagian masukan/keluaran, dan device pemrograman. Diagram kerja
tiga komponen utama di atas, akan dijelaskan lebih rinci dengan
gambar diagram blok sistem PLC seperti terdapat pada Gambar 20.
Urutan kerja dari gambar diagram blok di atas dimulai dari
device masukan yang akan memberikan sinyal pada modul masukan.
Sinyal tersebut diteruskan ke prosesor dan akan diolah sesuai dengan
590
program yang dibuat. Sinyal dari prosesor kemudian diberikan ke
modul keluaran untuk mengaktifkan device keluaran.
Gambar 20. Diagram Blok PLC
3.11. Ladder Logic
Ladder logic adalah bahasa programmeran dengan bahasa
grafik atau bahasa yang digambar secara grafik. Diagram ini
menyerupai diagram dasar yang digunakan logika kendali sistem
kontrol panel dimana ketentuan instruksi terdiri dari koil-koil, NO, NC
dan dalam bentuk penyimbolan. Programmeran tersebut akan
memudahkan programmer dalam mentransisikan logika pengendalian
khususnya bagi programmer yang memahami logika pengendalian
sistem kontrol panel. Simbol-simbol tersebut tidak dapat
dipresentasikan sebagai komponen, tetapi dalam programmerannya
simbol-simbol tersebut dipresentasikan sebagai fungsi komponen
sebenarnya.
3.12. Hubungan Input/Output (I/O) dengan Perangkat Lunak
Pada saat pemrogram (programmer) bekerja dengan bahasa
ladder logic, programmer harus mengerti hubungan I/O dengan
perangkat lunak. Untuk memudahkan pemahamannya, titik masukan
modul masukan dapat dianggap sebagai koil relay yang masingmasing
memiliki alamat tertentu. koil relay masukan berada di luar
perangkat sehingga tidak dapat tergambar di perangkat lunak dan
hanya memiliki kontak-kontak pada perangkat lunak. Banyaknya titiktitik
keluaran terletak di modul keluaran. Untuk lebih mempermudah
pemahaman mengenai hubungan I/O dengan perangkat lunak
591
Gambar 21 memperlihatkan gambar hubungan antara I/O
dengan perangkat lunak.
Gambar 21 memperlihatkan bahwa apabila push button 1
ditekan maka unit input X1 menjadi ON. Sesuai dengan prinsip
pemahaman bahwa titik masukan sebagai koil relay yang mempunyai
kontak di perangkat lunak, sehingga jika keadaan ON maka sinyal
mengalir menuju modul masukan (dengan anggapan pemahaman
bahwa terdapat koil) hal tersebut mengakibatkan kontak dari unit input
di dalam perangkat lunak akan bekerja. Peristiwa itu tersebut
mengakibatkan koil keluaran perangkat lunak menerima sinyal
tersebut sehingga unit output sebagai kontak koil akan bekerja.
Apabila lampu indikator sebagai device keluaran, kejadian
tersebut mengakibatkan lampu menyala. Karena sebagai device
masukan berupa push button 1 ON saat ditekan saja (NO) maka untuk
membuat lampu itu menyala terus, koil keluaran perangkat lunak
memiliki internal relay yang dapat digunakan sebagai pengunci
(holding). Sinyal selanjutnya mengalir melalui holding relay tersebut
dan lampu akan menyala terus dan akan mati apabila pushbutton 2
ditekan karena terputusnya tegangan dalam hal ini karena pushbutton
2 sebagai NC.
Gambar 21. Hubungan antara I/O dengan perangkat lunak.
3.13. Processor
Prosesor adalah bagian pemroses sistem PLC yang membuat
keputusan logika. Keputusan yang telah dibuat berdasarkan program
tersimpan dalam memori. Prosesor adalah bagian dari Central
Processing Unit (CPU) dari PLC yang menerima, menganalisa,
memproses dan memberikan informasi ke modul keluaran. Di dalam
CPU PLC dapat dibayangkan seperti sekumpulan ribuan relay. Hal
592
tersebut bukan berarti di dalamnya terdapat banyak relay dalam
ukuran yang sangat kecil tetapi berisi rangkaian elektronika digital
yang dapat sebagai kontak NO dan NC relay.
Memori berfungsi sebagai tempat dimana informasi tersebut
disimpan. Ada bermacam-macam jenis serpih memori dalam bentuk
Integrated Circuit (IC). Masing-masing jenis memori memiliki
keuntungan dan kerugian dan dipilih untuk spesifikasi yang terbaik
untuk aplikasinya.
Salah satu jenis memori yang digunakan dalam CPU PLC
adalah Random Access Memory (RAM). Kerugian jenis memori
tersebut adalah diperlukannya catu daya untuk menjaga agar memory
tetap bekerja. Pada aplikasi PLC diperlukan catu daya cadangan yang
digunakan untuk menjaga agar isi dari memori tidak hilang apabila
tiba-tiba catu daya hilang. RAM digunakan untuk keperluan memori
karena RAM mudah diubah dengan cepat ketika dibandingkan dengan
jenis memori yang lain. RAM disebut juga sebagai memori baca/tulis,
karena RAM dapat dibaca dan ditulis data untuk disimpan di RAM.
Read Only Memory (ROM) adalah jenis memori yang semi
permanen dan tidak dapat diubah dengan pengubah program. Memori
tersebut hanya digunakan untuk membaca saja dan jenis memori
tersebut tidak memerlukan catu daya cadangan karena isi memori
tidak akan hilang meskipun catu daya terputus
Programmable Read Only Memory (PROM) adalah jenis lain
dari memori yang bekerja hampir menyerupai ROM, dengan satu
pengecualian yaitu bisa di program. PROM di rancang untuk diisi
dengan program yang terprogram. Apabila data dapat diubah, maka
dapat diadakan programmeran. Programmeran ulang dari PROM
membutuhkan perlengkapan khusus yaitu PROM Programmer dimana
PLC sendiri tidak dapat melakukannya. Gambar 22. memperlihatkan
contoh CPU PLC yang menggunakan sistem RAM.
Gambar 22. CPU PLC (OMRON)
593
3.14 Data dan Memory PLC
3.14.1 Aturan dasar penulisan memori PLC adalah :
- Word atau channel yang terdiri dari 16 bit, ditulis XXX
- Bit atau contact yang terdiri dari 1 bit, ditulis XXXXXX, dua
angka yang paling belakang menunjukkan nomor contact dan
sisa angka yang depan menunjukkan nomer channel.
3.14.2 Memori PLC
3.14.2.1 Internal Relay
Internal relay (IR) mempunyai pembagian fungsi seperti IR
input, IR output dan juga IR work area (untuk pengolahan data pada
program). IR input dan IR output adalah IR yang berhubungan dengan
terminal input dan output pada PLC. Sedangkan IR work area tidak
dihubungkan ke terminal PLC, akan tetapi berada dalam internal
memory PLC dan fungsinya untuk pengolahan logika program.
Terdapat juga IR yang fungsinya untuk SYSMAC BUS area, Special
I/O Unit area, Optical I/O unit area, dan Group 2 High density I/O unit
area.
3.14.2.2 Special Relay
Special relay (SR) merupakan relay yang menghubungkan
fungsi-fungsi khusus seperti flag (misalnya: instruksi penjumlahan
terdapat kelebihan digit pada hasilnya [carry flag], kontrol bit PLC,
informasi kondisi PLC, dan system clock (pulsa).
3.14.2.3 Auxiliary Relay (AR)
Auxiliary relay terdiri dari flags dan bit untuk tujuan khusus.
Dapat menunjukkan kondisi PLC yang disebabkan oleh kegagalan
sumber tegangan, kondisi special I/O, kondisi input/output unit, kondisi
CPU PLC, memori PLC dan lain-lain.
3.14.2.4 Holding Relay
Holding relay (HR) dapat difungsikan untuk menyimpan data
(bit-bit penting) karena tidak hilang walaupun sumber tegangan PLC
mati.
3.14.2.5 Link Relay
Link relay (LR) digunakan untuk data link pada PLC link
system. Link system digunakan untuk tukar-menukar informasi antar
dua PLC atau lebih dalam satu sistem kendali yang saling
berhubungan satu dengan yang lainnya dengan menggunakan PLC
minimum dua unit.
594
3.14.2.6 Temporary Relay
Temporary relay (TR) berfungsi untuk menyimpan sementara
kondisi logika program pada ladder diagram yang mempunyai titik
percabangan khusus.
3.14.2.7 Timer/Counter
Timer/counter (T/C) untuk mendefinisikan suatu waktu tunda
/time delay (timer) ataupun untuk menghitung (counter). Untuk timer
mempunyai orde 100 ms, ada yang mempunyai orde 10 ms yaitu
TIMH(15). Untuk TIM 000 sampai dengan TIM 015 dapat dioperasikan
secara interrupt untuk mendapatkan waktu yang lebih presisi.
3.14.2.8 Data Memory
Data memory (DM) berfungsi untuk menyimpan data-data
program karena isi DM tidak akan hilang (reset) walaupun sumber
tegangan PLC mati. Macam-macam DM adalah sebagai berikut:
> DM read/write
· Pada DM read/write data-data program dapat dihapus
dan ditulis oleh program yang dibuat, sehingga sangat
berguna untuk manipulasi data program.
> DM special I/O unit
· DM special I/O berfungsi untuk menyimpan dan
mengolah hasil dari special I/O unit, mengatur dan
mendefinisikan sistem kerja special I/O unit.
> DM history Log
· Pada DM history log disimpan informasi-informasi
penting pada saat PLC terjadi kegagalan sistem
operasionalnya. Pesan-pesan kesalahan system PLC
yang di simpan berupa kode-kode angka tertentu.
> DM link test area
· DM link test area berfungsi untuk menyimpan informasiinformasi
yang menunjukan status dari system link PLC.
> DM setup
DM setup berfungsi untuk kondisi default (kondisi kerja
saat PLC aktif). Pada DM inilah kemampuan kerja suatu
PLC didefinisikan untuk pertama kalinya sebelum PLC
tersebut diprogram dan dioperasikan pada suatu sistem
kontrol. Tentu saja setup PLC tersebut disesuaikan
dengan sistem kontrol yang bersangkutan.
3.14.2.9 Upper Memory
Upper memory (UM) berfungsi untuk menyimpan dan
menjalankan program. Kapasitas tergantung dari pada masingmasing
tipe PLC yang dipakai.
595
Þ Semua memori (selain DM dan UM) dapat dibayangkan
sebagai relay yang mempunyai koil, kontak NO dan NC. Timer
dan Counter juga dapat dibayangkan seperti pada umumnya dan
mempunyai kontak NO dan NC.
Þ DM tidak mempunyai kontak, hanya ada channel/word saja. DM
dapat difungsikan untuk menyimpan data-data penting yang tidak
boleh hilang waktu sumber tegangan mati atau memanipulasi
program.
Þ Memori yang sifatnya dapat menyimpan data program jika listrik
mati adalah DM dan HR, sedangkan memori yang lainnya akan
hilang.
Þ Programmeran PLC ada dua macam yaitu dengan diagram
ladder dan bahasa mnemonic. Programmeran biasanya
membuat diagram ladder terlebih dahulu dan kemudian baru
menterjemahkannya dalam bahasa mnemonic, atau bisa juga
langsung digambar ladder diagram pada layar monitor.
3.14.2.10 Catu Daya (Power Supply)
Sistem PLC memiliki dua macam catu daya dibedakan
berdasarkan fungsi dan operasinya yaitu catu daya dalam dan catu
daya luar. Catu daya dalam merupakan bagian dari unit PLC itu sendiri
sedangkan catu daya luar yang memberikan catu daya kepada seluruh
bagian dari sistem termasuk didalamnya untuk memberikan catu daya
pada catu daya dalam dari PLC. Catu daya dalam mengaktifkan
proses kerja PLC. Besarnya tegangan catu daya yang dipakai
disesuaikan dengan karakteristik PLC. Bagian catu daya dalam PLC
sama dengan bagian-bagian yang lain di mana terdapat langsung
pada satu unit PLC atau terpisah dengan bagian yang lain dari atau
sistem rak. Gambar catu daya yang sering digunakan dengan sistem
rak diperlihatkan pada gambar 23.
Gambar 23. Catu Daya.
596
3.15. Programman PLC dasar Omron Dengan Komputer
Programman PLC dasar merk OMRON menggunakan bahasa
program dari OMRON juga yaitu SYSWIN. Tampilan menu utama
dari program SYSWIN dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 24. Tampilan menu utama program SYSWIN (OMRON)
Beberapa perintah program yang penting dan perlu dipahami adalah
sebagai berikut:
> Connect
Connect merupankan perintah program untuk penyambungan
antara komputer dengan PLC.
> Upload Program
Merupakan perintah untuk melihat isi program dalam PLC
> Down Load Program
Merupakan perintah untuk mentransfer program yang telah
dibuat ke dalam PLC
> Run
Perintah untuk menjalankan program yang telah di tranfer ke
PLC
> Stop
Perintah untuk menghentikan program yang sedang dijalankan
di PLC
> Monitoring
Perintah untuk melihat kondisi pada saat PLC bekerja
3.16 Cara pengoperasian SYSWIN
3.16.1 Pembuatan diagram ladder (diagram tangga)
Pembuatan diagram ladder dapat dilakukan dengan cara klik
kiri mouse pada menu perintah sesuai dengan yang dikehendaki
597
kemudian memindahkan mouse ke layar tampilan yang dituju.
Langkah selanjutnya memberikan alamat yang dikehendaki
pada perintah tersebut. Sebagai contoh membuat diagram ladder
berikut:
Gambar 25. Tampilan Ladder Diagram
Langkah sbb:
Gambar 26. Pembuatan diagram ladder
1. Untuk membuat ladder baru lagi di bawahnya maka posisikan
mouse pad End of blok kemudian klik dua kali maka posisi End of
blok akan turun dan kita dapat menggunakannya baris kosong
tersebut untuk membuat diagram ladder baru.
1. Klik
simbol ini
2. Ketikan alamat
0001
lalu enter
3. Klik
simbol ini
4. Ketikan alamat
1001
lalu enter
598
2. Untuk mengakhiri prongram maka harus diakhiri dengan perintah
END sebelum program tersebut dijalankan caranya sebagai
berikut:
Gambar 27. Akhir dari diagram tangga menggunakan END
Setelah sebuah program diagram ladder dibuat kemudian untuk
menjalankannya atau memasukkannya ke dalam PLC harus melewati
langkah sebagai berikut:
1. Pastikan PLC sudah tersambung dan ter-conect dengan PLC
2. Sorot menu Online
3. Pilih perintah Download Program lalu enter
4. Pada menu Online pilih Mode
1. Click
simbol FUN 2. Ketikan END
lalu enter
599
Gambar 28. Akhir dari diagram tangga menggunakan END
5. RUN untuk menjalankan program dalam PLC
6. STOP untuk menghentikan program
7. Untuk keperluan monitoring jalannya program dapat dipilih pada
menu Online yaitu Monitoring
3.16.2 Cara Penyambungan Dan Logika Laddernya
Gambar 29. Penyambungan perangkat Input, Output, PLC,Catu daya
Pada gambar di atas apabila dibuat program dengan
menggunakan diagram ladder sebagai berikut :
Gambar 30. Ladder diagram
Maka kerja dari rangkaian tersebut adalah:
1. Jika input saklar ditekan maka output berupa lampu akan
menyala
2. Tetapi jika sakelar dilepas maka lampu juga akan mati
600
Apabila dikehendaki lampu tetap menyala meskipun sakelar hanya
sekali tekan maka perlu ditambahi dengan pengunci sebagai berikut:
Gambar 31. Ladder diagram dengan pengunci.
Kebalikan dari kerja rangkaian di atas (Gambar 31) apabila dibuat
program dengan menggunakan diagram ladder sebagai berikut :
Gambar 32. Ladder diagram kebalikan dari kerja rangkaian di atas
Maka kerja dari rangkaian tersebut adalah:
1. Jika input saklar tidak ditekan maka output berupa lampu akan
menyala
2. Jika input saklar ditekan maka output berupa lampu akan mati
Untuk penyambungan yang lebih dari satu channel maka
cara penyambungan adalah sebagai berikut:
010.01
601
Gambar 33. Cara penyambungan perangkat Input dan Output lebih dari satu channel.
Oleh karena keterbatasan PLC dimana spesifikasi dari
masukannya dan keluarannya adalah dengan tegangan dan arus yang
kecil maka cara penyambungan dari pelaratan keluarannya jika
menggunakan lampu untuk tegangan dan arus tinggi adalah
menggunakan peralatan relay seperti gambar di bawah ini. Untuk arus
dan tegangan yang lebih besar dapat mengguankan Magnetic
Contactor. Tegangan yang disambungkan ke relay ataupun Magnetic
Contactor disesuaikan dengan tegangan dari relay atau Magnetic
Contactor tersebut.
Gambar 34. Penambahan relay untuk memperbesar kemampuan arus .
602
A
B
B
Rangkaian Input dan Output di dalam Unit CPU PLC OMRON
CPM1A-XXCDR dapat dilihat pada Gambar 35 dan Gambar 36 di
bawah ini.
Gambar 35. Rangkaian Input Unit CPU PLC OMRON CPM1A-XXCDR
Gambar 36. Rangkaian Output dalam Unit CPU PLC OMRON CPM1A -XXCDR.
(351352 modul pelatihan PLC OMRON)
3.17 Penggunaan Fungsi Bit Kontrol
3.17.1 LATCHING / SELF HOLDING
Fungsi ini berfungsi sebagai penahan dirinya sendiri pada
suatau rangkaian ladder PLC.
Gambar 37. Rangkaian latching
603
A
B
NC B
A
B
Pada gambar diagram ladder di atas bisa kita lihat,
antar output B baris pertama dengan input B pada baris kedua
memiliki alamat yang sama yaitu B, yang berarti bahwa bila ada
tegangan sekejap dari rangkaian di atas maka output akan tetap ON.
Sehingga cara mematikannya (OFF) yaitu dengan memberikan input
berupa ladder NC (normally close), seperti pada gambar di bawah ini
Gambar 38. Diagram ladder latching
3.17.2 KEEP
Fungsi keep sama seperi pada fungsi lacthing hanya saja lebih
sederhana dalam pembuatan ladernya karena telah memiliki tanda
sendiri pada pemrogramannya seperti pada SYSWIN atau pun
SYSMAC.
Gambar 39. Tanda KEEP
Secara umum fungsi keep memiliki aturan seperi gambar dibawah ini.
Gambar 40. Aturan KEEP
Dengan S sebagai set, yang berfungsi sebagai pemicu adanya
KEEP. R sebagai reset yaitu untuk mengembalikan ke keadaan
semula dan B atau bit yaitu memberikan output berupa latching atau
mempertahankan dirinya sendiri.
KEEP
200.00
604
3.17.3 DIFU dan DIFD
Gambar 41. DIFU dan DIFD
DIFU atau Differentia Up dan DIFD (Differentia
Down)digunakan untukmenciptakan bit ON pada satu siklus.
Perbedaannya terletak pada aktif tinggi (up) dan aktif rendah (down).
3.17.4 SET dan RESET
Penggunaan set dan reset hampir mirip dengan latching tetapi
biasanya digunakan pada aplikasi yang panjang sehingga akan
memudahkan dalam pembuatan program.
Gambar 42. SET dan RESET
Fungsi set memerintahkan agar output selalu dalam keadaan
ON. Berbeda dengan Reset, memerintahkan agar output dalam
keadaan OFF.
605
3.18 Contoh Aplikasi Dan Pembuatan Diagram Ladder
Menggunakan Syswin
3.18.1 Aktivasi Koil
Sekarang akan kita bandingkan diagram ladder di atas dengan
menggunakan aplikasi sirkuit di bawah ini.
Gambar 43. Rangkaian switch relay
Keterangan :
SW1 = Switch 1
SW2 = Switch 2
Pada gambar sirkuit di atas, koil akan menjadi aktif bila
terminal + (positif) dan terminal – (negative) pada baterai terhubung.
Kita dapat mensimulasikan atau mentransfer ke dalam diagram ladder.
Pada gambar di atas terdiri dari dua input dan satu output. Input terdiri
dari dua switch yaitu switch 1 dan switch 2 sedangkan output adalah
koil.
Gambar 44. Diagram ladder aplikasi koil
606
Pembuatan diagram ladder pada software Syswin
1. klik gambar open contact atau pada sisi kiri yaitu toolbar
simbol.
2. tempatkan pada work area, kemudian muncul form dialog untuk
pengisian addres / alamat
3. isikan alamat untuk switch 1 (missal : 000.01)
4. klik kembali pada toolbar symbol dan masukan alamat /
addres yang berbeda dengan address switch 1 (missal 000.02)
5. Klik symbol atau open output pada toolbar symbol
6. Tempatkan pada area kerja, sehingga akan muncul dialog form
7. Isikan alamat output, missal 000.01, dan tekan OK
8. Klik Menu à Block à Insert Block, dan akan muncul form dialog
bok
9. Pilih BELOW Current Network, Ok
607
10. Klik Menu à Function à Basic instruction à Program
Control Instruction, akan muncul dialog.
11. Pilih END(01) dan tekan Ok
Hasil program seperti dibawah ini
3.18.2 Minyak Pelumas
Aplikasi di bawah ini adalah mengontrol minyak pelumas yang
dikeluarkan dalam sebuah tangki. Dengan menggunakan dua sensor
yaitu sensor bagian atas dan sensor bagian bawah. Masing masing
sensor bertugas untuk mengontrol posisi ketinggian minyak pelumas.
Gambar 45. Aplikasi PLC
608
Pada saat volume minyak pelumas menyentuh sensor bawah
motor akan memompa minyak pelumas menuju tangki dan berhenti
ketika minyak pelumas menyentuh sensor bagian atas. Maka
dibutuhkan 3 input dan output. 2 berupa input dan 1 berupa output.
Sensor dapat berupa sensor optik apabila tercelup dalam cairan atau
minyak pelumas maka akan OFF disini motor akan OFF sehingga
tidak memompa minyak. Apabila sensor tidak tercelup dalam minyak
pelumas maka sensor akan ON dan menghidupkan motor dan
memompa minyak pelumas ke dalam tangki. Sistem ini disebut
dengan NC (Normally closed)
Tabel 5. Pengalamatan peralatan input dan output
Input Addres Output Addres Internal
Relay
Sensor
Bawah
000.00 Motor 010.00 010.00
Sensor Atas 000.01
Setelah membagi alamat-alamat, input dan output maupun
internal relay, kemudian kita membuatnya dalam diagram ladder.
Gambar 46. Diagram ladder
Pembuatan diagram ladder pada Software Syswin 3.4 sebagai berikut
1. Klik gambar open contact pada sisi kiri yaitu toolbar simbol.
2. Tempatkan pada work area, kemudian muncul form dialog bok
untuk pengisian addres / alamat
609
3. Isikan alamat untuk sensor atas (missal : 000.00)
4. Klik kembali pada toolbar symbol dan Klik pada work area
kemudian masukan alamat / addres yang berbeda dengan
address sensor atas (missal 000.01)
5. Klik symbol atau open output pada toolbar symbol
6. Tempatkan pada area kerja, sehingga akan muncul dialog form
dialog.
7. Isikan alamat output, missal 000.05, dan tekan OK (disini bukan
sebagai output tetapi internal relay)
8. Klik Menu à Block à Insert Block, dan akan muncul form dialog
bok
9. Pilih BELOW Current Network, Ok
10. Klik gambar open contact pada sisi kiri yaitu toolbar simbol.
11. Tempatkan pada work area, kemudian muncul form dialog bok
untuk pengisian addres / alamat
610
12. Isikan alamat yang sama dengna internal relay diatas untuk
sensor atas yaitu 000.05
13. Klik pada selection tools, kemudian Klik pada blok pertama
yang kita buat (alamat 000.00), setelah terlihat gelap klik pada
vertical line dan klik pada blok kedua baris pertama sehingga akan
timbul garis penghubung ke bawah.
14. Klik pada toolbar symbol dan Klik pada work area baris
kedua blok pertama, kemudian masukan alamat / addres yang
sama dengan internal relay, 001.00
15. Klik kembali pada toolbar symbol dan Klik pada work area
baris ketiga blok pertama, kemudian masukan alamat / addres
yang sama dengan internal relay, 001.00 .
16. Klik symbol atau open output pada toolbar symbol pada
work area pada baris ketiga blok ketiga, dan berikan alamat
611
17. Tempatkan pada area kerja, sehingga akan muncul dialog
form dialog.
18. Hubungkan blok pertama dan ketiga pada baris ketiga dengan
garis horizontal pada toolbar symbol.
19. masukan Function END pada bris terakhir.
3.18.3 Pengisian tangki air otomatis
Sistem pengisian tangki air secara otomatis dapat dijelaskan
pada gambar di bawah ini. Awalnya tangki dalam keadaan kosong,
pompa air hidup sehingga mulai mengisi air dari keadaan awal
kosong. Saat air menyentuh sensor 2 pompa air masih hidup dan
pengisian air terus berlanjut sampai sensor 1 . Ketika sensor 1
tercelup oleh air pompa berhenti sehingga volume air secara perlahan
turun. Beberapa saat kemudian sensor air volume air terus menurun
sehingga kini sensor 1 dalam keadaan bebas atau tidak tercelup air
dan pompa masih terus hidup. Sampai ketinggian air menyentuh
sensor 2 pompa kembali menyala dan terus berulang.
Gambar 47. Sistem kerja pengisian air otomatis
Sensor 2
Sensor 1
Pompa air
612
Langkah selanjutnya adalah membagi alamat input dan output
pada Programmable Logic Control (PLC). Perlu diperhatikan bahwa
sistem di atas memiliki input dan output (i/o) sebanyak tiga bagian
dengan dua input dan satu output. Input terdiri dari sensor 1 dan
sensor 2, sedangkan output berupa pompa air.
Tabel 6. Daftar alamat pada input dan output
Input Addres Output Addres Internal
relay
Sensor 1 000.00 Pompa air 001.00 010.00
Sensor 2 000.01
Setelah dibuat alamat pada input dan output PLC selanjutnaya
adalah membuat diagram ladder. Pada kasus di atas menggunakan
alamat-alamat PLC jenis OMRON.
Gambar 48. Diagram ladder
Contoh pembuatan diagram ladder pada progam computer jenis
syswin 3.4
1. Klik gambar closed contact pada sisi kiri yaitu toolbar simbol.
2. Tempatkan pada work area, kemudian muncul form dialog box
untuk pengisian addres / alamat
3. Isikan alamat untuk sensor atas
END
00000 00001
10000
10000
613
4. Klik kembali closed contact pada toolbar simbol dan
Klik pada work area samping ladder pertama, kemudian masukan
alamat / addres yang berbeda dengan address sensor .
5. Klik symbol atau open output pada toolbar symbol sebelah
ladder kedua.Tempatkan pada area kerja, sehingga akan muncul
form dialog.
6. Isikan alamat output, sesuai dengna ladder yang telah kita
tentukan yaitu 010.00
7. Klik pada selection tools, kemudian Klik pada blok kedua
yang kita buat (alamat 000.01), setelah terlihat gelap klik pada
vertical line dan klik pada blok kedua baris pertama sehingga akan
timbul garis penghubung ke bawah.
8. Klik gambar open contact pada sisi kiri yaitu toolbar simbol.
9. Tempatkan pada work area baris kedua blok pertama kemudian
muncul form dialog bok untuk pengisian addres / alamat
614
10. Isikan alamat yang sama dengan output yaitu 01.00. open contact
disini berfungsi sebagai internal relay sebagai proses latching atau
self holding.
11. masukan Function END pada bris terakhir.
3.18.4 Alarm dan sistem penyalan lampu
Suatu pabrik tiap pukul 07.30 membunyikan alarm yang
menandakan karyawan untuk masuk bekerja bersaman dengan alarm
yang berbunyi lampu dalam kantor dan lampu ruang kerja secara
otomatis akan menyala dan lampu llingkungan perusahaan akan
padam. Kemudian pada pukul 11.30 alarm berbunyi untuk waktu
istirahat dan pukul 12.30 alarm berbunyi tanda masuk kembali. Alarm
akan berbunyi lagi pada pukup 16.30 sebagai tanda jam bekerja telah
berakhir. Lampu lingkungan perusahaan akan menyala pukul 17.30.
Table 7. Alamat input dan output PLC
Input Alamat Output Alamat
Jam 07.30 000.00 Alarm 010.00
Jam 11.30 000.01 Lampu ruang kantor 010.01
Jam 12.30 000.02 Lampu ruang kerja 010.02
Jam 16.30 000.03 Lampu lingkungan 010.03
Jam 17.30 000.04 010.04
Pada tabel di atas kita menjadi mengerti alamat masing masing
input dan output PLC. Alamat input di tentukan dengan waktu dan
alamat output di hubungkan dengan lampu dan alarm. Pengaplikasian
pada program syswin 3.4 dapat disesuaikan dengan contoh program
syswin di atas.
615
Gambar 49. Diagram Ladder aplikasi sistem alarm
END
000.00 000.01
000.01
001.00
000.02
000.03
000.04
000.05
010.05
000.00 000.03 000.01
000.02
000.00 000.03
T000
#50
000.04
010.03
616
4. Rangkuman IX .....
Otomasi adalah mengubah penggerakan atau pelayanan
dengan tangan menjadi penggerakan oleh tenaga asing (tanpa
perantaraan tenaga manusia) secara otomatik, jadi otomasi
menghemat tenaga manusia.
1. Programmable Logic Controllers (PLC)
Pada dasarnya PLC (Programmable Logic Controllers)
merupakan sistem relay yang dikendalikan secara terprogram.
PLC dilengkapi dengan port masukan (inputport) dan keluaran
(outputport). PLC terdiri dari perangkat keras (hardware) dan
perangkat lunak (software). Dalam sebuah program tentunya
mempunyai cara atau perintah-perintah khusus. Instruksi-instruksi
dasar PLC adalah load dan load not, and dan not and, or dan not
or, out dan out not, and load, or load, timer dan counter.
Cara kerja PLC dapat dilihat pada diagram berikut :
Device masukan merupakan perangkat keras yang digunakan
untuk memberikan sinyal kepada modul masukan. Modul masukan
adalah bagian dari sistem PLC yang berfungsi memproses sinyal dari
device masukan kemudian memberikan sinyal tersebut ke prosesor.
Device masukan program berfungsi sebagai sarana untuk
memasukkan atau mengisikan program ke dalam prosesor PLC yang
disebut dengan pengisi program (program leader). Ladder logic adalah
bahasa program dengan bahasa grafik atau bahasa yang digambar
617
secara grafik. Device keluaran adalah komponen-komponen
yang memerlukan sinyal untuk mengaktifkan suatu komponen.
modul keluaran sebagai sakelar yang menyalurkan catu daya dari catu
daya luar ke device keluaran.
5. Soal Formatif
a. Sebutkan dan jelaskan instruksi-instruksi dasar pada PLC !
b. Sebutkan perangkat-perangkat keras PLC dan jenis-jenis PLC
berdasarkan IO yang dimiliki?
c. Berikan contoh penggunaan sistem PLC selain contoh-contoh di
atas. Gambar diagram leadernya dan jelaskan cara kerja sistem
tersebut?
618
619
BAB X
TEKNOLOGI ROBOT
1. Pengenalan Robot
Kemajuan sains dan teknologi dewasa ini telah dirasakan
membuat kualitas hidup manusia semakin baik. Teknologi yang dapat
berkembang biasanya teknologi yang dapat mempermudah kehidupan
manusia. Dahulu orang bepergian dengan berjalan kaki, selanjutnya
menggunakan hewan, dengan diciptakannya mobil, maka orang cukup
dengan duduk dan mengendarai susuai dengan keinginannnya.
Meningkatnya kebutuhan manusia telah berupaya berfikir bagaimana
agar pekerjaan yang selama ini dikerjakan oleh manusia dapat
digantikan oleh mesin yang dapat bekerja 24 jam, tidak mengenal
jenuh, tidak menunutut gaji tinggi dan tidak akan demo menunutut
kenaikan gaji/upah buruh.
Gambar 1. Robot siap menggantikan tenaga manusia
Fenomena tersebut semakin dirasakan oleh dunia industri yang
mengandalkan pada tenaga kerja masal. Awalnya industri tertarik
pada ongkos tenaga kerja yang murah. Tenaga kerja menjadi andalan
bagi kelangsungan proses produksinya, selain tenaga kerja manusia
tersedia dalam jumlah banyak juga industri tidak perlu membeli mesinmesin
yang harganya sangat mahal. Kenyataan dilapangan
menunjukan bahwa penggunaan tenaga kerja masal memiliki
beberapa kelemahan, antara lain: a) memiliki keterbatasan yang
manusiawi, seperti, lelah, jenuh, kesehatan, emosi yang labil, dan
sebagainya. Penggunaan tenaga kerja manusia juga memiliki resiko
pemogokan masal, demonstrasi, dan menuntut upah besar. Tenaga
kerja juga memiliki keterbatasan yang bersifat manusiawi seperti
620
istirahat yang cukup, pergi ke Toilet dan berbagai keperluan yang
bersifat pribadi. Kelemahan tersebut akan berdampak pada kualitas
dan kuantitas produk terganggu.
Belajar dari kelemahan-kelemahan di atas maka manusia
terpacu untuk membuat mesin yang dapat menggantikan fungsi
tenaga kerja manusia, seperti mengangkat, menggeser, mengelas dan
lain-lain. Peralatan tersebut berkembang secara pesat, baik secara
mekanik, elektrik, pneumatik hingga berkembang menjadi robot-robot
industri.
Istilah robot berasal dari rusia, yaitu dari kata robota yang
berarti tenaga kerja/buruh. Kemudian diawal abad ke 20 ilmuwan
Cekoslowakia, Karel Capek (1890-1938) memperkenalkan istilah
robot dengan membuat seperangkat mesin yang diberi nama Rosum’s
Universal Robots (RUR). Menurut National bureu of Standar robot
adalah Aplikasi robot sebagian besar pada bidang industri bertujuan
untuk meningkatkan produktivitas produksi. Robot dapat digunakan
secara rutin terus menerus tanpa merasakah kebosan atau digunakan
pada lingkungan yang sangat berbahaya. Sebagai contoh dalam
industri nuklir, robot harus digunakan karena radiasi nuklir sangat
berbahaya bagi manusia. Robot digunakan pada industri perakitan,
pengelasan, peleburan, pengecatan dan telah digunakan pada bidang
militer sebagai peralatan penjinak bom, bidang kedokteran sebagai
peralatan operasi otomatis. Di bidang sosial robot banyak membantu
sebagai pengganti bagian tubuh yang mengalami kecacatan fisik.
Gambar 2. Penggunaan robot pada sebuah laboratorium
1.1 Istilah Robot
Sebagai pemahaman awal maka perlu diketahui beberapa
istilah dasar dari robot. Sehingga untuk mempelajari bagian
selanjutnya kita tidak akan menemukan kesuilitan untuk
mendefinisikan. Adapun beberapa istilah yang dimaksud antara lain:
621
Robot : Peralatan yang dapat diprogram ulang, memilki
banyak fungsi yang didesain untuk memindahkan
material, suku cadang (part), peralatan atau peralatan
khusus
Kontroler : Suatu peralatan yang bertugas sebagai penendali dari
gerakan robot. Kontroler membentuk sistem kontrol
yang akan menentukan input dan output suatu robot.
Manipulator : Lengan yang memberikan gerakan robot untuk
memutar, melipat, menjangkau objek. Gerakan ini di
sebut dengan derajat kebebasan robot atau jumlah
sumbu yang ada pada robot. manipulator terdiri dari
beberapa segmen dan sambungan (joint).
Joint : Joint atau sambungan merupakan hubungan antara
lengan (arm) dengan lengan yang lain sehinga
dipisahkan oleh sumbu (axis)
Open loop : Lup terbuka adalah suatu sistem kontrol yang tidak
memiliki feedback atau umpan balik, sehingga suatu
peralatan tidak dapat mengenali kesalahan sebagai
pembanding kerja selanjutnya. Feedback digunakan
pada close loop (lup tertutup)
1.2 Komponen Dasar
Sistem robot memiliki tiga komponen dasar, yaitu : Manipulator,
kontroler, dan Power (daya). Efektor sering ditemukan pada beberapa
sistem robot, tetapi sifatnya tidak harus ada.
1.2.1 Manipulator
Manipulator memiliki dua bagian, yaitu bagian dasar dan
bagian tambahan. Gambar 3 memberikan gambaran tentang bagian
dasar dan bagian tambahan.
Gambar 3. Komponen dasar manipulator robot
Base
Apendage
Apendage
622
Bagian dasar manipulator bisa kaku terpasang pada lantai area
kerja ataupun terpasang pada rel. Rel berfungsi sebagai path atau alur
sehinga memungkinkan robot untuk bergerak dari satu lokasi ke lokasi
lainnya dalam satu area kerja. Bagian tambahan merupakan perluasan
dari bagian dasar, bisa disebut juga lengan/arm. Bagian ujungnya
terpasang efektor yang berfungsi untuk mengambil/mencekam
material. Manipuator digerakkan oleh actuator atau disebut sistem
drive. Actuatuator atau sistem drive menyebabkan gerakan yang
bervariasi dari manipulator. Actuator bisa menggunakan elektrik,
hidrolik ataupun pneumatik. Bagian actuator ini akan dijelaskan pada
selanjutnya.
1.2.2 Kontroler
Kontroler merupakan jantung dari sistem robot sehingga
keberadaanya sangat penting. Kontroler menyimpan informasi yang
berkaitan dengan data-data robot, dalam hal ini data gerakan robot
yang telah diprogram sebelumnya. Gambar 4. memberikan gambaran
sebuah kontroler dan manipulator robot. Kontroler berfungsi untuk
mengontrol pergerakan dari manipulator. Kontroler sendiri diatur oleh
sebuah informasi atau program yang diisikan dengan menggunakan
bahasa pemgrograman tertentu. Informasi tersebut kemudian
disimpan didalam memori. Data dalam memori dapat di keluarkan atau
di edit sesuai dengan yang dibutuhkan. Dahulu kontroler dibuat dari
drum mekanik yang bekerja step by step secara sequential. dan
sangat sederhana. Dimasa sekarang kontroler menggunakan PLC
(programmable logic kontrol) yang dapat bekerja dengan pergerakan
yang sangat kompek dari sistem robot.
Gambar 4. Robot dan kontroler
623
1.2.3 Power Suply (Catu Daya)
Power supply adalah sebuah unit yang menyediakan tenaga
pada kontroler dan manipulator sehingga dapat bekerja. Power supply
dalam suatu sistem robot dibagi menjadi dua bagian, yaitu bagian
untuk kontroler dan bagian untuk manipulator. Bagian kontroler
menggunakan elektrik sedangkan bagian manipulator bisa
menggunakan elektrik, pneumatik, hidrolik ataupun ketiganya. Gambar
5a, 5b dan 5c memberikan keterangan tentang power supply.
Gambar 5a. Catu daya pneumatik
Gambar 5b. Catu daya hidrolik
Gambar 5c. Catu daya listrik
624
1.2.4 Efektor
Efektor dapat ditemukan hampir semua aplikasi robot,
walaupun keadaannya bukan merupakan komponen dasar dari sistem
robot. Efektor berfungsi sebagai bagian terakhir yang menghubungkan
antara manipulator dengan objek yang akan dijadikan kerja dari robot.
Sebagai contoh efektor dapat berupa peralatan las, penyemprot cat
ataupun hanya berupa penjempit objek.
Gambar 6. Efektor robot
Efektor jika disamakan dengan manusia seperti jari-jari tangan
yang dapat digerakan untuk memindah/mengangkat materilal ataupun
peralatan yang dapat digunakan untuk mengelas, mengecat,
menempa, mengisi botol, dan lain-lain sesuai dengan kebutuhan.
Kerja efektor dapat berupa mekanik, elektrik, pneumataik (grifer),
maupun hydrolik.
625
1.3 Gerakan Robot
Gerakan robot dapat diklasifikasikan menjadi dua, yaitu
gerakan base travel dan gerakan axes kontrol.. Gerakan base travel
dapat di aplikasikan ke dalam base manipulator yang kaku pada lantai
ataupun bebas dalam alur (path). Secara sistem kontrol, base travel
dapat dikategorikan kedalam lup terbuka sehingga tidak ada feedback
dalam sistem. Axes kontrol menggunakan feedback sehingga
gerakannya tergantung dari gerakan terakhir dan umpan balik sistem.
Gambar 7. Base manipulator jenis kaku
1.4 Tingkatan Teknologi
Robot memiliki tiga tingkatan/level teknologi, yaitu: Rendah
(low) teknologi, medium teknologi dan teknologi tinggi (high
technology). Masing-masing memiliki karakteristik sendiri yang sangat
unik sehingga sangat jelas perbedaan antara ketiga level tersebut.
Tingkatan teknologi robot dapat dibedakan dengan mengetahui
karakteristik masing-masing robot, yaitu
a. Sumbu (axes)
Karakteristik pertama dari teknologi robot adalah seberapa
banyak sumbu yang dapat ditemukan dalam sebuah robot. Sumbu ini
akan menentukan derajat kebebasan atau kebebasan bergerak dari
robot.
b. Payload (muatan)
Payload adalah kapasitas beban yang dapat dikerjakan oleh
manipulator. Kapasitas berat diukur dari batas antara efektor dan
manipulator. Semakin berat beban yang dapat dikerjakan oleh
manipulator maka semakin tinggi teknologi robot.
626
c. Cycle time (siklus waktu )
Siklus waktu adalah waktu yang dibutuhkan oleh robot untuk
bergerak dari lokasi satu ke lokasi lainnya. Semakin tinggi siklus waktu
yang dimiliki robot maka semakin tinggi tingkat teknologi. Siklus waktu
tergantung pada payload dan panjang dari lengan manipulator. Siklus
waktu akan mempengaruhi kecepatan dari proses produksi suatu
industri.
d. Akurasi (ketelitian)
Akurasi adalah posisi robot dalam melakukan kerja secara
berulang kali. Apabila suatu robot melakukan kerja pertama dengan
posisi pada bidang kartesian x, y dan z secara berulang kali. Kerja
selanjutnya robot melakukan kerja dengan bidang kartesian x, y dan z
yang sama pula. Sampai pada kerja yang ke 1000 robot mulai
kehilangan akurasi 0.001 mm pada bidang kartesian x, yaitu x-0.001,
y dan z.
e. Aktuasi
Aktuasi dibedakan menurut jenis penggerak yang digunakan
oleh robot. Bisa berupa pneumatik, hidrolik atau elektrik. Aktuasi
berkaitan dengan payload, semakin pengggerak (drive) memiliki
payload yang besar maka semakin tinggi teknologinya.
f. Kontroler
Dua hal yang penting dari kontroler adalah memori dan sistem
kontrol. Semakin besar informasi yang dapat disimpan dalam memori
maka semakin tinggi teknologi robot. Sedangkan sistem kontrol dapat
dibedakan antara loop terbuka dan loop tertutup yang masing masing
akan dijelaskan pada bagian selanjutnya.
1.4.1 Low Teknologi
Robot teknologi rendah (low technology) digunakan dalam
lingkungan industri untuk pekerjaan yang tidak memiliki tingkat
kerumitan yang tinggi, seperti pada material handling (penanganan
material), operasi tekan, dan operasi perakitan. Robot ini memiliki
hanya satu pekerjaan khusus secara terus menerus.
�� Axes Robot hanya memiliki maksimal 4 sumbu gerakan dan
bisaanya gerakan akhir dikontrol oleh mekanik bukan
sensor yaitu bisa berupa limit switch. Sumbu
gerakanya bisaanya naik dan turun.
�� Payload Robot teknologi rendah memiliki kapasitas beban
diantara 3 – 13 kg.
�� Akurasi Berkisar antara 0.05 sampai 0.025 mm.
�� Aktuasi dapat menggunakan 3 dari penggerak (pneumatik,
hydrolik dan elektrik). Masing masing tergantung dari
payload yang di kerjakan pada robot.
627
Kontroler
Sumbu
Payload
�� Kontroler Menggunakan sistem kontrol terbuka (open loop) dan
memiliki kapasitas memori yang kecil. Open loop tidak
bisa mengendalikan kesalahan yang terjadi dalam
lingkungan karena tidak memiliki umpan balik
(feedback).
Gambar 8. Robot low technology
1.4.2 Teknologi Medium
Robot dari jenis ini memiliki fitur yang lebih canggih dari jenis
sebelumnya. Memiliki lebih banyak sumbu pada manipulatornya dan
memiliki area kerja yang luas sehingga jangkauan gerakannya menjadi
lebih besar.
�� Sumbu Robot memiliki 4 sampai 6 sumbu sehingga derajat
kekebasan robot lebih tinggi. Dilengkapi dengan wrist
pada ujung lengannya. Wrist adalah suatu peralatan
sebagai dudukan dari efektor. Didalam wrist bisa
diletakkan bermacam macam efektor, sebagai contoh,
efektor las, cat, press (tekan) dan sebagainya.
�� Payload Robot memiliki memiliki kapasitas maksimal beban
yang lebih tinggi dari low teknologi. Robot dapat
menangani beban melalui wrist sampai 150 kilogram.
�� Cycle Time Cycle time 1.0 detik dengan pencapain gerakan
manipulator 25 sampai 65 centimeter. Pada gerakan
berputar dapat mencapai 150 centimeter / detik. Robot
jenis ini memiliki tugas yang lebih komplek dan adanya
wrist dapat meningkatkan Cycle time operasi robot.
Hubungan antara akurasi dengan kerja yang komplek
menimbulkan tingkat akurasi yang menurun. Robot
jenis medium teknologi memiliki sumbu yang lebih
628
banyak karena tugasnya yang semakin komplek
sehingga akurasi dan pengulangan pergerakan
bernilai lebih rendah dari jenis robot teknologi rendah
yang memiliki sumbu sedikit. Akurasi robot jenis
medium teknologi berkisar 0.2 milimeter hingga
mencapai 1.3 milimeter.
�� Aktuasi Robot memiliki 2 jenis penggerak yaitu hidrolik dan
elektrik. Hal tersebut disebabkan beban yang
dikerjakan lebih berat.
�� Kontroler Memiliki memori yang cukup besar dan sistem kontrol
menggunakan loop tertutup, sehingga apabila ada
kesalahan pada lingkungan maka robot dapat
membandingkan antara input dan output
untukmenentukan kerja selanjutnya
Gambar 9. Robot las pada jalur perakitan
Gambar 10. Robot dalam proses manufactur
629
1.4.3 Robot Teknologi Tinggi
Robot dengan teknologi tinggi dapat kita temui pada material
handling, press transferring, pengecatan, pengelasan. Robot jenis ini
memiliki sumbu hingga mencapai 16 atau bisa melebihi. Memiliki
payload sampai 150 kilogram dan cycle time dan akurasinya hampir
sama dengan robot jenis medium. Tipe aktuasi dengan menggunakan
penggerak elekrik dan hidrolik. Elektrik dimaksudkan mudah dalam
menentukan posisi sedangkan hidrolik dimaksudkan untuk tugas yang
sangat berat.
Secara ringkas data dari jenis teknologi robot dapat di rangkum
dalam table berikut dibawah ini :
Tabel 1. Properties teknologi robot
Rendah Medium Tinggi
Sumbu 2 – 4 5 – 6 7 – 16
Payload 3 – 13 14 – 150 150 lebih
Cycle time 5 - 10 1.0 1.0
Akurasi 0.05 – 0025 2 – 1.3 2. – 0.4
Aktuasi Pneumatik, hidrolik.
Elektrik
Hidrolik dan
elektrik
Hidrolik dan
elektrik
Kontroler Memori rendah,
open loop
Memori
sedang, lup
tertutup
Memori besar,
lup tertutup
2. Operasi dan Fitur Manipulator ….
Bagian sebelumnya telah kita definisikan tentang komponen
dasar robot, yaitu : kontroler, manipulator, dan sumber power .
Masing-masing komponen harus ada pada sebuah sistem robot agar
robot dapat bekerja dengan baik. Bagian ini akan menjelaskan tentang
operasi dan fitur dasar dari manipulator yaitu gerakan sumbu lengan,
wrist, penggerak, jangkauan area dan penghubung
Geometri lengan manipulator dibagi menjadi empat sistem
koordinat yaitu: kartesian koordinat, polar koordinat, silindrikal
koordinat dan artikulasi koordinat. Manipulator digerakan oleh
penggerak, bisa berupa pneumatik, hidrolik dan elektrik. Masing
masing penggerak (drive) memiliki kelebihan dan kelemahan masing
masing. Manipulator bergerak dalam jangkauan area tertentu yang
disebut dengan kerja jangkauan. Kerja jangkauran manipulator
dihitung dengan kebebasan mutlak atau tidak adanya penghalang.
2.1 Sistem Koordinat Lengan Robot (ArmGeometry)
Sumbu robot bergerak dalam rangka untuk menyelesaiakan
suatu kerja. Gerakan tersebut diklasifikasikan menjadi 4 koordinat
yaitu : kartesian, silindrikal, polar dan artikulasi koordinat. Masing630
masing koordinat sistem menyebabkan gerakan dari lengan
manipulator. Pergerakan ini disebut dengan geometri lengan (arm
geometry).
Sitem pergerakan lengan robot dapat diklasifikasikan menjadi
tiga bagian, antara lain:, a) translasiara lain: gerak full translasi (FT),
semua gerakan lengan dalam bentuk lurus (lihat gambar 12), b) gerak
rotasi, translasi, translasi (RTT), diawali dengan rotasi selanjutnya
lengan robot bergerak translasi dan translasi (lihat gambar 13), c)
gerakan lengan robot full rotasi (FR), robot ini dalam setiapgerakannya
selalu melakukan rotasi pada lengan-lengannya (lihat gambar 11, dan
14).
Gambar 11. Sistem Persumbuan Robot
Gambar 12. Gerak Robot Total Translasi (TT)
631
Gambar 13. Gerak Robot Rotasi,Translasi, Translasi (RTT)
Gambar 14. Gerak Robot Full Rotasii, Translasi (RTT)
2.1.1 Koordinat Kartesian
Sesuai dengan sudut pandang matematika, koordinat kartesian
di kenal dengan tiga sumbu dasar, bidang X, bidang Y dan bidang Z.
masing-masing bidang tersebut dihubungkan dengan gerakan lengan
manipulator dari titik awal sehingga akan membentuk suatu titik
tertentu dengan gerakan lurus vertical maupun horizontal.
Gambar 15. menjelaskan tentang tiga sumbu dasar pada
sistem koordinat kartesian. X, Y dan bidang Z di identifikasi sebagai
gerakan manipulator. Manipulator bergerak melalui ruang hanya
melalui bidang X, Y dan Z sebagai sarana untuk mencapai target.
632
Gambar 15. Aplikasi koordinat kartesian
2.1.2 Silindrikal Koordinat
Koordinat silinder membentuk tiga derajat kebebasan atau tiga
sumbu yaitu ? (theta) atau sumbu rotasi. Bidang Z membentuk
gerakan naik dan turun atau vertical, sedangkan R membentuk
gerakan horizontal atau maju dan mundur. Masing masing gerakan
tersebut membentuk volume silinder sehingga disebut koordinat
silinder.
Pada sebagian aplikasi koordinat silindrikal yang diterapkan
pada sistem robot, ? (theta) atau gerakan rotasi biasanya memiliki
sudut 3000, sisa sudut 600 disebut dead zone atau daerah mati.
Daerah ini berfungsi sebagai operasi keamanan robot apabila terjadi
kesalahan gerakan, sehingga tidak menimbulkan kerusakan akibat
benturan.
Bidang R dan bidang Z membentuk gerakan horizontal (maju,
mundur) dan vertica l(naik, turun). Gerakan tersebut disesuaikan
dengan kerja robot.
633
Gambar 16. Prinsip Koordinat silindrikal dan aplikasinya
2.1.3 Koordinat Polar
Koordinat polar memiliki tiga sumbu yaitu ? (theta) atau
gerakan rotasi, gerakan ß (beta) atau gerakan melingkar dan sumbu R
gerakan horizontal. Sistem koordinat ini juga disebut sebagai sistem
spherical atau sistem bola karena jangkauan area dari robot
membentuk volume bola.
Gambar 17 menunjukan gerakan sumbu polar. Sumbu ? (theta)
dan sumbu R memiliki persamaan sumbu ? (theta) dan sumbu R
pada koordinat silindrikal. Apabila antara theta dan beta dibalik posisi,
yaitu sumbu beta diletakan berbatasan dengan base manipulator dan
maka sumbu R akan menjadi sumbu Z atau bergerak secara vertical
Gambar 17. Prinsip koordinat polar dan aplikasinya
634
2.1.4 Koordinat Artikulasi
Koordinat artikulasi adalah koordinat yang terdiri dari tiga
sumbu yaitu : ? (theta), sumbu W (lengan atas) dan sumbu U (siku).
Koordinat ini memiliki 2 sumbu yang dapat melipat yaitu pada sumbu
W dan sumbu U, sehingga koordinat ini menjadi lebih fleksibel dan
banyak digunakan dalam industri. Koordinat artikulasi yang memiliki
gerakan rotasi yang dihasilkan dari sumbu ? (theta). Pada bagian
atasnya terdapat sumbu W yang bergerak rotasi vertical. Sumbu W
memberikan pergerakan seperti sumbu ß (beta) yang terdapat pada
koordinat polar. Sumbu U berputar vertikan seperti sumbu W,
sehingga apabila gerak rotasi antara sumbu U dan sumbu W
digabungkan akan membentuk gerakan yang sangat fleksibel.
2.2 Rotasi Wrist
Dari keempat koordinat sistem yang telah kita pelajari
menjelaskan tentang gerakan manipulator dalam sistem robot.
Masing-masing gerakan memiliki keterbatasan. Maka penambahan
wrist (pergelangan tangan) pada ujung lengan memberikan tambahan
mobilitas untuk gerakan robot. Penambahan wrist juga meningkatkan
luar area jangkauan robot.
Penambahan dari sumbu pada wrist ini memberikan
pergerakan yang sangat fleksibel untuk robot. Dalam mendesain wrist
tergantung pada kebutuhan aplikasi robot. Masing-masing sumbu bisa
dibuat ganda, sebagai contoh desain wrist dengan dua roll dan tidak
memiliki pitch atau dua pitch dan satu dua roll dan dua yaw.
2.3 Sistem Pengerak Manipulator
Untuk bisa beroperasi / bergerak maka manipulator
membutuhkan sistem penggerak. pada sistem robot terdapat tiga jenis
sistem penggerak, yaitu : pneumatik, hidrolik dan elektrik.
2.3.1 Penggerak Pneumatik
Dalam industri robot, terdapat 30% penggunaan sistem
penggerak pneumatik. Pneumatik digunakan untuk menggerakan
sumbu dengan mengalirkan udara bertekanan. Udara tersebut masuk
ke dalam silinder pneumatik dan menggerakan mekaniknya. Sistem
pneumatik ini lebih murah dibandingkan dengan sistem penggerak
hidrolik maupun elektrik. Kelemahan dari sistem penggerak ini adalah
terbatasnya jumlah muatan / payload yang dapat diterima, sehingga
untuk sistem robot yang membutuhkan muatan yang besar, penggerak
ini tidak dapat digunakan.
2.3.2 Penggerak Hidrolik
Penggerak hidrolik digunakan 45 % dalam industri robot.
Penggerak ini bekerja hampir sama dengan pneumatik, perbedaanya
terletak pada fluida yang digunakan. Pada hidrolik menggunakan
635
cairan (minyak) untuk menggerakan silinder hidrolik. Silinder
terhubung dengan sumbu manipulator sehinnga timbul gerakan pada
actuator.
Penggerak hidrolik mempunyai kemampuan lebih besar dari
muatan yang dapat diterima oleh penggerak pneumatik. Manipulator
penggerak hidrolik digunakan pada aplikasi las, pengecoran dan
pengecatan. Penggunaan sistem penggerak hidrolik memiliki dua
kerugian. Pertama, sistem ini memiliki harga yang sangat mahal.
Kedua, apabila terjadi kebocoran pada sistem, maka fluida/cairan akan
mengotori lantai dan dapat menyebabkan kondisi yang tidak aman.
2.3.3 Penggerak Elektrik
Penggerak elektrik menggunakan motor AC maupun DC. Motor
ini dihubungkan ke sumbu manipulator dengan memakai gigi reduksi
untuk mengurangi jumlah putaran. Gigi reduksi juga berfungsi untuk
meningkatkan tenaga putaran yang dibutuhkan robot, sehingga dapat
meningkatkan jumlah beban.
Penggerak elektrik dapat bekerja dengan beban dengan berat
sekitar 3 sampai 80 kilogram. Penggunaan motor stepper atau motor
langkah dapat memberikan akurasi kerja robot,karena menggunakan
sistem derajat pada putarannya.
2.4 Jangkauan Kerja
Hal yang paling penting untuk diketahui adalah seberapa jauh
robot dapat menjangkau objek. Pencapaian robot dalam menjangkau
objek disebut dengan jangkauan kerja. Masing masing jangkauan
kerja berbeda tergantung dari koordinat geometri yang pernah kita
pelajari terdahulu.
Koordinat kartesian memiliki jangkauan empat persegi pangjan
(rectangular), jangkauan kerja koordinat silindrikal adalah silindrikal,
jangkaun kerja koordinat polar adalah bola (spherical), sedangkan
jangkauan kerja koordinat artikulasi adalah bentuk cabikan (tearshape).
Gambar di bawah ini menunjukan jangkauan kerja dari sistem
koordinat artikulasi pandangan samping. Jangkauan kerja membentuk
cabikan seperti bulan sabit, hal ini terjadi karena desain robot memiliki
fungsi yang komplek pada bagian bawah dibandingkan dengan baign
atas.
636
Gambar 18. Jangkaun kerja koordinat silindrikal
Gambar di bawah menunjukkan jangkauan kerja sistem
koordinat melalui pandangan atas. Dapat kita lihat deadzone (daerah
mati) terletak pada bagian belakang robot dan membentuk sudut 750.
Jangkauan kerja membentuk sudut 2850 dengan titik awal pada 00,
sehingga jangkauan kerja antara kanan dan kiri membentuk sudut
142.50.
Gambar 19. Jangkauan kerja koordinat silindrikal pandangan atas
Gambar di bawah menunjukkan jangkauan kerja dari sistem
koordinat silindrikal pandangan samping. Robot pada contoh tersebut
memiliki titik awal pada ketinggian 700 milimeter di atas lantai dan
memiliki jangkauan kerja atas setinggi 500 milimeter. Daerah mati atau
637
dead zone merupakan daerah yang tidak bisa dikerjakan oleh operasi
robot.
Gambar 20. Jangkauan kerja robot sisi samping
Gambar di bawah memperlihatkan jangakaun kerja robot sisi
atas. Robot memiliki jangkauan kerja sebesar ±1500, daerah mati
sebesar 600. jangkauan kerja sumbu R, ke arah depan sepanjang 500
milimeter.
Gambar 21. Jangkauan kerja sisi atas
3. Aplikasi Robot ….
Terdapat banyak aplikasi robot kita temukan di dunia industri,
bahkan sebagian besar industri sudah menerapkan teknologi ini. Mulai
638
dari industri perakitan, robot digunakan sebagai peralatan yang
berfungsi untuk bekerja secara terus menerus dan berulang dengan
model yang sama. Robot las pada industri kendaraan bermotor
melakukan pengelasan pada titik-titik tertentu secara terus-menerus
tanpa rasa kebosanan dan sakit seperti halnya manusia. Pada reaktor
nuklir, robot digunakan sebagai perubah batang uranium sehingga
tidak menimbulkan radiasi pada manusia. Robot seperti ini
memberikan manfaat pada tempat yang memiliki tingkat bahaya yang
sangat tinggi.
Material handling/penanganan material sering dilakukan pada
semua jenis industri. Proses ini memindahkan material dari satu lokasi
ke lokasi lainya. Penerapan robot pada proses material handling
sangat menguntungkan dari segi waktu dan akurasi.
Beberapa robot yang dilengkapapi dengan sensor, robot akan
mendeteksi setiap material yang melewati ataupun menyentuh sensor.
Aplikasi di atas sebelum ditemukannya sistem robot, menggunakan
tenaga manusia sehingga kurang efektif dan efisien.
3.1 Penanganan Material
Salah satu aplikasi yang paling banyak digunakan dalam
indsutri adalah proses dimana material-material harus dipindahkan
dari satu lokasi ke lokasi lainya. Material tersebut harus berpindah
dengan posisi yang tepat dan dalam waktu yang tepat pula. Proses
tersebut dinamakan material handling atau penanganan material.
Contoh aplikasi material handling adalah ketika sebuah material yang
berjalan pada konveyor setiap beberapa detik harus dikeluarkan dan
ditempatkan pada lokasi yang berbeda. Robot berfungsi memindahkan
material tersebut dengan waktu yang akurat pada lokasi yang tepat.
Bila terjadi keterlambatan waktu dalam pemindahan material maka
material yang lain akan menumbuk dibelakang material sebelumnya.
Area kerja
Gambar 22. Robot material handling
Pada gambar diatas menunjukan operasi material handling
pada sebuah area kerja. Konveyor memindahkan material dari lokasi
639
area kerja lain menuju area kerja sebuah robot material handling.
Robot memindahkan lokasi material dari lokasi konveyor lama menuju
konveyor baru yang akan diproses pada area kerja yang lain. Pada
gambar tersebut juga diperlihatkan tentang jangkauan robot pada
material. Manipulator robot harus bisa menjangkau material dari
konveyor untuk di pindahkan pada konveyor yang lain. Aplikasi robot
material handling di bagi menjadi dua, palletizing dan line tracking.
3.1.1 Palletizing
Palletizing yaitu apabila suatu robot dalam industri melakukan
kerja dengan memindahkan material dari satu lokasi ke lokasi lainnya
tanpa robot melakukan gerakan berpindah tempat. Pada palletizing,
posisi base manipulator kaku, tertanam pada lantai ataupun pada
posisi yang tidak dapat berubah posisi. Gambar 23 menunjukkan
proses palletizing
Gambar 23. Robot palletizing
3.1.2 Line Tracking
Berbeda dengan palletizing, robot material handling dengan
tipe line tracking memiliki base manipulator yang dapat bergerak.
Pergerakan manipulator tersebut bisa menggunakan mekanisme rel
atapun roda.
Gambar 24. Line Tracking
640
3.2 Perakitan
Robot assembly menggabungkan beberapa komponen untuk
menjadi komponen baru atau menggabungkan komponen sub
assembly menjadi komponen sub assembly yang lebih kompleks.
Proses perakitan menggunakan baut, mur, sekrup ataupun keling.
Dalam rangka melaksankan tugas perakitan, komponen yang akan
dirakit harus lokasikan pada sekitar robot. Untuk melokasikan
komponen tersebut, ada beberapa cara yang dilakukan robot untuk
melakukan proses tersebut.
• Komponen dilokasikan dengan area tertentu. Cara ini, robot
menggunakan sensor untuk memberi petunjuk tentang lokasi
komponen dan mengambilnya untuk diletakan pada lokasi baru.
Sistem visi dari robot digunakan sebagai sensor input untuk tujuan
mengambil komponen.
• Komponen dilokasikan pada posisi yang diketahui oleh robot.
Robot telah mengetahui kemana akan pergi dan mengambil
komponen.
• Komponen dilokasikan pada posisi dan orientasi yang jelas. Cara
ini mirip dengan cara kedua perbedaan terletak pada orientasi
robot.
Fungsi ini sangat bermanfaat bagi industri karena lebih efektif dan
efisien untuk mempercepat produksi.
Gambar 25. Robot perakitan dengan pelangkap kamera
3.3 Pengecatan
Sebagian besar produk industri dari material besi sebelum
dikirim ke bagian penjualan harus terlebih dahulu dilakukan
pengecatan sebagai akhir dari proses produksi. Teknologi untuk
melakukan pengecatan ini dapat secara manual maupun secara
otomatis, yaitu dengan menggunakan robot. Penggunaan proses ini
secara manual dapat menimbulkan keadaan berbahaya, yaitu :
• Uap dan kabut pada udara,
641
• Bunyi dari nosel, alat penyemprot menghasilkan suara yang
gaduh yang keluar dari nosel. Suara tersebut dapat menimbulkan
gangguan pendengaran bagi telinga manusia
• Resiko kebakaran, kabut yang dihasilkan dari proses pengecatan
merupakan materi yang mudah terbakar sehingga potensi untuk
terjadinya kebakaran.
• Potensi resiko kanker, kabut hasil pengecatan akan mudah
terhirup sehingga akan menimpulkan potensi kanker dari pekerja.
Oleh karena berbahayanya sistem pengecatan secara manual,
maka penggunaan robot sebagai peralatan untuk prooses pengecatan
merupakan alternative yang sangat bermanfaat bagi industri. Robot ini
banyak digunakan pada produk industri seperti bodi mesin, bodi
kendaraan dan komponen lain pada bidang otomotif, produk kayu
olahan seperti mebel, produk porselin dan berbagai macam produk
dalam industri.
Keutungan dari penggunaan robot pengecat adalah :
• Mengganti operator dari lingkungan yang berbahaya. Melakukan
proses pengecatan secara manual memberikan dampak negative
berupa kebakaran, keracuanan dan sebagainya.
• Pemakaian energi yang rendah. Pada proses pengecatan manual,
ventilasi lingkungan harus dijaga dalam keadaan yang segar,
sehingga pertukaran udara menjadi lebih baik. Energy dibutuhkan
untuk mengontrol proses ini sehingga dengan robot ini akan
mengurangi penggunaan energi.
• Konsisten dalam menyelesaikan pekerjaan. perbandingan kualitas
dari hasil pengecatan antara tenaga manusia dengan robot sangat
kontras. Hal tersebut dikarenakan tenaga manusia memiliki
beberapa aspek yang dapat menyebabkan pekerjaan menjadi
tidak konsisten seperti : kebosanan dan sebagainya.
• Mengurangi pemakaian material cat. Pada penggunaan robot ini,
penggunaan bahan dasar proses pengecatan menjadi lebih
efektif.
Gambar 26. Jenis robot aplikasi dalam pengecatan
642
Sebagian besar robot menggunakan manipulator dengan
koordinat artikulasi yang memiliki enam sumbu sampai sepuluh
sumbu. Dengan memiliki sumbu banyak, robot dapat menjangkau
berbagai area objek. Kontroler menggunakan memori yang cukup
tinggi, hal ini dimaksudkan untuk menampung program kerja yang
dapat dikerjakan pada berbagai macam produk. Sistem penggerak
robot ini sebagian besar menggunakan penggerak hidrolik, hal ini
dimaksudkan uap racun yang keluar dari cat tidak akan menimbulkan
kerusakan pada penggerak sistem ini. Berbeda dengan penggerak
elektrik yang dapat menimbulkan hubungan singkat pada
rangkaiannya sehingga motor listrik dapat mengalami kerusakan.
3.4 Pengelasan
Robot pengelasan secara luas telah digunakan dalam industri.
Robot ini menggunakan koordinat artikulasi yang memiliki 6 sumbu.
Robot ini dibagi menjadi jenis yaitu las busur dan las titik.
Gambar 27. Aplikasi pada robot pengelasan
Keuntungan dari robot las adalah :
• Produktifitas tinggi, pengelasan menggunakan las secara manual
memiliki produktifitas yang rendah, dengan menggunakan aplikasi
robot maka produktifitas akan meningkat. Peningkatan ini
disebabkan oleh factor kelelahan. Robot tidak akan mengalami
kelelahan seperti halnya pada manusia, apalagi bila prosesnya
terjadi secara terus menerus dengan proses yang sama.
• Tingkat keamanan yang tinggi, penggunaan robot akan
menghilangkan rasa ketidaknyamanan, kelelahan dan lingkungan
yang berbahaya. Dengan menghilangkan sebab di atas yang
sering terjadi pada proses las manual maka lingkungan
pengelasan dengan menggunakan robot menjadi sangat aman.
• Kualitas yang sangat baik, peningkatan kualitas produk
dihubungkan dengan akurasi yang tinggi dan kerja yang tepat.
643
Pada pekerjaan pengelasan busur secara manual dengan tenaga
manusia tidak bisa dijaga akurasi dan konsistennya, sehingga
penggunaan aplikasi robot akan meningkatkan kualitas hasil
pengelasan.
Gambar 28. Efisiensi kerja penggunaan robot pada aplikasi pengecatan
4. Efektor ….
Tujuan utama dari sistem robot adalah untuk melakukan kerja
tertentu dalam industri. Kerja ini dilakukan oleh sebuah manipulator
yang dilengkapi oleh efektor. Efektor ini dipasang pada ujung
manipulator atau pada wrist. Efektor merupakan peralatan khusus
untuk tujuan khusus, sebagai fungsi dari robot. Bisaanya efektor yang
didesain secara khusus oleh industri sesuai dengan tujuan industri
tersebut. Efektor dapat juga diadaptasi dengan membeli secara
komersil yang telah tersedia di pasaran untuk diterapkan secara
langsung. Sehingga dalam menerapkan efektor pada sistem robot,
perlu pertimbangan khusus.
Penggunaan efektor yang bervariasi dalam industri dapat di
bedakan menjadi dua bagian, yaitu :
4.1 Gripprer
Gripper adalah sebuah efektor yang berfungsi untuk
menggenggam dan menahan objek. Objek ini merupakan sebuah
komponen yang akan dipindahkan oleh robot dapat berupa kertas,
botol, bahan mentah dan peralatan-peralatan lain.
644
Gambar 29. Jenis gripper menggunakan penggerak pneumatik.
4.2 Klasifikasi gripper
Menurut jumlah peralatan penggenggam dan penahan, gripper
dapat diklasifikasikan menjadi dua, yaitu : gripper tunggal dan gripper
ganda, masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan sesuai
dengan tujuan dari sistem robot. Gripper tunggal diartikan bahwa
hanya ada satu peralatan untuk menggenggam dan menahan yang
dipasang pada wrist. Gripper ganda diartikan bahwa ada dua
peralatan yang berfungsi sebagai penggenggam dan penahan objek
yang dipasang pada wrist.
4.3 Jenis Gripper
4.3.1 Gripper Mekanik
Mekanikal gripper didesain untuk menggenggam dan menahan
objek dengan memberikan kontak pada objek. Bisaanya
menggunakan finger/jari mekanik yang disebut dengan jaws. Finger ini
dapat dilepas dan dipasang sehingga sangat fleksibel pemakaiannya.
Sumber tenaga yang berikan pada gripper ini bisa berupa pneumatik,
hidrolik dan elektrik.
Gambar 30. Aplikasi tangan menggunakan gripper mekanik
645
4.3.2 Gripper Ruang Hampa / Mangkok Vakum
Gambar 31. Aplikasi griper vakum
Mangkok vakum disebut juga mngkok hisap digunakan sebagai
gripper yang berfungsi untuk mengangkat dan menahan objek. Objek
yang ditangani oleh jenis gripper ini adalah objek rata, bersih, dan
halus. Persyaratan ini harus dipenuhi sehingga gripper ini dapat
bekerja dengan baik.
Gambar 32. Contoh sistem vakum
Keterangan gambar 28 :
1. Udara terkompresi
2. Pembangkit kevakuman
3. Aliran
4. Penyaring
5. mangkok
Gripper jenis ini memiliki dua komponen, yaitu : mangkok dan
sistem ruang hampa. Mangkuk berbatasan dengan objek dan
berfungsi untuk menggenggam dan menahan objek. Mangkok terbuat
dari karet, dan membuat tekanan negatif atau menghisap sehingga
objek akan menempel pada mangkok. Sistem vakum menghasilkan
hisapan pada mangkok, dibagi menjadi dua, yaitu pompa vakum dan
646
sistem venturi. Pompa vakum menggunakan piston (dengan
menggunakan motor listrik) untuk membuat hampa udara. Pompa ini
memberikan kehampaan yang tinggi dengan biaya yang murah
dibandingkan dengan sistem venturi. Berbeda dengan pompa vakum
sistem venturi menggunakan sebuah nosel yang dilewati oleh udara,
sehingga menimbulkan kevakuman.
4.3.3 Gripper Magnetik
Gripper magnet bekerja karena efek bidang magnet, sehingga
menimbulkan hisapan atau tarikan pada komponen yang akan di
handel. Gripper magnetic dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu
menggunakan electromagnet dan menggunakan maget permanen.
Electromagnet menggunakan sumber arus dan lebih mudah untuk
dikontrol dibandingkan dengan menggunakan magnet permanen.
Pada gripper magnet menggunakan electromagnet saat menghisap
dan melepas komponen yang akan ditangani menggunakan metode
on dan off arus yang mengalir pada electromagnet.
Gambar 33. Aplikasi gripper magnet
Keuntungan permanen magnet adalah tidak dibutuhkannya
arus tambahan yang berarti akan menghemat energi pada sistem
robot. Kelemahan sistem ini adalah kesulitan pada pengontrolan. Saat
gripper mendekat pada komponen atau objek untuk menangkat,
kemungkinan tertariknya material lain berasal dari besi, maka
kemungkinan besar akan tertarik. Permanen magnet sering digunakan
pada penanganan material yang berada pada lingkungan berbahaya
seperti ledakan. Lingkungan yang mempunyai daya ledak tinggi akan
membahayakan arus listrik yang mengalir pada elektromagnet.
Keuntungan menggunakan gripper magnetic adalah :
• Ukuran komponen yang bisa bervariasi, dari kecil hingga
komponen yang besar.
647
• Mempunyai kemampuan untuk menangani logam yang berlubang.
Pada griper vakum tidak bisa menangani hal tersebut.
• Dapat menangani beberapa komponen, tergantung dari jumlah
gripper yang dipasangkan pada wrist.
Gambar 34. Sistem kerja griper menggunakan magnet
4.3.4 Sensor Robot
Dalam melakukan kerja robot membutuhkan kemampuan untuk
merasakan objek. Seperti halnya pada manusia, yang memiliki panca
indra, maka robot memerlukan sensor sebagai peralatan untuk
mengukur. Sensor tersebut akan menghitung dan menganalisis
informasi yang diterima oleh robot, sehingga akan timbul kerja akibat
dari informasi tersebut.
4.4 Sensor Dan Transducer
Transducer adalah peralatan yang merubah variabel fisik
seperti gaya, tekanan, temperatur, kecepatan menjadi bentuk variabel
yang lain. Sedangkan, sensor adalah sebuah transducer yang
digunakan untuk mengkonversi besaran fisik di atas menjadi besaran
listrik sehingga dapat dianalisa dengan rangkaian listrik tertentu.
Setiap sensor harus dilakukan kalibrasi sebelum digunakan. Kalibrasi
adalah suatu prosedur yang berhubungan antara variabel yang diukur
dan sinyal output yang dirubah/ konversi sehingga hasil dari
pengukuran sensor sesuai dengan keadaan yang nyata.
Sensor dan transduncer diklasifikasikan menjadi dua jenis
menurut bentuk sinyal yang dikonversi, yaitu : sinyal analog dan sinyak
digital.
648
�� Sensor analog yaitu suatu sensor yang memberikan sinyal
analog seperti tegangan dan arus. Sinyal ini dapat di artikan
nilai variabel fisik yang diukur.
�� Sensor digital adalah seuatu sensor yang memberikan output
sinyal digital sensor digital ini lebih banyak digunakan dalam
industri, karena dapat digunakan bersama komputer digital dan
sensor analog.
4.5 Sensor Kontak
Kontak sensor adalah sensor yang bekerja dengan sentuhan.
Contoh sederhana sensor ini dalam aplikasi robot dapat ditunjukan
pada sebuah konveyor berjalan tegak lurus di depan robot dan sensor
(limit switch). Komponen yang berjalan pada sensor pertama kali akan
menyentuh sensor, sehingga akan mengaktifkan/menonaktifkan
sensor. Sensor akan mengirimkan sinyal elektrik menuju kontroler dan
kontroler akan mengukur dan menghitung data informasi kemudian
akan mengirimkan perintah kepada robot untuk melakukan kerja
tertentu.
Gambar 35. Berbagai macam tipe limit switch
4.6 Sensor Non-Kontak
Berbeda dengan sensor kontak, sensor non-kontak bekerja
tidak dengan sentuhan objek ada, melainkan menggunakan radiasi
elektromagnetik yang ditimbulkan oleh sensor. Sensor non-kontak
mengukur perubahan temperatur, perubahan tekanan dan perubahan
elektromagetik yang disebabkan karena adanya objek yang
bersinggungan dengan sensor.
Sensor non-kontak dapat berupa, peralatan optik seperti LED
(Light Emitting Diode) yang dipasang pada manipulator robot. Sejajar
dengan LED dipasang alat penerima atau receiver cahaya. Ketika
649
komponen atau objek yang melewati sensor tersebut akan sehingga
cahaya yang keluar dari LED tidak bisa diterima oleh receiver. Akibat
dari proses tersebut, maka ada perubahan sinyal dari 0 (off) ke 1 (on).
Data tersebut dikirim ke kontroler dan akan diproses, hasil proses ini
akan dikerjakan oleh manipulator robot untuk melakukan tindakan
tertentu.
Gambar 36. Sensor non-kontak aplikasi warna
Pada gambar di atas sebuah konveyor berjalan membawa
material dengan berbagai macam warna. Sensor telah memiliki warna
tujuan yang tersimpan di dalam memori sensor. Apabila warna tujuan
dikenali oleh sensor maka sensor mengirimkan sinyal kontroler
sehingga tindakan segera dilakukan oleh manipulator.
Gambar 37. Photoelectric
Gambar di atas merupakan aplikasi dari sensor non-contact
jenis photoelektrik. Terdapat dua bagian sensor, transmitter dan
emitter. Transmiter memancarkan cahaya yang akan diterima emitter.
Apabila pancaran terhalang oleh material maka sinyal akan dikirimkan
ke kontroler sehingga kontroller akan memberikan reaksi pada sistem.
650
Gambar 38. Sensor jarak
Sebuah transmitter suara dipancarkan pada sebuah material
atau objek. Saat material menerima pancaran tersebut maka material
akan memancarkan kembali ke transmitter. Transmitter menerima
pancaran suara kembali dan menghitung jarak antara transmitter
dengan material.
Gambar 39. Transmitter data
Sebuah manipulator dilengkapi dengan infra merah dan
mendeteksi material untuk dilakukan penanganan. Sebuah
kontroler/komputer melakukan tindakan pengambilan material ketika
ketika sinyal dari sensor telah mendapatkan data.
651
Gambar 40. Aplikasi sensor non-contact menggunakan kamera dan laser
Contoh lain dari sensor non-kontak adalah sensor kamera.
Ketika komponen atau objek yang berada tepat di bawah kamera,
maka kamera akan mengirimkan data-data objek menuju kontroler.
Data informasi tersebut akan diproses, apakah objek tersebut
merupakan objek yang menjadi harapan kontroler atau tidak.
Selanjutnya keputusan kontroler akan dikirim ke manipulator untuk
menentukan langkar kerja dari robot.
4.7 Sensor Gaya Dan Momen
4.7.1 Strain Gages
Sensor ini mengukur ketegangan pada material dengan
menggunakan perubahan tahanan pada sebuah kawat. Tahanan/
resistance dicari dengan menggunakan dimensi dari sebuah kawat.
Apabila kawat memiliki panjang l, tinggi t, dan lebar w, memiliki
tahanan R terdeformasi atau berubah bentuk. Kawat akan menjadi
lebih panjang dan menurun luasannya. Perubahan bentuk tersebut
akan menyebabkan perubahan pada tahanan R. keteganan dapat
dicari dengan perubahan tahanan ini.
Gambar 41. Strain gages
652
Pada strain gages terdapat dua bentuk susunan kawat, yaitu
uniaxial dan rosette. Pada susunan uniaxial, kawat disusun searah
dengan arah teganan.
Gambar 42 . Strain gages uniaxial
Kawat susunan rossete disusun dengan horizontal. Susunan ini
menyebabkan kurang sensitive.
Gambar 43. Kawat susunan rosette pada strain gages
4.7.2 Piezoelectric
Sensor piezoelectric merupakan peralatan yang menggunakan
prinsip efek piezoelektric untuk mengukur tekanan, percepatan dan
tegangan dengan merubah kedalam sinyal listrik. Ketika kristal
mengalami ketegangan jarak atom-atomnya pada kristal akan
berubah. Perubahan ini akan menyebabkan perubahan kapasitas
pada kristal. Kejadian ini disebut piezoelectric. Kristal ini berfungsi
sebagai sensor gaya, juga digunakan sebagai sensor tekanan.
Sensor piezoelectric merupakan peralatan yang sangat
bermanfaat untuk pengukuran dalam berbagai proses. Sensor ini
digunakan sebagai kontrol kualitas, dan proses kontrol serta proses
lainnya dalam industri.
4.8 Sensor Temperatur
4.8.1 Resistive Temperature Detectors (Rtd)
Ketika kawat dipanaskan maka tahanannya akan meningkat,
sehingga temperatur dapat diukur menggunakan perubahan tahanan
ini. Resistive Temperature Detectors (RTD) menggunakan kawat yang
653
dibungkus menggunakan bahan isolator (penghantar panas yang
buruk) sebagai pelindung. Kawat sensor ini bisa dibuat menggunakan
tembaga, nikel, atau paduan antara logam dan nikel.
Tabel 2. Material, variasi temperature dan tahanan bahan
Material Variasi
Temperatur(oC)
Tahanan
(ohm)
Platina
Nikel
Tembaga
-200 – 850
-80 – 300
-200 - 260
100
120
10
Gambar 44. Berbagai macam aplikasi RTD
Keuntungan resistive temperature detector (RTD), adalah :
• Tingkat akurasi yang tinggi
• Cocok untuk aplikasi dengan ketelitian yang tinggi
• Operasi kerja yang luas
• Penyimpangan kecil
Keterbatasan RTD
• Dibandingkan dengan thermistor, RTD memiliki kepekaan yang
kurang, sehingga untuk perubahan temperatur yang kecil
kurang sensitif.
• RTD membutuhkan waktu relatif lama untuk respon balik
4.8.2 Termokopel
Setiap logam memiliki potensial alami, ketia dua logam yang
berbeda bersentuhan satu sama lain maka akan timbul perbedaan
potensial atau biasa disebut tegangan. Termokopel menggunakan dua
metal yang berbeda untuk membangkitkan tegangan. Tegangan inilah
yang akan digunakan sebagai penentuan temperatur.
654
.
Gambar 45. Aplikasi thermokopel
Tabel dibawah ini menunjukan jenis logam dan jangkaun
temperatur dan jangkauan tegangan dari bermacam jenis logam
Tabel 3. Jangkauan temperatue dan jangkauan tegangan
Material Jangkauan
temperature (oF)
Jangkauan
tegangan (mV)
Tembaga /
konstantan
Besi / konstantan
Chromel /
konstantan
Chromel / aluminium
Platina-rhodium /
Platina
Tungstenrhodium/
platina
-200 – 400
0 – 870
-200 – 900
-200 – 1250
0 – 1450
0-2670
-5.60 – 17.82
0 – 42.28
-8.82 – 68.78
-5.97 – 50.63
0 – 16.74
0 - 37.07
4.8.3 Thermistors
Thermistor adalah sebuah peralatan yang memakai resistan/
tahanan untuk mengukur perubahan temperatur. Ketika tahanan
menurun maka maka temepratur akan meningkat. Ini terjadi karena
panas akan mengurangi gerak elektron pada semikonduktor, sehingga
temperatur dan resistan saling bertolak belakang.
Thermistor merupakan peralatan yang murah dan terbuat dari
manik-manik atau permukaan logam. Peralatan ini memiliki respon
yang cepat terhadap perubahan temperatur.
655
Gambar 46. Thermistor
4.9 Sensor Cair dan Gas
Carian dan gas merupakan fluida yang di dalamnya bisa diukur
dengan beberapa parameter, antara lain kecepatan aliran, kepadatan,
kekentalan dan tekanan.
4.9.1 Pressure Tube
Gambar 47. Tabung tekanan
Gambar di atas menunjukan aplikasi sensor tekanan. Gambar
(a) menunjukan gambar pipa bourden, dan sensor terpasang kaku.
Saat tekanan di dalam pipa lebih tinggi dari pada tekanan lingkungan
maka pipa akan meluruskan posisi sensor yang terpasang pada ujung
senso
r
a) pipa bourden b) baffle
tekanan tekanan
tekana
n
tekana
656
Aliran
gas
Tabung
penghubun sensor
pipa dan akan menjadi panjang ketika tekanan naik. Sedangkan pada
jenis baffle posisi sensor, terletak horizontal.
4.9.2 Katup Venturi
Gambar di bawah ini menunjukan alat venturi. Pada bagian
tengah terdapat bagian pipa yang dipersempit dan dihubungkan
dengan pipa dengan diameter lebih kecil dan dipasang sebuah sensor
atau tranducer yang akan mengetahui informasi tekanan. Ketika aliran
fluida mengalir melewati sebuah pipa, pada bagian tengah terdapat
penyempitan. Terdapat perbedaan tekanan antara bidang
penyempitan dengan bidang sebelum penyempitan, sehingga bida
diperoleh data perbedaan tekanan tersebut.
Gambar 48. Venturi
4.9.3 Pitot tubes
Kecepatan aliran gas dapat diukur menggunakan apa yang
dinamakan tabung pitot. Tabung dengan diameter kecil ini
dihubungkan dengan pipa ukuran lebih besar dan dihubungkan
dengan tekanan.
Gambar 49. Tabung pitot untuk mengukur aliran gas
Aliran
fluida
Sensor
tekanan
657
Porost
magnet
Vout
t
4.10 Sensor Jarak dan Sudut
4.10.1 Tachometer
Tachometer adalah sebuah peralatan yang mengukur
kecepatan putaran. Dengan sebuah poros, magnet dan sebuah koil.
Ketika magnet bergerak mengikuti putaran poros di bawah koil maka
akan timbul induksi listrik. Setiap magnet berputar sekali maka akan
timbul pulsa listrik pada koil.
Gambar 50. Prinsip kerja tachometer dengan pulsa listrik yang dihasilkan.
Gambar 51. Aplikasi tachometer
4.10.2 Encoders
Encoder adalah sebuah peralatan menggunakaan sebuah
cakram yang berlubang dan berputar. Dua bagian sisi yaitu sisi
bagian atas dan sisi bagian bawah. Sisi bagian atas terdapat emitters
yang mengeluarkan sinyal dan bagian bawah sebagai detektor sinyal.
Cahaya yang keluar dari emitter akan diterima oleh detektor dengan
melewati cakram. Cahaya akan diterima detektor bila cakram berada
pada posisi lubang.
658
light
emitters
light
detectors
Shafto trates
Note: this type of encod
commonly used in com
puter mice witohl lae rr
ball.
Gambar 52. Cakram encoder
Encoder memiliki dua jenis yaitu : absolute encoder dan
inkrimental encoder. Absolute encoder akan menghitung posisi dari
poros untuk menentukan sudut poros. Pada inkrimental encoder
memiliki dua pulsa output yang berfungsi untuk menentukan jarak dan
menentukan kecepatan.
Gambar 53. Aplikasi encoder
4.11 Linear Position
4.11.1 Linear Variable Differential Transformers (Lvdt)
LVDT mengukur jarak linear dengan area yang terbatas. LVDT
terdiri dari koil bagian tengan, koil bagian kiri dank oil bagian kanan,
inti magnetik bagian dalam, inti magnet bagian luar. Arus AC dialirkan
659
AC
Batang Penggerak
pada koil luar , sehingga menimbulkan kemagnetan inti.
Gambar 54. Rangkaian LVDT
Pada LVDT terjadi tarikan ke arah bidang magnet. Sehingga
akan menginduksi koil bagian kiri. Saat koil bagian tengah tidak
menerima induksi maka tidak ada tegangan yang keluar (sinyal keluar).
Sinyal keluar ini menunjukan posisi dari inti.
Gambar 55. Aplikasi LVDT
Peralatan LVDT sangat akurat sebagai peralatan untuk
menghitung jarak lurus. Banyak digunakan dalam indsutri seperti
mengukur dimensi sebuah komponen. LVDT juga digunakan untuk
mengukur tekanan dengan menggunakan pipa Bourden. Kelemahan
sensor ini adalah harga yang sangat mahal
4.12 Sensor Kimia
4.12.1 PH
Sensor ini dapat mengukur pH dalam jangkauan 0 sampai 14.
sensor ini menggunakan elektroda yang bersentuhan dengan fluida.
660
4.12.2 Conductivity
Pemgukuran conductivity dikakukan secara langsung dengan
menggunakan tegangan dua pelat yang digabungkan di dalam cairan
dan sekaligus mengukur arus. Conductivity banyak diaplikasikan di
bidang induksi frekuensi tinggi sebagai alternative.
5 Aktuator ….
Aktuator adalah sebuah peralatan yang menghasilkan gaya
sebagai gerakan dari robot. Sumber energi aktuator dapat dibagi
menjadi listrik dan fluida (udara dan minyak). Masing-masing sumber
energi disalurkan menuju aktuator sehingga menghasilkan kerja untuk
sistem robot.
5.1 Solenoids
Solenoid merupakan aktuator yang terdiri dari koil atau
gulungan kawat, inti besi sebagai piston gerak linier, dan pegas
sebagai pemegang inti besi. Ketika tegangan masuk pada koil
sehingga terjadi aliran arus maka koil akan berubah menjadi bidang
magnet sehigga akan menarik inti besi ke dalam koil sampai menuju
titik tengah koil. Saat tegangan dimatikan makan posisi inti besi akan
kembali seperti semula karena tarikan dari pegas. .
Gambar 56. Prinsip kerja solenoid
Solenoid banyak diterapkan pada industri seperti solenoid
elektro-mekanik (AC/DC) , katup pneumatik, katup hidrolik. Pada
gambar di bawah ini merupakan contoh aplikasi solenoid elektromekanik.
Cara kerja solenoid ini hampir sama dengan motor (AC/DC),
perbedaannya terletak pada gerakan yang dihasilkan yaitu linear dan
rotasi.
tegangan off tegangan on
661
Gambar 57. Selenoid elektro-mekanik
5.2 Katup
Katup adalah peralatan yang berfungsi untuk mengatur aliran
fluida sebagai penggerak aktuator. Katup banyak digunakan pada
industri ataupun transportasi. Katup memiliki berbagai macam jenis
antara lain: Katup ¾, katup 5/2 dsb. Penggerak katup memiliki
berbagai jenis, antara lain: Penggerak manual (tuas, knop, pedal, dll),
penggerak magnet/solenoid, udara, dll). Pembahasan tentang katup
dapat dilihat pada pembahasan tentang Pneumatik/Hydrolik.
Gambar 58. Katup
5.3 Silinders
Silinder merupakan jenis aktuator yang digerakan oleh fluida,
bisa berupa udara (pneumatik) ataupun minyak (hidrolik). Gerak yang
dihasilkan silinder akibat dari gerakan linear atau maju dan mundur
dari sebuah piston. Pemilihan jenis silinder tergantung dari kerja yang
dibebankan, silinder jenis hidrolik memiliki kemampuan kerja yang
lebih tinggi dibandingkan dengan silinder jenis pneumatik.
662
5.3.1 Silinder Penggerak Tunggal
Silinder jenis ini menghasilkan kerja dalam satu arah saja.
Apabila fluida masuk ke dalam tabung akibatnya piston akan bergerak
mendorong pegas sampai pada titik tertentu.
Gambar 59. Silinder gerak tunggal
5.3.2 Silinder Penggerak Ganda
Pada silinder penggerak ganda terdapat dua lubang inlet dan
outlet. fluida masuk melalui sisi depan sehingga mendorong piston
bergerak mundur A- apabila fluida masuk dari sisi satunya maka akan
mendorong piston bergerak pada titik A+
Gambar 60. Silinder penggerak ganda
5.4 Motor Listrik
Motor listrik terdiri dari rotor (bagian yang bergerak), stator
(bagian yang diam). Pada stator terdapat inti magnet, sedangkan pata
stator terdapat koil yang berfungsi sebagai magnet listik apabila
dialirkan arus. Motor diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu AC (arus
searah) dan DC (arus bolak balik).
5.4.1 Motor DC
Motor DC merupakan salah satu jenis aktuator yang paling
banyak digunakan dalam industri ataupun sistem robot. Prinsip kerja
motor ini menggunakan magnet untuk menghasilkan kerja yaitu
putaran. Motor DC terdiri dari armature yang berputar dan bagian
magnet sebagai stator (bagian yang diam). Arus yang datang melalui
sikat sehingga akan menyebabkan motor berputar. Bagian magnet
pada stator bisa menggunakan electromagnet dan magnet permanent.
663
Motor DC dengan stator electromagnet dibagi menjadi 3 jenis,
yaitu motor seri, motor shunt dan motor compound.
�� Motor seri memiliki artmature yang dihubungkan dengan
electromagnet secara seri. Motor jenis ini memiliki karakteristik
torque yang tinggi pada putaran awal.
�� Jenis motor shunt antara armature dan electromagnet terhubung
secara parallel. Pengaturan pada motor ini lebih mudah
dibandingkan dengan motor seri.
�� Pada motor compound memiliki kombinasi seri dan parallel pada
armature dan electromagnet.
Gambar 61. Prinsip kerja motor DC
Gambar di atas dapat di jelaskan sebagai berikut :
Gambar 61a. Saat koil atau lilitan dalam armature dialiri arus listrik
maka armature akan menjadi magnet, sehingga sisi
armature sebelah kiri menjadi magnet kutub utara dan
sisi armature sebelah kanan menjadi magnet kutub
selatan. Akibatnya magnet stator dan magnet rotor
(armature)akan saling bertolak belakang sehingga
armature akan berputar.
Gambar 61b. Armature masih bergerak dan sampai pada posisi
vertical tegak lurus tepat pada bidang non-magnet
sehingga armature akan terus bergerak.
Gambar 61c. Armature bergerak sampai pada posisi kutub yang
berpasangan (kutub utara armature dengan kutub utara
stator dan kutub selatan armature dengan kutub
selatan stator). Kemudian komutator membalik arus
yang menuju armature sehingga bidang magnet pada
armature berubah. Akibatnya kutub utara armature
bertemu dengan kutub utara stator dan kutub selatan
armature bertemu kutub selatan stator sehingga saling
bertolak belakang dan menyebabkan armature (rotor)
berputar kembali seperti pada posisi gambar 27b.
664
5.4.2 Motor Ac
Motor AC merupakan jenis motor yang banyak digunakan pada
dunia modern sekarang ini. Walaupun motor AC sebagian besar
digunakan untuk memutarkan peralatan yang membutuhkan
kecepatan konstan tetapi penggunaan dengan kontrol kecepatan mulai
sering dilakukan dalam berbagai aplikasi industri.
Gambar 62. Prinsip kerja motor AC
Kelebihan dari motor AC adalah sebagai berikut :
a. Efisiensi tinggi
b. Kehandalan yang tinggi
c. Perawatan yang mudah
Perawatan menjadi mudah karena motor AC tidak menggunakan
sikat yang secara periodic harus diganti.
d. Harga yang relativ murah.
Harga yang murah dibandingkan dengan motor DC dikarenakan
motor AC tidak menggunakan sikat sebagaimana sikat yang
digunakan pada motor DC. Motor AC tidak menggunakan rectifier
seperti pada motor DC.
Disamping kelebihan diatas motor AC memiliki kelemahan pada
pengontrolannya. Motor AC dibuat untuk menghasilkan kecepatan
yang konstan (tetap) sehingga untuk menghasilkan putaran yang
bervariasi memerlukan sistem control yang cukup rumit. Pada motor
DC sistem control dibuat dengan mengatur tegangan sedangkan pada
motor AC untuk menghasilkan kecepatan yang bervariasi dengan
mengatur tegangan dan frekuensi. Walaupun motor AC memiliki
kelemahan terebut di atas, tetapi aplikasi motor yang tidak
membutuhkan variasi kecepatan banyak ditemukan dindustri,seperti
kipas, pompa, mixer dan peralatan rumah tangga lainnya.
665
Gambar 63. Aplikasi motor AC
5.4.3 Motor Steper
Motor stepper atau bisa disebut motor langkah merupakan
salah satu jenis dari motor DC. Perbedaan dengan motor DC biasa
adalah motor stepper memiliki langkah putaran tergantung pada
jumlah stator. Langkah menggunakan derajat putaran, mulai dari 0 0
sampai 90 0. Bagian motor steper, rotor merupakan magnet yang
permanent sedangkan pada bagian stator menggunakan
electromagnet. Rotor akan bergerak bila masing masing stator menjadi
magnet dengan dialiri arus listrik. Gerak putaran rotor langkah demi
langkah berputar menuju sesuai dengan kemagnetan stator. Apabila
semua stator telah menjadi magnet maka rotor dapat menyelesaikan
satu putaran.
Gambar 64. Motor stepper/motor langkah
666
Motor steper banyak digunakan dalam berbagai aplikasi
peralatan yang memiliki ketapatan putaran yang tinggi seperti dalam
bidang robot sehingga tidak memerlukan sensor untuk menentukan
posisi. Dengan menjumlahkan sudut maka akan didapat berapa posisi
yang dikehendaki dari peralatan. Besarnya langkah tergantung pada
jumlah stator sehingga tidak ada peningkatan galat (error) dari posisi
putaran motor.
Motor steper dibagi menjadi tiga jenis yaitu motor steper
magnet permanent, motor steper variable relucatance dan jenis motor
steper hybrid. Masing masing memiliki perbedaan dalam
penggunaannya.
Gambar 65. Prinsip kerja motor stepper
Pada gambar di atas, rotor yang berupa magnet permanen
(tetap) akan bergerak dari stator 2b kearah stator 1a. Putaran tersebut
menghasilkan gerakan dan sudut beberapa derajat. Apabila rotor
diberikan tegangan secara bergilir ke stator 1a, 1b, 2a, 2b dan kembali
ke 1a maka semua stator akan menjadi magnet secara bergantian.
akibatnya rotor akan bergerak satu putaran penuh dari 1a, 1b, 2a, 2b
dan kembali ke 1a.
6. Tes Formatif……………………………………………..
6.1 Soal-Soal
a. Sebutkan dan jelaskan tiga komponen utama sistem robot?
b. Robot bergerak dalam empat sumbu koordinat, sebutkan dan
jelaskan koordinat tersebut?
667
6.2 Kunci Jawaban
a. Sistem robot memiliki memiliki tiga komponen dasar, yaitu :
Manipulator, kontroler, dan Power (daya).
1) Manipulator
Manipulator memiliki dua bagian, yaitu bagian dasar dan
bagian tambahan. Gambar 1 memberikan gambaran
tentang bagian dasar dan bagian tambahan.
Bagian dasar manipulator bisa kaku terpasang pada lantai
area kerja ataupun terpasang pada rel. Rel berfungsi
sebagai path atau alur sehinga memungkinkan robot untuk
bergerak dari satu lokasi ke lokasi lainnya dalam satu area
kerja. Bagian tambahan merupakan perluasan dari bagian
dasar, bisa disebut juga lengan /arm. Bagian ujungnya
terpasang efektor yang berfungsi untuk
mengambil/mencekam material. Manipuator digerakan
oleh actuator atau disebut sistem drive. Actuatuator atau
sistem drive menyebabkan gerakan yang bervariasi dari
manipulator. Actuator bisa menggunakan elektrik, hidrolik
ataupun pneumatik. Bagian actuator ini akan dijelaskan
pada selanjutnya.
2) Kontroler
Kontroler menyimpan informasi yang berkaitan dengan
data data robot, dalam hal ini data gerakan robot yang telah
deprogram sebelumnya. Kontroler berfungsi untuk
mengontrol pergerakan dari manipulator. Kontroler sendiri
diatur oleh sebuah informasi atau program yang diisikan
dengan menggunakan bahasa pemgrograman tertentu.
Informasi tersebut kemudian disimpan didalam memori.
Data dalam memori dapat di keluarkan atau di edit sesuai
dengan yang dibutuhkan.
3) Power Suply (Catu Daya)
Power supply adalah sebuah unit yang menyediakan
tenaga pada kontroler dan manipulator sehingga dapat
Base
Apendage
Apendage
668
bekerja. Power supply dalam suatu sistem robot dibagi
menjadi dua bagian, yaitu bagian untuk kontroler dan
bagian untuk manipulator. Bagian kontroler menggunakan
elektrik sedangkan bagian manipulator bisa menggunakan
elektrik, pneumatik, hidrolik ataupun ketiganya.
4) Efektor
Efektor dapat ditemukan hampir semua aplikasi robot,
walaupun keadaannya bukan merupakan komponen dasar
dari sistem robot. Efektor berfungsi sebagai bagian terakhir
yang menghubungkan antara manipulator dengan objek
yang akan dijadikan kerja dari robot. Sebagai contoh
efektor dapat berupa peralatan las, penyemprot cat
ataupun hanya berupa penjempit objek.
b. Gerakan sumbu robot diklasifikasikan menjadi 4 koordinat yaitu
: kartesian silindrikal, polar dan artikulasi koordinat. Masing
masing koordinat sistem menyebabkan gerakan dari lengan
manipulator. Pergerakan ini diebut dengan geometri lengan
(arm geometry).
1) Koordinat Kartesian
Sesuai dengan sudut pandang matematika, koordinat
kartesian di kenali dengan tiga sumbu dasar, bidang X,
bidang Y dan bidang Z. masing masing bidang tersebut
dihubungkan dengan gerakan lengan manipulator dari titik
awal sehingga akan membentuk suatu titik tertentu dengan
gerakan lurus vertical maupun horizontal. X, Y dan bidang
Z di identifikasi sebagai gerakan manipulator. Manipulator
bergerak melalui ruang hanya melalui bidang X, Y dan Z
sebagai sarana untuk mencapai target.
2) Silindrikal Koordinat
Koordinat silinder membentu tiga derajat kebebasan atau
tiga sumbu yaitu ? (theta) atau sumbu rotasi. Bidang Z
membentuk gerakan naik dan turun atau vertical,
sedangkan R membentuk gerakan horizontal atau maju
dan mundur. Masing masing gerakan tersebut membentuk
volume silinder sehingga disebut koordinat silinder.
3) Koordinat Polar
Koordinat polar memiliki tiga sumbu yaitu ? (theta) atau
gerakan rotasi, gerakan ß (beta) atau gerakan melingkar
dan sumbu R gerakan horizontal. Sistem koordinat ini juga
disebut sebagai sistem spherical atau sistem bola karena
jangkauan area dari robot membentuk volume bola.
4) Koordinat Artikulasi
Koordinat artikulasi adalah koordinat yang terdiri dari tiga
sumbu yaitu : ? (theta), sumbu W (lengan atas) dan sumbu
U (siku). Koordinat ini memiliki 2 sumbu yang dapat
669
melipat yaitu pada sumbu W dan sumbu U, sehingga
koordinat ini menjadi lebih fleksibel dan banyak digunakan
dalam industri.
7. Rangkuman BAB X…………………………………….
Robot merupakan peralatan yang dapat diprogram ulang,
memilki banyak fungsi yang didesain untuk memindahkan material,
suku cadang (part), peralatan atau peralatan khusus. Sistem robot
memiliki memiliki tiga komponen dasar, yaitu : Manipulator, kontroler,
dan Power (daya). Efektor sering ditemukan pada beberapa sistem
robot, tetapi sifatnya tidak harus ada.
Kontroler : Suatu peralatan yang bertugas sebagai penendali
dari gerakan robot. Kontroler membentuk sistem
kontrol yang akan menentukan input dan output
suatu robot.
Manipulator : Lengan yang memberikan gerakan robot untuk
memutar, melipat, menjangkau objek. Gerakan ini di
sebut dengan derajat kebebasan robot atau jumlah
sumbu yang ada pada robot. manipulator terdiri dari
beberapa segmen dan sambungan (joint).
Power supply : Sebuah unit yang menyediakan tenaga pada
kontroler dan manipulator sehingga dapat bekerja.
Power supply dalam suatu sistem robot dibagi
menjadi dua bagian, yaitu bagian untuk kontroler
dan bagian untuk manipulator.
Efektor : Efektor berfungsi sebagai bagian terakhir yang
menghubungkan antara manipulator dengan objek
yang akan dijadikan kerja dari robot.
Robot memiliki tiga tingkatan/level teknologi, yaitu: Rendah
(low) teknologi, medium teknologi dan teknologi tinggi (high
technology). Hal-hal yang digunakan dalam penentuan tingkatan robot
adalah sumbu (axes), muatan (payload), siklus waktu (cycle time),
keteletian (akurasi), aktuasi dan sistem kontrol yang digunakan.
Sumbu robot bergerak dalam rangka untuk menyelesaiakan
suatu kerja. Gerakan tersebut diklasifikasikan menjadi 4 koordinat
yaitu : kartesian, silindrikal, polar dan artikulasi koordinat. Masingmasing
koordinat sistem menyebabkan gerakan dari lengan
manipulator (arm geometry).
Hal yang paling penting lain dari sebuah robot adalah
jangkauan kerja (seberapa jauh robot dapat menjangkau objek).
Masing masing jangkauan kerja berbeda tergantung dari koordinat
geometri yang digunakan. Koordinat kartesian memiliki jangkauan
empat persegi pangjan (rectangular), jangkauan kerja koordinat
silindrikal adalah silindrikal, jangkaun kerja koordinat polar adalah bola
(spherical), sedangkan jangkauan kerja koordinat artikulasi adalah
bentuk cabikan (tear-shape).
670
Robot sekarang telah banyak diaplikasikan dalam dunia
industri seperti pengecatan, perakitan, line tracking, pengelasan dan
lain sebagainya. Aktuator (output) yang digunakan dapat berupa
selenoid, katup, silinder dan motor listrik. Dengan adanya robot
diharapkan dapat meningkatkan kualitas dan kuantitas produk yang
dihasilkan.
671
BAB XI
PENUTUP
1. Simpulan
Secara garis besar buku ini terdiri dari materi kompetensi dasar
kejuruan dan kompotensi kejuruan. Kompetensi dasar kejuruan terdiri
dari tiga pembahasan utama antara lain memahami dasar-dasar
kejuruan, memahami proses-proses dasar kejuruan dan
merealisasikan kerja aman bagi manusia, alat, dan lingkungan.
Sedangkan materi tentang kompetensi kejuruan akan membahas
tentang gambar teknik, proses produksi dengan perkakas tangan,
proses produksi dengan mesin konvensional, proses produksi berbasis
komputer, sistem pneumatik hidrolik, proses produksi industri modern,
dan teknologi robot.
1. Materi tentang memahami dasar-dasar kejuruan membahas
tentang statika dan tegangan, mengenal komponen elemen
mesin, mengenal material dan mineral serta rangkuman dari
materi tersebut.
2. Materi tantang memahami prose-proses dasar kejuruan terdiri dari
mengenal proses pengerjaan logam, mengenal proses
pembentukan logam, mengenal mesin konversi energi serta
rangkuman dari materi tersebut.
3. Bagian merealisasikan kerja aman bagi manusia alat dan
lingkungan membahas tentang mengenal regulasi K3, menguasai
prosedur penerapan K3, menerapkan prosedur K3 secara tepat
dan benar serta rangkumannya.
4. Bagian keempat memnahas tentang gambar teknik mesin yang
terdiri dari mengenal alat menggambar teknik, lembar kerja,
membaca gambar teknik dan rangkumanya.
5. Teknik produksi industri mesin dari alat-alat perkakas tangan, dan
mesin konvensional hingga saat ini masih diperlukan. Terutama
untuk mengerjakan benda kerja dengan bentuk spesifik dan
berdimensi khusus seperti penggantian komponen yang sudah
tidak beredar di pasaran, maupun komponen baru namun
berdimensi tidak standar, biasanya untuk keperluan perawatan
dan perbaikan mesin dan komponen. Namun selain kelebihan di
atas mesin perkakas tangan memiliki kelemahan yaitu kurang
memiliki daya saing bila harus melakukan produk masal.
Keterbatasan tersebut antara lain pada kesulitan untuk
mendapatkan kualitas yang sama persis antara produk yang satu
dengan lainya. Perkembangan tuntutan konsumen yang
memerlukan kualitas tinggi telah mendorong para ahli untuk
menciptakan mesin-mesin yang lebih presisi dan modern yang
masih terus berkembang hingga sekarang. Dengan adanya
pembahasan tersebut diharapkan buku ini memberikan gambaran
672
yang lengkap tentang teknik produksi industri mesin secara
keseluruhan. Adapun pembahasan teknik produksi industri rmesin
perkakas tangan meliputi berbagai bidang antara lain: a) kerja
bangku yang terdiri dari mengikir, melukis, mengebor, mereamer,
menggergaji, memahat, menyetempel, mengetap dan menyenei,
menyekerap, dan menggerinda, b) kerja pelat yang meliputi
membengkok, melipat, menekuk, menyambung, c) lembar
pekerjaan yang meliputi alas penindih kertas, mal mata bor,
pengepasan persegi, pengepasan ekor burung, kotak dan
pengasahan penitik, penggores, pahat tangan, mata bor.
6. Produk benda kerja yang memerlukan penyelesaian lebih presisi
dari pekerjaan perkakas tangan dapat dilakukan dengan
menggunakan mesin konvensional. Buku ini akan mengupas
teknik produksi industri mesin yang menggunakan peralatan
mesin konvensional seperti teknik menggunakan mesin biubut,
dan frais. Bagian ini telah memaparkan bagaimana memproduk
suatu benda kerja dengan menggunakan mesin perkakas, seperti
mesin bubut, dengan mesin frais. Adapun bagian yang telah
dibahas antara lain: a) mesin bubut konvebsional, bagian ini
membahas tentang: pengertian mesin bubut konvensional, fungsi
mesin bubut konvensional, jenis-jenis mesin bubut konvensional,
mesin bubut ringan, mesin bubut sedang, mesin bubut standar,
mesin bubut berat, b) bagian utama mesin bubut konvensional,
tuas-tuas pengatur kecepatan sumbu utama, sumbu utama (mesin
spindle), alas mesin (bed), eretan (carrage), keran pendingin,
kepala lepas, (tail stock) ,pengikat kepala lepas, roda pemutar,
transporter, sumbu pembawa, c) alat potong d) perhitungan
pemakanan benda kerja
7. Adanya tuntutan konsumen yang semakin presisi menuntut
proses produksi yang lebih akurat dengan bantuan komputer.
Oleh karena itu bagian ketiga telah memaparkan tentang teknik
produksi industri mesin berbasis pada komputer seperti: Computer
Aided Design (CAD), setelah itu dibahas tentang pembuatan
benda kerja dengan menggunakan mesin perkakas CNC. Bagian
selanjutnya teknik mentransfer data dari gambar AutoCAD ke
program mesin perkakas CNC. Teknik ini akan sangat membantu
industri maupun siswa agar dapat membuat benda kerja dengan
presisi meskipun memiliki design rumit namun menjadi mudah
dikerjakan. Lebih mudah karena programmer tidak perlu
menghitung letak koordinat suatu titik, namun cukup membuat
gambar/design benda kerja secara bebas pada Software
AutoCAD. Gambar tersebut selanjutnya dapat ditransfer ke bentuk
(N/G code) kalimat-demi kalimat yang dapat digunakan oleh
mesin perkakas CNC untuk dikerjakan (dieksikusi). Keuntungan
dari software ini adalah programmer tidak perlu menghitung setiap
titik koordinat dalam suatu benda kerja, melainkan dengan
673
menggunakan osnap dan fungsi lain dalam AutoCAD. Gambar
bebas benda kerja tersebut akan diterjemahkan oleh mesin CNC
melalui software CNC Keller Q Plus. Dari software ini data gambar
akan dirubah ke bahasa pemrogramman mesin CNC seperti kode
N, kode G, dan lainnya.
8. Proses produksi berbasis pada sistem kontrol pneumatic/hydrolik
merupakan bagian yang sedang berkembang. Oleh karena itu
bagian ini telah membahas tentang system control pnuematik dan
hydrolik, materi tersebut meliputi pembahasan tentang: a)
pengertian pneumatik, karakteristik udara kempa, aplikasi
penggunaan pneumatik, efektifitas pneumatik, keuntungan dan
kerugian penggunaan udara kempa, keuntungan
kerugian/kelemahan pneumatik, klasifikasi sistim pneumatik,
peralatan sistem pneumatik, kompressor (pembangkit udara
kempa), unit pengolahan udara bertekanan (air serviceunit),
pemeriksaan udara kempa dan peralatan, konduktor dan
konektor, katup-katup pneumatik, unit penggerak (working
element = aktuator), air motor (motor pneumatik), katup
pneumatik, type of mounting (cara-cara pengikat), sistem kontrol
pneumatik, pengertian sistem kontrol pneumatik, dasar
perhitungan pneumatik, tekanan udara, analisa aliran fluida (v),
kecepatan torak, gaya torak (f) udara yang diperlukan,
perhitungan daya kompressor, perhitungan tekanan, aplikasi
sistem kerja pneumatik pengendalian langsung silinder
sederhana, pengendalian tak langsung, aplikasi pneumatik dalam
proses produksi penggeser benda/pintu, simbol logika, untuk
saluran 1.2 (x), diagram karnaught, pneumatik, pompa dan
aktuator hydrolik, komponen hydrolik, pengendalian hydrolik,
dasar-dasar perhitungan hydrolik, prinsip hukum pascal,
perhitungan kecepatan, pemeliharaan cairan hydrolik, pompa
roda gigi dalam tipe crescent, pompa roda gigi dalam tipe geretor,
balanced vane (pompa kipas balanced), pompa torak radial (radial
piston pump), bent axis piston (pompa torak dengan poros, tekuk),
instalasi pompa hidrolik, pengetesan efesiensi pompa hidrolik, unit
pengatur (control element).
9. Bagian kesembilan akan membahas tentang proses industri
teknologi modern yang meliputi sejarah perkembangan otomasi
industri, otomasi teknik produksi, PLC (progammable Logic
Controller). Pada PLC dijelaskan mulai dari sejarah
perkembangan, perangkat keras, perangkat lunak, instruksi dasar
sampai diagram ladder dan aplikasinya dan sebgainya.
10. Pada bagian kesepuluh penulis membahas tentang TEKNOLOGI
ROBOT yang meliputi: a) Pengenalan Robot, bagian ini akan
membahas tentang: istilah Robot, komponen Dasar, Gerakan
Robot, Tingkatan Teknologi, b) Operasi dan Fitur Manipulator,
meliputi: Manipulator Arm Geometry, Rotasi Wrist, Sistem
674
Penggerak Manipulator, Jangkauan Kerja, Aplikasi Robot,
Penanganan Material, Perakitan dan Pengencangan,
pengelasan. c) Efektor meliputi: Gripper, Klasifikasi Gripper, Jenis
Gripper, Sensor dan Tranduser, Sensor Kontak, Sensor Non-
Kontak, Sensor Gaya dan Momen, sensor Temperaptur
11. Pada bagian terakhir berupa bagian penutup, yang berisi simpulan
dan saran.
2. Saran
Pada kesempatan ini penulis mengajukan beberapa saran
demi kemajuan sains dan teknologi di Indonesia, antara lain:
1. Buku ini sebaiknya digunakan untuk pedoman pengajaran mata
diklat teknik permesinan dan tenik otomasi industri untuk kalangan
sekolah menengah kejuruan bidang teknik mesin dan praktisi
industri mesin.
2. Bagi kalangan praktisi industri buku ini dapat dijadikan pegangan
dalam mengatasi permasalahan yang ada di industri.
3. Masukan dan saran dari pembaca yang budiman sangat kami
harapkan demi kesempurnaan buku ini di masa yang akan datang

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar