TUGAS AKHIR PERANCANGAN DAN ANALISA SISTEM PNEUMATIK PADA MESIN PRESS SIL OLI DENGAN SUPLAI GEMUK OTOMATIS

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PERANCANGAN DAN ANALISA SISTEM PNEUMATIK PADA MESIN PRESS SIL OLI DENGAN SUPLAI GEMUK OTOMATIS Disusun oleh : Nama : Andi Susanto NIM : JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2009

2 LEMBAR PENGESAHAN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA Bersama kami menerangkan bahwa mahasiswa kami yang telah selesai kami bimbing yaitu : Nama : Andi Susanto NIM : Dapat memenuhi persyaratan untuk mengikuti sidang sarjana, mengingat bahwa Tugas Akhir ini (TA) yang disusun kami telah menyatakan selesai sudah kami setujui dan siap untuk disidangkan. Demikianlah pengesahan ini kami dapat mengikuti sidang sarjana Strata-1 (S1). Pembimbing Menyetujui Koordinator Tugas Akhir ( R.Ariosuko.DH.ST.) ( Dr.Ir.Abdul Hamid.M.Eng ) Mengetahui Ketua Program Studi Teknik Mesin (Dr.Ir.Abdul Hamid.M.Eng) i

3 LEMBAR PERNYATAAN Yang bertanda tangan dibawah ini, N a m a : Andi Susanto N.I.M : Fakultas : Teknik Industri Program Studi : Teknik Mesin Judul Skripsi : Perancangan dan Analisa Sistem Pneumatik Pada Mesin Press Sil Oli Dengan Suplai Gemuk Otomatis. Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan skripsi yang telah saya buat ini merupakan hasil karya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata di kemudian hari penulisan skripsi ini merupakan hasil plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan tata tertib di Universitas Mercu Buana. dipaksakan. Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak Penulis ( Andi Susanto ) ii

4 ABSTRAK Alat mesin press ini merupakan suatu mesin untuk memasang sil oli pada suatu benda kerja, dimana mesin ini dibuat dengan alat suplai gemuk otomatis, jadi satu mesin bisa melakukan dua proses sekaligus, sehingga mesin ini bertujuan untuk meningkatkan produktiftas produksi dan kualitas produksi. Dalam perancangan ini terdiri dari rancangan unit mesin press dan rancangan unit suplai gemuk otomatis. Perancangan dibuat dengan pemilihan komponen dan rangkaian pneumatik yang tepat. Setelah itu dilakukan pengujian alat untuk mengetahui performansi alat dan kemampuan alat untuk memproses suatu barang. Dari perancangan dan perhitungan didapatkan hasil sebagai berikut : 1. Indeks kemampuan proses Cpk = 1.67 berarti Cpk > hal ini menunjukkan mesin ini telah memenuhi batas spesifikasi toleransi yang diberikan. 2. Waktu proses lebih singkat 0.05 menit/pcs, dari 0.28 menit menjadi 0.23 menit. Jika dikalkulasi ke kapasitas produksi maka didapatkan produktifitas meningkat sebanyak 326 pcs/shift (1 shift = 7 jam kerja). Kata Kunci : Mesin press, sil oli, suplai gemuk otomatis, pneumatik iii

5 KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr. Wb. Alhamdulillah, puja dan puji sudah selayaknya dipanjatkan kehadirat Allah SWT atas segala Rahmat dan Hidayah serta KekuasaanNya yang telah membimbing penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Tugas Akhir ini adalah syarat untuk memperoleh gelar Strata-1 (S1) pada pendidikan kesarjanaan di Universitas Mercu Buana Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Mesin. Dalam penyelesaian Tugas Akhir ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Kepada orang tua yang terus mendoakan agar selama perkuliahan berjalan sukses 2. Bapak R.Ariosuko,DH,ST.,selaku pembimbing tugas akhir 3. Bapak Abdul Hamid, Dr.M.Eng., selaku ketua program studi. 4. Teman-teman selama kuliah di Universitas Mercu Buana ini : PakYanuar Efendi, Ansharullah, Sukendar, Hasori, Anas, Pramono, Miftah dan semua teman-teman yang tidak disebukan satu persatu. 5. Seluruh dosen yang telah memberikan ilmunya selama 3 semester ini. Dalam pelaksanaan tugas akhir ini penulis menyadari banyak kesalahan dan kekurangan baik dalam perancangan alat maupun dalam penulisan buku ini. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun untuk pengembangan dan penyempurnaan selanjutnya. Semoga tulisan ini bisa bermanfaat bagi kita semua. Amien Jakarta, Juli 2009 Penulis iv

6 DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN... i LEMBAR PERNYATAAN... ii ABSTRAK... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR DAN TABEL... viii BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perumusan Masalah Batasan Masalah Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan... 4 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pneumatik Komponen sistem pneumatik Katup Jenis-jenis katup Katup kontrol arah Katup satu arah Katup kontrol aliran Aktuator Aktuator gerak lurus Silinder kerja tunggal Silinder kerja ganda Aktuator gerak putar Kompresor Jenis kompresor v

7 2.5 Dasar teori perhitungan Hukum Pascal Rumus penentuan silinder Sistem Pneumatik Tekanan Keuntungan dan kerugian sistem pneumatik Keuntungan kegunaan pneumatik Kerugian kegunaan pneumatik Gemuk / grease Tingkat kekentalan / viskositas Sifat-sifat fisik gemuk lumas Kapabilitas Proses / Kemampuan Proses (Capability Process) BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1 Diagram alir penelitian Gambaran umum Landasan alat & tutup pelindung mesin Bahan dan alat yang digunakan Proses pembuatan Sistem Pneumatik Pada Mesin Press Silinder kerja ganda Penentuan silinder torak/piston Gaya torak silinder kerja ganda Katup pengarah Unit pemeliharaan udara (air service unit) Selang Kontrol kontrol aliran (Flow control valve) Sensor posisi Rangkaian Sistem Pneumatik Prinsip Kerja Sistem Pneumatik Unitt Suplai Gemuk Otomatis Tangki silinder penyimpan gemuk Silinder utama vi

8 3.7.3 Katup pengarah solenoid / solenoid valve Katup searah Fitting Prinsip kerja BAB IV PENGUJIAN ALAT 4.1 Pengujian Alat Langkah-langkah pengujian Data pengujian Analisa data Data pengambilan waktu proses / cycle time BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vii

9 DAFTAR GAMBAR DAN TABEL Gambar 2.1 Unit pemeliharaan udara (air service unit)... 6 Gambar 2.2 Silinder kerja ganda Gambar 2.3 Hukum Pascal Gambar 3.1 Diagram alir penelitian Gambar 3.2 Benda kerja Gambar 3.3 Rangka mesin dan box panel Gambar 3.4 Frame mesin Gambar 3.5 Die Set Gambar 3.6 Jig Gambar 3.7 Silinder penggerak ganda Gambar 3.8 Katup solenoid 5/ Gambar 3.9 Unit pelayan (air service unit) Gambar 3.10 Selang Gambar 3.11 Katup kontrol aliran 2 arah Gambar 3.12 Sensor posisi Gambar 3.13 Rangkaian aliran pneumatik pada mesin press Gambar 3.14 Solenoid valve Gambar 3.15 Katup searah Gambar 3.16 Fitting Gambar 3.17 Rancangan unit suplai gemuk otomatis Gambar 3.18 Rangkaian aliran pneumatik pada autogrease Gambar 3.19 Rancangan unit mesin press sil oli dengan unit autogrease Gambar 3.20 Skema jalur gemuk Gambar 3.21 Diagram alir langkah pengujian Gambar 3.22 Histogram kemampuan proses Tabel 2.1 Tabel tingkat viskositas gemuk Tabel 2.2 Tabel karakteristik gemuk Tabel 4.1 Data pengujian berat gemuk Tabel Data jumlah ( x i x) Tabel 4.3 Data perbandingan cycle time sebelum dan sesudah penggunaan alat viii

10 ix

11 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Mesin press sil oli atau di industri sering menyebutnya dengan sil oli driving machine adalah alat untuk memasang sil oli ke benda yang lain. Prinsip kerja yang sederhana pada mesin ini yaitu benda yang akan dipasang sil oli dan sil oli yang akan dipress diletakkan pada suatu jig lalu ditekan / dipress oleh penekan yang digerakkan oleh hidrolik atau pneumatik sehingga sil oli tersebut masuk ke lubang benda tersebut. Kasus ini diambil di PT. Yamaha Motor Electronics Indonesia yang memproduksi salah satunya motor starter untuk sepeda motor Yamaha. Melihat setelah proses pemasangan sil oli tersebut terdapat penambahan proses yaitu pemberian gemuk, pada kondisi sekarang pemberian gemuk diproses secara manual oleh operator menggunakan grease gun. Karena itu dikhawatirkan terlewatnya proses pemberian gemuk dan waktu prosesnya yang lama maka dirancanglah mesin press sil oli dengan suplai gemuk otomatis (automatic supply grease). Jadi, dengan mesin ini diharapkan dapat beberapa keuntungan, yaitu waktu proses (cycle time) jadi lebih cepat atau produktifitas meningkat, kemungkinan terlewatnya proses pemberian gemuk menjadi kecil, dan kualitas produk lebih terjamin. 1

12 Berikut diagram blok dari flow proses pemasangan sil oli. Diagram aliran proses kondisi sekarang Press Bearing Press Sil oli Pemberian Gemuk (oleh manual) Soldering Diagram aliran proses kondisi yang akan datang Suplai gemuk otomatis Press Bearing Press Sil oli Soldering 1.2 Perumusan Masalah Pada tugas akhir ini difokuskan pada perancangan dan analisa sistem pneumatik mesin press sil oli dengan suplai gemuk otomatis (automatic supply grease). Dimana penulis akan membuat rancangan dan sistem kerja mesin press sil oli yang dilengkapi dengan suplai gemuk otomatis yang terintegrasi. Dimana alat yang dibuat ini dapat meningkatkan produktifitas dan kualitas produksi. Alat bantu yang digunakan pada tugas akhir ini yaitu SolidWorks 2007 untuk desain mekanikal, FluidSIM pneumatics V.3.6 Festo untuk desain pneumatik 2

13 1.3 Batasan Masalah Dalam perancangan alat ini tentunya banyak melibatkan beberapa hal yang mendukung sistem perancangan dan pengoperasian alat yang tidak mungkin dibahas secara keseluruhan. Masalah-masalah yang kami bahas dalam perancangan ini lebih banyak prinsip kerja alat yang mengacu pada desain mekanikal dan desain pneumatik pada mesin press dan suplai gemuk, dan juga alat-alat atau komponen apa saja yang diperlukan sehingga menghasilkan alat yang seefisien mungkin. 1.4 Metodologi Penelitian 1. Studi literatur dilakukan dengan mempelajari referensi-referensi yang berhubungan dengan tugas akhir yang akan dibuat. 2. Diskusi/bimbingan dilakukan dengan dosen pembimbing dan dosen yang terkait sesuai dengan masalah yang dihadapi. 3. Perancangan / Desain dilakukan secara bertahap seperti, menentukan dimensi/ukuran, membuat desain gambar, diagram kerja rancangan sistem pneumatik dan perhitungan. 4. Pembuatan laporan ditulis dengan deskripsi tentang tugas akhir yang telah dilakukan.. 3

14 1.5 Sistematika Penulisan Sistem penulisan ini merupakan penjelasan dari urutan penulisan yang kami susun dengan secara garis besar sebagai berikut : BAB I : PENDAHULUAN Merupakan penjelasan secara global tentang latar belakang permasalahan, kondisi mesin, sehingga menimbulkan gagasan pemilihan judul, sampai pada klarifikasi masalah dan tujuan penulisan. BAB II : LANDASAN TEORI Berisi dasar-dasar teori sebagai landasan atau pedoman akan yang digunakan dalam perhitungan dan perencanaan pada bab selanjutnya. BAB III : PERANCANGAN ALAT Berisi diagram alir penelitian, gambaran umum, mekanisme alat, prinsip kerja, dimensi dari alat yang dirancang dan penjelasan dari masing-masing pendukungnya. Serta penentuan dan perhitungan alat. BAB IV : PENGUJIAN ALAT Berisi pengujian alat yang telah dirancang dan dibuat serta analisa data untuk mengetahui kemampuan proses alat dan waktu proses. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Merupakan bagian penutup yang membahas tentang kesimpulan dan saran-saran. 4

15 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 PNEUMATIK Penggunaan pneumatik sudah lama sekali membantu dalam pelaksanaan pekerjaan mekanis sederhana, hingga sekarang memegang peranan yang sangat penting dalam bidang otomatisasi. Sebelum tahun 1950 pneumatik telah banyak digunakan sebagai media kerja dalam bentuk energi tersimpan. Era 1950-an kebutuhan sensor dan prosesor berkembang sejalan dengan kebutuhan penggerak. Perkembangan ini membantu operasi kerja yang dikontrol dengan menggunakan sensor untuk mengukur keadaan dan kondisi mesin. Pengembangan sensor, prosesor dan aktuator memungkinkan munculnya berbagai sistem pneumatik. Beberapa bidang aplikasi yang menggunakan pneumatik adalah sebagai berikut : - Pergeseran benda kerja - Pengaturan posisi benda kerja - Pengaturan arah benda kerja - Pencekaman benda kerja Komponen sistem pneumatik a. Unit pemeliharaan udara (air service unit) Adanya kebutuhan udara yang tinggi pada tahapan pemakaian tertentu, maka dibutuhkan sistem distribusi udara yang mampu memberikan jumlah udara yang tinggi dan tekanan yang stabil. 5

16 Unit pemelihara udara terdiri atas : - Penyaring udara bertekanan Penyaring udara bertekanan mempunyai tugas memisahkan semua yang mencemari udara bertekanan yang mengalir melaluinya, sebagaimana juga memisahkan air yang telah terkondensasi. Udara bertekanan masuk kedalam mangkuk penyaring melalui lubang masukan. Tetesan air dan butiran kotoran masuk dipisahkan dari udara bertekanan dengan prinsip sentrifugal dan jatuh ke bagian bawah mangkuk penyaring. Kumpulan air yang ditampung oleh mangkuk penyaring harus dikeluarkan sebelum mencapai batas maksimum yang ditunjukkan oleh mangkuk. - Pengatur tekanan udara Kegunaan pengatur adalah untuk menjaga tekanan kerja (tekanan sekunder) relatif konstan meskipun tekanan udara turun naik pada saluran distribusi (saluran primer) dan bervariasinya pemakaian udara. - Pelumas udara bertekanan Kegunaan alat ini untuk menyalurkan oli berupa kabut dalam jumlah yang dapat diatur, lalu dialirkan ke sistem distribusi dari sistem kontrol dan komponen pneumatik yang membutuhkannya. Gambar 2.1. Unit pemeliharaan udara (air service unit), Sumber : Hartono,Sugi,

17 2.2 Katup Katup dapat dibagi dalam beberapa grup berdasarkan fungsinya yang berkaitan dengan jenis sinyal, cara aktifnya dan konstruksinya. Fungsi utama dan katup adalah untuk merubah, membangkitkan atau membatalkan sinyal untuk tujuan penyensoran, pemrosesan, dan pengontrolan. Sebagai tambahan, katup dipakai juga sebagai katup daya untuk menyuplai udara bertekanan ke aktuator Jenis-jenis katup Katup kontrol arah Katup kontol arah, mengontrol sinyal udara yang lewat dengan cara membangkitkan, mengubah, atau mengalihkan sinyal. Dalam bidang teknologi kontrol ukuran dan konstruksi katup tidak kalah penting dibandingkan dengan pembangkitan sinyal dan cara aktifnya. Konstruksi dari katup kontrol arah ada 2 macam yaitu jenis poppet dan jenis geser. Jenis poppet untuk laju aliran yang rendah dan biasanya digunakan sebagai sinyal masukkan dan sinyal pengolah. Sedangkan jenis katup geser mampu memberikan aliran yang lebih besar, sehingga memungkinkan katup ini berfungsi sebagai pengontrol daya dan aktuator. Karakteristik katup dinyatakan dari : - Jumlah saluran atau bukaan saluran : 2, 3, 4, 5 - Jumlah posisi kerja : 2, 3 posisi - Cara mengaktifkan katup : manual, pilot udara, solenoid - Cara pengembalian posisi kerja : pegas, udara - Operasi tertentu : tambahan pengaktifan manual 7

18 Katup satu arah Jika katup satu arah difungsikan sebagai elemen sinyal, maka akan menghasilkan sinyal bila diaktifkan (misal dengan tuas rol) untuk informasi (misal informasi posisi silinder). Elemen sinyal ada yang kecil dalam ukuran dan kecil dalam pulsa yang dihasilkan meskipun aliran pulsa kecil, tapi bekerja dengan tekanan penuh. Jika sebagai elemen pengolah, katup kontrol arah mengalihkan, membangkitkan, atau merubah sinyal, bergantung pada sinyal masukan yang diterima. Elemen pengolah bisa diberi elemen tambahan seperti katup fungsi AND (dan) atau OR (atau) untuk membuat kondisi kontrol yang digunakan, dan jika sebagai elemen daya, katup katup kontrol arah harus mengirimkan volume udara yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan aktuator, dan bila dibutuhkan volume aliran udara yang lebih besar, maka diperlukan ukuran katup yang lebih besar. Tentu saja yang lebih besar akan membutuhkan saluran dan manifold yang lebih besar untuk mengirim udara ke aktuator Katup kontrol aliran Katup kontrol aliran menghambat udara dalam arah tertentu untuk mengurangi laju aliran udara dan juga mengatur aliran sinyal. Jika katup kontrol aliran diputar penuh ke kiri maka aliran akan terbuka luas sehingga aliran udara akan hampir sama jumlahnya dengan jika katup tidak dipasang. 8

19 2.3 Aktuator Aktuator mencakup jenis tegak lurus dan putar yang ukuran dan konstruksinya bervariasi pula. Aktuator dilengkapi dengan elemen kontrol akhir yang mengirimkan volume udara yang dibutuhkan untuk menjalankan aktuator. Biasanya katup ini akan disambungkan langsung dengan catu daya dan dipasang dekat dengan aktuator untuk memperkecil kerugian akibat hambatan. Aktuator dapat digolongkan kedalam beberapa kelompok : Aktuator gerak lurus Silinder kerja tunggal Dengan memberikan udara bertekanan pada satu sisi permukaan piston, sisi yang lain terbuka ke atmosfir. Silinder hanya bisa memberikan gaya kerja pada satu arah. Gerak piston kembali masuk diberikan oleh gaya pegas yang ada didalam silinder atau memberi gaya dari luar. Gaya pegas yang ada didalam silinder direncanakan hanya untuk mengembalikan silinder pada posisi mulai dengan alasan agar kecepatan kembali tingi pada kondisi tanpa beban. Menurut konstruksinya silinder kerja tunggal dapat melaksanakan berbagai fungsi gerakan, seperti : - Menjepit benda kerja - Pemotongan - Pengeluaran - Pengepresan - Pemberian dan pengangkatan 9

20 Silinder kerja ganda Prinsip konstruksi silinder kerja ganda adalah sama dengan silinder kerja tunggal. Tapi tidak memiliki pegas pengembalian, dan dua lubang saluran dipakai sebagai saluran masukan dan saluran pembuangan. Silinder kerja ganda mempunyai keuntungan yaitu bisa dibebani pada kedua arah gerakan batang pistonnya, hal ini memungkinkan pemasangannya lebih fleksibel. Gaya yang diberikan pada batang piston adalah lebih besar untuk gerakan keluar daripada gerakan masuk. Karena efektif permukaan piston dikurangi pada sisi batang piston oleh luas permukaan batang piston. Silinder aktif adalah di bawah kontrol suplai udara pada kedua arah gerakannya. Pada prinsipnya panjang langkah silinder dibatasi, walaupun faktor lengkungan dan bengkokan yang diterima batang piston harus diperbolehkan. Seperti dengan silinder kerja tunggal, pada silinder kerja ganda, piston dipasang seal jenis cincin O atau membran (diafragma). Silinder terdiri dari tabung silinder dan penutuonya, piston dengan seal, batang piston, bantalan, ring pengikis, dan bagian penyambungan. Biasanya tabung silinder terbuat dari tabung baja tanpa sambungan. Untuk memperpanjang usia komponen seal permukaan dalam tabung silinder bisa dibuat dari alumunium, kuningan, dan baja yang permukaan bergeser dilapisi dengan chrom yang keras. Rancangan khusus dipasang pada suatu area dimana tidak boleh terkena korosi. Penutup akhir tabung adalah bagian paling penting yang terbuat dari bahan cetak seperti alumunium besi tuang. Kedua penutup bisa dikaitkan pada tabung silinder dengan batang pengikat yang mempunyai baut dan mur. Batang piston terbuat dari baja yang bertemperatur tinggi. Untuk menghindari korosi dan menjaga kelangsungan kerjanya, batang piston harus lapisi dengan chrom. Ring seal 10

21 dipasang pada ujung tabung untuk tabung untuk mencegah kebocoran udara. Bantalan penyangga gerakan batang piston terbuat dari PVC, atau perunggu. Di depan bantalan ada sebuah ring pengikis yang berfungsi mencegah debu dan butiran kecil yang akan masuk ke permukaan dalam silinder Gambar 2.2 Silinder kerja ganda, Sumber : Hartono, Sugi, Aktuator gerak putar - Jenis ayun - Motor pneumatik 2.4 Kompresor Kompresor adalah penyedia udara bertekanan ke semua unit pneumatik, dan kompresor juga dapat berfungsi sebagai pengisi udara di dalam tabung atau tangki dan sebagai cadangan udara dalam jangka waktu tertentu. Bagian utama kompresor adalah terdiri dari motor dan tabung udara. Agar dapat menjamin keandalan pengendalian pneumatik, harus menyediakan udara yang kualitasnya memadai. Dimana faktor yang termasuk didalamnya adalah udara bersih, tekanan yang tepat dan kering. 11

22 2.4.1 Jenis Kompresor Pemilihan jenis kompresor tergantung dari jumlah udara yang dibutuhkan tekanan, kualitas, kebersihan, dan bagaimana pengeringannya. Adapun jenis-jenis kompresor sebagai berikut : 1. Kompresor Torak terbagi atas : a. Kompresor Piston b. Kompresor Diafragma 2. Kompresor Rotary, terdiri atas : a. Kompresor rotary sudut geser b. Kompresor ulir ganda c. Root Blower 3. Kompresor Alir terbagi atas : a. Kompresor aliran radial b. Kompresor aliran aksial Jadi pada dasarnya pneumatik merupakan suatu hal yang membahas mengenai udara yang bergerak. Keadaan dan syarat keseimbangan udara pada perkembangan industri, udara di hisap dengan menggunakan pompa khusus yang disebut kompresor dan dimampatkan dari tekanan normal (0,98 bar) sampai tekanan lebih tinggi (8 15 bar) masuk kedalam sebuah rangkaian pneumatik. Udara mampat digunakan dengan cara mengalirkan udara yang bertekanan tersebut melalui rangkaian untuk menggerakkan aktuator. Jika motor kompresor yang dipakai menggunakan tenaga listrik maka tenaga yang dihasilkan adalah tenaga listrik. Adapun hal-hal yang harus diperhatikan dalam konstruksi teknik pneumatik adalah : 12

23 1. Perkembangan kecepatan melalui penampang pipa jalan. 2. Pengaruh panjang dan kekasaran dingin pipa atas hambatan aliran gas. 3. Mengurangi hambatan aliran gas pada suatu benda secara garis besar pembagian pneumatik adalah sebagai berikut : - Adapun pembagian teknis a. Pneumatik adalah penyerahan gaya dan energi mekanik seperti : mesin produksi dan peralatan pengangkutan. b. Pneumatik kendali dan penyatuan adalah teknik pengolahan sinyal dan data seperti : pengerjaan cermat dengan menggunakan PLC. - Menurut tenaga kerja a. Tekanan yang sangat rendah (1, bar) b. Tekanan rendah (1,2 2 bar) c. Tekanan tinggi (2 8 bar) d. Tekanan sangat tinggi (8-15 bar) - Menurut bidang penggunaan a. Penyerahan kerja gaya dan kerja mekanik. 1. Pergerakan kerja gaya dan kerja mekanik 2. Menyetel dan menempatkan rem. b. Pengangkutan, seperti : pesawat angkat. c. Pengolahan sinyal dan pengolahan data. 1. Elemen pemasuk dan keluar data, seperti : alat penunjuk dan pencatat PLC. 2. Elemen pengolah data, seperti : tabung hitung analog 3. Elemen penguat, seperti : penguat sinyal. 13

24 2.5 Dasar teori perhitungan Pada pneumatik penerapan hukum dasar yang digunakan adalah hukum fisika khususnya mengenai udara yang bertekanan. Dibawah ini adalah beberapa rumus perhitungan yang digunakan dalam pneumatik, yaitu : Hukum Pascal Pascal dari Perancis menjelaskan bahwa tekanan yang diberikan pada suatu penampang fluida statis yang berada pada bejana tertutup akan diteruskan kesemua bagian fluida tersebut. Hal ini berlaku juga jika fluida berupa udara yang bertekanan. Hukum yang dikemukakan ini dikenal sebagai hukum pascal mengenai perpindahan tekanan statis. Adapun hukum Pascal dapat dihitung dengan menggunakan rumus : Persamaan Pascal F = P x A Keterangan : F = Gaya yang bekerja P = Tekanan = N = Pa A= Luas permukaan yang menerima gaya/beban = m 2 Bila sebuah piston terdapat luas A dan pada piston lain terdapat laus A2 maka pada bagian piston dengan luas A1, akan menghasilkan F1, sedangkan pada piston dengan luas A2, akan mengahasilkan gaya F2, persamaan dari kalimat ini adalah : F1 F2 P2 = A1 Atau P = F1 A1 F2 A2 1) 1) Victor L.S,Streetar., Mekanika Fluida., Erlangga 1999 Jakarta 14

25 Keterangan : P = Tekanan yang diteruskan oleh fluida bertekanan = N/m 2 F1 = Gaya pada bidang 1 = N F2 = Gaya pada bidang 2 = N A1 = Luas penampang bidang 1 = m 2 A2 = Luas penampang bidang 2 = m 2 Pada gambar A. Luas penampang A1, lebih kecil daripada luas penampang A2, demikian juga gaya yang dihasilkan F1, lebih kecil daripada yang dihasilkan F2. A1 F1 P A2 F2 P Gambar 2.3. Hukum Pascal Pada gambar B. Adalah tekanan udara yang berasal dari berasal dari kompresor masuk kedalam pipa penyambung pada piston A2, akan bergerak. Hal ini merupakan prinsip pergerakan silinder pneumatik. Setelah mengetahui beberapa tekanan udara yang diperlukan pada penggunaan silinder berdiameter tertentu maka dapat diketahui beberapa gaya dorong yang dihasilkan dengan menggunakan rumus pascal. 15

26 2.5.2 Rumus penentuan silinder π.d F = p. 4 2 R 2) F = gaya torak/piston efektif (Newton) p = tekanan kerja (bar/pa/psi) d = diameter torak (cm) R = gesekan (Newton) diambil 3 20% dari gaya terhitung Tekanan balik menimbulkan gaya dalam arah berlawanan yang menghapus bagian gaya dari tenaga efektif. Pengaruh ini nampak terutama selama pengeluaran terhambat atau karena tekanan balik di dalam sambungan pengeluaran. Di dalam praktisnya, gaya torak efektif adalah sangat berarti terhadap perencanaan silinder itu sendiri. Di dalam hitungan gaya torak efektif, hambatan gesekan harus diambil kedalam hitungan. Di bawah kondisi operasi normal atau biasa (batas tekanan kpa / 4 ~ 8 bar), gaya gesek boleh diambil antara 3 ~ 20% dari gaya terhitung. Untuk silinder penggerak tunggal berlaku sebagai berikut : F = A. p (Rf Rr) 3) Untuk silinder penggerak ganda adalah : F = A. p Rr (maju) ; F = A. p Rr (mundur) Rf = gaya lawan pegas Rr = gaya gesek (3 ~ 20%) A = luas penampang silinder tanpa batang torak./piston A = luas penampang silinder dengan batang torak/piston 2) Drs.Sugihartono, Dasar-dasar kontrol pneumatik., Tarsito, 1996., Bandung. Hal.93 3) Drs.Sugihartono, Dasar-dasar kontrol pneumatik., Tarsito, 1996., Bandung. Hal.94 16

27 2.6 Sistem Pneumatik Sistem pneumatik atau suatu sistem yang memanfaatkan udara yang dimampatkan yang di ambil dari sekitarnya, kemudian udara mampat tersebut digunakan untuk menghasilkan suatu kerja dan tenaga. Hal ini dimungkinkan karena udara menyimpan hampir seluruh tenaga yang digunakan untuk memampatkannya atau memasukannya secara paksa. Dalam bidang industri, pneumatik digunakan dalam berbagai ragam peralatan dengan berbagai variasi tekanan udara sesuai dengan kebutuhan konstruksi pabrik. Dalam kehidupan sehari-hari pneumatik banyak kita jumpai pada bengkel-bengkel kendaraan seperti untuk pengeboran atau pelepasan mur roda, serta penyemprot cat, selain itu juga dapat kita lihat pada rem kendaraan sistem suspensi kendaraan dan sebagainya. Komponen pneumatik biasanya digunakan dalam sistem otomatisasi dan pada berbagai proses produksi dalam suatu industri, komponen tersebut memungkinkan dilakukankanya otomatisasi pada proses produksi seperti pengolahan bahan, pembuatan komponen mesin, pemsangan dan pengepakan disamping itu proses produksi yang dilaksanakan secara manual pun sering menggunakan peralatan pneumatik untuk sistem kontroldan keselamatan kerja. Pada sistem pneumatik mutlak dibutuhkan alat atau mesin untuk mendapatkan udara atau gas yang dikompresor. Kompresor tersebut mengisap udara dari atmosfir, kemudian dimampatkan dan dismpan dalam tabung atau tangki udara untuk penggunaan selanjutnya. Apabila kompresor digunakan untuk mengisap udara atau gas untuk menghasilkan tekanan yang lebih tinggi dari tekanan atmosfir, disebut kompresor penguat (booster) sedangkan yang bekerja 17

28 sebaliknya disebut vakum. Sistem pneumatik sederhana terdiri dari kompresor, katup pneumatik serta tabung pneumatik atau aktuator. 2.7 Tekanan 1 Pascal sama dengan tekanan vertikal sebesar 1 N pada bidang 1m 2 dan 100 Kpa sama dengan 14 3 psi. Karena segala sesuatu di bumi ini menerima tekanan yaitu tekanan absolute atmosfir, maka tekanan itu tidak bisa dirasakan. Pada umumnya tekanan atmosfir dianggap sebagai tekanan dasar, sedangkan yang bervariasi (akibat penyimpangan nilai) adalah (tekanan ukur = pg, tekanan vakum = pv). Sebagaimana umumnya gas udara juga tidak mempunyai bentuk yang khusus. Bentuknya mudah berubah karena tahanannya kecil, dan udara akan berubah bentuk sesuai dengan tempatnya. Udara dapat dimampatkan dan selalu berusaha untuk mengembang. Udara bertekanan untuk penggunaan pneumatik harus dapat memadai dan memiliki kualitas yang baik. Kerusakan dalm sistem pneumatik dapat dikurangi jika udara bertekanan dipersiapkan dengan benar. Adanya kebutuhan udara yang tinggi pada tahapan pemakaian tertentu dibutuhkan sistem distribusi udara yang mampu memberikan jumlah udara yang tinggi dan tekanan yang stabil pula. Kombinasi ukuran dan jenis yang benar dari elemen ini ditentukan oleh penerapan dan permintaan dari sistem kontrol. 18

29 2.8 Keuntungan dan Kerugian sistem pneumatik Keuntungan kegunaan pneumatik Keuntungan sistem pneumatik jika dibandingkan dengan energi lainnya adalah pelaksanaan penggerakan translasi dan rotasi yang kokoh dengan tenaga yang kasar, serta ketelitian dari peralatan udara mampat yang konstruksinya smakin baik sehingga suatu pekerjaan hampir tidak memerlukan perawatan dan masa pakai yang lama. Sering sistem pneumatis diutamakan karena : - Untuk mempermudah pekerjaan mekanisasi - Dapat bertahan lebih baik terhadap keadaaan kerja tertentu. Dibawah ini beberapa keuntungan dari sistem pneumatik adalah sebagai berikut : 1. Aman Aman dalam hubungan penggunaan pneumatik meskipun dalam ruangan tanpa udara / laut. 2. Terjaminnya keamanan dalam kerja dan produksi ke besar Terjaminnya keamanan dalam ruang yang beresiko pada alat pneumatik. 3. Berat alat ringan Berat alat ringan jika dibandingkan dengan mesin electric jauh lebih kecil perbandingan beratnya. 4. Bersih dan kering a. Bersih meskipun ada kebocoran pipa, benda kerja tidak akan menjadi kotor b. Kering meskipun ada kerusakan pipa, benda kerja tidak akan ada pengotoran bintik minyak dan sebagainya 5. Biaya pemasangan murah 19

30 a. Tidak memerlukan saluran balik karena udara bekas dibuang begitu saja. b. Peralatan udara mampat dengan kapasitas yang dapat melayani semua pemakai dalam satu industri. 6. Dapat bergerak Udara dapat bergerak bebas melalui selang statis dan dapat membersihkan kebebasan bergerak besar sekali. 7. Dapat diatur bertingkat a. Dengan katup pengatur arus kecepatan dan gaya dari nilai minimum b. Siklus kerja yang telah di nilai dapat diselesaikan meskipun penyediaan listrik tiba-tiba terhenti. Pada alat berat yang terdapat pada pabrik-pabrik. 8. Fluida kerja cepat a. Kecepatan udara yang dapat menyingkatkan waktu penghidupan pneumatik dan perubahan energi menjadi kerja cepat b. Jumlah kecepatan tinggi dan torak besar c. Kecepatan silinder dapat diatur sesuai penggunaannya 9. Fluida kerja mudah a. Mudah diperoleh karena udara tersedia dimana-mana dalam jumlah tidak terbatas b. Mudah diangkut karena udara bertekanan dapat dialirkan ketempat yang diinginkan melalui saluran cabang dengan pipa selang dari kompresor. 10. Fluida kerja murah Fluida murah karena menyangkut energi (udara) adalah gratis yang mudah diperoleh dimana saja. 11. Jaminan kerja besar 20

31 a. Peralatan dan komponennya sangat sensitif terhadap minyak, air, dan debu b. Peralatan dan komponennya pada suhu tinggi dapat digunakan sepenuhnya c. Peralatan dan komponennya pada suhu yang cepat dapat berfungsi d. Kebocoran tidak mempengaruhi sistem kerja 12. Konstruksi kokoh Konstruksi harus kokoh karena komponen pneumatik dikonstruksikan secara kompak dan kokoh, maka berpengaruh terhadap gangguan. 13. Mudah dipelihara a. Konstruksi sederhana sehingga peralatan udara mampat hampir tidak peka gangguan. Waktu pemasangan singkat dan kerusakan dapat direparasi sendiri b. Komponen sederhana sehingga mudah dipasang dan dibuka. c. Gerak lurus sederhana tanpa komponen mekanik 14. Pengawasan Pengawasan dapat diukur dengan manometer yang berguna untuk mengukur tekanan kerja dan gaya komponen udara mampat bila menggunakan PLC 15. Penggunaan ulang Penggunaan ulang komponen pneumatik data digunakan lagi, sesuai keinginan bila menggunakan PLC. 16. Rasional (menguntungkan) a. Tenaga lebih murah dari tenaga otot manusia atau hewan b. Komponen peralatannya lebih murah dibanding hidrolik 17. Tahan pembebanan lebih 21

32 a. Alat udara mampat dapat diberi beban lebih meskipun dalam keadaan terhenti b. Jaringan udara mampat dapat diberi beban lebih tanpa kerusakan c. Silinder gaya dapat diberi beban lebih dengan menggunakan katup khusus sehingga kecepatan torak bisa disetel. 18. Tahan suhu a. Udara bersih dapat digunakan pada suhu berapa saja. b. Udara mampat dapat digunakan lingkungan yang sangat panas c. Saluran pipa dapat digunakan pada lingkungan yang panas sekali 19. Tidak perlu pendingin (penyegaran), fluida kerja tidak perlu ganti sehingga menghemat biaya. Bila diperhatikan maka dapat disimpulkan bahwa pneumatik akan menguntungkan jika : a. Udara mampat dapat diperoleh b. Ruang yang tersedia banyak c. Kecepatan besar Kerugian menggunakan pneumatik Dalam menggunakan pneumatik selain memiliki keuntungan-keuntungan juga terdapat kerugian-kerugian, antara lain sebagai berikut : a. Biaya energi tinggi Maka dalam berproduksi dan distribusi dibutuhkan peralatan khusus jika dibandingkan dengan mesin elektrik jauh lebih tinggi biayanya. b. Gangguan suara 22

33 Karena fluida yang dipakai bersal dari kompresor mengalir keluar maka suara menimbulkan kebisingan. c. Kelembaban udara Kelembaban udara dalam udara mampat berwujud tetesan air (embun) terjadi pada suhu menurun dan tekanan meningkat. d. Ketermampatan Kecepatan torak dan pengisisan yang pelan dan tetap tergantung bebannya. e. Ketidakteraturan Gesekan yang teratur hampir sulit untuk diwujudkan karena penggantian pembebanan. f. Terjadi pembekuan Pembekuan dapat terjadi sampai menjadi air ada pemuaian tiba-tiba, dan penurunan suhu yang besar. g. Terbatasnya gaya tekanan Untuk gaya yang besar pada suhu tekanan dibutuhkan diameter torak yang besar. h. Peka terhadap kebocoran Terutama pada jaringan udara mampat yang besar dan luas, dimana sering terjadi kebocoran pada pipa, maka secara teoritis pemakaian udara bertekanan akan lebih besar dari yang dibutuhkan. 23

34 2.9 Gemuk / grease Gemuk lumas (Grease) adalah pelumas yang dipadatkan dengan sabun metalik atau non sabun metalik. Ketentuan mutu dari gemuk lumas ditentukan berdasarkan beberapa uji mekanik, diantaranya adalah: - Four Ball Test (IP 239) dan dari Timken Test (IP 240) untuk menentukan sifat Extreme Pressure dan Anti Wear. - SKF V2F Test menentukan kestabilan mekanik dari gemuk lumas Tingkat Kekentalan / Viskositas Seperti halnya kekentalan untuk pelumas, untuk gemuk lumas dinyatakan dengan kekentalan (Consistency), pengelompokannya ditentukan oleh National Lubricating Grease Institude (NLGI) yang membagi kekentalan gemuk lumas menjadi 9 tingkat kekentalan, dari tingkat kekentalan 000 sampai tingkat kekentalan 6. Makin besar angka NLGI, makin keras gemuk lumasnya. Tabel 2.1. Tabel tingkat viskositas gemuk Sifat-sifat Fisik Gemuk Lumas 1. Penetrasi Pengukurannya menggunakan alat khusus yaitu yang dinamakan dengan 24

35 One Quarter Scale Cone Equipment. Untuk penggolongan nomer penetrasi ini telah dibuat oleh NLGI dalam nomer-nomer seperti tersebut terdahulu, dimana makin kecil nomer NLGI menunjukkan makin lunak gemuk lumas yang bersangkutan. 2. Drop Point Drop Point atau titik leleh adalah suhu pada saat gemuk lumas mulai mencair. Drop Point digunakan untuk Quality Control dan pengenalan gemuk lumas tetapi tidak menunjukkan batasan maksimum suhu kerjanya. Pada umumnya suhu kerja gemuk lumas jauh lebih rendah dari Drop Point-nya. 3. Karakteristik tipikal lain dari gemuk lumas Karakteristik ini dilihat dari jenisnya, apakah soap atau non soap. Yang dimaksud dengan soap adalah sabun metalik. Jadi gemuk lumas pada umumnya adalah minyak mineral yang dipadatkan dengan sabun metalik. Dilihat dari dasar sabun yang dipergunakan secara umum gemuk lumas dapat digolongkan dalam jenis-jenis: a. Dasar Alumunium (Al) Sifatnya: lembek, halus dan transparan, mempunyai ketahanan terhadap air. Baik untuk suhu kerja < 50 C. b. Dasar Kalsium (Ca) Sifatnya: lembek dan halus, tahan terhadap air. Baik untuk suhu kerja < 50 C. c. Dasar Sodium (Na) Sifatnya: agak berurat mencegah karat dengan baik, tetapi mudah larut dalam air. Baik untuk suhu kerja < 100 C. 25

36 d. Dasar Lithium (Li) Sifatnya: lembek dan halus, mantap dalam pemakaian, tahan terhadap air. Baik untuk suhu kerja < 150 C. Tabel 2.2. Tabel karakteristik gemuk Adapun gemuk lumas non soap adalah gemuk lumas yang mempunyai dasar bukan sabun, seperti dengan dasar silikon yang biasanya untuk pemakaian suhu tinggi Kapabilitas Proses / Kemampuan Proses (Capability Process) Analisa kemampuan proses merupakan aktivitas dalam menganalisa variasi produk untuk memenuhi spesifikasi dalam tahap proses produksi. Tujuan analisa kemampuan proses adalah untuk mengetahui pertama apakah variasi produk berada diluar atau didalam batas toleransi, kedua apakah rata-rata produk sama atau bergeser dari nilai spesifikasi yang telah ditentukan. Kemungkinan yang terjadi dalam menganalisa adalah : Variasi produk sama dengan lebar toleransi, maka proses dianggap masih mampu memenuhi toleransi tetapi proses peru perhatian. 26

37 Variasi produk lebih lebar dari toleransi, maka proses dianggap tidak mampu memenuhi toleransi sehingga dibutuhkan analisa penyebab. Variasi produk lebih kecil dari toleransi, maka proses dianggap mampu memenuhi toleransi dan proses masih sangat layak. Rata-rata produk sama dengan spesifikasi, maka proses dianggap sesuai dengan spesifikasi. Rata-rata produk lebih kecil dari toleransi Rata-rata produk lebih besar dari toleransi. Berdasarkan kemungkinan-kemungkinan diatas dapat diartikan dalam angka indeks untuk mengevaluasi kemampuan proses sebagai berikut : Jika Cpk > 1.33 maka proses akan mampu memenuhi batas spesifikasi Jika 1.00 < Cpk < 1.33 maka proses masih mampu memenuhi batas spesifikasi, namun perlu pengendalian proses Jika Cpk < 1.00 proses tidak mampu memenuhi batas spesifikasi Indeks Kemampuan Proses (Cpk) dapat dirumuskan sebagai berikut : USL LSL Cp = 6σ Cpk = ( 1 K). Cp 4) USL = Batas limit atas LSL = Batas limit bawah σ = Standar deviasi Cpk = Indeks Kemampuan Proses K = Batas pembelokan K S 2 [(( USL + LSL) / 2) x] = [( USL LSL) / 2] = n i= 1 2 ( xi x) ( x1 x) + ( x2 x) ( xn x) = n 1 n 1 σ = S = 2 S 4) Ir.Fajar Kurniawan, M.si., Pengendalian Kualitas, Pusat Pengembangan Bahan Ajar UMB, 2009, Jakarta 27

38 BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1 Diagram alir penelitian Start Pemilihan awal penelitian / Latar Belakang Merencanakan mesin press yang bisa mengerjakan dua proses sekaligus agar produktifitas meningkat dan kualitas terjamin Perumusan masalah Rancangan sistem kerja mesin press sil oli dengan suplai gemuk yang terintegrasi Studi literatur atau pustaka Perancangan/ Desain Gambaran Umum : - Landasan / rangka alat - Unit press mesin - Unit suplai gemuk Rancangan Unit Mesin Press - Proses pembuatan mesin press - Sistem pneumatik Pemilihan komponen, penentuan silinder Rangkaian & analisa sistem pneumatik Prinsip kerja alat Rancangan Unit Suplai Gemuk Otomatis - Sistem pneumatik Pemilihan komponen pneumatik Rangkaian & analisa sistem pneumatik Prinsip kerja alat Pengujian Alat Pengambilan data untuk Capability Process Pengujian Alat Pengambilan data untuk waktu proses / cycle time Perbaikan / setting mesin tidak Cpk 1.33? tidak Cycle time < dari sebelumnya? Perbaikan / setting mesin ya ya Dokumentasi data Dokumentasi data Penarikan Kesimpulan End Gambar 3.1. Diagram alir penelitian 28

39 3.2 Gambaran Umum Mesin yang sedang dirancang adalah sebuah mesin press untuk memasang sil oli pada bagian komponen bracket front di motor stater sepeda motor, dimana sistem yang dipakai dengan menggunakan sistem pneumatik. Alat press ini dilengkapi dengan suatu alat suplai gemuk otomatis, dimana alat tersebut akan memberikan gemuk secara otomatis kepada sil oli setelah sil tersebut terpasang pada bracket front. Diagramnya sebagai berikut : Bracket Front Pemasangan Sil Oli Pemberian Gemuk (a) (a.1) (a.2) 0.8~1.0mm (b) (c) Sil oli (d) Gambar 3.2. Benda kerja Keterangan : (a),(a.1),(a.2) Gambar Bracket Front ; (b) Gambar Sil Oli ; (c) Stater Motor Assy (d) Bracket front yang telah terpasang sil oli 29

40 Dilihat dari penggunaannya, mesin harus dibuat seefisien mungkin, baik dari segi ergonomisnya, bahan dan alatnya, proses pembuatannya. Oleh karena itu mesin dibuat dengan dimensi seminimalis mungkin agar tidak banyak mengambil tempat, serta dikondisikan supaya pengguna mesin ini mudah dalam pengoperasiannya. Dilihat dari mekanisme alat yang mendukung mesin ini terbagi atas beberapa bagian : 1. Landasan alat atau rangka untuk meletakkan mesin press dan sistem suplai gemuk otomatis. Serta tutup pelindung mesin untuk keamanan terhadap operator dan orang disekelilingnya. 2. Unit press mesin, terdiri dari silinder, die set, jigs, dan frame serta sistem pneumatiknya. 3. Unit suplai gemuk otomatis (autogrease) disertai sistem pneumatik. 3.3 Landasan Alat & Tutup Pelindung Mesin Landasan alat atau rangka ini digunakan besi rongga 40 x 40 mm untuk kaki dan besi plat sebagai alas atau penopang peralatan dan komponen pneumatik dan elektriknya. Dimensi dibuat seminimalis mungkin agar tidak terlalu memakan tempat dan pengoperasian menjadi lebih mudah. Tinggi dari lantai ke media kerja dikondisikan sesuai dengan tinggi dari operator, sekitar 900mm. 30

41 3.3.1 Bahan dan alat yang digunakan Adapun bahan dan alat yang digunakan terdri dari : a. Besi rongga 40 x 40 mm, digunakan sebagai rangka utama penyangga mesin dan sistem lainnya. b. Besi plat 2 mm, digunakan untuk permukaan mesin dan pembuatan kotak panel kontrol serta power kontrol. c. Foot Adjuster, untuk pijakan ke lantai d. Caster atau roda, untuk memudahkan jika unit mesin akan dipindahkan. e. Alumunium Profile, digunakan untuk rangka cover mesin f. Acrylic transparan 5 mm, penutup pada cover mesin. g. Bracket, baut, mur, untuk menyambungkan antar alumunium dan acrylic pada cover mesin. h. Besi tebal 10 mm, untuk dudukan foot adjuster dan caster Proses Pembuatan 1.a Proses Pengelasan Rangka Proses pengelasan dilakukan untuk menyambungkan antara komponen yang satu dengan komponen yang lainnya. Proses ini menggunakan mesin las listrik. Pada proses pengelasan ini dilakukan untuk menyambung antar besi hollow dan besi hollow ke pelat untuk landasan permukaan mesin. 31

42 1.b Proses Perakitan Rangka Setelah besi hollow dilas, maka cover mesin yang terbuat dari alumunium profile dibuat dan disambungkan dengan bracket, baut, mur dan acrylic, dengan ukuran 600 x 600 x 500 (lihat gambar). Perakitan rangka dimulai dengan memasangkan foot adjuster sebanyak 4 buah dan roda caster 4 buah sebagai pijakan dari rangka tersebut. Setelah itu dipasang cover mesin dan box-box panel yang telah dibuat sebelumnya. (b) (a) (d) (c) (e) (f) Gambar 3.3. Rangka mesin dan box panel Keterangan : (a) Cover mesin (alumunium & acrylic) ; (b) Box panel kontrol ; (c) Box power kontrol ; (d) Rangka kaki (besi hollow) ; (e) Caster / Roda ; (f) Foot adjuster 32

43 2. Proses pembuatan frame mesin Frame mesin ini harus dibuat sekokoh mungkin karena untuk menahan hentakan silinder berkali-kali secara terus menerus serta sebagai tempat pijakan komponen-komponen pneumatik dan elektrik pada mesin ini. Frame ini dibuat dan dilengkapi dudukan sehingga memudahkan komponen-komponen seperti silinder, katup untuk terpasang pada frame tersebut. Gambar 3.4. Frame mesin 3. Proses pembuatan Die Set dan Jig Die set adalah komponen utama pada mesin ini, die set ini terdiri dari beberapa bagian, terdiri dari : a. Base jig, yang berfungsi sebagai penopang jig dan shaft b. Upper jig, berfungsi sebagai landasan punch atau pendorong sil oli. Di upper jig ini terpasang dua buah linear bushing untuk memudahkan pergerakkan naik dan turun. c. Shaft, berfungsi sebagai tumpuan dan slider untuk upper jig naik turun. d. Pegas, berfungsi untuk mengembalikan upper jig keposisi semula setelah pross penekanan atau pressing. 33

44 e. Jig, sebagai landasan, pengarah atau tempat benda kerja pada saat pemasangan sil oli. Proses pembuatan base jig dan upper jig menggunakan mesin milling untuk membentuk benda tersebut dan pengeboran untuk membuat lubang-lubang baut dan lubang pengarah untuk tumpuan shaft. Lubang yang dibuat ini harus presisi agar pemasangan shaft tidak miring atau ketegaklurusannnya bisa bagus. Jika tidak maka mesin tidak akan bisa bergerak naik-turun dengan sempurna. Pembuatan shaft menggunakan mesin bubut yang juga membutuhkan kepresisian yang tinggi, permukaan shaft harus sehalus mungkin. Sedangkan pembuatan jig menggunakan mesin bubut dan milling dimana dimensi disesuaikan dengan benda kerja yaitu bracket front dan sil oli. Pada jig ini terdapat guide shaft yang berfungsi sebagai pengarah sil oli sebelum di press ke bracket front. Dan guide shaft tersebut di buat empat buah lubang untuk keluarnya gemuk. Untuk proses perakitan, shaft dipasang pada base dan dibaut menggunakan baut ukuran M8, setelah itu dipasangkan pegas dan upper jig yang telah diberikan linear bushing, setelah itu bagian atas shaft diberi baut dan washer. Gambar 3.5. Die Set 34

45 Lubang Gemuk Gambar 3.6. Jig 3.4 Sistem Pneumatik Pada Mesin Press Silinder kerja ganda Silinder dengan bantalan pelindung Pada mesin ini digunakan jenis silinder dengan bantalan pelindung, karena massa yang digerakkan oleh silinder besar dan berkali-kali. Sebuah bantalan pelindung digunakan pada posisi akhir (ujung) untuk mencegah tabrakan atau hentakan yang keras dan kerusakan. Hentakan yang sangat kuat akan menyebabkan kerusakan pada silinder, bagian-bagian mesin dan benda kerja. Prinsip kerja dari bantalan pelindung adalah sebelum mencapai posisi akhir, tekanan udara yang mendorong torak dikurangi sehingga akan terjadi perlambatan. Gambar 3.7 (a) Silinder penggerak ganda dengan dua bantalan pelindung yang dapat disetel Gambar 3.7 (b) Gambar Silinder penggerak ganda 35

46 Penentuan diameter torak/piston pada mesin press Diameter torak/piston diperoleh dengan persamaan : Sehingga ; F P = A P = Tekanan kerja udara = 6 bar = 0.6 N/mm 2 F = Gaya yang bekerja (N) Diambil dari gaya coil spring pada die set (lampiran I, coil springs type SWY 30) sebesar = 200 N x 2 = 400 N Dari pengukuran menggunakan push-pull gauge didapat gaya saat menekan sil oli maksimal sebesar 500 N. Jadi, F = 400 N N = 900 N A = Luas permukaan torak/piston (mm 2 ) Dimana, A 2 = π., d = diameter piston 4 d F P = π 2. d ( N) 0.6( N / mm ) = 2 π. d d 2 = 900 d 2 = d = (mm) Berdasarkan perhitungan diameter piston diatas, maka silinder yang digunakan untuk mesin press ini dengan diameter 50 (mm) dengan panjang langkah/stroke 100 (mm) atau type DNG PPV-A Gaya torak silinder kerja ganda π.d F = p. 4 2 R F = gaya torak/piston efektif (Newton) p = tekanan kerja (bar/pa/psi) d = diameter torak (cm) R = gesekan (Newton) diambil 3 20% dari gaya terhitung 36

47 Menghitung gaya torak efektif pada silinder kerja ganda F = A. p Rr (maju) ; F = A. p Rr (mundur) Rr = gaya gesek (3 ~ 20%) A = luas penampang silinder tanpa batang torak./piston A = luas penampang silinder dengan batang torak/piston Dimana : D (diameter piston) = 50 mm d (diameter batang piston) = 16 mm Rr (rata-rata) = 10% p = 6 bar = 0.6 N/mm 2 Untuk langkah maju ; Luas silinder tanpa batang torak / piston A = π. 4 D 2 A = (mm) A = mm 2 Gaya torak teoritis pada langkah maju F = A. p F = mm N/mm 2 F = N Gaya gesek (Rr) diambil 10% dari F teoritis = N Maka, gaya torak efektif pada langkah maju adalah : F efektif = A. p Rr (maju) = ( mm N/mm 2 ) N = N Luas silinder dengan batang torak / piston ' A ' A 2 2 = π.( D d ) = π.( ) 4 mm ' A ( ) = mm 37

48 ' A = mm 2 Gaya torak teoritis pada langkah mundur F = ' A. p F = mm N/mm 2 F = N Gaya gesek (Rr) diambil 10% dari F teoritis = N Maka, gaya torak efektif pada langkah mundur adalah : ' F efektif = A. p Rr (mundur) = ( mm N/mm 2 ) N = N Katup Pengarah Katup pemgarah adalah perlengkapan yang menggunakan lubang saluran kecil dihantarkan oleh aliran udara, terutama start stop arah aliran. Katup Solenoid Katup pengarah yang digunakan pada mesin ini menggunakan jenis katup solenoid. Katup jenis ini digunakan karena ada perubahan impuls berasal dari suatu perlengkapan pengaturan waktu elektrik, batas ubah elektrik, penyelidikan tekanan atau pengontrol elektronik. Katup solenoid yang dipakai yaitu katup solenoid 5/3 (double solenoid) Gambar 3.8 (a) Katup 5/3-way posisi tengah menutup Gambar 3.8 (b) Katup Solenoid 5/3 38

49 3.4.3 Unit pemeliharaan udara (air service unit) Unit pemeliharaan udara ini suatu kombinasi perlengkapan-perlengkapan yang terdiri dari saringan udara pengatur tekanan dengan pengukur tekanannya, dan perangkat lumas udara. Air service unit ini harus dipasang secara tegak. Hal yang perlu diperhatikan adalah arah aliran daripada udara. Apabila bagian-bagian daripada perlengkapan unit dipasang dengan tepat dalam sistem, penyetelan dan pengecekan dengan tepat pula, maka kemungkinan besar sudah tidak ada gangguan lagi dari bagian-bagian perlengkapan tersebut Gambar 3.9 (a) Unit Pelayan (saringan, katup pengatur Tekanan, pengukur tekanan, pelumas) Gambar 3.9 (b) Air Service Unit Selang Selang berfungsi sebagai pengantar aliran udara dari komponen yang satu ke komponen yang lain, sehingga silinder dapat bekerja. Pada mesin ini, selang yang dibutuhkan lebih dari 3 meter yang berdiamater luar 6 mm. Dimana selang tersbut menghubungkan dari air service unit ke solenoid valve sampai silinder. Gambar Selang 39

50 3.4.6 Katup kontrol aliran (flow control valve) Katup kontrol aliran ini diperlukan untuk mengendalikan volume aliran udara pada kedua arahnya. Dengan demikina arah alirannya dapat dibalik, dengan menyetel sekrup pada pengaturan alirannya, maka didapatkan luas penampang lubang laluannnya disetel membesar maupun mengecil. Sehingga volume udara yang melewati pun akan terpengaruh pula. Gambar 3.11 (a) Katup pengontrol aliran 2 arah Gambar 3.11 (b) Katup kontrol Sensor posisi Sensor posisi ini diperlukan karena kontrolnya menggunakan sistem elektrik. Sensor ini ditempatkan di posisi atas torak silinder dan dibawah torak silinder. Sensor ini akan memberikan sinyal dimana posisi torak saat itu, dan sinyal tersebut diteruskan ke sistem eletrik. Gambar Sensor posisi 40

51 3.5 Rangkaian Sistem Pneumatik Diagram rangkaian pneumatik pada mesin press e d c b f a Gambar 3.13 Rangkaian aliran pneumatik pada mesin press Keterangan : a. Kompresor / suplai udara bertekanan b. Air service unit c. Katup pengarah / solenoid valve 5/3 d. Katup kontrol aliran e. Silinder kerja ganda dengan bantalan pelindung yang dapat disetel f. Selang 3.6 Prinsip Kerja Kompresor atau sumber suplai udara bertekanan (a) diaktifkan, udara melewati air service unit (b) dimana tekanan udara sudah di atur dan udara di saring serta diberi kabut lubrikasi. Udara tersebut akan melewati katup pengarah / solenoid valve 5/3 (c), dimana kondisi normal menutup. Setelah ada perintah dari sinyal elektrik melalui solenoid katup bergerak membuka dan udara masuk melewati katup dan katup pengontrol (d) yang telah diatur kecepatan alirannya, 41

52 sehingga udara mendorong silinder (e) untuk mempress oil seal ke benda kerja. Pada saat silinder telah bergerak, melalui sinyal yang ditangkap sensor posisi silinder maka sinyal memerintahkan solenoid untuk membuka pada posisi katup yang berbeda sehingga piston kembali pada posisi semula. 3.7 Sistem Pneumatik Unit Suplai Gemuk Otomatis (Autogrease) Pada alat suplai grease ini dipilih beberapa komponen untuk menjadi rangkaian sistem sebagai berikut Tangki silinder penyimpan gemuk Tangki ini berfungsi untuk menyimpan sementara gemuk yang akan dialirkan ke silinder utama. Volume tangki ini harus lebih besar dari silinder utama. Pada mesin ini digunakan tangki silinder berukuran diameter 125 mm dan tinggi 500 mm, sehingga di tangki ini dapat diisi oleh gemuk sekitar 2 kg Silinder utama Silinder ini berisi gemuk untuk mensuplai ke benda kerja. Jenis silinder ini menggunakan silinder kerja ganda tanpa batang torak Katup pengarah solenoid / Solenoid valve Katup ini berfungsi untuk mengontrol ataupun mengatur start, stop dan arah dari aliran udara dan gemuk. Melalui sinyal elektrik, solenoid menggerakkan katup dengan lama waktu membuka atau menutup katup yang telah disetting oleh timer. 42

53 Katup 3/2 way posisi normal menutup menggunakan solenoid sebagai penggerak dan spring sebagai pembalik posisi. Katup3/2 way posisi normal membuka menggunakan solenoid sebagai penggerak dan spring sebagai pembalik posisi. Gambar Solenoid Valve Kaatup searah Katup ini sebagai katup non balik dan mengarahkan gemuk dari tangki gemuk mengisi ke silinder utama. Gambar 3.15 (a) Katup searah Gambar 3.15 (b) Katup searah Fitting Fitting berfungsi sebagai connector yang menghubungkan selang ke komponen pneumatik seperti silinder, katup, air service unit. Dimensi fitting diseuaikan dengan ukuran diameter selang. Gambar Fitting 43

54 Gambar Rancangan unit suplai gemuk otomatis 44

55 Diagram rangkaian pneumatik untuk sistem suplai gemuk g i h j f e k d b c a Gambar Rangkaian aliran pneumatik pada autogrease Keterangan a. Supply udara bertekanan / kompresor b. Air supply unit c. Katup pengatur tekanan d. Katup solenoid 3/2 way posisi normal menutup e. Katup kontrol kecepatan f. Silinder utama g. Katup double solenoid 3/2 posisi normal membuka h. Katup searah i. Silinder / tangki untuk pengisian gemuk ke silinder utama j. Katup kontrol kecepatan k. Katup solenoid 3/2 way posisi normal menutup : Selang jalur gemuk : Selang jalur udara 45

56 3.7.6 Prinsip Kerja Kompresor atau sumber suplai udara bertekanan (a) diaktifkan, udara melewati air service unit (b) dimana tekanan udara sudah di atur. Pada saluran keluaran air service unit dibuat percabangan yang satu pada katup pengatur tekanan (c) dan yang lainnya menuju katup solenoid 3/2 (k) ke tangki gemuk. Saat silinder dari mesin press telah kembali ke titik atas maka sensor posisi atas silinder memberi sinyal ke solenoid valve (d) untuk membuka katup yang dalam kondisi normal menutup, lalu udara melewati katup kontrol (e) menekan silinder utama (f) yang telah terisi gemuk sehingga gemuk keluar dan melalui katup solenoid 3/2 kondisi normal membuka (g) dan meneruskan aliran gemuk ke jig dan ke benda kerja. Pada saat gemuk di silinder utama habis atau berkurang maka sensor di silinder utama (PX2) akan memberi sinyal ke katup (k) membuka, katup (g) menutup. Karena katup (k) membuka maka udara masuk dan menekan piston di tangki gemuk (i), karena tekanan tersebut grease keluar menuju katup searah (h), sehingga gemuk mengisi silinder utama (f). Jika gemuk di silinder utama sudah penuh maka sensor (PX1) akan mendeteksi dan memberi perintah pada tangki gemuk (i) untuk berhenti. 46

57 Gambar Rancangan unit mesin press sil oli dengan unit suplai gemuk otomatis Sil oli Bracket Front Lubang gemuk Jig Jalur gemuk dari autogrease Gambar Skema jalur gemuk 47