Download - pneumatik pada Mesin Press
-
0
APLIKASI PNEUMATIK PADA MESIN PRESS
Diusulkan oleh :
SATRIO HUDI ASRORI 5212412016
M. ALI HABIB 5212412028
HARIMAN RILO PRAMBUDI 5212412021
LUTFI HERI 5212412023
MUTASHIM 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 bekerjanya 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 mesin 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 halnya 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 sebagai 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 seterusnya. 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 energi 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 relay
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.