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.