View of TE KAJIAN SISTEM TRANS PORTASI MATERIAL PADA TOMOKO LAMINATING MACHINE
POLITEKNOSAINS VOL.IX NO. 2 September 2010
KAJIAN SISTEM TRANS PORTASI MATERIAL PADA TOMOKO LAMINATING MACHINE
1
2 Muhammad Alhan , Yaya Finayani
1. Teknik Elektro, Politeknik Pratama Mulia , Surakarta 57149, Indonesia
2.Teknik Elektro, Politeknik Pratama Mulia , Surakarta 57149, Indonesia
.ABSTRACT Tomoko laminating Machine is one of the semi-automatic industrial machine that was developed to help meet human needs in the process of laminating, laminated paper will go through some parts of the engine of a continuous process continuously. Ongoing process of continuous lamination process called Material Transport System in Tomoko Laminating Machine. Materials paper and plastics as materials that will be laminated through the 6 types of rolls during the transportation process of restraint roll, banana roll, press roll, main drum, tension roll and roll cutters. The main components of Material Transport System in the laminating process is the encoder, inverter, sensors, PLCs (Programmable Logic Controller), pneumatic. Encoder acts as a synchronization between the PLC and inverter, while the inverter to stabilize motor rotation, while its speed is increased or decreased. To get the required quality laminating control techniques such as pressure and temperature control in main drum. Minimum width of paper that can be laminated by Tomoko Laminating Machine for 260 mm Keywords: material transport system, tomoko laminating machine, laminating process PENDAHULUAN Latar Belakang Seiring dengan berkembangnya teknologi yang semakin pesat maka perlu adanya penerapan ilmu yang bertujuan membantu masyarakat untuk memenuhi kebutuhan di sektor industri. Mesin–mesin industri terus dikembangkan guna memperoleh hasil produksi yang maksimal. Perkembangan tersebut dapat terlihat antara lain pada mesin–mesin otomatis maupun semi otomatis yang digunakan hampir di berbagai sektor industri. Perangkat elektronik yang berperan penting dalam otomatisasi mesin-mesin industri di antaranya encoder, PLC, sensor dan inverter merupakan beberapa contoh diantara banyak perangkat yang mendukung terciptanya otomatisasi dalam dunia industri. PLC digunakan dalam dunia industri dengan alasan penghematan komponen seperti; relay, timer, dan counter, PLC mempunyai kecepatan pensaklaran yang tinggi, biaya perawatan PLC sangat rendah, dan PLC mempunyai daya tahan yang kuat dan umur pemakaian yang panjang bahkan PLC dapat mencapai umur 25th dengan perawatan yang baik serta PLC tidak memerlukan pengawatan yang rumit. Fungsi encoder dalam dunia industri sangat penting, dengan encoder kita dapat mengetahui jumlah putaran motor, mengontrol putaran dan kecepatan motor secara digital. Penggunaan encoder juga tidak terlepas dari inverter yang berfungsi untuk mengatur mengatur kecepatan tetap sebuah motor. Inverter bekerja dengan memanfaatkan frekuensi tegangan DC, karena inverter dapat mengubah tengangan AC
DC AC. Penggunaan berbagai macam sensor yang beragam, dari sensor suhu sampai sensor cahaya yang terorganisasi oleh PLC berfungsi untuk mengatur semua yang berhubungan dengan bentuk fisik produk sehingga pada segi kualitas dan keamanan operasional cukup terjamin.
Salah satu mesin industri yang menggunakan encoder, sensor, inverter, PLC sebagai komponen utama adalah Tomoko Laminating Machine yang merupakan mesin untuk proses laminasi di PT. Tomoko Daya Perkasa Metallized Industri Surakarta. Tomoko Laminating Machine adalah mesin untuk laminating kertas, kertas yang akan dilaminating akan melalui beberapa bagian mesin dari proses yang berkelanjutan secara kontinu. Proses yang berkelanjutan secara kontinu dalam proses laminasi disebut sistem transportasi material Tomoko Laminating Machine. Sistem transportasi material berhubungan dengan aliran material kertas dan plastik selama proses laminating, kualitas hasil laminating yang sempurna sangat tergantung dari proses transportasi material kertas dan plastik dalam proses laminating, untuk itu perlu dilakukan teknik pengendalian pada bagian-bagian mesin serta meminimalkan terjadinya kesalahan atau kerusakan material selama proses transpotasi material dari awal proses sampai akhir proses. Tujuan Melakukan kajian terhadap proses sistem transportasi material pada Tomoko Laminating Machine dalam pelaksanaan untuk memberikan informasi ilmiah tentang prinsip kerja mesin industri khususnya mesin laminating, perangkat elektronik pendukung mesin industry. METODOLOGI
Teknik Pengumpulan Data/Informasi Data atau informasi diperoleh dari pengamatan langsung di industri (PT. Tomoko Daya Perkasa) tentang mesin laminating, bagian-bagian mesin, sistem transportasi material kertas dan plastik, selain itu juga tanya jawab kepada pembimbing dari industri yang berhubungan dengan hal-hal yang diamati di industri. Hasil pengamatan di industri akan didiskusikan dengan dosen di kampus untuk membahas sekiranya ada hal yang belum jelas di industri dengan materi kuliah yang selama ini telah diperoleh, sehingga akan dipahami aplikasi mata kuliah di industri.
Data/informasi juga ditambah dari buku-buku referensi baik dari perpustakaan maupun dari internet.
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengamatan yang dilakukan selama kegiatan PKL akan dijelaskan sebagai berikut:
Komponen utama Tomoko Laminating Machine
Sistem Transportasi Material Teknik Pengendalian komponen-komponen pendukung Kendala / permasalahan lainnya. sistem transportasi material PLC yang digunakan pada
Tomoko Laminating Machine adalah PLC Telemecanique TDW Komponen Tomoko
LCAA 40DRF. PLC ini berfungsi Laminating Machine sebagai pengatur semi-auto, yaitu
Komponen dari mesin sebagai muara dari berbagai input (sensor, control panel, skalar, dll) laminating di PT. Tomoko Daya dan output (pneumatic, alarm,
Perkasa yang bernama Tomoko dll) pada mesin ini. Input dari Laminating Machine
PLC ini adalah dari sensor diperlihatkan melalui diagram blok Gambar 1, pemotong yang terletak diantara roll pemotong dan tension roll,
Panel Control
dari input sensor ini maka akan menjadi suatu pemicu/trigger yang berfungsi untuk menghitung
Pneumatik PLC Motor Encoder
output PLC. Data panjang kertas yang masuk melalui control panel akan diolah PLC, yaitu data
Inverter Sensor Pemotong panjang kertas akan dikurangi
setengah dari jarak antara roll pemotong dan tension roll yaitu 15cm. Sehingga data ini yang akan menjadi pembanding
Gambar 1 Diagram Blok dengan trigger dari sensor Tomoko Laminating Machine. pemotong, sehingga saat trigger
Tomoko Laminating Machine masuk ke PLC maka output PLC akan langsung menggerakkan menggunakan banyak komponen pneumatic. elektronik, beberapa komponen
Tomoko Laminating utama/yang berperan sebagai Machine ini menggunakan otak dari Tomoko Laminating
Machine seperti terlihat pada inverter Shenzhen
INVT CHF100. Inverter pada mesin
Gambar 1 adalah PLC, inverter, laminasi ini berfungsi sebagai sensor, inverter serta encoder, penstabil kecepatan putaran motor, pneumatic, serta terdapat motor. Supaya putaran motor dapat sinkron dengan output pemotong saat kecepatannya ditambah atau dikurangi, maka PLC dan inverter harus disinkronkan dengan menggunakan encoder.
12VDC. Encoder berperan penting dalam sinkronisasi ini karena dengan memanfaatkan pulsa keluaran yang didapat dari tiap putaran encoder, output PLC akan tetap stabil bila ada percepatan atau kelambatan kecepatan, karena encoder ini memanfaatkan pulsa bukanya jarak. Pada umumnya setiap inverter mempunyai terminal khusus yang dihubungkan dengan encoder, melalui layar dan fitur- fitur pada inverter dapat untuk memilih penggunaan pulsa encoder apakah pulsa A+, A-, B+, B- atau Z terlihat Gambar 2.
Encoder yang digunakan pada Tomoko Laminating Machine ini adalah Encoder REP ZSP3806 dengan tegangan input
Gambar 2. Konfigurasi Encoder
Seperti yang terlihat pada Gambar 2, setiap encoder mempunyai 7 kabel output yang berupa: kabel power 0V dan pulsa yang bernilai low. Pulsa sebagai acuan/pedoman untuk high (1) bernilai +5V / +12V dan mengaktifkan PLC dan pulsa low (0) bernilai 0V. Dengan mengeluarkan output, yaitu adanya encoder ini maka pulsa pneumatic yang berkerjasama yang dihasilkan akan tetap sama dengan panel control Schneider walaupun putaran encoder Electric XBT N401 yang semakin cepat atau lambat, memberikan input panjang kertas. sehingga PLC akan tetap bekerja Sebagai contoh: dengan baik dan mengeluarkan Encoder = 6000p/r output yang sesuai dengan Keliling Maindrum = 1m keinginan walaupun kecepatan (1000mm) putaran motor dipercepat atau Panjang kertas = 30cm (300mm) diperlambat. Setiap encoder ■ 6000 pulsa = 1 putaran memiliki pulsa keluaran yang 6000 pulsa = 1 · 1000 berbeda-beda mulai dari 500- 1 pulsa = 1000 7000p/r, tetapi yang biasa 6000 digunakan di pasaran adalah 1 pulsa = 0.167 mm encoder dengan pulsa keluaran (1mm = 5.988 pulsa) 700-750p/r. Pada Tomoko ■ Jumlah pulsa = 300 · Laminating Machine ini pulsa 5.988 keluaran encoder adalah = 1796.4 ±6000p/r, adanya selisish pada pulsa (yang terhitung oleh output encoder tidak akan PLC) mempunyai pengaruh yang besar ■ 1 pulsa = 360° pada output PLC, karena hanya 6000 berupa waktu yang terlalu cepat = 0.06° atau keterlambatan waktu (1°= 16.67 pulsa) pergerakan pneumatic ±0,2-0,5 Untuk memotong hasil laminasi detik, sehingga akan terjadi dengan panjang kertas 300mm selisih pemotongan ±0,3cm-1cm maka PLC akan menghitung dari titik tengah kertas. ±1796 pulsa yang terhitung dari Pemanfaatan pulsa encoder encoder, yang kemudian PLC secara maksimal pada umumnya akan mengeluarkan tegangan digunakan pada mesin-mesin +12V yang akan mengaktifkan percetakan yang membutuhkan pneumatic. Dalam prakteknya, tingkat presisi yang tinggi. Pulsa hasil perhitungan yang didapat keluaran encoder digunakan dari encoder akan dikurangi
- 24VDC, kabel pulsa A+, kabel pulsa A-, kabel pulsa B+, kabel pulsa B-, kabel pulsa Z. Encoder yang arah putarannya searah jarum jam mengeluarkan tiga macam pulsa yang berupa gelombang kotak, yaitu A+, B+, dan Z. Pulsa A+ adalah pulsa yang dikeluarkan encoder tiap satu putaran dengan dimulai dari pulsa yang benilai high (101010101010…) sebanyak jumlah pulsa yang tertera pada badan encoder. Pulsa B+ adalah pulsa yang dikeluarkan encoder tiap satu putaran dengan dimulai dari pulsa yang benilai high (101010101010…) dengan selisih 90° dari pulsa A+. Pulsa Z adalah pulsa yang dikeluarkan encoder yaitu pulsa yang benilai high (1) saja selama satu putaran, jika masuk putaran kedua maka pulsa akan low (0) kemudian high lagi selama satu putaran, begitu seterusnya. Tetapi jika encoder berputar berlawanan arah jarum jam maka pulsa yang dihasilkan akan berkebalikan, yaitu pulsa A- , B-, dan Z akan dimulai dengan
Sistem Transportasi Material lembut, jika dilihat secara sekilas pada Tomoko Laminating maka kertas yang dilaminasi Machine dengan plastik jenis doff sama seperti kertas yang tidak di laminasi. Roll Pengekang Sisi bahan plastik dipotong Bahan Plastik dengan pisau pemotong sesuai Roll Pengekang Roll Pemotong sisi lainnya akan di tandai dengan Tension Roll Maindrum dengan ukuran kertas, dan pada Banana Roll lubang-lubang dengan roll Kertas pelubang yang bergerigi untuk Sensor Pemotong antar kertas pada proses akhir. Sensor Miss Paper memudahkan proses pemisahan Conveyor Press Roll Sebelum plastik bertemu dengan kertas pada proses laminasi, bahan plastik harus melewati
Gambar 3. Sistem Transportasi beberapa roll yaitu roll Material pada Tomoko pengekang dan bannana roll.
Laminating Machine Banana roll adalah roll yang berbentuk parabol seperti Sistem transportasi material pisang, yaitu tidak sama lurus
Tomoko Laminating Machine antara bagian tengah dan kedua yang diperlihatkan Gambar 3. ujungnya. Ketidaklurusan itu diawali dengan kertas yang akan berfungsi untuk membuat dilaminasi masuk dan berjalan elastisitas plastik pada bagian melalui conveyor. Tomoko tengah maupun pinggir sama, karena tingkat elastisitas plastik saat akan dilaminasi harus sama supaya tidak ada lipatan.
Kertas dan plastik yang bertemu diantara maindrum dan press roll untuk ditekan dengan press roll sehingga plastik dapat merekat pada kertas secara merata. Maindrum adalah sebuah tabung silinder yang terbuat dari besi dan didalamnya terdapat oli yang berfungsi menjaga dan meratakan suhu pada maindrum secara keseluruhan, karena maindrum akan berputar dan dipanaskan dalam suhu yang tinggi. Pengaturan suhu pada maindrum menyesuaikan dengan kertas dan plastik yang digunakan, sebab tingkat ketebalan kertas dan jenis plastik yang digunakan mempengaruhi pada kerekatan plastik dengan kertas. Suhu maindrum diatur melalui Omron E5CZ digital temperature controller yang berupa panel control digital dan panel control ini terhubung dengan sensor suhu PT100 (Platinum resistance Thermometer) yang menempel pada maindrum. Suhu pada maindrum dapat dipantau dan diatur dengan jelas dan mudah karena penel control berada di jangkauan yang mudah untuk dioperasikan dan range/jarak suhu pada panel control dapat diatur hingga dua angka dibelakang koma (misalnya 0,01), sehingga suhu pada maindrum dapat mendekati presisi. Lebar minimal kertas yang dapat dilaminasi adalah 260mm, karena jarak antara roll pengekang dengan sensor pemotong adalah 260mm. Jika ada kertas yang lebarnya 260mm- 300mm maka kertas dianggap 300mm, dan data yang dimasukkan di panel control adalah 300mm.
Kertas dan plastik setelah proses laminasi akan melewati dua pipa sejajar yang berfungsi untuk meluruskan kertas, karena untuk kertas yang tipis setelah melewati maindrum akan melengkung. Karena suhu maindrum yang sangat tinggi, maka bahan plastik tidak boleh menyentuh/menempel pada maindrum. Karena apabila bahan plastik menempel maka plastik akan lengket dan menimbulkan bekas pada maindrum. Untuk menghilangkan bekas plastik yang menempel pada maindrum, digunakan cairan berupa alkohol. Dibawah maindrum terdapat press roll yang terbuat dari bahan teflon dan berfungsi untuk menekan bahab kertas dan plastik supaya merekat pada maindrum. Press roll dapat diatur jarak tekanannya secara manual dengan memanfaatkan tekanan udara. Tension Roll berfungsi untuk menarik kertas yang sudah dilaminasi, kecepatan putaran tension roll dapat diatur 10% lebih cepat atau 10% lebih lambat dari maindrum. Sebelum tension roll ada sensor miss paper yang berfungsi sebagai pendeteksi adanya kertas atau tidaknya kertas yang melewati sensor miss paper, bila tidak ada kertas yang melewati sensor miss paper maka sensor ini akan menghentikan mesin dan membunyikan alarm. Setelah melewati tension roll, kertas akan melewati sensor pemotong. Sensor ini berfungsi juga untuk menghitung lebar kertas, output dari sensor ini akan menjadi inputan PLC dan diolah menjadi data perbandingan untuk menggerakkan output PLC yaitu selenoid valve yang terhubung dengan piston pada roll pemotong, seperti yang terlihat pada gambar 2. Setelah melewati sensor pemotong maka kertas yang sudah dilaminasi akan melewati roll pemotong, yaitu roll yang berfungsi untuk memotong kertas yang sudah terlapisi plastik antara satu dengan yang lainnya. Pemotongan ini dilakukan dengan cara menarikn kertas yang dahulu dengan cepat dan sesaat karena kecepatan roll ini 25% lebih cepat dari maindrum sehingga sisa plastik yang terletak diantara kertas satu dengan yang lainnya plastik dan sebelumnya sudah di tandai dengan lubang-lubang kecil pada salah satu bagian ujungnya akan sobek terlebih dahulu dan kemudian kertas akan terpisah dengan yang lainnya, karena tekanan yang tinggi dan sesaat dari pneumatic maka pergerakan roll pemotong akan terlihat sangat cepat sehingga pemotongan ini tidak akan terlihat oleh mata telanjang. Pemotongan ini juga tidak terlepas dari bantuan roll pengekang, roll yang berbertuk seperti roda kecil ini berfungsi untuk mengerem salah satu sisi kertas sehingga saat roll pemotong bekerja plastik yang tersisa dapat sobek dengan baik. Putaran conveyor, maindrum, press roll dan roll pengekang adalah sama karena berasal dari satu motor yang dihubungkan dengan rantai. Teknik Pengendalian
Terdapat beberapa teknik pengendalian dalam proses transportasi material dalam proses laminating, di antaranya digunakan, untuk jenis plastik adalah: gloss suhu pada maindrum adalah ≤98°C. Jika bahan yang
Pengendalian Tekanan pada digunakan adalah jenis plastik Maindrum doff maka suhu pada Untuk jenis plastik yang maindrum diatur pada ≤90°C. tergolong tipis (kertas untuk
Pengaturan temperature/suhu bahan tas/paper bag, kertas sampul buku, dll) maka pada maindrum harus kuran g atau sama dengan yang pressure/tekanan pada ditetapkan sesuai dengan jenis maindrum diatur pada 8-9 bar, plastik yang digunakan, karena kertas yang tergolong tebal jika temperature/suhu pada (kertas undangan, stopmap, dll) maka tingkat maindrum melebihi suhu yang telah ditetapkan akan pressure/tekanan pada press menimbulkan garis/alur yang roll diatur 6-7 bar untuk semua berisi udara pada kertas hasil jenis plastik yang digunakan laminasi. baik gloss maupun doff. Jika pressure/tekanan pada
Kendala pada Sistem maindrum lebih dari yang Transportasi Material ditentukan maka akan bahan
Sistem Transportasi plastik akan melar ±3mm Material pada Tomoko sehingga akan ada sisa plastik setelah proses laminasi, dan Laminating Machine ada beberapa kendala yang sering jika pressure/tekanan pada terjadi saat proses laminating maindrum kurang dari yang berlangsung, diantaranya adalah: ditentukan maka bahan plastik
Plastik tidak putus ketika tidak akan merekat dengan baik sehingga kertas hasil roll pemotong sudah turun, itu diakibatkan karena beberapa laminasi yang cacat seperti ini faktor salah satunya adalah akan tersortir dan tidak layak peletakan roll pelubang yang untuk dikirim kepada terletak di atas bahan plastik customer. terlalu lebar atau terlalu jauh
Pengendalian Temperatur pada dengan pinggir bahan plastik, Mandrum karena jarak maksimal antara roll Pengaturan temperature/suhu pelubang dengan pinggir bahan pada maindrum tergantung plastik adalah 2 mm. penyebab dari jenis plastik yang lainnya plastik tidak putus adalah setelan sudut kemiringan roll pengekang yang berbentuk roda kecil, karena jika sudut kemiringan ini tidak pas maka kertas tidak akan tersobek dengan baik.
Kendala lain yang serin g dihadapi adalah bahan kertas yang susut atau melar. Ini disebabkan karena suhu kelembaban kertas yang berbeda- beda, jika kertas terlalu lembab maka kertas pada akhir proses laminasi akan susut karena suhu kertas yang terlalu panas bertemu dengan maindrum yang panas. Berkurangnya lebar kertas juga diakibatkan tekanan yang berlebihan pada press roll, karena jika tekanan pada press roll berlebihan maka bentuk press roll akan mengikuti bentuk maindrum sehingga bidang kertas yang terpanasi oleh maindrum menjadi lebih lebar. Bahan kertas juga dapat melar/bertambah lebar jika suhu kelembaban kertas kurang, untuk menanggulangi susutnya bahan kertas maka kertas harus dipanaskan terlebih dahulu dengan cara dijemur sebelum dilaminasi.
Peletakan kertas haruslah menumpuk sedikit dengan kertas yang ada di depannya, karena jika kertas tidak saling tindih akan ada jarak antar kertas setelah melewati maindrum tetapi kertas masih saling terhubung dengan plastik. Adanya jarak antar kertas itu akan mengakibatkan sensor miss paper akan bekerja walaupun antar kertas hasil laminasi tidak putus.
KESIMPULAN Kesimpulan yang dapat diambil adalah sebagai berikut:
1. Tomoko Laminating Machine masih tergolong semi-auto, karena masih adanya peran tenaga manusia saat proses produksi berlangsung dengan PLC adalah pusat pengendalinya;
2. Sistem tansportasi material pada Tomoko Laminating Machine berhubungan dengan aliran material kertas dan plastik yang berkelanjutan secara kontinu dalam proses laminating;
3. Komponen utama dari sistem transportasi material pada Tomoko Laminating Machine adalah encoder, inverter, PLC, pneumatic, sensor;
4. Sistem transportasi material dalam proses laminating bahan kertas dan plastik akan melewati beberapa 6 jenis roll yaitu roll pengekang, press roll, maindrum, banana roll dan roll pemotong; Anonim, Buku panduan manual
5. Untuk mendapatkan hasil optical fiber photoelectric produk laminating yang baik sensor Omron E3X-NA sesuai maka dalam proses laminating diperlukan teknik Anonim, Buku panduan manual pengendalian tekanan dan Leroy Somer 3 Phase temperatur pada maindrum; TEFV Induction Motors
6. Lebar minimum kertas yang dapat dilaminating oleh Frank D. Petruzella. (1996).
Tomoko Laminating Machine Industrial Electronics. sebesar 260 mm; Glencoe / McGraw-Hill.
Diterjemahkan oleh: Sumanto, MA. Elektronik DAFTAR PUSTAKA Industri. Yogyakarta: Andi.
Agfianto Eko Putra, Drs, Msi.
(2004). PLC Konsep Iwan Setiawan. (2006). Pemograman dan Aplikasi Programmable Logic (Omron CPM 1A/CPM2A Controller (PLC) dan dan ZEN Programmabe Teknik Perancangan Sistem Relay). Yogyakarta: Gava Kontrol. Yogyakarta: Andi. Media.
Michael J. Moran, Howard N. Anonim, Buku panduan manual Shapiro. (2000). encoder REP ZSP3806. Fundamentals of
Engineering
th
Anonim, Buku panduan manual Thermodinamics,
4 inverter Shenzhen INVT Edition. John Wiley & CHF100. Sons, Inc. (Diterjemahkan oleh: Sulistyo, Yulianto
Anonim, Buku panduan manual Nugroho, Ir, M.Sc, Ph.D.
PLC Telemecanique TDW (2004). Termodinamika LCAA 40DRF Teknik, Edisi ke-4. Jakarta:
Anonim, Buku panduan manual Erlangga) control panel Schneider Electric XBT N401