PROTOTIPE MESIN STROBLE MARKING

PROTOTIPE MESIN STROBLE MARKING Deradjad Pranowo

ABSTRACT Automatic stroble marking machine is a production machine that is doing a stamp on footsteps pattern of pairs of sport shoes before it to be sewn. The process starts with supplying ink into head stamp by a roller inked and then doing stamp on an insole. This process happens many times continuously with double acting mechanism, while the rolller inked feed the ink at the same time the inked-insole pushed to the pallet automaticly and followed by feed the new insole into the pallet for next stamping process. Through this study, it has produced a Prototype of stroble marking automatic using PLC as a control and Pneumatic system. Keywords : programmable logic controller, pneumatic, cycle time, stamping, unloading automatic.

1.

LATAR BELAKANG

Pemberian tanda (marking) bagian yang akan dijahit pada bahan berpola kaki untuk berbagai ukuran sepatu untuk bagian bawah sepatu (insole) di PT. Nagasakti Paramashoes Industry Tangerang, saat ini masih menggunakan sistem manual dengan intervensi dari operator yang cukup tinggi. Proses pemberian tanda ini disebut proses stroble marking. Berdasarkan permintaan dari pihak perusahaan, mereka mengharapkan dapat dibuat suatu prototipe mesin stroble marking yang dapat dijalankan secara otomatis dan dapat digunakan sebagai unit produksi. Selanjutnya, permintaan tersebut kami tanggapi dengan mengirimkan mahasiswa untuk melakukan obser vasi dan penggalian data/informasi yang dibutuhkan untuk membuat desain

Deradjad Pranowo adalah Dosen Program Studi D3 Mekatronika, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma. Alamat Koserpondensi: Kampus III, Paingan, Maguwoharjo, Depok, Sleman, DIY 55282. Email: [email protected]

75

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

prototipe mesin ini. Selanjutnya, semua data dan informasi mengenai proses manual stroble marking tadi menjadi bahan bagi penelitian dosen dengan melibatkan mahasiswa.

2.

PERUMUSAN MASALAH

Prototipe mesin stroble marking otomatis akan menggantikan proses pemberian tanda secara manual pada bahan berpola kaki, untuk penandaan proses penjahitan sepatu yang sebelumnya dilakukan oleh operator secara manual. Pada proses pemberian tanda pada bahan berpola kaki secara otomatis ini, nantinya akan dibuat suatu mekanisme stamping yakni kerja ganda yang berulang antara proses stamping dan pemberian tinta pada kepala stamping, serta pengambilan bahan berpola yang telah selesai diberi tanda ke dalam wadah secara otomatis. Sistem ini menggunakan kendali PLC (Programmable Logic Controller) dan sistem Pneumatik sebagai aktuatornya. Kondisi aktual saat ini (proses manual) memiliki cycle time = 16,2 sec/pairs, output produk ±221 pairs/ hour, dan membutuhkan 2 orang operator. Sehingga variabel-variabel tersebut dari efisiensi dan efektivitas produksi dengan proses otomasi ini akan meningkat menjadi 100% dari kondisi pada proses manual.

3. LANDASAN TEORI 3.1 P L C (Programmable Logic Controller) PLC merupakan salah satu jenis komputer ringkas yang digunakan sebagai kontrol alat–alat otomasi yang ada di kalangan industri. Di dalam PLC terdapat sebuah mikroprosesor yang merupakan otak dari alat ini dan untuk memori data menggunakan EEPROM. Sebagai bahasa programnya, digunakan diagram bahasa logika yang dalam tampilan tatap muka (interface) menggunakan diagram tangga (ladder) dan bahasa mnemonic. Alat ini dirancang untuk tahan terhadap temperatur yang relatif tinggi, daerah yang berdebu dan kotor, tahan terhadap noise yang bersumber dari mesin-mesin yang ada di sekitarnya, tahan guncangan, dan kondisi yang tidak stabil. Pada PLC, terdapat terminal input–output yang dapat diatur sesuai kebutuhan. Terminal–terminal tersebut nantinya akan terhubung dengan sensor dan aktuator sesuai dengan fungsinya. Terdapat dua macam jenis input-output yang terdapat pada PLC, yaitu relay (digital) dan transistor

76

Deradjad Pranowo, Prototipe Mesin Stroble Marking ....

(analog). Koneksi tipe relay adalah koneksi yang bekerja dalam bentuk digital (1 dan 0). Dengan kata lain, fungsi yang didapat dari koneksi tersebut hanyalah ON dan OFF. Pada tipe transistor koneksi bekerja dengan fungsi analog. Untuk tipe ini, terbagi lagi menjadi 2 macam, yaitu jenis PNP (sourcing) dan NPN (sinking). Penyambungan koneksi pada tipe PLC analog harus lebih diperhatikan komponen input-output yang akan terkoneksi dengan PLC harus sesuai dengan tipe PLC analog yang digunakan. Contoh; untuk PLC analog tipe PNP harus menggunakan komponen–komponen yang mempunyai tipe PNP. Jika tidak sesuai, terminal kemungkinan besar akan terbakar. Berbeda dengan PLC relay yang sumber tegangannya dapat diatur sesuai keinginan.

3.2 Pneumatic Pneumatic adalah salah satu sistem yang memanfaatkan fluida angin untuk menggerakkan aktuator–aktuator seperti silinder dan vacuum. Udara yang digunakan dalam sistem ini diambil dari udara yang ada di lingkungan dan menjadi salah satu keuntungan penggunaan sistem ini. Sebelum dimasukkan ke dalam sistem, udara disaring dan dimampatkan terlebih dahulu dengan suatu alat bernama kompresor. Udara/fluida yang masuk ke dalam sistem dapat diatur sesuai kebutuhan sehingga dapat diatur kecepatan stroke, daya dorong atau daya angkat yang dibutuhkan. Keuntungan dalam menggunakan sistem pneumatik lebih dapat dilihat pada kemudahan penyimpanan energi (fluida), kecepatan operasionalnya yang tinggi (v = 1,5 m/s), dan keamanannya karena tidak sensitif terhadap temperatur dan tahan terhadap ledakan. Karena sifat dasar dari ion angin yang bergerak bebas, maka pemadatan (kompresi) tidak stabil. Hal ini yang menjadi salah satu kekurangan dari sistem ini. Selain itu, untuk menggerakkan sistem ini membutuhkan konsumsi daya yang besar dibanding dengan menggunakan sistem hidrolik dan elektrik.

4. HASIL PENELITIAN 4.1 Objek Penelitian Dalam proses sebelum dilakukan pembuatan prototipe ini, proses pemberian tanda (marking) dilakukan secara manual. Berikut ini adalah urutan kerja proses manual pemberian tanda pada insole (bagian bawah sepatu) yang dilakukan. Pertama operator mengambil screen sablon

77


sesuai dengan pola dan ukuran insole, kemudian menyiapkan cat/tinta yang dituang ke permukaan screen sablon. Selanjutnya operator menyablon meja yang bertujuan untuk memberi tanda saat penempatan insole. Kemudian screen dibersihkan lalu menempelkan double tape di meja dan di screen. Operator kemudian mengisi cat kembali ke screen dan menempelkan insole di meja. Selanjutnya, dilakukan proses sablon pada insole-insole yang telah diatur di meja. Dalam satu kali penyablonan dihasilkan sejumlah enam pasang insole yang disablon. Insole diambil manual dan proses berulang sampai jumlah tertentu terpenuhi.

Gambar 1. Proses Stroble Marking Manual

Cara kerja dengan metode manual ini dirasa sangat memakan waktu dan kurang efisien. Maka tujuan pembuatan prototipe untuk proses ini terutama adalah untuk meningkatkan cycle time dan efisiensi proses produksi.

4.2 Perancangan Awal Pada tahap ini dilakukan pembuatan desain awal dari prototipe mesin stroble marking dengan maksud untuk menjawab permasalahan yang telah dirumuskan di depan. Desain awal prototipe mesin stroble marking seperti terlihat pada gambar di bawah ini.

78


Gambar 2. Desain Awal Prototipe Mesin Stroble Marking

4.3 Pembuatan Rangkaian Elektrik dan Pneumatik 4.3.1 Rangkaian Elektrik Tabel 1: Daftar Komponen Elektrik No

Nama Komponen

Kode

Label

Fungsi

1. Proximity sensor 1S1 min

C73L

B1.1

mendeteksi rod silinder

2. Proximity sensor 1S1 max

C73L

B1.2



C73L

B2.1



C73L

B2.2



C73L

B3.1



C73L

B3.2



C73L

B4.1



C73L

B4.2



CR18-8DN

B5

mendeteksi benda kerja

10. Proximity sensor 1S3 max CR18-8DN

B6

mendeteksi benda kerja

79

Jurnal Penelitian Vol. 14, No. 1, November 2010 Tabel 2: Daftar Alamat Pengkabelan Input PLC No.

80

Komponen Input

Label

Alamat Input Tipe Input

1.

Tombol Start

START

00000

Digital

2.

Tombol Stop

STOP

00001

Digital

3.

Tombol Reset

RSET

00002

Digital

4.

Tombol Emergency Stop

ES

00003

Digital

5.

Proximity sensor 1S1 min

B1.1

00004

Digital

6.

Proximity sensor 1S1 max

B1.2

00005

Digital

7.


B2.1

00006

Digital

8.


B2.2

00007

Digital

9.


B3.1

00008

Digital

10.


B3.2

00009

Digital

11.


B4.1

00010

Digital

12.


B4.2

00011

Digital

13.

Proximity sensor

B5

00100

Digital

14.

Proximity sensor

B6

00101

Digital


Gambar 3. Rangkaian Input Tombol dan Sensor Pneumatik

81


Tipe sensor yang digunakan pada pneumatik adalah tipe reed switch. Bentuk sensor disesuaikan dengan spesifikasi silindernya. Semua sensor yang digunakan untuk pneumatik menggunakan jenis sensor 3 kabel, yaitu positif (coklat), negatif (biru), dan data (hitam). Untuk penggunaan di rangkaian ini, kabel biru akan disambungkan dengan terminal input PLC karena COM input PLC adalah negatif (-). Tabel 3: Daftar Alamat Pengkabelan Output PLC No.

82

Komponen Output

Label

Alamat Output

Tipe Output

1.

Lampu Start

LSTART

10.02

Digital

2.

Lampu Stop

LSTOP

10.03

Digital

3.

Lampu Reset

LRST

10.04

Digital

4.

5/2 single solenoid valve 1S1

Y1

10.05

Digital

5.


Y2

10.06

Digital

6.


Y3

10.07

Digital

7.


Y4

11.00

Digital


Gambar 4. Rangkaian Output PLC

4.3.2 Rangkaian Pneumatik Tabel 4: Daftar Komponen Pneumatik No

Komponen

Kode

Label

Fungsi

CDJ2B16-75-B

1S1

Stamping pada insole

1.

Double acting cylinder

2.


CDJ2B16-75-B

2S1

Stamping pada insole

3.


CDJ2B16-100-B

1S2

Menggerakkan guidance kanan-kiri

4.


CDJ2B16-100-B

2S2

Menggerakkan guidance kanan-kiri

5.


SF4101-IP-

Y1

Kontrol pergerakan 1S1

6.


SF4101-IP-

Y2


7.


SF4101-IP-

Y3


8.


SF4101-IP-

Y4


83

Jurnal Penelitian Vol. 14, No. 1, November 2010 Unloading Cylinder

Unloading Cylinder

Stamping Cylinder

Stamping Cylinder

Gambar 5. Diagram Pneumatik

4.4 Pemrograman PLC Berikut adalah program PLC untuk proses stroble marking (otomatis) yang telah disesuaikan dengan sekuensial gerakan yang ada dalam desain.

84


85


86


5.

CARA KERJA SISTEM PROTOTIPE

Mesin ini dirancang untuk pergerakan secara mandiri antara kedua kepala stamping, sehingga operator hanya meletakkan benda kerja pada guidance yang telah tersedia. Mesin ini dilengkapi oleh sensor capasitive yang memudahkan operator mengatur ritme mesin tersebut, ketika sensor capasitive mendeteksi adanya benda kerja, mesin ini akan melakukan proses stamping. Mesin ini memanfaatkan sistem pneumatik dalam pergerakannya. Silinder-silinder yang ada dikendalikan oleh empat 5/2 single solenoid valve yang masing-masing valve mengendalikan satu silinder. Pergerakan mesin ini dibagi dalam dua sistem yang bekerja secara berkelanjutan, yaitu: a.

Sistem pe-marking-an (stamping) Sistem ini menggunakan dua silinder yang berguna untuk melakukan pemberian tinta pada benda kerja (stamping). Silinder yang digunakan adalah silinder kerja ganda dengan bor size 5 mm, panjang stroke 75mm, pada silinder ini kami memberikan guidance supaya silinder tersebut tidak berputar (non-rotating). Silinder digunakan untuk memberikan tinta dengan cara stamping di bagian permukaan benda kerja. Dalam keadaan awal, posisi kedua silinder berada pada posisi minimal. Saat proses dimulai, silinder stamping ini langsung melakukan kerja ketika sensor capasitive mendeteksi adanya benda kerja yang diletakkan di meja kerja

87


b.

Sistem pembuangan benda kerja (Unloading) Sistem ini menggunakan dua silinder untuk menggeser benda kerja yang sudah diberi marking supaya bisa melakukan proses unloading secara otomatis. Silinder yang digunakan yaitu double acting cylinder bore size 5 mm dengan stroke 100 mm. Double acting cylinder digunakan untuk proses unloading, dimana silinder ini akan bergerak kanan kiri. Pada keadaan awal, silinder berada pada posisi minimum dan ketika proses pe-marking-an (stamping) selesai, maka silinder tersebut akan bergeser kanan-kiri mendorong benda kerja yang selesai di-marking. Untuk sistem unloading ini diatur oleh guidance yang dibuat serupa dengan pola kaki dengan bahan acrylic yang kemudian guidance tersebut akan mendorong benda kerja ke kiri untuk kaki kiri dan ke kanan untuk kaki kanan.

Sistem ini memiliki cara kerja yang bergantian antara satu stamp pertama dengan satu stamp yang lain. Satu insole diletakkan dahulu pada dudukan yang telah disediakan, kemudian dijalankan sistem stamping. Selagi satu insole pertama diproses, satu insole berikutnya diletakkan di dudukan yang belum melakukan proses stamping. Saat proses insole kedua berjalan, insole pertama telah selesai. Sistem akan berjalan terus dan berulang hingga selesai. Sistem dapat dioperasikan oleh satu operator, waktu dan mekanisme sistem singkat karena dengan mekanisme kerja bergantian, operator mempunyai lebih sedikit waktu jeda sehingga waktu kerja efektif. Start A Pasang Innersol (1-2 s) Innersol

Bekerja Independent

Sampling A

Sampling B

Unloading 1S

Unloading 1S

A

Gambar 6. Flowchart Cara Kerja Sistem

88


Gambar 7. Prototipe Mesin Stroble Marking Otomatis (Hasil Akhir)

6.

PEMBAHASAN: PERBANDINGAN PROSES LAMA VS MESIN BARU

Berikut adalah hasil pembahasan yang mencoba membandingkan sistem lama (proses manual) dari stroble marking dengan sistem baru (prototipe stroble marking otomatis). Pembandingan dari kedua sistem/ proses tersebut dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 5: Prosentase Peningkatan Kinerja Proses Parameter

Old Process

New Process/Machine

Cycle Time

16,2 seconds / pairs

6,2 seconds/ pairs

Output/ hour

±221 pairs

± 580 pairs

Operator

2 Orang

1 orang

Productivity / Hour

110.5 pairs / orang

580 pairs / orang

Dimensi

400 cm x 60 cm x 92 cm

72 cm x 56 cm x 80 cm

Waktu Setup

665 detik (11 menit)

120 detik (2 menit)

Cara kerja

Manual

Semi Otomatis

% 61,7% 162% 50% 424% 82% -

Tabel 6: Kelebihan-kekurangan Proses/Mesin Lama No.

Kelebihan

Kekurangan

1. Biaya operational yang lebih murah

Output tidak stabil karena pengerjaannya masih manual

2. Operator lebih aman dalam pekerjaan

Waktu yang dibutuhkan relatif tidak efisien 16,2 detik per cycle time

89

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

Kelebihan

Kekurangan

3. Pembuatan screen ada Target produksi tergantung dari kinerja operator pada pabrik (tidak ada ritme baku) 4.

Sering terjadi kerusakan pada screensehingga sering mengganti screen

5.

Lingkungan kerja yang berantakan karena banyaknya pola-pola screen

6.

Persiapan penyablonan/pe-marking-an yang membutuhkan waktu lama, yaitu 11 menit

Tabel 7: Kelebihan-kekurangan Proses/Mesin Baru No.

Kelebihan

Kekurangan

1. Output lebih stabil dibandingakan dengan mesin lama

Membutuhkan tambahan dana investasi untuk pembuatan mesin

2. Waktu cycle time lebih singkat 6,2 per cycle time

Dibutuhkan perawatan lebih karena ada sistem pengisian tinta dan pelumasan pada mesin

3. Waktu persiapan (setup) lebih singkat yaitu 2 menit 4. Operator hanya bertugas untuk menaruh insole saja 5. Target produksi tidak tergantung pada kinerja operator (terdapat ritme mesin) 6. Operator lebih mudah dalam pengoperasian mesin 7. Memperhatikan ergonomi sehingga operator merasa nyaman

7.

KESIMPULAN DAN SARAN

Pembuatan prototipe mesin stroble marking otomatis untuk produk sepatu sport menggunakan kendali PLC telah selesai dibuat dan berhasil baik. Dengan hasil yang telah dicapai ini, maka pekerjaan seorang operator di bagian pemasangan pe-marking-an untuk insole dapat lebih mudah dilakukan dan waktu kerja menjadi lebih efektif dan efisien. Sehingga industri dapat menggunakan atau melanjutkan hasil capaian ini. Indikator capaian dari penelitian ini adalah dihasilkannya suatu prototipe mesin stroble marking otomatis untuk memasang pola jahitan 90


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

91


DAFTAR PUSTAKA ––––––––––. Programmable Logic Controllers, Basic Level TP 301Textbook, FESTO. Collins, Denis. 1995. Programmable Controllers: A Practical Guide, New York: McGraw-Hill. ––––––––––. 2010. http://www.stampin.com/online/ideas/index. html#gallery, 3 Februari. ––––––––––. 2010. http://www.murnis.com/stamping method/how to make batik.html, 4 Februari. ––––––––––. 2010. http://stamping.method/Mur ni Kar et Stempel_Just_another Blog.com weblog.html, 5 Februari. ––––––––––. 2010. http://www.boxkemasan.com/stamping method/ printingmethod.html 5 Februari.

92

PROTOTIPE MESIN STROBLE MARKING

Recommend Documents