PROTOTIPE MESIN STROBLE MARKING

Transkripsi

1

2 PROTOTIPE MESIN STROBLE MARKING Deradjad Pranowo ABSTRACT Automatic stroble marking machine is a production machine that is doing a stamp on footsteps pattern of pairs of sport shoes before it to be sewn. The process starts with supplying ink into head stamp by a roller inked and then doing stamp on an insole. This process happens many times continuously with double acting mechanism, while the rolller inked feed the ink at the same time the inked-insole pushed to the pallet automaticly and followed by feed the new insole into the pallet for next stamping process. Through this study, it has produced a Prototype of stroble marking automatic using PLC as a control and Pneumatic system. Keywords : programmable logic controller, pneumatic, cycle time, stamping, unloading automatic. 1. LATAR BELAKANG Pemberian tanda (marking) bagian yang akan dijahit pada bahan berpola kaki untuk berbagai ukuran sepatu untuk bagian bawah sepatu (insole) di PT. Nagasakti Paramashoes Industry Tangerang, saat ini masih menggunakan sistem manual dengan intervensi dari operator yang cukup tinggi. Proses pemberian tanda ini disebut proses stroble marking. Berdasarkan permintaan dari pihak perusahaan, mereka mengharapkan dapat dibuat suatu prototipe mesin stroble marking yang dapat dijalankan secara otomatis dan dapat digunakan sebagai unit produksi. Selanjutnya, permintaan tersebut kami tanggapi dengan mengirimkan mahasiswa untuk melakukan observasi dan penggalian data/informasi yang dibutuhkan untuk membuat desain Deradjad Pranowo adalah Dosen Program Studi D3 Mekatronika, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma. Alamat Koserpondensi: Kampus III, Paingan, Maguwoharjo, Depok, Sleman, DIY dradjad@staff.usd.ac.id 75

3 Jurnal Penelitian Vol. 14, No. 1, November 2010 prototipe mesin ini. Selanjutnya, semua data dan informasi mengenai proses manual stroble marking tadi menjadi bahan bagi penelitian dosen dengan melibatkan mahasiswa. 2. PERUMUSAN MASALAH Prototipe mesin stroble marking otomatis akan menggantikan proses pemberian tanda secara manual pada bahan berpola kaki, untuk penandaan proses penjahitan sepatu yang sebelumnya dilakukan oleh operator secara manual. Pada proses pemberian tanda pada bahan berpola kaki secara otomatis ini, nantinya akan dibuat suatu mekanisme stamping yakni kerja ganda yang berulang antara proses stamping dan pemberian tinta pada kepala stamping, serta pengambilan bahan berpola yang telah selesai diberi tanda ke dalam wadah secara otomatis. Sistem ini menggunakan kendali PLC (Programmable Logic Controller) dan sistem Pneumatik sebagai aktuatornya. Kondisi aktual saat ini (proses manual) memiliki cycle time = 16,2 sec/pairs, output produk ±221 pairs/ hour, dan membutuhkan 2 orang operator. Sehingga variabel-variabel tersebut dari efisiensi dan efektivitas produksi dengan proses otomasi ini akan meningkat menjadi 100% dari kondisi pada proses manual. 3. LANDASAN TEORI 3.1 P L C (Programmable Logic Controller) PLC merupakan salah satu jenis komputer ringkas yang digunakan sebagai kontrol alat alat otomasi yang ada di kalangan industri. Di dalam PLC terdapat sebuah mikroprosesor yang merupakan otak dari alat ini dan untuk memori data menggunakan EEPROM. Sebagai bahasa programnya, digunakan diagram bahasa logika yang dalam tampilan tatap muka (interface) menggunakan diagram tangga (ladder) dan bahasa mnemonic. Alat ini dirancang untuk tahan terhadap temperatur yang relatif tinggi, daerah yang berdebu dan kotor, tahan terhadap noise yang bersumber dari mesin-mesin yang ada di sekitarnya, tahan guncangan, dan kondisi yang tidak stabil. Pada PLC, terdapat terminal input output yang dapat diatur sesuai kebutuhan. Terminal terminal tersebut nantinya akan terhubung dengan sensor dan aktuator sesuai dengan fungsinya. Terdapat dua macam jenis input-output yang terdapat pada PLC, yaitu relay (digital) dan transistor 76

4 Deradjad Pranowo, Prototipe Mesin Stroble Marking... (analog). Koneksi tipe relay adalah koneksi yang bekerja dalam bentuk digital (1 dan 0). Dengan kata lain, fungsi yang didapat dari koneksi tersebut hanyalah ON dan OFF. Pada tipe transistor koneksi bekerja dengan fungsi analog. Untuk tipe ini, terbagi lagi menjadi 2 macam, yaitu jenis PNP (sourcing) dan NPN (sinking). Penyambungan koneksi pada tipe PLC analog harus lebih diperhatikan komponen input-output yang akan terkoneksi dengan PLC harus sesuai dengan tipe PLC analog yang digunakan. Contoh; untuk PLC analog tipe PNP harus menggunakan komponen komponen yang mempunyai tipe PNP. Jika tidak sesuai, terminal kemungkinan besar akan terbakar. Berbeda dengan PLC relay yang sumber tegangannya dapat diatur sesuai keinginan. 3.2 Pneumatic Pneumatic adalah salah satu sistem yang memanfaatkan fluida angin untuk menggerakkan aktuator aktuator seperti silinder dan vacuum. Udara yang digunakan dalam sistem ini diambil dari udara yang ada di lingkungan dan menjadi salah satu keuntungan penggunaan sistem ini. Sebelum dimasukkan ke dalam sistem, udara disaring dan dimampatkan terlebih dahulu dengan suatu alat bernama kompresor. Udara/fluida yang masuk ke dalam sistem dapat diatur sesuai kebutuhan sehingga dapat diatur kecepatan stroke, daya dorong atau daya angkat yang dibutuhkan. Keuntungan dalam menggunakan sistem pneumatik lebih dapat dilihat pada kemudahan penyimpanan energi (fluida), kecepatan operasionalnya yang tinggi (v = 1,5 m/s), dan keamanannya karena tidak sensitif terhadap temperatur dan tahan terhadap ledakan. Karena sifat dasar dari ion angin yang bergerak bebas, maka pemadatan (kompresi) tidak stabil. Hal ini yang menjadi salah satu kekurangan dari sistem ini. Selain itu, untuk menggerakkan sistem ini membutuhkan konsumsi daya yang besar dibanding dengan menggunakan sistem hidrolik dan elektrik. 4. HASIL PENELITIAN 4.1 Objek Penelitian Dalam proses sebelum dilakukan pembuatan prototipe ini, proses pemberian tanda (marking) dilakukan secara manual. Berikut ini adalah urutan kerja proses manual pemberian tanda pada insole (bagian bawah sepatu) yang dilakukan. Pertama operator mengambil screen sablon 77

5 Jurnal Penelitian Vol. 14, No. 1, November 2010 sesuai dengan pola dan ukuran insole, kemudian menyiapkan cat/tinta yang dituang ke permukaan screen sablon. Selanjutnya operator menyablon meja yang bertujuan untuk memberi tanda saat penempatan insole. Kemudian screen dibersihkan lalu menempelkan double tape di meja dan di screen. Operator kemudian mengisi cat kembali ke screen dan menempelkan insole di meja. Selanjutnya, dilakukan proses sablon pada insole-insole yang telah diatur di meja. Dalam satu kali penyablonan dihasilkan sejumlah enam pasang insole yang disablon. Insole diambil manual dan proses berulang sampai jumlah tertentu terpenuhi. Gambar 1. Proses Stroble Marking Manual Cara kerja dengan metode manual ini dirasa sangat memakan waktu dan kurang efisien. Maka tujuan pembuatan prototipe untuk proses ini terutama adalah untuk meningkatkan cycle time dan efisiensi proses produksi. 4.2 Perancangan Awal Pada tahap ini dilakukan pembuatan desain awal dari prototipe mesin stroble marking dengan maksud untuk menjawab permasalahan yang telah dirumuskan di depan. Desain awal prototipe mesin stroble marking seperti terlihat pada gambar di bawah ini. 78

6 Deradjad Pranowo, Prototipe Mesin Stroble Marking... Gambar 2. Desain Awal Prototipe Mesin Stroble Marking 4.3 Pembuatan Rangkaian Elektrik dan Pneumatik Rangkaian Elektrik Tabel 1: Daftar Komponen Elektrik No Nama Komponen Kode Label Fungsi 1. Proximity sensor 1S1 min C73L B1.1 mendeteksi rod silinder 2. Proximity sensor 1S1 max C73L B1.2 mendeteksi rod silinder 3. Proximity sensor 2S1 min C73L B2.1 mendeteksi rod silinder 4. Proximity sensor 2S1 max C73L B2.2 mendeteksi rod silinder 5. Proximity sensor 1S2 min C73L B3.1 mendeteksi rod silinder 6. Proximity sensor 1S2 max C73L B3.2 mendeteksi rod silinder 7. Proximity sensor 2S2 min C73L B4.1 mendeteksi rod silinder 8. Proximity sensor 2S2 max C73L B4.2 mendeteksi rod silinder 9. Proximity sensor 1S3 min CR18-8DN B5 mendeteksi benda kerja 10. Proximity sensor 1S3 max CR18-8DN B6 mendeteksi benda kerja 79

7 Jurnal Penelitian Vol. 14, No. 1, November 2010 Tabel 2: Daftar Alamat Pengkabelan Input PLC No. Komponen Input Label Alamat Input Tipe Input 1. Tombol Start START Digital 2. Tombol Stop STOP Digital 3. Tombol Reset RSET Digital 4. Tombol Emergency Stop ES Digital 5. Proximity sensor 1S1 min B Digital 6. Proximity sensor 1S1 max B Digital 7. Proximity sensor 2S1 min B Digital 8. Proximity sensor 2S1 max B Digital 9. Proximity sensor 1S2 min B Digital 10. Proximity sensor 1S2 max B Digital 11. Proximity sensor 2S2 min B Digital 12. Proximity sensor 2S2 max B Digital 13. Proximity sensor B Digital 14. Proximity sensor B Digital 80

8 Deradjad Pranowo, Prototipe Mesin Stroble Marking... Gambar 3. Rangkaian Input Tombol dan Sensor Pneumatik 81

9 Jurnal Penelitian Vol. 14, No. 1, November 2010 Tipe sensor yang digunakan pada pneumatik adalah tipe reed switch. Bentuk sensor disesuaikan dengan spesifikasi silindernya. Semua sensor yang digunakan untuk pneumatik menggunakan jenis sensor 3 kabel, yaitu positif (coklat), negatif (biru), dan data (hitam). Untuk penggunaan di rangkaian ini, kabel biru akan disambungkan dengan terminal input PLC karena COM input PLC adalah negatif (-). Tabel 3: Daftar Alamat Pengkabelan Output PLC No. Komponen Output Label Alamat Output Tipe Output 1. Lampu Start LSTART Digital 2. Lampu Stop LSTOP Digital 3. Lampu Reset LRST Digital 4. 5/2 single solenoid valve 1S1 Y Digital 5. 5/2 single solenoid valve 2S1 Y Digital 6. 5/2 single solenoid valve 1S2 Y Digital 7. 5/2 single solenoid valve 2S2 Y Digital 82

10 Deradjad Pranowo, Prototipe Mesin Stroble Marking... Gambar 4. Rangkaian Output PLC Rangkaian Pneumatik Tabel 4: Daftar Komponen Pneumatik No Komponen Kode Label Fungsi 1. Double acting cylinder CDJ2B16-75-B 1S1 Stamping pada insole 2. Double acting cylinder CDJ2B16-75-B 2S1 Stamping pada insole 3. Double acting cylinder CDJ2B B 1S2 Menggerakkan guidance kanan-kiri 4. Double acting cylinder CDJ2B B 2S2 Menggerakkan guidance kanan-kiri 5. 5/2 single solenoid valve 1S1 SF4101-IP- Y1 Kontrol pergerakan 1S1 6. 5/2 single solenoid valve 2S1 SF4101-IP- Y2 Kontrol pergerakan 2S1 7. 5/2 single solenoid valve 1S2 SF4101-IP- Y3 Kontrol pergerakan 1S2 8. 5/2 single solenoid valve 2S2 SF4101-IP- Y4 Kontrol pergerakan 2S2 83

11 Jurnal Penelitian Vol. 14, No. 1, November 2010 Unloading Cylinder Unloading Cylinder Stamping Cylinder Stamping Cylinder Gambar 5. Diagram Pneumatik 4.4 Pemrograman PLC Berikut adalah program PLC untuk proses stroble marking (otomatis) yang telah disesuaikan dengan sekuensial gerakan yang ada dalam desain. 84

12 Deradjad Pranowo, Prototipe Mesin Stroble Marking... 85

13 86 Jurnal Penelitian Vol. 14, No. 1, November 2010

14 Deradjad Pranowo, Prototipe Mesin Stroble Marking CARA KERJA SISTEM PROTOTIPE Mesin ini dirancang untuk pergerakan secara mandiri antara kedua kepala stamping, sehingga operator hanya meletakkan benda kerja pada guidance yang telah tersedia. Mesin ini dilengkapi oleh sensor capasitive yang memudahkan operator mengatur ritme mesin tersebut, ketika sensor capasitive mendeteksi adanya benda kerja, mesin ini akan melakukan proses stamping. Mesin ini memanfaatkan sistem pneumatik dalam pergerakannya. Silinder-silinder yang ada dikendalikan oleh empat 5/2 single solenoid valve yang masing-masing valve mengendalikan satu silinder. Pergerakan mesin ini dibagi dalam dua sistem yang bekerja secara berkelanjutan, yaitu: a. Sistem pe-marking-an (stamping) Sistem ini menggunakan dua silinder yang berguna untuk melakukan pemberian tinta pada benda kerja (stamping). Silinder yang digunakan adalah silinder kerja ganda dengan bor size 5 mm, panjang stroke 75mm, pada silinder ini kami memberikan guidance supaya silinder tersebut tidak berputar (non-rotating). Silinder digunakan untuk memberikan tinta dengan cara stamping di bagian permukaan benda kerja. Dalam keadaan awal, posisi kedua silinder berada pada posisi minimal. Saat proses dimulai, silinder stamping ini langsung melakukan kerja ketika sensor capasitive mendeteksi adanya benda kerja yang diletakkan di meja kerja 87

15 Jurnal Penelitian Vol. 14, No. 1, November 2010 b. Sistem pembuangan benda kerja (Unloading) Sistem ini menggunakan dua silinder untuk menggeser benda kerja yang sudah diberi marking supaya bisa melakukan proses unloading secara otomatis. Silinder yang digunakan yaitu double acting cylinder bore size 5 mm dengan stroke 100 mm. Double acting cylinder digunakan untuk proses unloading, dimana silinder ini akan bergerak kanan kiri. Pada keadaan awal, silinder berada pada posisi minimum dan ketika proses pe-marking-an (stamping) selesai, maka silinder tersebut akan bergeser kanan-kiri mendorong benda kerja yang selesai di-marking. Untuk sistem unloading ini diatur oleh guidance yang dibuat serupa dengan pola kaki dengan bahan acrylic yang kemudian guidance tersebut akan mendorong benda kerja ke kiri untuk kaki kiri dan ke kanan untuk kaki kanan. Sistem ini memiliki cara kerja yang bergantian antara satu stamp pertama dengan satu stamp yang lain. Satu insole diletakkan dahulu pada dudukan yang telah disediakan, kemudian dijalankan sistem stamping. Selagi satu insole pertama diproses, satu insole berikutnya diletakkan di dudukan yang belum melakukan proses stamping. Saat proses insole kedua berjalan, insole pertama telah selesai. Sistem akan berjalan terus dan berulang hingga selesai. Sistem dapat dioperasikan oleh satu operator, waktu dan mekanisme sistem singkat karena dengan mekanisme kerja bergantian, operator mempunyai lebih sedikit waktu jeda sehingga waktu kerja efektif. Start Bekerja Independent Pasang Innersol (1-2 s) Innersol A Sampling A Sampling B Unloading 1S Unloading 1S Gambar 6. Flowchart Cara Kerja Sistem A 88

16 Deradjad Pranowo, Prototipe Mesin Stroble Marking... Gambar 7. Prototipe Mesin Stroble Marking Otomatis (Hasil Akhir) 6. PEMBAHASAN: PERBANDINGAN PROSES LAMA VS MESIN BARU Berikut adalah hasil pembahasan yang mencoba membandingkan sistem lama (proses manual) dari stroble marking dengan sistem baru (prototipe stroble marking otomatis). Pembandingan dari kedua sistem/ proses tersebut dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 5: Prosentase Peningkatan Kinerja Proses Parameter Old Process New Process/Machine % Cycle Time 16,2 seconds / pairs 6,2 seconds/ pairs 61,7% Output/ hour ±221 pairs ± 580 pairs 162% Operator 2 Orang 1 orang 50% Productivity / Hour pairs / orang 580 pairs / orang 424% Dimensi 400 cm x 60 cm x 92 cm 72 cm x 56 cm x 80 cm - Waktu Setup 665 detik (11 menit) 120 detik (2 menit) 82% Cara kerja Manual Semi Otomatis - Tabel 6: Kelebihan-kekurangan Proses/Mesin Lama No. Kelebihan Kekurangan 1. Biaya operational Output tidak stabil karena pengerjaannya masih manual yang lebih murah 2. Operator lebih aman Waktu yang dibutuhkan relatif tidak efisien dalam pekerjaan 16,2 detik per cycle time 89

17 Jurnal Penelitian Vol. 14, No. 1, November 2010 No. Kelebihan Kekurangan 3. Pembuatan screen ada Target produksi tergantung dari kinerja operator pada pabrik (tidak ada ritme baku) 4. Sering terjadi kerusakan pada screensehingga sering mengganti screen 5. Lingkungan kerja yang berantakan karena banyaknya pola-pola screen 6. Persiapan penyablonan/pe-marking-an yang membutuhkan waktu lama, yaitu 11 menit Tabel 7: Kelebihan-kekurangan Proses/Mesin Baru No. Kelebihan Kekurangan 1. Output lebih stabil dibandingakan dengan mesin Membutuhkan tambahan dana lama investasi untuk pembuatan mesin 2. Waktu cycle time lebih singkat 6,2 per cycle time Dibutuhkan perawatan lebih karena ada sistem pengisian tinta dan pelumasan pada mesin 3. Waktu persiapan (setup) lebih singkat yaitu 2 menit 4. Operator hanya bertugas untuk menaruh insole saja 5. Target produksi tidak tergantung pada kinerja operator (terdapat ritme mesin) 6. Operator lebih mudah dalam pengoperasian mesin 7. Memperhatikan ergonomi sehingga operator merasa nyaman 7. KESIMPULAN DAN SARAN Pembuatan prototipe mesin stroble marking otomatis untuk produk sepatu sport menggunakan kendali PLC telah selesai dibuat dan berhasil baik. Dengan hasil yang telah dicapai ini, maka pekerjaan seorang operator di bagian pemasangan pe-marking-an untuk insole dapat lebih mudah dilakukan dan waktu kerja menjadi lebih efektif dan efisien. Sehingga industri dapat menggunakan atau melanjutkan hasil capaian ini. Indikator capaian dari penelitian ini adalah dihasilkannya suatu prototipe mesin stroble marking otomatis untuk memasang pola jahitan 90

18 Deradjad Pranowo, Prototipe Mesin Stroble Marking... pada insole sepatu sport yang akurat (dengan kendali PLC) dan mudah dalam pengoperasiannya karena sistem dibuat otomatis. Kemudahan pengendalian sistem juga difasilitasi dengan dimungkinkannya perubahan program tanpa harus mengganti pengkabelan yang telah dibuat karena menggunakan kendali PLC. Waktu kerja (cycle time) menjadi lebih singkat, jumlah luaran produk lebih banyak, serta tenaga operator dapat lebih optimal dalam proses produksi. Saran yang dapat kami sampaikan pada akhir penelitian ini adalah antara lain: 1) untuk penempatan (loading) insole pada pallet menggunakan metode pengambilan otomatis dengan vacuum dari tumpukan insole dalam magazine sehingga prosesnya menjadi full automatic, 2) penambahan sensor untuk safety pada area kerja operator, sehingga ketika operator tangannya masih berada di area kerja, mesin tidak akan melakukan proses stamping, 3) metode stamping otomatis ini juga dapat digunakan untuk proses pemberian tanda pada sepatu bagian samping. Inilah beberapa saran untuk pengembangan prototipe ini selanjutnya. 91

19 Jurnal Penelitian Vol. 14, No. 1, November 2010 DAFTAR PUSTAKA. Programmable Logic Controllers, Basic Level TP 301- Textbook, FESTO. Collins, Denis Programmable Controllers: A Practical Guide, New York: McGraw-Hill html#gallery, 3 Februari method/how to make batik.html, 4 Februari Karet Stempel_Just_another Blog.com weblog.html, 5 Februari method/ printingmethod.html 5 Februari. 92