65
KAJIAN SISTEM TRANS PORTASI MATERIAL PADA TOMOKO LAMINATING MACHINE
Muhammad Alhan1, Yaya Finayani2
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
66
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
67
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
68 Kendala / permasalahan
sistem transportasi material
Komponen Tomoko
Laminating Machine
Komponen dari mesin laminating di PT. Tomoko Daya Perkasa yang bernama Tomoko
Laminating Machine
diperlihatkan melalui diagram blok Gambar 1,
Gambar 1 Diagram Blok Tomoko Laminating Machine.
Tomoko Laminating Machine menggunakan banyak komponen elektronik, beberapa komponen utama/yang berperan sebagai otak dari Tomoko Laminating Machine seperti terlihat pada Gambar 1 adalah PLC, inverter, sensor, inverter serta encoder, motor, pneumatic, serta terdapat
komponen-komponen pendukung lainnya.
PLC yang digunakan pada Tomoko Laminating Machine adalah PLC Telemecanique TDW LCAA 40DRF. PLC ini berfungsi sebagai pengatur semi-auto, yaitu sebagai muara dari berbagai input (sensor, control panel, skalar, dll) dan output (pneumatic, alarm, dll) pada mesin ini. Input dari PLC ini adalah dari sensor pemotong yang terletak diantara roll pemotong dan tension roll, dari input sensor ini maka akan menjadi suatu pemicu/trigger yang berfungsi untuk menghitung output PLC. Data panjang kertas yang masuk melalui control panel akan diolah PLC, yaitu data panjang kertas akan dikurangi setengah dari jarak antara roll pemotong dan tension roll yaitu 15cm. Sehingga data ini yang akan menjadi pembanding dengan trigger dari sensor pemotong, sehingga saat trigger masuk ke PLC maka output PLC akan langsung menggerakkan pneumatic.
Tomoko Laminating
Machine ini menggunakan
inverter Shenzhen INVT
CHF100. Inverter pada mesin laminasi ini berfungsi sebagai penstabil kecepatan putaran motor. Supaya putaran motor
Motor Encoder
Inverter
Panel Control
PLC Pneumatik
69
dapat sinkron dengan output pemotong saat kecepatannya ditambah atau dikurangi, maka PLC dan inverter harus
disinkronkan dengan
menggunakan encoder.
Encoder yang digunakan
pada Tomoko Laminating
Machine ini adalah Encoder REP ZSP3806 dengan tegangan input 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.
Gambar 2. Konfigurasi Encoder
70 walaupun putaran encoder semakin cepat atau lambat, sehingga PLC akan tetap bekerja dengan baik dan mengeluarkan output yang sesuai dengan keinginan walaupun kecepatan putaran motor dipercepat atau diperlambat. Setiap encoder memiliki pulsa keluaran yang berbeda-beda mulai dari 500-7000p/r, tetapi yang biasa digunakan di pasaran adalah encoder dengan pulsa keluaran 700-750p/r. Pada Tomoko Laminating Machine ini pulsa keluaran encoder adalah ±6000p/r, adanya selisish pada output encoder tidak akan mempunyai pengaruh yang besar pada output PLC, karena hanya berupa waktu yang terlalu cepat atau keterlambatan waktu pergerakan pneumatic ±0,2-0,5 detik, sehingga akan terjadi selisih pemotongan ±0,3cm-1cm dari titik tengah kertas. Pemanfaatan pulsa encoder secara maksimal pada umumnya digunakan pada mesin-mesin percetakan yang membutuhkan tingkat presisi yang tinggi. Pulsa keluaran encoder digunakan
sebagai acuan/pedoman untuk
mengaktifkan PLC dan
mengeluarkan output, yaitu pneumatic yang berkerjasama dengan panel control Schneider Electric XBT N401 yang memberikan input panjang kertas. Sebagai contoh:
Encoder = 6000p/r
Keliling Maindrum = 1m (1000mm)
Panjang kertas = 30cm (300mm) ■ 6000 pulsa = 1 putaran
71
dengan 25pulsa (15cm), jarak ini adalah setengah dari letak antara sensor pemotong dan roll
pemotong adalah 260mm.
Pengurangan ini dilakukan supaya kertas dapat terpotong dengan baik dan roll pemotong tepat berada di tengah hasil laminasi.
Sistem Transportasi Material
pada Tomoko Laminating
Machine
Gambar 3. Sistem Transportasi Material pada Tomoko
Laminating Machine
Sistem transportasi material Tomoko Laminating Machine yang diperlihatkan Gambar 3. diawali dengan kertas yang akan dilaminasi masuk dan berjalan melalui conveyor. Tomoko
Laminating Machine b!rup
mesin emi oto ati ma
a p!rlu adaJya "ant an )anusia,
antara lain untuk meletakkan kertas diatas conveyor. Proses laminasi kertas manggunakan dua jenis bahan plastik, yaitu gloss dan doff. Jenis plastik gloss akan membuat tampilan kertas lebih terang, dan jenis plastik doff akan membuat tampilan kertas lebih lembut, jika dilihat secara sekilas maka kertas yang dilaminasi dengan plastik jenis doff sama seperti kertas yang tidak di laminasi.
Sisi bahan plastik dipotong dengan pisau pemotong sesuai dengan ukuran kertas, dan pada sisi lainnya akan di tandai dengan lubang-lubang dengan roll pelubang yang bergerigi untuk memudahkan proses pemisahan antar kertas pada proses akhir. Sebelum plastik bertemu dengan kertas pada proses laminasi, bahan plastik harus melewati beberapa roll yaitu roll pengekang dan bannana roll.
72
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
73
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
74
proses laminating, di antaranya adalah:
Pengendalian Tekanan pada Maindrum
Untuk jenis plastik yang tergolong tipis (kertas untuk bahan tas/paper bag, kertas sampul buku, dll) maka
pressure/tekanan pada
maindrum diatur pada 8-9 bar, kertas yang tergolong tebal (kertas undangan, stopmap,
dll) maka tingkat
pressure/tekanan pada press roll diatur 6-7 bar untuk semua jenis plastik yang digunakan baik gloss maupun doff. Jika
pressure/tekanan pada
maindrum lebih dari yang ditentukan maka akan bahan plastik akan melar ±3mm sehingga akan ada sisa plastik setelah proses laminasi, dan jika pressure/tekanan pada maindrum kurang dari yang ditentukan maka bahan plastik tidak akan merekat dengan baik sehingga kertas hasil laminasi yang cacat seperti ini akan tersortir dan tidak layak
untuk dikirim kepada
customer.
Pengendalian Temperatur pada Mandrum
Pengaturan temperature/suhu pada maindrum tergantung dari jenis plastik yang
digunakan, untuk jenis plastik gloss suhu pada maindrum adalah ≤98°C. Jika bahan yang digunakan adalah jenis plastik
doff maka suhu pada
maindrum diatur pada ≤90°C. Pengaturan temperature/suhu pada maindrum harus kuran g atau sama dengan yang ditetapkan sesuai dengan jenis plastik yang digunakan, karena jika temperature/suhu pada maindrum melebihi suhu yang
telah ditetapkan akan
menimbulkan garis/alur yang berisi udara pada kertas hasil laminasi.
Kendala pada Sistem
Transportasi Material
Sistem Transportasi
Material pada Tomoko
Laminating Machine ada
beberapa kendala yang sering terjadi saat proses laminating berlangsung, diantaranya adalah:
75
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;
76
dan roll pemotong;
5. Untuk mendapatkan hasil produk laminating yang baik sesuai maka dalam proses laminating diperlukan teknik pengendalian tekanan dan temperatur pada maindrum; 6. Lebar minimum kertas yang
dapat dilaminating oleh Tomoko Laminating Machine sebesar 260 mm;
DAFTAR PUSTAKA
Agfianto Eko Putra, Drs, Msi.
(2004). PLC Konsep
Pemograman dan Aplikasi (Omron CPM 1A/CPM2A dan ZEN Programmabe Relay). Yogyakarta: Gava Media.
Anonim, Buku panduan manual encoder REP ZSP3806.
Anonim, Buku panduan manual inverter Shenzhen INVT CHF100.
Anonim, Buku panduan manual PLC Telemecanique TDW LCAA 40DRF
Anonim, Buku panduan manual control panel Schneider Electric XBT N401
Anonim, Buku panduan manual optical fiber photoelectric sensor Omron E3X-NA
Anonim, Buku panduan manual Leroy Somer 3 Phase TEFV Induction Motors
Frank D. Petruzella. (1996). Industrial Electronics. Glencoe / McGraw-Hill.
Diterjemahkan oleh:
Sumanto, MA. Elektronik Industri. Yogyakarta: Andi.
Iwan Setiawan. (2006).
Programmable Logic
Controller (PLC) dan Teknik Perancangan Sistem Kontrol. Yogyakarta: Andi.
Michael J. Moran, Howard N.
Shapiro. (2000).
Fundamentals of
Engineering
Thermodinamics, 4th
