0
APLIKASI PNEUMATIK PADA MESIN PRESS Diusulkan oleh :
SATRIO HUDI ASRORI
5212412016
M. ALI HABIB
5212412028
HARIMAN RILO PRAMBUDI
5212412021
LUTFI HERI
5212412023
MU’TASHIM HABLILLAH
5212412025
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG SEMARANG 2014
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
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 dibawah 1 atmosfer (vacum). Sehingga pneumatik merupakan ilmu yang mempelajari teknik pemakaian udara bertekanan (udara kempa). Selama ini penggunaan udara bertekanan tidak hanya untuk keperluan menambah tekanan udara ban mobil/motor, melepaskan ban mobil dari peleknya, membersihkan mesin, namun sudah dikonversi menjadi sistem otomasi gerak yang
dapat
mengurangi
ketergantungan
kepada
tenaga
kerja
dalam
proses
produksi/manufaktur, sebagai salah satu aplikasinya mesin press menggunakan sistem pneumatik sudah banyak digunakan, oleh sebab itu mahasiswa sebagai penrus bangsa harus mengetahui dan memanfaatkan alat tersebut
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang dipaparkan terdapat beberapa masalah yang dapat dirumuskan antara lain: 1. Apa saja komponen mesin press sistem pneumatik? 2. Bagaimana cara kerja mesin press sistem pneumatik? 3. Bagaimana sistem kontrol alat terseubt? 4. Bagaimana wiring diagram mesin tersebut?
2
BAB II PEMBAHASAN 2.1 KOMPONEN MESIN PRESS Berikut komponen dan sistem kerjanya yang ada dalam rancang bangun mesin cetak hot press pneumatik:
1. Landasan mesin cetak: Berfungsi sebagai landasan penekan dari pneumatik. 2. Matras pencetak: Berfungsi sebagai mencetak bidang kerja sesuai motif yang diinginkan. Dan matras ini disertai pemanas.
3. Pegas: Berperan sebagai penarik cylinder pneumatik untuk kembali pada posisi awal. 4. Tombol start: Berfungsi sebagai awal start kerja mesin. 5. Cylinder pneumatik: Berfungsi sebagai akuator penekan matras pada bidang kerja. 6.
Kabel penghubung: Berfungsi menghubungkan kelistrikan dari box panel dan
kerangka mesin press. 7. Power: Untuk menghidupkan awal kerja mesin. 8. Pengatur waktu: Berfungsi mengatur waktu kerja mesin pada saat penekanan pada bidang kerja. 9. Pengatur suhu: Berfungsi mengatur suhu pemanas pada matras cetakan. 10. Pengatur tekanan: Berfungsi mengatur tekanan kerja pneumatik.
3
2.2 CARA KERJA MESIN PRESS
Skema Pneumatik Udara yang dimampatkan dari kompressor untuk dialirkan ke air regulator yang kemudian tekanan udaranya dapat diatur sesuai kebutuhan. Kemudian dari udara yang sudah diatur tekanannya harus ditahan dulu dengan seleniod valve in. Setelah operator mesin menekan tombol start, maka selenoid valve in akan membuka, dan udara yang bertekanan tadi secara otomatis menekan cylinder pneumatik. 2.3 SISTEM KONTROL MESIN PRESS SISTEM 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 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-
4
katup tersebut akan mengendalikan gerakan aktuator agar menghasilkan sistim gerakan mekanik yang sesuai dengan kebutuhan. 2.4 WIRING DIAGRAM MESIN PRESS
Keterangan: MCB = Miniatur Circuit Breaker ON, OFF = Push Button CR = Counter Relay R, R1, R2, R3 = Relay Contactor MC = Magnetic Contactor T1, T2, T3 = TDR Time Delay Relay SV1 = Selenoid Valve Brake SV2 = Selenoid Valve Cutting 1. MCB Miniatur Circuit Breaker
Alat pengaman arus lebih adalah pemutus sirkit mini yang selanjutnya disebut MCB. MCB ini memproteksi arus lebih yang disebabkan terjadinya beban lebih dan arus lebih karena adanya hubungan pendek. Dengan demikian prinsip dasar bekerjan ya yaitu
5
untuk pemutusan hubungan yang disebabkan beban lebih dengan relai arus lebih seketika digunakan elektromagnet.
Bila bimetal atau elektromagnet bekerja, maka ini akan memutus hubungan kontak yang terletak pada pemadam busur dan membuka saklar. MCB untuk rumah seperti pada sekring, diutamakan untuk proteksi hubungan pendek, sehingga pemakaiannya lebih diutamakan untuk mengamankan instalasi atau konduktornya. Sedang MCB pada APP diutamakan sebagai pembawa arus dengan karakteristik CL (current limiter) dan juga sebagai pengaman arus hubung pendek yang bekerja seketika.
Arus nominal yang digunakan pada APP dengan mengenal tegangan 230/400V ialah: 1.2.4.6.10.16.20.25.35 dan 50 A disesuaikan dengan tingkat VA konsumen. Adapun kemampuan mebuka (breaking capacity) bila terjadi hubung singkat 3 KA dan 6 KA (SPLN 108-1993). MCB yang khusus digunakan oleh PLN mempunyai tombol biru. MCB pada saat sekarang paling banyak digunakan untuk instalasi rumah ataupun instalasi industri maupun instalasi gedung bertingkat.
2. Saklar dan Tombol (Switch and Push Button)
simbol saklar (zakelar, switch) dan tombol-tekan (push button) tipe umum. Berbagai macam saklar (zakelar, swtch) listrik dan elektronik yang umum digunakan berikut simbolnya ditampilkan dalam daftar berikut. Secara mendasar semua saklar melakukan kontak nyala | padam (on | off) dalam berbagai cara berbeda, tapi tiap saklar melakukan tugas sama, yakni membuka dan menutup sirkuit listrik.
Beberapa saklar yang melakukan kontak berbeda, dinamakan sesuai dengan bentuk, fungsi, dan atau cara operasinya.Misal, tombol atau kancing-tekan (push button) adalah saklar yang beroperasi dengan cara ditekan, dan bisa melakukan dua fungsi berbeda,
6
yakni menutup sirkuit bila ditekan, atau justeru membuka sirkuit bila ditekan. Jika tekanan dilepaskan atau terjadi tekanan berikutnya, maka akan menormalkan kembali tombol ke posisi semula dan sirkuit kembali ke status semula.
3. Digital Counter Relay
Digital Counter Relay atau juga Electronic Counter Relay adalah salah satu peralatan kontrol semi digital yang banyak digunakan pada mes in mesin produksi ringan, umumnya mesin yang membutuhkan akurasi jumlah produk dan khususnya mesin mesin yang mengandalkan gerak putar dalam mengemas produk produknya. Counter Relay ini kompatible dengan berbagai macam jenis sensor, asalkan sesuai dengan nilai input sensor
yang telah ditetapkan pabrikan
pembuatnya.
Dan memang penggunaan Counter
Relay ini harus
selalu menggunakan sensor sebagai
input untuk
menghasilkan output NO dan NC
yang diinginkan,
sehingga pemanfaatannya bisa untuk
bermacam
macam wiring rangkaian automatis.
Fungsi dari Counter Relay ini adalah menghitung nilai-nilai input (PV, Present Value) dari perangkat diteksi (Limit switch, DC(+)Volt atau Proximity switch) sampai tercapai nilai yang telah ditetapkan (SV, Set Value), untuk selanjutnya menggerakkan kontak internal NO dan NC nya. Pada type tertentu, nilai Set Value ini bisa diatur dalam 2 jenis penghitungan,. Yaitu penghitungan nilai naik dan penghitungan nilai menurun. Lihat gambar dibawah ini.
7
ounter Relay ini mempunyai fungsi NO dan NC output dalam hasil kerja penghitungannya, dan mampu membaca tiga jenis nilai input yang berbeda.
Contact signal input: Relay dan Limit switch
Electrical level signal input: tegangan Positip (+) (4V-30V)
Sensor signal input: Photoswitch approach switch dan Proximity input switch (NPN dan PNP)
Perhatikan gambar terminal yang terdapat pada Counter Relay dari 3 jenis type dibawah ini
8
Pada gambar diatas, terdapat persamaan pada fungsi dasar Counter Relay, yaitu nilai input dari sensor dan nilai output pada kontak NC dan NO. selain itu juga ada fungsi reset yang bisa mengulang kembali perhitungan dari 0 kembali atau PV Present Value.
Electronic Digital Counter Relay ini bisa bekerja pada tegangan 36V, 110V, 127V, 220V, 380V 50/60HZ dan juga pada tegangan DC 24Volt pada type dan merk tertentu. Kemampuannya dalam menghitung nilai input pada Counter Relay diatas, bisa mencapai 1-9999(x1x10x100), dan mempunyai kapasitas contact NO dan NC internalnya VAC 250V /5A atau VDC28V /5A 4. Relay Contractor
Relay Contactor adalah suatu peranti yang menggunakan elektromagnet untuk mengoperasikan seperangkat kontak sakelar. Susunan paling sederhana terdiri dari kumparan kawat penghantar yang dililit pada inti besi. Bila kumparan ini dienergikan, medan magnet yang terbentuk menarik armatur berporos yang digunakan sebagai pengungkit mekanisme sakelar. Relay Contactordigunakan sebagai alat penghubung pada rangkaian dan pada beberapa aplikasi pada industri dan kontrol proses memerlukan relay sebagai elemen kontrol penting. Dalam
dunia
elektronika,
relay
dikenal
sebagai
komponen
yang
dapat
mengimplementasikan logika switching. Sebelum tahun 70an, relay merupakan “otak” dari rangkaian pengendali. Baru setelah itu muncul PLC yang mulai menggantikan
9
posisi relay. Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik. Secara sederhana relay elektromekanis ini
Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup (atau membuka)
Saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik.
Saklar internal inilah yang disebut sebagai kontak NO (Normally Open= Bila coil contactor atau relay dalam keadaan tak terhubung arus listrik, kontak internalnya dalam kondisi terbuka atau tak terhubung ) dan kontak NC (Normally Close= Sebaliknya dengan Normally Open). Seperti dijelaskan pada gambar dibawah ini.
Relay dianalogikan sebagai pemutus dan penghubung seperti haln ya fungsi pada tombol (Push Button) dan saklar (Switch)., yang hanya bekerja pada arus kecil 1A s/d 5A. Sedangkan Kontaktor dapat di analogikan juga sebagai s ebagai Breaker untuk sirkuit pemutus dan penghubung tenaga listrik pada beban. Karena pada Kontaktor, selain terdapat kontak NO dan NC juga terdapat 3 buah kontak NO utama yang dapat menghubungkan arus listrik sesuai ukuran yang telah ditetapkan pada kontaktor tersebut. Misalnya 10A, 15A, 20A, 30A, 50Amper dan seterusn ya. Seperti pada gambar dibawah ini.
10
Penyambungan sederhana rangkaian kontaktor:
Prinsip Kerja
Relay Contactor pengendali adalah saklar magnetis. Relay ini menghubungkan rangkaian beban on dan off dengan pemberian en ergi elektro magnetis yang membuka dan menutup pada rangkaian.Relay biasanya mempunyai satu kumparan, tetapi Relay dari beberapa tipe lain dapat mempunyai beberapa kontak, sesuai dengan kegunaannya.
Kontak-kontak atau kutub kutub dari relay umumnya memiliki tiga dasar pemakaian yaitu : -
Bila kumparan di aliri arus listrik maka kontaknya akan menutup dan disebut sebagai kontak Normally Open (NO).
11
-
Bila kumparan dialiri listrik maka kontaknya akan membuka dan disebut sebagai Normally Close (NC)
-
Tukar sambung (Change Over / NO), relay jenis ini mempunya kontak tengah yang normalnya tertutup tetapi melepaskan diri dari posisi dan membuat kontak dengan yang lain bila relay di aliri listrik.
dibawah ini contoh relay
Relay Contactor berisi kontak diam dan kontak bergerak. Kontak yang bergerak dipasangkan pada plunger. Kontak ditunjuk sebagai Normally Open ( NO ) dan Normally Close ( NC ). Apabila kumparan diberi tenaga, terjadi medan elektromagnetis. Aksi dari medan pada gilirannya menyebabkan plunger bergerak pada kumparan menutup kontak NO dan membuka kontak NC. Kontak Relay
Level tegangan pada kumparan Relay yang diberi tegangan, menyebabkan penghubungan kontak yang disebut tegangan pick up ( tegangan tarik ). Setelah Relay diberi energi, level tegangan pada kumparan Relay dimana kontak kembali pada kondisi tidak dioperasikan disebut tegangan drop out ( tegangan lepas ). Kumparan Relay dirancang untuk tidak lepas sampai penurunan tegangan pada penurunan tegangan minimum sekitar 85 % dari tegangan kerja. Kumparan Relay juga tidak akan menarik (memberi energi ) sampai tegangan meningkat pada 85 % tegangan kerja, tanpa merusakan kumparan. Kumparan Relay sekarang dibuat dari konstruksi cetakan. Hal ini membantu mengurangi penyerapan kelembaban dan meningkatkan kekuatan mekanis.
12
5. Magnetic Contactor
Magnetic Contactor (MC) adalah sebuah komponen yang berfungsi sebagai penghubung/kontak dengan kapasitas yang besar dengan menggunakan daya minimal. Dapat dibayangkan MC adalah relay dengan kapasitas yang besat. Umumnya
MC terdiri dari 3 pole kontak utama dan kontak bantu (aux. contact). Untuk menghubungkan kontak utama hanya dengan cara memberikan tegangan pada koil MC sesuai spesifikasinya.Komponen utama sebuah MC adalah koil dan kontak utama. Koil dipergunakan untuk menghasilkan medan magnet yang akan menarik kontak utama sehingga terhubung pada masing
masing pole.Untuk aplikasi yang lebih, MC
mempunyai beberapa accessories. Dan yang paling banyak dipergunakan adalah kontak bantu. Jika kontak bantu yang telah tersedia kurang bisa dilakukan penambahan di samping atau depan. Pneumatic Timer juga sering dipakai dalam wiring sebuah system, misalnya pada Star Delta Starter. Magnetic Contactor (MC) adalah sebuah komponen yang berfungsi sebagai penghubung/kontak dengan kapasitas yang besar dengan menggunakan daya minimal. Dapat dibayangkan MC adalah relay dengan kapasitas yang besat. Umumnya MC terdiri dari 3 pole kontak utama dan kontak bantu (aux. contact). Untuk menghubungkan kontak utama hanya dengan cara memberikan tegangan pada koil MC sesuai spesifikasinya. Komponen utama sebuah MC adalah koil dan kontak utama. Koil dipergunakan untuk menghasilkan medan magnet yang akan menarik kontak utama sehingga terhubung pada masing
masing
pole.
Untuk aplikasi yang lebih, MC mempunyai beberapa accessories. Dan yang paling banyak dipergunakan adalah kontak bantu. Jika kontak bantu yang telah tersedia kurang
13
bisa dilakukan penambahan di samping atau depan. Pneumatic Timer juga sering dipakai dalam wiring sebuah system, misalnya pada Star Delta Starter.
6. TDR Time Delay Relay
Fungsi dari peralatan kontrol ini adalah sebagai pengatur waktu bagi peralatan yang dikendalikannya. Timer ini dimaksudkan untuk mengatur waktu hidup atau mati dari kontaktor atau untuk merubah sistem bintang ke segitiga dalam delay waktu tertentu.
Timer dapat dibedakan dari cara kerjanya yaitu timer yang bekerja menggunakan induksi motor dan menggunakan rangkaian elektronik.
Timer yang bekerja dengan prinsip induksi motor akan bekerja bila motor mendapat tegangan AC sehingga memutar gigi mekanis dan menarik serta menutup kontak secara mekanis dalam jangka waktu tertentu.
Sedangkan relay yang menggunakan prinsip elektronik, terdiri dari rangkaian R dan C yang dihubungkan seri atau paralel. Bila tegangan sinyal telah mengisi penuh kapasitor, maka relay akan terhubung. Lamanya waktu tunda diatur berdasarkan besarnya pengisian kapasitor.
Bagian input timer biasanya dinyatakan sebagai kumparan (Coil) dan bagian outputnya sebagai kontak NO atau NC TDR (Time Delay Relay) sering disebut juga relay timer atau relay penunda batas
waktu banyak digunakan dalam instalasi motor terutama instalasi yang membutuhkan pengaturan waktu secara otomatis.Peralatan kontrol ini dapat dikombinasikan dengan
14
peralatan kontrol lain, contohnya dengan MC (Magnetic Contactor ), Thermal Over Load Relay, dan lain-lain. Fungsi dari peralatan kontrol ini adalah sebagai pengatur waktu bagi peralatan yang dikendalikannya. Timer ini dimaksudkan untuk mengatur waktu hidup atau mati dari kontaktor atau untuk merubah sistem bintang ke segitiga dalam delay waktu tertentu.Timer dapat dibedakan dari cara kerjanya yaitu timer yang bekerja menggunakan induksi motor dan menggunakan rangkaian elektronik.Timer yang bekerja dengan prinsip induksi motor akan bekerja bila motor mendapat tegangan AC sehingga memutar gigi mekanis dan menarik serta menutup kontak secara mekanis dalam jangka waktu tertentu. Sedangkan relay yang menggunakan prinsip elektronik, terdiri dari rangkaian R dan C yang dihubungkan seri atau paralel. Bila tegangan sinyal telah mengisi penuh kapasitor, maka relay akan terhubung. Lamanya waktu tunda diatur berdasarkan besarnya pengisian kapasitor.Bagian input timer biasanya dinyatakan sebagai kumparan (Coil) dan bagian outputnya sebagai kontak NO atau NC. Kumparan pada timer akan bekerja selama mendapat sumber arus. Apabila telah mencapai batas waktu yang diinginkan maka secara otomatis timer akan mengunci dan membuat kontak NO menjadi NC dan NC menjadi NO
Pada umumnya timer memiliki 8 buah kaki yang 2 diantaranya merupakan kaki coil sebagai contoh pada gambar di atas adalah TDR type H3BA dengan 8 kaki yaitu kaki 2 dan 7 adalah kaki coil, sedangkan kaki yang lain akan berpasangan NO dan NC, kaki 1 akan NC dengan kaki 4 dan NO dengan kaki 3. Sedangkan kaki 8 akan NC dengan kaki 5 dan NO dengan kaki 6. Kaki kaki tersebut akan berbeda tergantung dari jenis rela y timernya
15
7. Solenoid Valve Brake
Solenoid valve pneumatic adalah katup yang digerakan oleh energi listrik, mempunyai
kumparan sebagai penggeraknya yang berfungsi untuk menggerakan plunger yang dapat digerakan oleh arus AC maupun DC. Solenoid valve pneumatic atau katup (valve) solenoida mempunyai lubang keluaran, lubang masukan, lubang jebakan udara (exhaust) dan lubang Inlet Main. Lubang Inlet Main, berfungsi sebagai terminal / tempat udara bertekanan masuk atau supply (service unit), lalu lubang keluaran (Outlet Port) dan lubang masukan (Outlet Port), berfungsi sebagai terminal atau tempat tekanan angin keluar yang dihubungkan ke pneumatic, sedangkan lubang jebakan udara (exhaust), berfungsi untuk mengeluarkan udara bertekanan yang terjebak saat plunger bergerak atau pindah posisi ketika solenoid valve pneumatic bekerja.
16
Prinsip Kerja
Prinsip kerja dari solenoid valve/katup (valve) solenoida yaitu katup listrik yang mempunyai koil sebagai penggeraknya dimana ketika koil mendapat supply tegangan maka koil tersebut akan berubah menjadi medan magnet sehingga menggerakan plunger pada bagian dalamnya ketika plunger berpindah posisi maka pada lubang keluaran dari solenoid valve pneumatic akan keluar udara bertekanan yang berasal dari supply (service unit), pada umumnya solenoid valve pneumatic ini mempunyai tegangan kerja 100/200 VAC namun ada juga yang mempunyai tegangan kerja DC
Gambar struktur fungsi solenoid valve pneumatic
Berikut keterangan gambar Solenoid Valve Pneumatic: 1. Valve Body 2. Terminal masukan (Inlet Port) 3. Terminal keluaran (Outlet Port) 4. Manual Plunger 5. Terminal slot power suplai tegangan 6. Kumparan gulungan (koil) 7. Spring 8. Plunger 9. Lubang jebakan udara (exhaust from Outlet Port) 10. Lubang Inlet Main 11. Lubang jebakan udara (exhaust from inlet Port) 12. Lubang plunger untuk exhaust Outlet Port 13. Lubang plunger untuk Inlet Main 14. Lubang plunger untuk exhaust inlet Port
17
Dibawah ini dapat dilihat cara kerja plunger selenoid valve pneumatic dalam menyalurkan udara bertekanan kedalam tabung pneumatik (silinder pneumatik kerja tunggal), yang telah saya animasikan.
Cara Kerja Sistem Pneumatic
Kompressor diaktifkan dengan cara menghidupkan penggerak mula umumnya motor listrik. Udara akan disedot oleh kompresor kemudian ditekan ke dalam tangki udara hingga mencapai tekanan beberapa bar. Untuk menyalurkan udara bertekanan ke seluruh sistem (sirkuit pneumatik) diperlukan unit pelayanan atau service unit yang terdiri dari penyaring (filter), katup kran (shut off valve) dan pengatur tekanan (regulator).
18
Service unit ini diperlukan karena udara bertekanan yang diperlukan di dalam sirkuit pneumatik harus benar-benar bersih, tekanan operasional pada umumnya hanyalah sekitar 6 bar. Selanjutnya udara bertekanan disalurkan dengan bekerjanya solenoid valve pneumatic ketika mendapat tegangan input pada kumparan dan menarik plunger sehingga udara bertekanan keluar dari outlet port melalui selang elastis menuju katup pneumatik (katup pengarah/inlet port pneumatic). Udara bertekanan yang masuk akan mengisi tabung pneumatik (silinder pneumatik kerja tunggal) dan membuat piston bergerak maju dan udara bertekanan tersebut terus mendorong piston dan akan berhenti di lubang outlet port pneumatic atau batas dorong piston.
