MESIN STROBLE MARKING TUGAS AKHIR SEMESTER GASAL MEKATRONIKA
Dosen Pengampu Yusnan Badruzzaman, S.T.
Disusun Oleh :
Kelas : LT-3A Chamidun Majid
3.31.09.0.05 3.31.09.0.05
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK L ISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI SEMARANG 2012
ABTRAK
Otomatis
mesin stroble menandai adalah mesin produksi yang melakukan cap pada
pola jejak pasang sepatu sebelum menjadi dijahi t. Proses dimulai dengan memasok tinta
ke kepala cap oleh roller tinta dan kemudian melakukan cap pada sua tu insole.
Sistem ini memiliki cara kerja yang bergan tian dan bersamaan antara satu stamp per tama dengan sat u stamp yang lain. Semen tara roller yang ber tinta pakan tinta pada saat yang sama insole ber tinta-mendorong dengan pale t otomatis.
1.
LATAR BELAKANG
Pemberian tanda (marking) bagian yang akan dijahi t pada bahan berpola kaki un tuk berbagai ukuran sepatu untuk bagian bawah sepa tu (insole) saa t ini masih menggunakan sistem manual dengan intervensi dari opera tor yang cukup tinggi. Proses pemberian tanda ini disebu t proses stroble marking. Dengan demikian saya akan membua t suatu prototipe mesin stroble marking yang dapa t dijalankan secara otomatis. 2.
RUMUSAN MASALAH
Prototipe mesin stroble marking otomatis akan menggantikan proses pemberian tanda secara manual pada bahan berpola kaki, un tuk penandaan proses penjahi tan sepatu yang sebelumnya dilakukan oleh opera tor secara manual. Pada proses pemberian tanda
pada bahan
berpola kaki kaki secara ot omat is ini, nantinya akan dibua t suatu
mekanisme stamping yakni kerja ganda yang berulang an tara proses stamping dan pemindahan pola yang telah selesai diberi tanda ke dalam wadah secara o tomatis.
3.
LANDASAN TEORI
Pneumatik merupakan teori atau pengetahuan tentang udara yang bergerak, keadaankeadaan keseimbangan udara dan syara t-syarat keseimbangan. Perka taan pneuma tik berasal bahasa Yunani ³ pneuma ³ yang berar ti ³napas´ a tau ³udara´. Jadi pneuma tik berar ti terisi udara a tau digerakkan oleh udara mampa t. Pneumat ik merupakan cabang teori
aliran atau mekanika fluida dan tidak hanya melipu ti penelitian aliran-aliran
udara melalui suatu sist em saluran, yang t erdiri a tas pipa-pipa, selang-selang, gawai dan sebagainya, tetapi juga aksi dan penggunaan udara mampa t.
Pneumatik menggunakan hukum-hukum aeromekanika, yang menen tukan keadaan keseimbangan gas dan uap (khususnya udara a t mosfir) dengan adanya gaya-gaya luar (aerostatika) dan teori aliran (aerodinamika). Pneuma tik dalam pelaksanaan t eknik udara mampat dalam industri merupakan ilmu penge tahuan dari semua proses mekanik dimana udara memindahkan sua tu gaya atau gerakan. Jadi pneuma tik meliputi semua komponen mesin a tau peralatan, dalam mana terjadi proses-proses pneuma tik. Dalam bidang kejuruan teknik pneuma tik dalam penger tian yang lebih sempit lagi adalah teknik udara mampa t (udara ber tekanan). Komponen pneuma tik beroperasi pada tekanan 8 s.d. 10 bar, t etapi dalam prak tik dianjurkan beroperasi pada tekanan
3.1.
5 s.d. 6 bar un tuk penggunaan yang ekonomis.
Alasan Pemakaian Pneumatik
Persaingan antara peralatan pneumatik dengan perala tan mekanik, hidrolik a tau elek trik
makin
menjadi
besar.
Dalam
penggunaannya
sis tem pneumatik
diutamakan karena beberapa hal yai tu : a. paling banyak diper timbangkan untuk beberapa mekanisasi, b. dapat ber tahan lebih baik terhadap keadaan-keadaan t er tentu.
3.2.
Keuntungan Pemakaian Pneumatik
a. Merupakan media/fluida kerja yang mudah didapa t dan mudah diangku t b. Dapat disimpan dengan mudah c. Bersih dan kering d. Tidak peka terhadap suhu e. Aman terhadap kebakaran dan ledakan f. Tidak diperlukan pendinginan fluida kerja g. Rasional (menguntungkan) h. Kesederhanaan (mudah pemeliharaan) i. Sifat dapat bergerak j. Aman k. Dapat dibebani lebih l. Jaminan bekerja besar m. Biaya pemasangan murah1 n. Pengawasan (kontrol) o. Fluida kerja cepat p. Dapat diat ur tanpa ber tingkat q. Ringan sekali r. Kemungkinan komponen-komponen pneuma tik dapa t digunakan lagi, s. Konstruksi kokoh t. 3.3.
Fluida kerja murah
Kerugian / Terbatasnya Pneumatik
a. Ketermampatan (udara). b. Gangguan Suara (Bising) c. Kegerbakan (vola tile) d. Kelembaban udara e. Bahaya pembekuan f. Kehilangan energi dalam ben tuk kalor. g. Pelumasan udara ber t ekanan h. Gaya tekan terbatas i. Ketidak teraturan j. Tidak ada sinkronisasi Menjalankan dua silinder a tau lebih paralel sanga t sulit dilakukan.
3.4.
Pemecahan Kerugian Pneumatik
Pada umumnya, hal-hal yang merugikan dapa t dikurangi a tau dikompensasi dengan : a.
Peragaman yang cocok dari komponen-komponen maupun ala t pneuma tik.
b.
Pemilihan sebaik mungkin sis t em pneumatik yang dibu tuhkan.
c. Kombinasi yang sesuai dengan tujuannya dari berbagai sis tem penggerakan dan pengendalian (elek trik, pneuma tik dan hidrolik). 3.5.
Penghitungan pada Pneumatik
a. Gaya pist on Gaya piston yang dihasilkan oleh silinder bergan tung pada tekanan udara, diameter silinder dan tahanan gesekan dari komponen perapa t. Gaya pist on secara teoritis dihitung menurut rumus beriku t :
Untuk silinder kerja tunggal :
Untuk silinder kerja ganda : · langkah maju
- langkah mundur
Keterangan : F = Gaya piston ( N ) f = Gaya pegas ( N ) D = Diamet er piston ( m ) d = Diamet er batang piston ( m ) A = Luas penampang pis ton yang dipakai (m2 ) p = Tekanan kerja ( Pa ) Pada silinder kerja tunggal, gaya pis ton silinder kembali lebih kecil daripada gaya piston silinder maju karena pada saa t kembali digerakkan oleh pegas . Sedangkan pada silinder kerja ganda, gaya pis ton silinder kembali lebih kecil daripada silinder maju karena adanya diame ter batang piston akan mengurangi luas penampang pis ton. Sekitar 3 - 10 % adalah tahanan gesekan. Beriku t ini adalah gaya piston silinder dari berbagai ukuran pada tekanan 1 ± 10 bar.
Tabel 1. Perbandingan gaya pis ton dengan diameter piston
Silinder pneuma tik tahan terhadap beban lebih. Silinder pneuma tik dapat dibebani lebih besar dari kapasi tasnya. Beban yang
tinggi
menyebabkan
silinder diam. b. Kebutuhan Udara Untuk menyiapan udara dan un tuk mengetahui biaya pengadaan energi, t erlebih
dahulu harus dike tahui konsumsi udara pada sis tem. Pada tekanan
kerja, diameter piston dan langkah ter tentu, konsumsi udara dihi tung sebagai berikut :
Untuk mempermudah dan mempercepa t dalam menentukan kebutuhan udara, tabel
di bawah ini menunjukkan kebu tuhan udara persen timeter langkah pist on
untuk berbagai macam tekanan dan diamet er piston silinder.
Tabel 2. Kebutuhan udara silinder pneuma tik persentimeter langkah dengan fungsi tekanan kerja dan diame t er piston.
Kebutuhan udara dihi tung dengan sa tuan liter/menit (l/min) sesuai dengan standar kapasitas kompresor. Kebu tuhan udara silinder sebagai beriku t :
Keterangan : Q = kebu tuhan udara silinder ( l/min ) q = kebutuhan udara persen timeter langkah piston s = panjang langkah pis ton ( cm ) n = jumlah siklus kerja per meni t c. Kecepatan piston Kecepatan piston rata-rata dari silinder s tandar berkisar antara 0,1-1,5 m/s (6 90 m/min). Silinder khusus dapa t mencapai kecepatan 10 m/s. Kecepatan silinder pneuma tik tergantung : y
beban ( gaya yang melawan silinder ),
y
tekanan
kerja,
y
diameter dalam dan panjang saluran an tara silinder dan ka tup kontrol arah,
y
ukuran ka tup kontrol arah yang digunakan.
Kecepatan piston dapat diatur dengan katup pengontrol aliran dan dapat ditingkatkan dengan katup pembuang cepat yang dipasang pada sis tem kontrol tersebut.
Kecepatan rata-rata piston tergantung dari gaya luar yang melawan
piston (beban) dan ukuran lubang aliran dapa t dilihat seper ti pada tabel 3 berikut: Tabel 3. Kecepatan piston dalam mm/detik
4.
PERANCANGAN
Pada tahap ini dilakukan pembua tan desain awal dari pro totipe mesin stroble marking dengan maksud un tuk menjawab permasalahan yang telah dirumuskan di depan. Desain awal protot ipe mesin stroble marking seper ti terliha t pada gambar di bawah ini.
Gambar 1. Desain awal prototipe mesin stroble marking 4.1. Perencanaan Silinder Pneumatik y
Silinder maju Karena mesin ini hanya membu tuhkan 68 N ke tika silinder maju, tekanannya 6 bar
Maka pada mesin ini menggunakan diame t er piston D=12 mm. y
Silinder mundur Karena mesin ini hanya membu tuhkan 51 N ke tika silinder maju, tekanannya 6 bar
m Dengan diameter piston D=12mm maka diame t er batang piston d=0,0587mm 4.2. Perencanaan komsumsi udara y
Proses stamping
persen ime er langkah pis on
t
t
t
Karena dalam pembua tan mesin ini jumlah pis ton dua buah maka kebu tuhan udara dalam proses s tamping yaitu:
persen ime er langkah pis on persen t
y
t
t
Proses unloading
Karena dalam pembua tan mesin ini jumlah pis ton dua buah maka kebu tuhan udara dalam proses s tamping yaitu:
y
Jadi untuk jumlah total keseluruhan udara pada mesin mesin ini, yaitu:
4.3. Kebutuhan udara silinder y
Proses stamping s = 8 cm
n=1 siklus kerja per meni t
q=0,008
y
Proses unloading s = 10 cm
n=1 siklus kerja per meni t
q=0,008
4.4. Perencanaan kecepatan piston
Dalam pembuatan mesin ini menggunakan dimet er piston 12 mm, karena dalam tabel
3 kecepa tan piston tidak diketahu diamt er dengan ukuran 12 mm maka tidak
bisa mengetahui kecepat an piston. 5.
PEMBUATAN RANGKAIAN ELEKTRIK DAN PNEUMATIK 5.1. Rangkaian Elektrik
Tabel 4. Komponen elek trik NO
NAMA KOMPONEN
SIMBOL
FUNGSI
1.
Push butt on
S1
Tombol tekan star t (bagian kiri)
2.
Push butt on
S2
Tombol tekan star t (bagian kanan)
3.
Sensor reed con tact min
1S1
Mendeteksi rod silinder
4.
Sensor reed con tact max
1S2
Mendeteksi rod silinder
5.
Sensor reed con tact min
1S3
Mendeteksi rod silinder
6.
Sensor reed con tact max
1S4
Mendeteksi rod silinder
7.
Sensor reed con tact min
2S1
Mendeteksi rod silinder
8.
Sensor reed con tact max
2S2
Mendeteksi rod silinder
9.
Sensor reed con tact min
2S3
Mendeteksi rod silinder
10.
Sensor reed con tact max
2S4
Mendeteksi rod silinder
11.
Relay 24 Vdc
R1
Kon trol kerja Y1
12.
Relay 24 Vdc
R2
Kon trol kerja R2
13.
Relay 24 Vdc
R3
Kon trol kerja Y2
14.
Relay 24 Vdc
R4
Kon trol kerja Y3
15.
Relay 24 Vdc
R5
Kon trol kerja R6
16.
Relay 24 Vdc
R6
Kon trol kerja Y4
17.
Trafo 3A 220V/24V 220V/24 V
T
Power Supply
18.
Bridge rec tifier 3A
D
Penyearah
19.
Kapisitor 4700µF/50V 4700µF/50 V
C
filt er unt uk legulator, pemba tas tegangan
1
+24V
2
S1
R1
3
7
1S4
8
S2 4
50V
R4
9
2S4
5
10
1S1
11
2S1 1S2
R2
R2
1S1
2S2
1S3
R3
R5
R5
2S3
R2
R1
Y1
R2
2S1
R6
R5
R3
Y2
R4
Y3
R5
R6
Y4
0V
2
1
4 5
6
8
Gambar 2. Wiring diagram
7 10 11
12
Gambar 3. Rangkaian power supply 5.2. Rangkain Pneumatik
Tabel 5. Komponen pneuma tik NO
1.
2.
3.
4.
NAMA KOMPONEN
Guide cylinder DFM-12-80P-A-GF ± #170830 Guide cylinder DFM-12-100P-A-GF ± #170831 Guide cylinder DFM-12-80P-A-GF ± #170830 Guide cylinder DFM-12-100P-A-GF ± #170831
SIMBOL
FUNGSI
A1
Stamping pada insole
A2
Unloading kiri
A3
Stamping pada insole
A4
Unloading kanan
5.
5/2 single singl e solenoid solenoi d valve 1S1
Y1
Kon trol pergerakan A1
6.
5/2 single singl e solenoid solenoi d valve 1S1
Y2
Kon trol pergerakan A2
7.
5/2 single singl e solenoid solenoi d valve 1S1
Y3
Kon trol pergerakan A3
8.
5/2 single singl e solenoid solenoi d valve 1S1
Y4
Kon trol pergerakan A4
9.
Air Service Unit
Filter, regulator
BAGIAN KIRI Unloading
Stamping 1S1
1S2
A1
2 4V
BAGIAN KANAN
1S3
1S4
2
5
3
Y1
2 4V
4
2
5
3
Y2
1
2S1
Unloading
2S2
A3
A2
4
Stamping
2S3
2S4
A4
2 4V
4
2
5
3
Y3
2 4V
4
2
Y4
1
1
5
3 1
Gambar 4. Diagram pneuma tik 6.
CARA KEJA SISTEM PROTOTIPE
Mesin ini dirancang untuk mempermudah dan mempercepa t proses stroble marking, sehingga opera tor hanya meletakkan benda kerja pada guidance yang telah tersedia dan menekan tombol star t (kiri-kanan). Mesin ini dibedakan menjadi dua bagian yai tu sebelah kiri dan kanan. Mesin ini dilengkapi sensor reed con tact pada setiap pneuma tik. Mesin ini memanfaat kan sistem pneumat ik dalam pergerakannya. Silinder-silinder yang ada dikendalikan oleh empa t 5/2 single solenoid valve yang masing-masing valve mengendalikan sa t u silinder. Pergerakan mesin ini dibagi dalam dua sist em yang bekerja secara berkelanju tan, yaitu: 1. Sistem Stamping Sistem ini menggunakan dua silinder yang berguna un tuk melakukan pemberian tinta
pada benda kerja (s tamping). Silinder yang digunakan adalah silinder kerja
ganda dengan bor size 5 mm, panjang s troke 80mm, pada silinder ini kami memberikan guidance supaya silinder tersebu t
tidak
berputar (non-rotating).
Silinder digunakan un tuk memberikan tinta dengan cara s tamping di bagian permukaan benda kerja. Dalam keadaan awal, posisi kedua silinder berada pada posisi minimal. Saat proses dimulai dengan menekan stamping ini langsung bekerja.
tombol
star t, silinder
2. Sistem Unloading Sistem ini menggunakan dua silinder un tuk menggeser benda kerja yang sudah diberi marking supaya bisa melakukan proses unloading secara o tomatis. Silinder yang digunakan yai tu double act ing cylinder bore size 5 mm dengan s troke 100 mm. Double acting cylinder digunakan un tuk proses unloading, dimana silinder ini akan bergerak kiri pada bagian sebelah kiri dan bergerak kanan pada bagian sebelah kanan. Pada keadaan awal, silinder berada pada posisi minimum dan ketika proses pemarkingan (s tamping) selesai, maka silinder tersebut akan bergeser mendorong benda kerja yang selesai dimarking. Sistem ini memiliki cara kerja yang bergan tian dan bersamaan antara satu stamp per tama dengan sa tu stamp yang lain. 1. Cara kerja bergan tian Dalam cara kerja ini, per tama kali dijalankan sebelah kiri kemudian dilanju tkan sebelah kanan. Terlebih dahulu sa tu insole diletakkan pada dudukan sebelah kiri yang telah disediakan sebelah kiri, kemudian tekan tombol star t 1 (kiri) maka proses sistem stamping berjalan. Selagi sa tu insole per tama diproses, sa tu insole berikutnya diletakkan di dudukan sebelah kanan yang belum melakukan proses stamping, kemudian tekan tombol star t 2 (kanan) maka proses sis tem stamping berjalan. 2. Cara kerja bersamaan Dalam cara kerja ini, t erlebih dahulu insole dile takkan pada pada dudukan sebelah kiri dan kanan yang sudah disediakan. Se telah pemasasangan insole selesai kemudian t ekan kedua tombol star t maka keduanya berjalan proses s tamping.
7.
KESIMPULAN
Pembuatan prototipe mesin s troble marking ot omat is untuk produk sepa tu berhasil baik dibuat. Dengan hasil yang t elah dicapai ini, maka pekerjaan seorang opera t or di bagian pemasangan pemarkingan untuk insole dapa t lebih mudah dilakukan dan wak tu kerja menjadi lebih efek tif dan efisien. Karena mesin ini dapa t dijalan denga dua cara kerja yaitu dengan bergan tian dan bersamaan dan pengoperasiannya sanga t mudah.
DAFTAR PUSTAKA
odul pneumatik .Poli .Polit eknik Negeri Semarang. S emarang. M odul htt p://www.usd.ac.id/lembaga/lppm/f1l3/Jurnal%20Peneli p://www.usd.ac.id/lembaga/lppm/f1l3/Jurnal%20Penelitian/vol14no1nov2010/2010%20 November_05%20Deradjad.pdf htt p://dunia-lis p://dunia-listrik.blogspot.com/2010/02/dasar-dasar-pneumatik.ht ml htt p://www.fes p://www.festo.com/pnf/en-id_id/products/catalog htt p://www.fes p://www.festo.com/cat/en-id_id/xDKI.asp
