## PEMBUATAN SISTEM KONTROL MESIN CAULKING ROD GUIDE OTOMATIS MENGGUNAKAN PLC OMRON CPM1A
Syahril Ardi, Heru Suprapto, Hendrik
Program Studi Teknik Produksi & Proses Manufaktur (Mekatronika) Politeknik Manufaktur Astra, Jl. Gaya Motor Raya No. 8, Sunter II, Jakarta Phone: (62-21) 6519555, Fax: (62-21) 6519821 Email: syahril.ardi@polman.astra.ac.id
Abstrak -- Kenaikan  tingkat  produksi  shock  absorber  perusahaan  manufaktur  membuat  proses produksi harus berjalan dengan baik . Pipa proses pemotongan pada mendempul panduan mesin batang  memiliki  beberapa  masalah  yang  harus  diatasi  .  Untuk  mengatasi  masalah  tersebut kemudian  melakukan  modifikasi  mesin  batang  mendempul  yang  secara  otomatis  dapat mengurangi  waktu  siklus  pada  proses  mendempul  batang  dari  4,5  detik  per  potong  sehingga tingkat  produksi  memotong  garis  pipa  dapat  ditingkatkan  .  Sistem  kontrol  otomatis  mendempul mesin batang panduan ini dirancang untuk menggunakan Programmable Logic Controller (PLC)
Kata kunci : Shock Absorber, Mesin C aulking Rod Guide , Programmable Logic Controller (PLC)
Abstract --  An  increase  in  the  production  rate  of  the  shock  absorber  manufacturing  company making the production process must be going well. Pipe cutting process on caulking rod machine manual has some problems that must be addressed. To overcome these problems then do the rod caulking engine modifications that can automatically reduce cycle time on rod caulking process of 4.5  sec  per  pieces  so  that  the  production  rate  cutting  line  pipe  can  be  improved.  Control  system automatically caulking rod guide engine is designed to use a Programmable Logic Controller (PLC).
Keywords : Shock Absorber, Caulking Rod Guide Machine, Programmable Logic Controller (PLC)

## 1. PENDAHULUAN
Adanya  peningkatan  angka  produksi shock  absorber  dari  perusahaan  manufaktur membuat  proses  produksi  harus  berjalan dengan  baik.  Salah  satu  proses  assembling yang mengalami peningkatan permintaan jumlah produksi dan perbaikan  yaitu pada line Cutting Pipe , di mana pada line ini, dilakukan proses cutting  pipe ,  mulai  dari cutting, chamfering, bulging, swaging, reducing, caulking, marking. Setelah melakukan pengamatan  maka  di  temukan  beberapa masalah  proses  di mesin caulking yang  masih beroperasi  dengan  cara  manual  (proses dilakukan satu per satu, oleh operator).
Mesin caulking adalah  mesin  yang digunakan  untuk  memberi  titik caulking pada benda  kerja  ( rod  guide ).  Pada  mesin  ini terdapat  masalah  khususnya  pada  kualitas proses, yaitu:
 Proses  kerja  mesin  masih  manual,  dimana operator harus meletakan rod guide pada jig caulking menggunakan shaft pendek. Hal ini sangat rawan dalam hal safety , dikarenakan potensi tangan operator terjepit sangat tinggi.  Karena  prosesnya  masih  manual,  maka untuk  proses loading  material dilakukan satu  per  satu  oleh  operator,  sehingga mesin  caulking  manual  memiliki cycle  time
yang cukup lama.  Sistem kontrol yang digunakan belum menggunakan  PLC,  sehingga  untuk  modifikasi sequence dan      pengembangan  proses  kerja diharuskan mengubah pengkabelan.
Oleh  karena  itu  untuk  menanggulangi masalah  tersebut,  maka  diperlukan  dan  dibuat mesin caulking rod guide otomatis yang diharapkan mampu  mengurangi cycle  time yang  dibutuhkan pada line  cutting  pipe dan  meningkatkan output atau  kuantitas  pada Line  Cutting  Pipe dan  dapat menyelesaikan permasalahan tersebut. Berdasarkan latar belakang tersebut maka perumusan  masalah  dalam  penelitian  ini  adalah bagaimana  merancang  dan  merealisasikan  sistem kontrol mesin caulking rod guide otomatis menggunakan  PLC,  sehingga  dapat  menurunkan cycle  time  yang    ada    pada    mesin caulking sebelumnya sebesar 3 sec/pcs  dan meningkatkan kualitas  proses    yang  disesuaikan  dengan  proses urutan  kerja  dan  sesuai  syarat  keselamatan  kerja ( safety ) pada proses kerja mesin tersebut. Selanjutnya adalah bagaimanakah membuat sistem kontrol  menggunakan  PLC  Omron  CPM1A,  pada mesin caulking  rod  guide otomatis,  sehingga meminimalisir sistem pengkabelan apabila dilakukan  penambahan  piranti input-output dan pengembangan flow process mesin ke depannya.
Dalam penelitian sebelumnya, aplikasi PLC sudah diterapkan pada kasus berikut:
Design  of  Gasket  Loading  and  Crimping Machine Control System, Automatic Sleeve for Transfer  Nut  Clutch,  Pre-Treatment  Coating Electro  Dipping,  Station  Final  Check  Propeller Shaft  (Ardi,  2012a),  (Ardi,  2012b),  (Ardi, 2012c),  (Ardi,  2012c),  (Ardi,  2012c),  (Evans, 2007).

## 2. PENGUMPULAN DATA
DAN PERANCANGAN ALAT
2.1.   Proses-proses pada line cutting pipe . Pada  line cutting  pipe proses  dimulai dari proses cutting untuk menghasilkan produk berupa inner  tube ,  yaitu raw  material yang kemudian dipotong menggunakan mesin band saw ,  pemotongan inner  tube disesuaikan dengan  model shock  absorber yang  akan dibuat,  kemudian  proses champering yaitu suatu  proses  dimana inner  tube yang  telah dipotong pada permukaan atas dan bawahnya  dilakukan finishing ,  lalu  ada proses-proses  lain  seperti bulging,  swaging, reducing,  marking ,  dan caulking .  Proses caulking bertujuan  untuk  memproses rod guide sebagai produknya.
2.2.   Proses CaulkingRod guide
Proses CaulkingRod  guide pada  line cutting  pipe ,  bermaksud  untuk  memberi  titik pada rod guide , diharapkan dengan perubahan bentuk yang terjadi maka rod guide mampu  dengan  kuat  menjadi  bantalan piston rod pada shock absorber , dan mengunci ujung inner tube ,  sehingga  oli  yang  ada  di  dalam inner tube tidak bocor. Gambar 1 memperlihatkan sebuah rod guide.
Rod Guide
Titik pada rod guide setelah proses caulking
Gambar 1. Rod Guide
2.3.   C aulking rod guide Proses caulking dilakukan  pada rod guide ,  agar rod  guide terpasang  dengan  baik di  dalam shock  absorber ,  sehingga rod  guide mampu  menyanggah piston  rod dengan  baik dan menjaga agar oli yang terdapat pada inner
tube tidak tumpah keluar.  Dalam hal ini, digunakan mesin caulking  rod  guide  manual ,  untuk  meng- caulking rod guide yang akan di assembly . Terdapat  dua  buah box pada  mesin caulking rod  guide  manual , box  loading yaitu  tempat meletakkan rod  guide yang  belum  di caulking ,  dan box  unloading yaitu  tempat  meletakkan rod  guide yang  telah  di caulking .  Proses caulking  rod  guide pada  mesin  ini  menggunakan  dua  buah jig ,  yaitu lower jig dan upper jig . Pada lower jig terdapat limit switch di  mana  untuk  menggerakkan  silinder caulking , limit  switch ini  harus  disentuhkan menggunakan rod guide yang dipegang menggunakan shaft pemegang.  Setelah  itu silinder upper  jig akan  bergerak  ke  bawah.  Gambar  2 memperlihatkan mesin caulking rod guide manual.
Gambar 2. Mesin Caulking Rod Guide Manual
2.4.  Flow Process Mesin Caulking Manual
Operator  mengambil  rod  guide  yang  berada
pada  box  loading,  dan  memasukkan  rod  guide  ke shaft  pemegang  rod  guide,  kemudian  rod  guide tersebut  disentuhkan  ke  ujung  limit  switch, sehingga  silinder  penggerak  jig  caulking  bergerak turun,  kemudian  rod  guide  yang  telah  di  caulking diletakkan pada b.

## 3. KONSEP RANCANGAN
Untuk memenuhi  permintaan  di  atas,  penulis merancang  sebuah  konsep  dalam  pembuatan mesin caulking  rod  guide otomatisbaru  khususnya pada  sistem  kontrol  yang  akan  mengontrol  mesin tersebut,  serta I/O lainnya  yang  dibutuhkan  untuk mesin  tersebut.  Ilustrasi  konsep  rancangan  yang akan dibuat dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Rancangan sistem kontrol mesin caulking rod guide otomatis
4. PEMBUATAN DAN PENGUJIAN ALAT 4.1.   Metode kerja mesin caulkingrod guide otomatis
Tim  engineering  telah  menentukan metode  kerja  dari  mesin caulkingrod  guide , serta  flow  process  dari  mesin  tersebut.  Mesin caulkingrod  guide otomatis  memiliki  metode kerja sebagai berikut:
Gambar 4. A. Silinder penggerak jigcaulking B. Silinder transfer material
 Terdapat  2  buah push  button untuk menggerakan  silinder  pada  mesin  secara manual . Hal ini dimaksudkan agar memudahkan  pihak  maintenance  dalam melakukan setting pada  mesin,  sehingga perawatan  dan  perbaikan  pada  mesin dapat lebih cepat dilakukan.
 Program auto akan  mengaktifkan solenoid
1,  sehingga  silinder  penggerak jigcaulking (Gambar  4  a)  bergerak  maju,  dan jig akan meng- caulkingrod guide , reed switch pendeteksi posisi silinder mendeteksi posisi silinder  penggerak jigcaulking yang  maju, dan  menon-aktifkan solenoid 1  sehingga
silinder penggerak jigcaulking bergerak mundur.  Kemudian solenoid 2  aktif,  dan  silinder transfer material (Gambar  4  b)  mendorong rod  guide yang  telah  di caulking agar  menuju  ke  bak storage  part , rod  guide masuk  ke  dalam  bak storage  part ,  dan  silinder transfer  material bergerak mundur.
4.2.   Design mesin caulkingrod guide otomatis Pembuatan  design  mesin caulkingrod  guide otomatis  ini  dilakukan  oleh  tim  engineering,  sesuai dengan  kebutuhan  dan  spesifikasi  alat  yang  telah ditentukan. Disain mesin caulkingrod guide otomatis dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 6. Disain mesin caulkingrod guide otomatis
A B
Keterangan  Gambar  5:  1 .  Loader  material;  2. Holder  loader  material; 3.  Stopper material; 4. silinder penggerak jig caulking; 5. bak storage part; 6. Rangka mesin 7.  booster;  8.  Solenoid 1;  9.  Solenoid  2;  10.  Air  regulator  unit;  11. Silinder transfer material 12. Panel mesin
4.3.   Pengujian Setelah tahap pengkabelan dan pembuatan  program,  maka  tahap  selanjutnya adalah  pengujian  mesin caulkingrod  guide otomatis.  Pengujian  ini  dilakukan  untuk menemukan potensi atau penyebab kegagalan  pada  mesin.  Potensi  kegagalan  ini bisa  berasal  dari  piranti input dan output maupun  karena  pengkabelannya.  Untuk  itu pengujian  dibagi  atas  dua  tahap,  yang pertama  adalah  tahap  pengujian  pemberian tegangan  operasional  pada  mesin.  Yang kedua pengujian input/output pada PLC.

## Pengujian Mesin
Pengujian  ini  dilakukan  dengan  cara memberikan tegangan operasional pada mesin sebesar 220 volt. Setelah menghubungkan  kabel  power  mesin  ke  stop kontak, lalu posisi  breaker  dinaikkan ke posisi on. Maka kondisi yang terjadi adalah:
 PLC  mendapat  tegangan input sebesar 220  volt,  lampu  indikator  PLC  menyala, menandakan bahwa PLC telah aktif.
 Lampu  indikator power  supply menyala, menandakan  bahwa  power  supply  telah aktif
 Pilot  lamp Power  On  warna  kuning menyala,  menandakan  bahwa power supply telah menghasilkan output sebesar 24 volt

## Pengujian sistem kerja mesin
Mesin dioperasikan menggunakan program auto  process untuk  mengetahui apakah  sistem  kerja  pada  mesin  sudah berjalan  dengan  baik,  dan  sesuai  dengan sequence yang  telah  ditentukan.  Hasil  dari pengujian  sistem  kerja  mesin caulkingrod guide otomatis dapat dilihat pada Tabel 1.

## Hasil pembuatan mesin dan system kontrol
Setelah  dilakukan  pengujian,  maka tahap  selanjutnya  adalah  melihat  hasil  yang diperoleh, apakah hasil dari pembuatan mesin dan  sistem  kontrolnya  sudah  sesuai  dengan yang  diharapkan  atau  tidak.  Hasil  pembuatan mesin dan sistem kontrol ini ditinjau dari 3 hal yaitu  hasil cycle  time ,  dan  hasil  produk caulkingrod  guide otomatis.  Hasil  pembuatan
mesin  dan  sistem  kontrol  ini  akan  dijelaskan sebagai berikut:
Hasil Cycle time Hasil cycle  time ini  diperoleh  adalah  dengan menghitung cycle  time pada  tiap  proses auto yang dikerjakan  oleh  mesin.  Hasil  ini  diambil  dengan pengujian  menggunakan  30  buah rod  guide . Tujuannya  adalah  untuk  melihat  berapa cycle  time mesin  yang  baru  dan  waktu  produksi  yang dibutuhkan  untuk  memproses  satu  buah rod  guide dengan  menggunakan  mesin caulkingrod  guide otomatis. Urutan pekerjaan dengan mesin caulkingrod guide otomatis ditunjukkan pada Tabel 2.
Berdasarkan  proses  kerja  di  atas,  mesin caulkingrod  guide otomatis  ini  memiliki cycle  time 5.5  sec,  dan  waktu  proses  produksi  untuk  meng- caulking 30  buah rod  guide adalah  194.5  sec . Setelah  diperoleh  hasil  waktu  proses  produksi dengan  mesin caulkingrod  guide otomatis,  maka kita  dapat  membuat  perbandingan  waktu  proses produksi dengan mesin sebelumnya, di mana pada mesin caulking  manual untuk  memproses  satu buah rod  guide dibutuhkan  waktu  10  sec,  maka untuk  memproses  30  buah rod  guide dibutuhkan waktu 300 sec. Dengan perbandingan ini diperoleh penurunan cycle  time yaitu  105.5  sec.  Gambar  6 memperlihatkan  grafik  perbandingan cycle  time mesin caulking manual dan otomatis.
Gambar 6. Grafik perbandingan cycle time mesin caulking manual dengan mesin caulking otomatis
Hasil produk mesin caulkingrod guide otomatis Setelah  dilakukan  pengujian  terhadap  sistem kontrol  mesin,  tahap  selanjutnya  adalah  pengujian terhadap  produk  untuk  melihat  apakah  mesin caulkingrod  guide otomatis  dapat  menghasilkan produk  dengan  baik  dan  sesuai  dengan  hasil  yang diharapkan.  Pengujian  ini  didasarkan  pada  IM ( Inspection  Manual ) rod  guide yang  dikeluarkan oleh Quality  Department .  Tabel  3  memperlihatkan hasil produksi mesin caulking rod guide otomatis.
Tabel 1. Pengujian sistem kerja mesin caulking otomatis No. Checkpoint OK NG 1. Flow proses  mesin  yang  telah  dibuat  sudah  sesuai Sequential  Process kerja √ 2. Pada saat mesin dinyalakan lampu kuning menyala √ 3. Pada saat selector switch diposisikan ke posisi auto , lampu hijau menyala √ 4. Pada  saat proximity mendeteksi  adanya  benda  kerja, proximity aktif √
5. Pada saat  push  button  auto  start ditekan, solenoid  valve  1
aktif lalu silinder penggerak jigcaulking bergerak maju √
6. Pada saat silinder penggerak jigcaulking dalam posisi maju, reed  switch  forward  position pada  silinder  penggerak jigcaulking aktif,  kemudian solenoid  valve  1 mati  dan silinder bergerak mundur √ 7. Setelah  silinder  penggerak jigcaulking sudah  dalam  posisi mundur, solenoid valve 2 aktif dan silinder transfer material bergerak maju √
8. Pada saat silinder transfer material dalam posisi maju, reed switch  forward  position pada  silinder transfer  material aktif, kemudian solenoid  valve  2 mati,  dan  silinder transfer material bergerak mundur √
9. Setelah silinder transfer material bergerak mundur, counter menghitung naik √
10. Pada  saat emergency  stop ditekan,  mesin  berhenti, alarm aktif dan menyalakan lampu merah dan buzzer
√ 11. Pada saat tombol reset ditekan mesin aktif kembali √
Tabel 2. Urutan pekerjaan dengan mesin caulkingrod guide otomatis No. Urutan Pekerjaan Cycle time (s) Manual Auto 1 Susun 30 buah rod guide pada loader material. 24 2 Pasang loader material pada holder loader material 4 3 release pin penahan rod guide pada holder material
1 4 Tekan push buttonauto start 0.5 5 Mesin running 5.5 6 Mesin memproses 29 buah rod guide berikutnya 159.5 Total 194.5

## Tabel 3. Hasil produksi mesin caulking rod guide otomatis
No. Produk Pengecekan Menggunakan ring jig Pengecekan visual 4 titik caulking 1. Rod guide 1 OK OK 2. Rod guide 2 OK OK 3. Rod guide 3 OK OK 4. Rod guide 4 OK OK 5. Rod guide 5 OK OK 6. Rod guide 6 OK OK 7. Rod guide 7 OK OK 8. Rod guide 8 OK OK 9. Rod guide 9 OK OK 10. Rod guide 10 OK OK
Keterangan:
Pengecekan  menggunakan ring  jig dianggap  OK  apabila rod  guide tidak  dapat dimasukkan  kedalam ring  jig .  Dianggap  NG apabila rod  guide dapat  masuk  ke  dalam ring jig. Pengecekan secara visual dengan memperhatikan  4  titik caulking dianggap  OK apabila  posisi  titik  berada  di  tengah,  dan dianggap  NG  apabila  posisi  titik caulking terlalu ke pinggir.

## 5. KESIMPULAN
Berdasarkan  pengujian  dan  hasil  yang telah diuraikan sebelumnya, pembuatan sistem  kontrol  dari  mesin  caulking  rod  guide otomatis menggunakan PLC, mampu memenuhi  target  untuk  menurunkan  cycle time  sebesar  3  sec/pcs.  Cycle  time  pada mesin  caulking  manual  yang  sebelumnya sebesar 10 sec/pcs, dan waktu produksi untuk meng-caulking 30 buah rod guide sebesar 300 sec,  dapat  diturunkan  menjadi  5.5  sec/pcs pada mesin caulking rod guide otomatis.
Untuk meng-caulking 30 buah rod guide dibutuhkan  waktu  194.5  sec  dikarenakan terjadi  penurunan  cycle  time  sebesar  4.5 sec/pcs.  Penggunaan  PLC  Omron  CPM1A  30 CDR pada mesin caulking rod guide otomatis, mampu  meminimalisir  pengkabelan  pada sistem  kontrol  mesin  ini,  sehingga  akan memudahkan pihak maintenance dalam mengatur sequence program  apabila  di kemudian hari akan dilakukan pengembangan seperti  penambahan  proses  kerja,  atau penambahan input-output seperti  silinder untuk loading  material secara  otomatis, maupun safety sensor untuk menambah faktor safety pada mesin.

## DAFTAR PUSTAKA
Ardi,  S.,  N uryani,  M,  2012,  “Design  of  Gasket Loading  and  Crimping  Machine  Control  System for  Oxygen  Sensor  Products  2  Wheel  Vehicle Based  PLC”  Page:  79-85;  Proceeding  ISSTIN 2012; ISBN: 978-602-19043-0-5
Ardi,  S,  Agus  P,  Adhari,  F  A,  2012,  “Design  of Automatic  Sleeve  for  Transfer  Nut  Clutch  using Programmable  Logic  Controller”,  Prosiding Seminar AVoER 2012.
Ardi,  S,  Alfan  Subiantoro,  2012,  “Design  Control System  for  Radio  Battery  Function  Checking using  Programmable  Logic  Controller ”,  AICST 2012,  Page:  185 –  194,  Proceeding  The  2 nd ACIKITA  International  Conference  on  Science and Technology (AICST), 2012, ISBN: 978-602- 18102-1-7.
Ardi,  S ,  Fadhilah,2012,  “Process  Control  System Design  for  Pre-Treatment  Coating  Electro Dipping  on  Siemens  S7-300  Programmable Lo gic  Control  Input”,  Halaman:  B-82  –  B-89, Proceeding  SNEEMO  2012,  ISBN:  978-602- 19043-2-9
Ardi,  S,  Lin  Prasetyani,  Reza  Guntur  Budianto, 2013,  “Pokayoke  Control  System  Design  using Programmable Logic Controller (PLC) on Station Final  Check  Propeller  Shaft”,  Halaman:  C-74  – C-80,  Proceeding  Annual  Engineering  Seminar 2013, ISBN: 978-602-98726-2-0
Evans,  Lindsay,  2007,  Pengantar  Six  Sigma  , Jakarta.