metrologi lanjutan edit
TRANSCRIPT
BAB II
ALAT UKUR & KESALAHAN PENGUKURAN
1. METROLOGI GEOMETRIK
Metrologi adalah ilmu pengukuran besaran teknik. Sesuai dengan jenis
besaran yang diukur Metrologi Geometrik hanya berkaitan dengan besaran panjang.
Seringkali istilah Metrologi Geometrik ini dikatakan sebagai Metrologi Dimensi
(Dimensional Metrology). Sesungguhnya dimensi hanya salah satu jenis elemen
geometrik dan masih ada jenis elemen geometrik yang lain yaitu bentuk, posisi dan
kehalusan permukaan. Sementara itu, karena metrologi geometrik ini banyak
dimanfaatkan oleh industri pemesinan pada khususnya dan industri engineering pada
umumnya maka dapat dikatakan sebagai Metrologi Industri.
Metrologi Geometrik berfungsi sebagai cara untuk mengukur apakah
karakter geometri memenuhi spesifikasi geometrik yaitu acuan yang berupa toleransi
geometrik. Sesuai bentuk/geometri dan ukuran dan daerah, maka perlu dipilih
cara/metoda dan alat yang cocok/sesuai dengan kebutuhan. Dengan demikian
metrologi geometrik berkembang sesuai dengan kemajuan proses pembuatan serta
tuntutan akan kenaikan kualitas berbagai mesin & peralatan. Meskipun demikian,
serupa dengan proses pembuatan maka roses pengukuran ada kemungkinan
terjadinya kesalahan.
2. KASIFIKASI METROLOGI GEOMETRIK
Alat ukur geometrik dapat diklasifikasikan menurut prinsip kerja, kegunaan
atau sifatnya. cara klasifikasi ini yang paling sederhana adalah klasifikasi menurut
sifatnya. Menurut sifatnya alat ukur geometnik dibagai menjadi lima jenis.
1.Alat ukur langsung; mempunyai skala ukur yang telah dikalibrasi dan hasil
pengukuran dapat langsung dibaca pada skala tersebut.
2.Alat ukur pembanding; mempunyai skala ukur yang telah dikalibrasi. Karena
daerah skala ukurnya terbatas maka alat ini hanya digu
nakan sebagai pembacaan besarnya selisih suatu dimensi
terhadap ukuran standar.
4
3.Alat ukur standar; Digunakan sebagai standar atau acuan dalam proses
pengukuran tak langsung bersama-sama dengan alat ukur
pembanding untuk menentukan dimensi suatu obyek ukur.
4.Alat ukur batas; (kaliber), untuk menunjukkan apakah suatu dimensi
terletak didalain atau diluar daerah toleransi ukuran.
5.Alat ukur bantu; berfungsi untuk membantu pelaksanaan pengukuran terutama
dalam proses pengukuran tak langsung.
Berdasarkan jenis alat ukur menurut sifatnya seperti di atas maka proses pengukuran
bisa diklasifikasikan sebagai berikut :
1. Pengukuran Iangsung.
Hasil pengukuran dapat langsung dibaca pada skala alat ukur yang digunakan
(alat ukur langsung). Contohnya adalah mengukur panjang dengan
mikrometer, lihat gambar 5.a.
2. Pengukuran tak langsung.
Pengukuran yang menggunakan alat ukur dan jenis pembanding, standar dan
pembantu. Perbedaan harga yang ditunjukkan oleh skala alat ukur
pembanding sewaktu mengukur obyek ukur dan ukuran standar (pada alat
ukur standar) dapat digunakan untuk menentukan dimensi dan obyek ukur.
lihat gambar 5.b.
3. Pengukuran dengan kaliber batas.
Pengukuran yang dilakukan hanyamenunjukkan apakahdimensi yang
diukurterletak di dalam atau di luar daerah toleransi ukuran yang ditentukan.
Dimensi yang terletak di dalam daerah toleransi berarti dianggap baik,
sedangkan dimensi yang terletak di luar daerah toleransi adalah jelek. Cara
pengukuran seperti mi dimaksudkan untuk mempercepat pemeriksaan atas
produk yang dibuat dalam jumlah besar, dan alat ukur yang digunakan adalah
dan jenis kaliber (go & not go gauges). Lihat gambar 5.c.
5
4. Perbandingan dengan bentuk standar.
Membandingkan bentuk suatu produk dengan suatu bentuk standar, misalnya
dilakukan pada layar dan alat ukur proyeksi. Ketepatan untuk suatu konis
dapat diperiksa dengan menggunakan Morse Konis. Jadi pada prinsipnya
pengukuran seperti mi tidaklah menentukan dimensi ataupun toleransi suatu
benda ukur secara Iangsung. Lihat gambar 5.d.
Alat ukur dapat pula diklasifikasikan menurut prinsip kerjanya yaitu :
1. Mekanik
2. Elektrik
3. Optik
4. Hidrolik
5. Pneumatik atau Aerodinamik
a. pengukuran lansung
(dengan mikrometer)
b.
6
c. Pemeriksaan dengan Kailber GO & NOT GO
d. Pemeriksaan secara perband dengan
bentuk standar (acuan)
(dengan proyektor profil)
Pengukuran tak Larigsung
Pengukuran Langsung (dengan
mikrometer)
Gambar 5 Beberapa contoh cara pengukuran.
7
3. KONSTRUKSI UMUM ALAT UKUR
Masalah pengukuran geometrik dalam banyak hal tidak semudah mengukur
suatu panjang benda ukur dengan mistar. Yang membedakan suatu alat ukur dengan
alat ukur yang lain alah konstruksinya atau dengan kata lain cara berfungsinya alat
ukur tersebut.Alat ukur terbagi menjadi tiga komponen utama yaitu
1. Sensor
Sensor adalah “peraba” dan alat ukur, yaitu yang menghubungkan alat ukur
dengan benda ukur. Ujung-ujung kontak dan mikrometer, kedua lengan dan
mistar ingsut (vernier caliper) adalah merupakan contoh dan sensor mekanik.
Sistem lensa (obyektif) adalah merupakan sensor dan alat ukur optik. Suatu
poros dengan lubang lubang kecil melalui mana udara tekan mengalir keluar
adalah suatu contoh dan sensor pneumatik.
2. Pengubah
Pengubah adalah bagian yang terpenting dan alat ukur, dimana isyarat dan
sensor diteruskan, diubah atau diolah yang kemudian diteruskan ke bagian
lain dan alat ukur (bagian penunjuk). Tugas utama pengubah adalah untuk
memperbesar dan memperjelas perbedaan yang kecil dan geometri suatu
obyek ukur.
3. Penunjuk /pencatat
Penunjuk atau pencatat adalah bagian dan alat ukur melalui mana harga dan
hasil suatu pengukuran ditunjukkan atau dicatat. Hampir semua alat ukur,
kecuali beberapa alat ukur standar dan alat ukur batas, mempunyai bagian
penunjuk yang dapat kita katagorikan menjadi 2 macam, yaitu penunjuk
berskala dan penunjuk berangka (digital).
3.1.PENGUBAH
Terdapat bermacam-macam prinsip kerja pengubah, mulai dan prinsip kinematik,
optik, elektrik, pneumatik sampai pada sistem gabungan, yang kesemuanya bertujuan
untuk memperbesar dan memperjelas isyarat yang diperoleh melalui sensor. Berikut
ini akan dibahas prinsip kerja pengubah pada beberapa alat ukur.
8
v
3.1.1. Pengubah Mekanik
Prinsip kerja dan pengubah alat ukur mekanik semata-mata berdasarkan prinsip
kinematik meneruskan serta mengubah gerakan (biasanya gerakan translasi) menjadi
gerakan lain (biasanya gerakan rotasi) yang relatif lebih besar perubahannya.
Contohnya adalah sistem roda gigi dan batang bergigi dan jam ukur (dial indicator)
serta sistem ulir dan mikrometer, lihat gambar 6.
Gambar 6 Prinsip pengubah kinematik dan jam ukur dan mikrometer.
3.1.2 Pengubah elektrik
Pengubah yang memakai prinsip kerja elektrik berfungsi untuk mengubah
isyarat perubahan besaran non elektrik (misalnya perubahan panjang), baik yang
berasal langsung dan sensor maupun yang telah melalui pengubah primer (biasanya
pengubah mekanik), menjadi isyarat perubahan besaran elektrik.
Perubahan besaran elektrik (arus atau tegangan listrik) dapat diolah dan
diperbesar dengan memakai prinsip elektronik sehingga dapat diketahui hubungan
antara isyarat mula dengan isyarat akhir yang diukur dan ditunjukkan pada skala dan
alat ukur.
3.1.3 Pengubah Optik
Pada dasarnya sistem optik yang digunakan sebagai pengubah atat ukur
adalah berfungsi sebagai pembelok berkas cahaya yang melewati atau memantul
9
(berasal”) dan suatu obyek sehingga terbentuk suatu bayangan (maya atau nyata)
dengan ukuran/penyimpangan yang besar dan ukuran/penyimpangan obyeknya.
Yang dimaksud dengan obyek disini adalah ukurnya sendiri atau komponen dan alat
ukur misalnya skata atau garis indeks. Sistem optik biasanya terdiri dan salah satu
gabungan komponen-komponen yang berupa cermin, atau prisma, melalui mana
berkas cahaya akan dipantulkan dan/atau dibiaskan. Beberapa jenis sistem optik yang
digunakan datam bidang metrologi antara lain adalah :
pembesar, miskroskop, proyektor, teteskop, autokolimator dan teleskop posisi.
Sebagai contoh pengubah optik maka berikut ini akan dibahas pengubah optik pada
proyektor yang lebih spesifik akan digunakan pada alat ukur profit proyektor.
I
Gambar 10 prinsip dari proyektor
Dua sistem lensa, yaitu kondesor dan proyeksi adalah merupakan komponen
dan proyektor, gambar 10. Berkas cahaya dari suatu sumber cahaya diarahkan oleh
kondensor menuju obyek yang diletakkan di antara kondensor dan proyeksi. Karena
benda ukur biasanya tidak tembus cahaya maka hanya sebagian dari berkas cahaya
diteruskan dan diproyeksikan kesuatu layar, sehingga terlihat bayangan gelap dan
benda ukur dengan latar belakang yang terang. pemeriksaan bayangan dari benda
ukur (pengukuran atau pembandingan dengan contoh dari bentuk standar) dilakukan
dari balik layar yang terbuat dari kaca yang diasah (kaca buram).seperti halnya pada
mikroskop, disini benda ukur dapat diletakkan pada meja posisi,sehingga bayangan
dan benda ukur dapat digerakkan relatif terghadap garis silang yang terdapat pada
layar, dan jarak yang ditempuh oleh gerakan bayangan dapat dibaca pada skala
kepala mikrometer (melalui mana meja posisi digerakkan).
10
3.1.4 Pengubah Pneumatik
Alat ukur dengan pengubah pneumatik bekerja atas dasar suatu gejala bahwa
kondisi suatu aliran udara yang tertentu (tetap) akan herubah apabila ada perubahan
pada celah antara ukaran benda ukur dengan permukaan sensor alat ukur (dimana
udara mengalir melaluinya). Perubahan kondisi aliran udara ini dapat diketahui
dengan cara mengukur tahanan tekanannya ataupun kecepatan alirannya. Alat ukur
pneumatik ini secara keseluruhannya dianggap sebagai suatu sistem aliran udara
yang terdiri dari bagian-bagian sebagai berikut :
1. sumber udara tekan
2 sensor yang berfungsi juga scbagai pengubah
3.alat pengukur perubahan kondisi aliran udara
Berdasarkan cara pengukuran perubahan kondisi aliran udara maka kita temukan dua
jenis ukur pneumatik, yaitu :
1. Sistem Tekanan Balik (Back Pressure System)
2.Sistem Kecepatan Aliran (Flow-Velocity System)
Gambar 11 Alat ukur pheumatik dengan sistem tekanan balik
11
Gambar 12 alat ukur pneumatik dengan sistim kecepatan aliran
Gambar 13 Macam-macam sensor alat ukur pneumatik.
12
3.2 PENUNJUK/PENCATAT
3.2.1 Penunjuk Berskala
Skala adalah susunan garis yang
beraturan dengan jarak antara dua
garis yang berdekatan dibuat tetap
dan mempunyai arti tertentu. Jarak
antara dua garis dan skala alat ukur
geometris dapat berarti bagian dan
meter atau bagian dari derajat. Gambar 14 skala dengan garis indek Dan jarum penunjuk
Secara visual pembacaan dilakukan dengan pertolongan garis indeks atau
jarum penunjuk yang bergerak relatif terhadap skala. posisi dan garis indeks
atau jarum penunjuk pada skala menyatakan suatu harga lihat gambar 14.
Skala Nonius (Vernier Scale).
Pada suatu pcngukuran garis indeks tidak selalu tepat segaris dengan garis
skala, akan tetapi sering gariis indeks ini
terletak di antara dua garis skala sehingga akan
timbul kesulitan dalam nentukan harga hasih
pengukuran. Oleh karena itu untuk menaikkan
kecermatan pembacaan maka garis indeks
sering digantikan dengan suatu susunan garis
yang disebut skala nonius. Sesuai dengan cara
pembuatannya dikenal dua macam skala
nonius, yaitu skala nonius satu dimensi dan
skala nonius dua dimensi.
Garis nol nonius segaris dengan garis A
skala utama.
u = jarak satu bagian skala utaman = karak satu bagian skala noniusk = u-n.
Gambar 15 Prinsip skala nonius suatu dimensi
13
Garis nol nonius tergeser sejauh k dan garis A; garis pentama nonius segaris
dengan salah satu garis skala utama. Garis nol nonius lergeser sejauh 2k dan garis A;
Garis kedua nonius segaris dengan saru garis ska1a utama.
Prinsip dari skala nonius satu dimensi mungkin dapat kita jelaskan
sebagaimana gambar 15. skala alat ukur dalam hal ini disebut sebagai skala utama
sedang skala yang terletak dibawahnya disebut skala nonius misalkan jarak antara
dua garis skala utama adalah u. Sedang n adalah jarak antara dua garis skala nonius,
maka setiap satu bagian skala utama akan lebih panjang sebesar k dibandingkan
dengan satu bagian skala nonius. Apabila posisi garis nol nonius adalah tepat segaris
dengan suatu garis skala utama misalkan A, maka hasihn pengukuran adalah tepat
sedang n adalah jarak antara dua garis skala nonius, maka setiap satu bagian skala
utama akan lebih panjang sebesar k dibandingkan dengan satu bagian skala nonius.
Apabila posisi garis nol nonius adalab tepat .segaris dengan suatu garis skala utama
misalkan A, maka hasil pengukuran adalah tepat berharga A. Selanjutnya apabila
garis nol nonius tergeser ke kanan sebesar k maka garis pertama nonius akan tepat
segaris dengan sa1ah satu garis skala utama. Seandainya garis nol nonius lebih
tergeser ke kanan lagi sejauh k dan posisi ganis A maka garis kedua noniuslah yang
tepat segaris dengan salah satu garis skala utama. Proses pergeseran ini dapat kita
lakukan terus sampai akhirnya garis nol nonius kembali menjadi segaris dengan garis
skala utama (sesudah A). Dengan demikian penentuan posisi garis nol nonius relatif
terhadap A adalah dengan melihat garis nonius yang keberapa yang menjadi segaris
dengan salah satu garis skala utama. Jarak k adalah menggambarkan kecermatan dan
skala nonius, semakin kecil k maka kecermatannya semakin tinggi, artinya posisi
garis nol nonius relatif terhadap suatu garis skala utama (sesudahnya) menjadi
semakin jelas. Akan tetapi semakin kecil k berarti skala nonius memerlukan jumlah s
yang lebih banyak, karena jumlah garis nonius (kecuali garis nol) atau jumlah bagian
dari skala nonius adalah sama dengan 1/k buah. Dengan demikian k tidak boleh
terlalu kecil,karena :
Untuk mempermudah penentuan garis nonius yang menjadi segaris dengan
skala utama.
14
Untuk membatasi panjang keseiuruhan skala nonius, (harus jauh lebih pendek
dan panjang keseluruhan skala utama).
supaya skala nonius tidak begitu panjang (tidak memakan tempat), kadang-kadang
hanya setengah panjang keseluruhan skala nonius saja yang dipakai dengan catatan
bahwa setiap bagian dari skala utama dalam hal ini harus dibagi menjadi dua
sehingga pembacaan dapat diulangi lagi mulai dan garis nol nonius setelah setengah
bagian dan skala utama dilewati, gambar 16.
Beberapa contoh cara pembacaan dengan memakai skala nonius ditunjukkan
pada gambar 17. untuk garis nol nonius yang tidak segaris dengan garis skala utama
maka penunjukkan harga sama dengan harga dari skata utama sesudah ganis nol
nonius ditambah dengan harga garis skala nonius yang tepat segaris dengan salah
satu garis skala utama.
Garis skala nol nonius belum
melewati setengah bagian skala
utama.
Garis nol nonius melewati
setengah bagian dari skala
utama, pembacaan diulang lagi
mulai dan garis nol nonius.
Gambar 16 pembagian skala utama menjadi dua bagian, apabila skala nonius hanya
setengah panjang keseluruhan
15
Tabel 4 berikut adalah beberapa contoh kecermatan skala nonius yang
digunakan pada beberapa alat ukur, misalnya mistar ingsut dan busur bilah.
Tabel 4 skala nonius satu dimensi
• skala nonius yang hanva menunjukkan harga sampai setengah jarak skaia utama.
+ digunakan pada atat ukur sudut dengan skata yang dibuat pada busur dcnganjan-jari yang panjang, misalnya pada profil
proyektor.
u sama dengan dua bagian skala utama.
Angka pada skala nonius adalah menyatakan sepersepuluh harga skala utama,
atau dalam menit kalau skala utama dalam derajat. Untuk skala nonius dengan
setengah panjang keseluruhannya, jika garis nol nonius telah melewati setengah
bagian skala utama, maka kita harus menambahkan angka lima pada setiap angka
dari skala nonius (atau menambah tiga puluh menit untuk skala utama dalam derajat).
16
Gambar. 17 Contoh pembacaan skala nonius
Gambar 18 Prinsip skala nonius dua dimensi.
17
Gambar 19 skala nonius (kiri) dua dimensi
Skala nonius dua demensi
Suatu segi empat dengan satu diagonal dimana sisi datar adalah u dan sisi
tegak dibagi dalam n bagian yang sama, dapat berfungsi sebagai skala nonius dua
dimensi. Untuk penunjukkan tepat maka kedua sisi tegak akan berimpit dengan garis
skala utama (karena u dibuat sama dengan jarak satu bagian skala utama), lihat
gambar 18. Untuk skala nonius kanan, apabila sisi tegak sebelah kanan tergeser ke
sebelah kanan maka posisinya relatif terhadap garis A dapat diketahui dengan
melihat perpotongan antara garis A dengan diagonal serta membaca angka pada garis
nonius mendatar yang tepat pada titik perpotongan tersebut. Demikian pula halnya
dengan skala nonius kiri dimana urutan pembacaan skala utama adalah mulai dan
kanan ke kiri (terbalik). Kecermatan pembacaan adalah tergantung dan jumlah garis
mendatar nonius. Untuk n = 10 maka kecermatannya adalah (1/10) x U, jika n = 100
maka kecermatannya adalah (1/100) x u.
18
Gambar 20 Pembacaan skala mikrometer dengan kecermatan 0,01 mm.
Skala mikrometer
Skala pada semua jenis mikrometer dibuat pada kedua bagian dan
mikrometer, pertama pada silinder tetap (kita sebut skala tetap) dan kedua pada
silinder putar (kita namakan skala putar). Tepi dan silinder putar berfungsi sebagai
garis indeks untuk pernbacaan skala tetap (pembacaan kasar), sedang garis yang
melintang sepanjang skala tetap berfungsi sebagai garis indeks untuk pembacaan
skala putar (pembacaan halus). Biasanya untuk satu kali putaran, tepi dan silinder
putar akan menggeser sejauh setengah skala tetap (0,5)*1. oleh karena itu angka pada
skala putar bermula dan berakhir pada angka 0 yang juga berarti angka 50 apabila
pembagian skala putar adalah 50 buah. Dengan demikian satu bagian dan skala putar
adalah sesuai dengan jarak 0,01 mm. Apabila tepi silinder putar telah melewati
setengah bagian dan skala utama, maka angka pada silinder putar harus diartikan
sebagai kelebihannya angka 50, gambar 20 adalah merupakan contoh pembacaan
skala mikrometer dengan kecermatan 0,01 mm.
Beberapa mikrometer mempunyai silinder putar dengan diameter yang relatif
besar, dengan demikian pembagian skala putar dapat diperhalus. Kecermatan sampai
0,002 mm dapat dicapai dengan membuat pembagian skala putar menjadi 250
buah**. Untuk mikrometer dengan diameter silinder putar yang agak kecil pun dapat
dinaikkan kecermatan pembacaannya, yaitu dengan cara membuat skala nonius (satu
1*ulir dari micrometer mempunyai pits sebesar 0,5 mm,ada pula mikkrometer yang mempunyai pis sebasar 1 mm,dalam hal ini untuk satu kali putaran selinder putar akan menggeser sejauh 1 mm**0,5 mm debagi menjadi 250 bagian,jadi satu bagian skal putar adalah sesuai dengan 0,002 mm
19
dimensi) yang digunakan pada waktu membaca skala tetap dengan garis
melintangnya skala tetap dianggap sebagai ganis nol nonius. Kecermatan pembacaan
dalam hal ini tergantung dan cara pembuatan skala nonius. Kecermatan pembacaan
dalam hal ini tergantung dan cara pembuatan skala nonius (lihat pada pembicaraan
mengenai skala nonius sama dimensi, dalam hal ini skala putar dianggap sebagai
skala utama). Contoh pembacaan skala mikrometer dengan skala nonius adalah
seperti gambar 21.
Gambar 22 Paralaks dan cara menghindarinya.
Skala Dengan Jarum Penunjuk
Alat ukur pembanding (comparator) umumnya mempunyai jarurn penunjuk
yang bergerak relatif terhadap skala yang diam. Jarum penunjuk bergerak
berdasarkan prinsip mekanik ataupun prinsip elektrik. Prinsip mekanik dipakai pada
20
alat ukur dengan pengubah mekanik, sedang prinsip elektrik digunakan pada alat
ukur dengan dengan pengubah elektrik. Penunjuk dari jenis elektrik ini sesungguhnya
merupakan voltmeter (yang mengukur besarnya tegangan listrik) atau berupa
ampermeter (yang mengukur besarnya arus 1istrik akan tetapi skalanya telah
disesuaikan (dikalibrasi) menjadi penunjukan satuan panjang.
Suatu kesalahan pembacaan yang dikenal dengan nama paralaks mungkin
dapat terjadi pada waktu membaca posisi jarum penunjuk pada skala. Kesalahan ini
terjadi apabila mata kita tidak pada satu bidang yang melalui jarum penunjuk dan
tegak lurus bidang skala (bidang pembacaan), lihat gambar 22. Paralaks ini dapat
dicegah apabila mata kita (sebelah kanan atau sebelah kiri) tepat pada bidang
pembacaan. Beberapa alat ukur mempunyai cermin pada bidang skalanya, dengan
demikian apabila mata kita tidak tepat pada bidang pembacaan maka bayangan dari
jarum penunjuk masih tetap kelihatan, pembacaan boleh dilakukan setelah jarum
penunjuk menutupi bayangannya. Cara lain adalah dengan membuat letak jarum
penunjuk sangat dekat dengan bidang skala.
Gambar 23 penunjuk digital dengan sistim mekanik.
Gambar 24. Penunjuk digital elektronik
21
3.2.2 Penunjuk Berangka (Digital)
Pada alat ukur dengan penunjuk berangka, kita dapat langsung mengetahui
hasil mengukuran melalui deretan angka yang ada padanya. Penunjuk berangka ini
dapat kita golongkan menjadi 2 macam, yaitu jenis mekanik dan jenis elektronik.
Penunjuk digital mekanik terdiri dan susunan beberapa silinder masing-masing diberi
angka mulai dan 0 sampai dengan 9, lihat gambar 24. Mulai dan yang paling kanan
silinder-silinder tersebut kita sebut sebagai silinder pertama, kedua dan seterusnya.
Melalui sistem roda gigi, pengubah mekanik secara kontinyu memutar silinder
pertama. Untuk sekali utaran, silinder pertama akan memutar silinder kedua
sebanyak 1/10 putaran. Apabila silinder kedua telah genap berputar satu kali maka
silinder ketiga akan terputar sebanyak 1/10 putaran. Proses pemutaran silinder
dengan cara bertingkat mi dapat belangsung terus sampai silinder terakhir.
Gambar 25 Alat pencatat dengan prinsip galvometer dan prinsip servometer.
3.2.3 Pencatat
Untuk beberapa hal tertentu penunjukkan suatu harga pada suatu saat
dianggap tidak memberikan suatu informasi yang lengkap mengenai proses
pengukuran yang sedang dilakukan. Oleh karena itu diperlukan alat pencatat yang
dapat membuat suatu grafik pengukuran pada kertas berskala. Beberapa proses
pengukuran yang memerlukan alat pencatat antara lain adalah pengukuran
22
konfigurasi permukaan dan pengukuran kebulatan. Pada saat ini alat pencatat yang
berdasarkan prinsip kerja elektrik lebih banyak kita jumpai dari pada alat pencatat
dengan sistem mekanik. Dua prinsip kerja yang umum digunakan oleh alat pencatat
elektrik adalah prinsip galvanometer atau prinsip servo-motor.
Suatu kumparan, spoel, yang bebas berputar pada suatu medan magnit tetap
adalah rupakan komponen utama dari galvanometer (lihat gambar 25.a.) Apabila ada
arus listrik berasal dan pengubah elektrik) yang melalui kumparan ini maka posisi
dari kumpanan akan berputar sampai suatu kedudukkan tertentu tergantung dari kuat
lemahnya arus listrik. Akibatnya pena pada ujung batang yang bersatu dengan
kumparan akan menggoreskan suatu garis pada kertas grafik (kertas berskala) yang
secara kontinyu bergerak selama proses pengukuran berlansung. Pegas spiral yang
terpasang pada kumparan berfungsi untuk menyetel/ mengembalikan ke posisi nol
serta untuk menaikkan reaksi dan alat pencatat.
Alat pencatat dengan servo-motor bekerja atas dasar penyesuaian perbedaan
voltase. Suatu jembatan wheatstone yang berfungsi sebagai alat pembanding diberi
suatu voltase referensi pada kedua ujungnya, lihat gambar 25.b. Kedua ujung yang
lain dari jembatan wheatstone (berupa kontak geser) dihubungkan dengan bagian
pengubah dari alat ukur dengan suatu voltase yang hendak diukur. Selain kedua
voltase ini belum setimbang maka akan ada arus listrik yang melalui kontak geser
menuju kepenguat arus, sehingga akan timbul voltase yang cukup besar untuk
menggerakkan motor. Karena poros motor berputar maka kontak geser akan tergeser
kesalah satu arah sampai terjadi suatu kesetimbangan voltase, dengan demikian pena
pada ujung kontak geser ini akan membuat suatu garis pada kertas berskala. Kontak
geser pada sisi yang lain dan jembatan wheatstone berfungsi sebagai penyetel posisi
nol dan pena.
23
4. SIFAT UMUM ALAT UKUR
Ka
ren
a
ala
t
uk
ur
dib
uat
ole
h
ma
nu
sia
,
ma
ka
cir
i
uta
ma
ala
t
uk
ur
ad
ala
h
ket
ida
24
k-
se
mp
ur
na
an.
me
ski
pu
n
ala
t
uk
ur
dir
en
ca
na
ka
n
da
n
dib
uat
de
ng
an
car
a
ya
ng
25
pal
ing
se
ks
am
a,
ket
ida
k
se
mp
ur
na
an
tid
ak
bis
a
dih
ila
ng
ka
n
sa
ma
se
kal
i
da
n
ha
26
ny
a
dal
am
bat
as-
bat
as
ter
ten
tu
me
rek
a
an
gg
ap
se
ba
gai
cu
ku
p
bai
k
unt
uk
dig
un
ak
an
27
dal
am
su
atu
pr
os
es
pe
ng
uk
ura
n.
Un
tuk
me
ny
ata
ka
n
sif
at-
sif
at
ala
t
uk
ur
dig
un
ak
an
28
be
ber
ap
a
isti
lah
tek
nik
.
Be
ber
ap
a
isti
lah
ya
ng
ak
an
dib
ah
as
ant
ara
lai
n
ad
ala
h
ran
tai
29
kal
ibr
asi
,
ke
pe
ka
an,
ke
mu
da
ha
n
ba
ca,
his
ter
isi
s,
ke
pa
sif
an,
ke
sta
bil
an
nol
da
n
pe
30
ng
am
ba
ng
an.
4.1 Rantai Kalibrasi/Mampu Usut
Meskipun hubungan antara perubahan jarak yang terjadi pada sensor dan
perubahan harga yang ditunjukkan pada penunjuk/pencatat dapat dihitung dan
direncanakan secara teoritis, akan tetapi pada akhirnya setelah alat ukur selesai
dibuat, harus dilakukan suatu ka1ibarasi/peneraan yaitu mencocokkan harga-harga
(bukan satu harga) yang tercantum pada skala alat ukur dengan harga-harga standar
(harga “sebenarnya”). Kalibrasi bukan saja diharuskan untuk alat ukur yang baru
selesai dibuat, akan tetapi diwajibkan pula bagi alat ukur yang telah lama dipakai.
Hal ini perlu untuk menghindari penipuan” dari alat ukur, karena satu dan lain hal
misalnya keausan dan komponen-komponennya.
Untuk menjamin hubungannya dengan satuan standar panjang maka alat ukur
yang gunakan oleh operator mesin perkakas (alat ukur kerja) dapat diperiksa melalui
suatu rantai kalibrasi sebagai berikut,
Tingkat 1. Kalibrasi alat ukur kerja dengan alat ukur standar kerja.
Tingkat 2. Kalibrasi alat ukur standar kerja dengan alat ukur standar.
Tingkat 3. Kalibrasi alat ukur standar dengan alat ukur standar dantingkatan
yang lebih tinggi (standar nasional atau yang telahditera secara
nasional).
Tingkat 4. Kalibrasi standar nasional dengan standar meter
Tingkatan-tingkatan kalibrasi di atas sering disebut pula sebagai mampu usut
(traceability) dari ketelitian suatu alat ukur. Tingkatan1 dan mungkin juga tingkatan
2 dapat dilakukan oleh industri mesin yang bersangkutan, sedakan tingkatan 3 dan
mungkin juga tingkatan 4 dilaksanakan oleh beberapa Laboratorium Metrologi
Industri yang diberi wewenang. Cara kalibrasi bertingkat seperti diatas ini
31
dimaksudkan untuk menghindani peneraan alat ukur kerja langsung dengan standar
meter internasional.
4.2 Kepekaan (Sensitivity)
Kepekaan adalah kemampuan alat ukur untuk merasakan suatu perbedaan
yang relatif kecil dari harga yang diukur.
Misalnya dua alat ukur yang sejenis A dan B digunakan untuk memeriksa perbedaan
panjang yang relatif kecil, apabila alat ukur A lebih jelas menunjukkan perbedaan
tersebut pada skala dari alat ukur B, maka dikatakan alat ukur A lebih peka (sensitif)
dari pada alat ukur B. Kepekaan suatu alat ukur ditentukan oleh mekanisme
pengubahnya dan harganya dapat diketahui dengan cara membuat grafik antara harga
yang diukur dengan bacaan skala seperti gambar 3.31.
Gambar 26 kepekaan statu alat ukur
Dalam segala hal dikehendaki suatu hubungan yang linear antara
penunjukkan dan harga yang diukur. Oleh karena itu skala pada alat ukur hanya
dibuat sepanjang daerah yang linear dan diluar itu mungkin hubungan tersebut tidak
linear lagi (karena konstruksi alat ukur tidak memungkinkan untuk mendapatkan
daerah kerja yang sangat lebar).
32
4.3 Kemudahan Baca (Readability)
Kemudahan baca adalah kemampuan sistem pcnunjukkan alat ukur untuk
memberikan suatu angka yang jelas dan berarti.
Kemudahan baca suatu alat ukur dapat ditingkatkan dengan menbuat skala
nonius dan/atau mebuat garis-garis skala yang tipis dengan jarak yang kecil serta
jarum penunjuk yang tipis. Tetapi pembuatan skala seperti di atas memungkinkan
kesalahan baca, hal ini yang menjadi alasan mengapa sistem penunjuk digital
elektronis akhir-akhir mi menggeser kedudukan sistem penunjuk skala dengan jarum
atau garis indeks.
4.4 Histerisis
Histerisis adalah penyimpangan yang timbul saat dilakukan pengukuran
secara kontinyu daridua arah yang berlawanan, yaitu mulai dan skala nol hingga
skala maksimum kemudian diulangi dan skala maksimum sampai skala nol.
Bila suatu jam ukur digunakan untuk mengukur ketinggian secara kontinyu
bertambah dan pembacaan diulangi pada arah yang berlawanan (kontinyu menurun),
kemudian kita gambarkan kesalahannya2 yaitu penyimpangan penunjukkan jam ukur
terhadap tinggi sebenarnya sebagai sumbu tegak dan harga sebenarnya sebagai
sumbu datar, maka kemungkinan akan diperoleh bentuk kurva seperti ditunjukkan
pada gambar 27. Meskipun dapat terjadi kesalahan, tetapi kesalahan ini seharusnya
sama besarnya pada pembacaan naik dan pembacaan turun, sehingga kurva pada
pembacaan naik akan berimpit dengan kurva pada pembacaan turun. Pada
pengukuran ini terjadi histerisis yang disebabkan karena sewaktu bergerak ke atas,
poros akan melawan gaya gesekan serta gaya pegas (dan jam ukur), sedang waktu
bergerak turun poros menerima gaya pegas dan melawan gesekan.
2*desebut dengan kesalahan sistematis,yaitu perbedaan antara harga yang ditunjukkan oleh jam ukur dengan ketinggian sebenarnya. ketinggian sebenarnya ini dapat dicari dengan menggunakan rumus ilmu ukur sudut, apabila jarak pada sisi tegak dari segitiga siku-siku diketahui
33
Gambar 27. Histerisis yang mungkin ada pada waktu mengkalibrasi jam ukur.
Supaya histerisis tidak terjadi, gesekan pada poros dengan bantalannya harus
diperkecil sehingga pengaruhnya dapat diabaikan. Pengaruh histerisis dapat
diperkecil bila pengukuran dilakukan sedemikian rupa sehingga hanya sebagian kecil
dari skala alat ukur yang digunakan. Inilah alasanya mengapa sewaktu melakukan
pengukuran dengan cara tak langsung tinggi dan alat ukur standar (susunan blok
ukur) kurang lebih harus dibuat sama dengan tinggi dan obyek ukur, sehingga selisih
ketinggian yang ditunjukkan oleh komparator sedikit (dalam beberapa mikron).
4.5 Kepasifan (Passivity) Atau Kelambatan Reaksi
Kepasifan adalah situasi dimana perbedaan/perubahan kecil yang dirasakan
sensor tidak mempengaruhi jarum penunjuk, Jarum penunjuk tetap diam.
Kepasifan yang terjadi pada alat ukur mekanis disebabkan oleh pengaruh
kelembaman, misalnya pegas pada alat ukur tersebut tidak elastis sempurna.
Kepasifan dapat pula diartikan sebagai kelambatan alat ukur untuk bereaksi
atas adanya perubahan yang dirasakan oleh sensor. Kerugian seperti ini dapat dialami
oleh alat ukur pneumatis dengan sistem tekanan terbalik, yaitu apabila pipa elastis
yang menghubungkan sensor dengan ruang perantara terlalu panjang. Karena volume
udara (yang diukur tekanannya) terlalu besar, maka pengaruh kompresibilitas dari
udara menjadi terasa, akibatnya reaksi dari barometer menjadi lambat.
4.6 Pergeseran (Shifting, Drift)
Pergeseran adalah kondisi dimana terjadi perubahan harga ditunjukkan jarum
penunjuk, tetapi sesungguhnya sensor tidak mengisyaratkan suatu perubahan.
34
Keadaan ini sering dialami oleh alat ukur dengan pengubah elektris, dimana
suatu perubahan temperatur (didalam alat ukur tersebut) dapat mempengaruhi sifat-
sifat dan komponen ektroniknya yang sudah tua.
4.7 Kestabilan Nol (Zero Stability)
Suatu alat ukur dikatakan memiliki kestabilan nol yang jelek bila jarum
penunjuk alat ukur tersebut tidak kembali ke posisi semula saat benda ukur dilepas
(dimana saat awal, yaitu sebelum mengukur, jarum telah diset nol).
Keadaan ini sangat erat hubungannya dengan histerisis, yang antara lain
disebabkan oleh keausan pada mekanisme penggerak jarum penunjuk.
4.7 PENGAMBANGAN (FLOATING)
Pengambangan terjadi apabila jarum penunjuk selalu berubah posisinya
(bergetar) atau angka terakhir/paling kanan dan penunjuk digital berubah ubah.
Hal ini disebabkan oleh adanya perubahan-perubahan yang kecil yang
dirasakan sensor yang kemudian diperbesar oleh bagian pengubah alat ukur. Semakin
peka alat ukur, kemungkinan terjadinya pengambangan sewaktu proses pengukuran
berlangsung adalah besar. Dengan demikian alat ukur yang peka harus dipakai
dengan cara yang cermat serta hati-hati, getaran pada alat ukur dan benda ukur tidak
boleh terjadi.
Dari pembahasan mengenai beberapa sifat alat ukur ini dapat disimpulkan
bahwa ketidaksempurnaan mungkin dapat terjadi setelah alat ukur dipergunakan
untuk selang waktu tertentu.Dengan demikian kalibrasi harus sering dilakukan bagi
suatu alat ukur kerja, karena semakin sering alat ukur tersebut dipakai kemungkinan
timbulnya sifat-sifat yang jelek akan semakin besar. Dalam hal ini kalibrasi dapat
diartikan secara lebih luas lagi, yaitu tidak hanya mencocokkan penunjukkan
skalanya melainkan juga memeriksa beberapa sifat yang telah dibahas di atas.
5. PENYIMPANGAN DALAM PROSES PENGUKURAN
Pengukuran adalah merupakan proses yang mencakup tiga bagian yaitu benda
ukur, alat ukur pengukur(orang). Karena ketidak-sempurnaan dari masing-masing
35
bagian ini maka tidak satu pun pengukuran yang memberikan ketelitian yang absolut.
Kesalahan akan selalu ada yaitu perbedaan antara hasil pengukuran dengan harga
yang dianggap benar. Setiap pengukuran mempunyai ketidak-telitian (kesalahan)
yang berbeda-beda, bergantung pada kondisi alat ukur, benda ukur, metoda
pengukuran dan kecakapan si pengukur. Apabila suatu pengukuran dilakukan secara
berulang (n kali pengukuran yang identik), maka hasil dari setiap pengukuran
tersebut tidak selalu tepat sama. hasil pengukuran tersebut akan terpencar di sekitar
harga rata-ratanya.
Dari pembahasan di atas, maka dapat didefinisikan dua istilah yang pcnting
dalam pengukuran, yaitu ketelitian dan ketepatan.
Ketelitian (accuracy)
Ketelitian adalah kemampuan proses pengukuran untuk menunjukkan harga
yang sebenarnya. Harga sebenarnya tidak pernah diketahui, yang dapat ditentukan
hanyalah harga pendekatan atau yang disebut dengan harga yang dianggap benar.
Perbedaan antara harga yang diukur dengan harga yang dianggap benar disebut
kesalahan sistematis (systematic error). Semakin kecil kesalahannya, maka proses
pengukuran dikatakan semakin teliti.
Ketepatan (precision, repeatability).
Ketepatan adalah kemampuan proses pengukuran untuk menunjukkan hasil
yang sama dan pengukuran yang dilakukan berulang dan identik.
Hasil pengukuran selalu akan terpencar di sekitar harga rata-ratanya. Semakin
dekat harga harga tersebut dengan harga rata-ratanya, maka proses pengukuran
tersebut dapat dikatakan mempunyai ketepatan yang tinggi. Ukuran yang dipakai
untuk menyatakan ketepatan adalah besarnya kesalahan rambang (random error).
Faktor-faktor yang membuat suatu proses pengukuran menjadi tidak teliti dan
tidak tepat dapat berasal dan alat ukur, benda ukur posisi pengukuran, lingkungan
dan pengukur.
5.1 Penyimpangan Yang Bersumber Dari Alat Ukur.
36
Untuk menghindari kesalahan yang bersumber dan alat ukur, maka alat ukur
yang akan digunakan harus dikalibrasi. Di samping kesalahan yang diakibatkan oleh
keausan bidang kontak (sensor) yang menyebabkan terjadinya kesalahan sistematik,
maka kesalahan lain yang mungkin terjadi adalah histerisis, kepasifan, pergeseran
dan kestabilan nol. Sedangkan kesalahan rambang dapat diketahui dengan melakukan
pengukuran yang berulang dan identik (paling sedikit 20 kali). Besarnya kesalahan
rambang penting untuk diketahui terutama untuk alat ukur pembanding.
5.2 Penyimpangan Yang Bersumber Dari Benda Ukur
Tekanan Tekanan kontak dan sensor alat ukur atau berat benda ukur sendiri
akan mengakibatkan beban yang pada akhirnya menyebabkan benda ukur yang
elastis akan terdeformasi (berubah bentuknya). Adanya deformasi ini yang
mengakibatkan kesalahan pembacaan sensor alat ukur yang mempengaruhi hasil
pengukuran secara langsung.
Suatu pengukuran dengan menggunakan alat ukur dengan sensor mekanis
akan memberikan suatu tekanan tertentu pada permukaan obyek ukur. Beberapa alat
ukur misalnya mikrometer dapat menyebabkan suatu deformasi pada permukaan
obyek ukur yang relatif lunak (aluminium) ataupun lenturan pada diameter silinder
dengan dinding yang relatif tipis. Oleh karena itu pada mikrometer selalu
diperlengkapi suatu alat yang disebut dengan pembatas momen putar yang berfungsi
untuk menjaga tekanan pengukuran sekecil mungkin dan konstan. Jika kondisi benda
ukur sedemikian kritisnya, maka disarankan menggunakan alat ukur dengan sensor
optis ataupun pneumatis.
37
a. Pengaruh tekanan kontak a. Pengaruh tekanan kontak pada benda
pada benda ukur yang lunak ukur (selinder) yang berdinding tipis
Lenturan di ujung sama dengan tenturan
ditongah den merupakan harga lenturan
minimum. (digunakan dalam rnongukur
kelurusan dengan metoda straight edge)
Pemendekan garis netral akibat lenturan
merupakan pemendekan yang terkecil
(digunakan dalam menumpu ’standar
paris’
Permukaan kedua ujung batang tetap
sejajar meskipun ada lenturan
(digunakan dalam menyatukan batang
ukur)
c. Batang Uniform yang ditumpu simetrik
Gambar 28 Pengaruh elastisitas benda ukur pada waktu pengukuran.
Bila suatu batang dengan penampang yang sama untuk seluruh panjangnya
diletakkan pada dua tumpuan, maka akan terjadi lenturan akibat berat batang sendiri.
Besarnya lenturan ini bergantung pada jarak kedua tumpuan tersebut yang diletakkan
secara simetrik (lihat gambar 28). Jika dikehendaki kedua ujungnya tetap lurus
misalnya pada peletakkan batang ukur (end bar) dimana permukaan pada kedua
ujungnya harus sejajar, maka jarak kedua tumpuan (s) harus sama dengan 0,577 kali
panjang batang (s=0,577 ). Kedua titik tumpuan ini disebut dengan titik Airy (Airy
points). Biasanya terdapat tanda pada batang ukur yang menyatakan letak titik Airy .
Seandainya dikehendaki besar lenturan yang terjadi minimum, misalnya pada
peletakkan batang penggaris secara mendatar pada dua tumpuan, maka jarak kedua
tumpuan tersebut harus sama dengan 0,554 kah panjang batang (s=0,554l)*.
Seandainya dikehendaki besar lenturan yang minimum pada garis netral, misalnya
38
pada peletakkan standar garis dimana skalanya terletak pada bidang netral, maka
jarak kedua tumpuan tersebut harus sama dengan 0.559 kali panjang batang (s=O.559
) Kedua titik tumpuan ini disebut dengan titik Bessel.
Bila saat pengukuran digunakan penjepit untuk menjaga agar benda kerja
tidak bergerak selama proses pengukuran, maka posisi penjepit harus ditentukan
sedemikan rupa agar tidak menimbulkan deformasi yang merugikan.
5.3 Penyimpangan Yang Bersumber Dari Posisi Pengukuran
Prinsip ABBE menyatakan bahwa garis pengukuran harus berimpit dengan
garis dimensi. Kesalahan posisi pengukuran dapat mengakibatkan garis pengukuran
membentuk sudut sebesar dengan garis dimensi sehingga terjadi kesalahan yang
disebut dengan kesalahan kosinus (cosine error).
Gambar 29 kesalahan kosinus dan sinus
Penggunaan mikrometer dengan posisi pengukuran yang salah dapat
mengakibatkan kombinasi kesalahan kosinus dan kesalahan sinus (sine error), lihat
gambar 29.
5.4 Penyimpangan Akibat Pengaruh Lingkungan
Kondisi lingkungan pengukuran dapat mengakibatkan penyimpangan-penyi
mpangan yang pada akhirnya mempengaruhi hasil pengukuran. Penerangan yang
39
tidak cukup dapat mengakibatkan kesalahan pembacaan skala. Kesalahan sistematis
dapat terjadi akibat adanya debu yang menempel pada permukaan sensor mekanis
dan permukaan obyek ukur. Pengukuran dengan menggunakan. alat ukur dengan
kepekaan tinggi akan terganggu oleh adanya getaran.
Temperatur ruangan akan mempengaruhi hasil pengukuran, karena benda
padat, terutama logam, akan berubah dimensinya apabila temperaturnya berubah.
Supaya hasil pengukuran akan selalu sama, maka ditetapkan temperatur standar
untuk pengukuran geometrik yaitu sebesar 20 °C.
Perubahan panjang akan terjadi pada pengukuran langsung adalah
(6)
dimana
= perubahan panjang, mm = panjang obyek ukur, mm = ko muai panjang, °C
= 23,8. 106 untuk aluminium = 16,5.10 unflik tembaga = 12,0.106 untuk baja = 10,5.106 untuk besi tuangt = temperatur obyek ukurts = temperatur standar = 20°C
Misalkan suatu poros baja yang baru saja dibubut sampai diameter nominal
100 mm dapat mempunyai temperatur sekitar 40°C. Seandainya pengukuran
diameter dilakukan pada temperatur ini, maka diameter poros tersebut akan lebih
besar kurang lebih 0,023 mm bila dibandingkan dengan diameternya pada temperatur
standar.
Dengan demikian untuk suatu sistem pengukuran (benda ukur dan alat ukur)
harus selalu diusahakan supaya temperaturnya sama rata. Alat ukur-alat ukur yang
disimpan dalam ruang ukur (Metrology Laboratory) akan mempunyai temperatur
yang sama dengan ruang ukur (20°C), oleh karena itu suatu alat ukur (misalnya blok
ukur) yang kita pegang terlalu lama (karena panas tubuh manusia) akan mempunyai
temperatur lebih tinggi dari alat-alat yang lain. Demikian pula benda ukur atau alat-
alat lain yang dibawa masuk ke ruang ukur perlu waktu penyesuaian temperatur.
40
5.5 Penyimpangan Yang Bersumber Dari Pengukur
Dua orang yang melakukan pengukuran secara bergantian dengan
menggunakan alat ukur dan benda ukur serta kondisi lingkungan yang dianggap sama
(tak berubah) akan menghasilkan data yang berbeda. Sumber dari perbedaan ini
dapat berasal dari cara mengukur, pengalaman dan keahlian serta kemampuan
masing-masing pengukur. Mengukur adalah suatu perkerjaan yang memerlukan
kecermatan, pengalaman peraktek, mengetahui sumber penyimpangan, memiliki
dasar tentang alat ukur, dapat menganalisa dan memilih alat ukur dan menyadari
hasil pengukuran tanggung jawabnya.
BAB III
ALAT UKUR DAN PEMAKAIANNYA
1 PENDAHULUAN
Dalam metrologi industri alat ukur amat beraneka ragam, mulai dari yang
umum penggunaannya sampai yang khusus dibuat untuk tujuan pengukuran tertentu,
maka dikenal dari segi pemakaiannya alat ukur dapat dikelompokkan sebagai
berikut : - Alat ukur linier langsung,
41
- Alat ukur linier tak langsung,
- Alat ukur sudut,
- Alat ukur kedataran, kelurusan dan kerataan,
- Metrotogi ulir,
- Metrotogi roda gigi,
- Alat ukur kebulatan dan beberapa kesalahan bentuk, dan
- Alat ukur kekasaran permukaan.
2. ALAT UKUR LINIER LANGSUNG
Pengukuran linier merupakan pengukuran yang sering dilakukan. Dari cara
pengukurannya dikenal dua jenis alat ukur linier, yaitu alat ukur linier langsung dan
alat ukur linier tak langsung. Dengan alat ukur linier langsung maka hasil
pengukuran dapat langsung dibaca pada bagian penunjuk (skala) dan atat ukur
tersebut. Jenis alat ukur linier langsung yang akan dibahas dapat dibedakan menjadi
tiga golongan yaitu :
- mistar ukur
- mistar ingsut dan
- mikrometer
2.1 MISTAR UKUR
Mistar merupakan alat ukur linier yang paling sederhana. Biasanya berupa
pelat dan baja atau kuningan dimana pada kedua sisi dari satah satu permukaannya
diberi skala (metrik dan inci). Panjang dari skala ukurannya adalah 150 mm - 300
mm dengan pembagian dalam 1/2 atau 1 mm.
Pengukuran dilaksanakan dengan menempelkan mistar ini pada obyek ukur
sehingga panjang dan obyek ukur dapat langsung dibaca pada skala mistar ukur.
Kecermatan pembacaan tidak lebih kecil dari 1/2 mm, oleh sebab itu mistar ukur
tidak dapat digunakan untuk pengukuran dengan kecermatan tinggi. Dalam metrologi
industri, mistar ukur hanya dipakai untuk memperkirakan dimensi obyek ukur serta
untuk melakukan penggambaran secara kasar.
42
Ujung dari mistar kadang-kadang diberi berkait, sehingga pengukuran dapat
dimulai dari ujung benda ukur. Mistar ukur yang baik dibuat dari baja paduan nikel
dan dibentuk dengan penampang X, I atau segitiga atau meteran gulung.
Meteran lipat, biasanya dibuat dari aluminium atau baja. melihat
konstruksinya maka meteran lipat sebetulnya merupakan gabungan dari mistar ukur
dengan sambungan engsel pada setiap ujungnya. Mengingat kemungkinan ausnya
engsel dan ketidak lurusan garis pengukuran sewaktu melakukan pengukuran, maka
meteran lipat tidak akan memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan
penggunaan mistar ukur biasa.
Meteran gulung, dibuat dari pelat baja tipis yang dapat digulung dan
ditempelkan dalam suatu kotak. Penggulungannya dapat dipermudah dengan bantuan
suatu pegas. Pada ujung dari pelat diberi kaitan atau gelang guna mempermudah
pengukuran. Contoh dan mistar ukur meteran lipat atau meteran gulung adalah
seperti gambar 30.
Gambar 30 beberapa jenis mistar ukur
2.2 MISTAR INGSUT
Mistar ingsut kadang-kadang disebut mistar geser, jangka sorong, jangka
geser atau schuifmaat. Prinsipnya sama seperti mistar ukur yaitu dengan adanya skala
linier pada batangnya, sedangkan perbedaannya terletak pada cara pengukuran obyek
ukur. Pada mistar ingsut dibuat rahang ukur tetap dan rahang ukur gerak yang
berfungsi sebagai sensor yang menjepit benda ukur sewaktu melakukan pengukuran.
43
Gambar 31 mistar ingsut nonius
1. Kunci luncur 6. Penggerak halus2. Kunci penggerak halus 7. Peluncur3. Skala utama 8. Sensor (rahang gerak)4. Batang 9. Rahang tetap5. Lidah pengukur kedalaman 10.Nonius
Permukaan kedua rahang ukur ini dibuat sejajar dan relatif kuat untuk
menghindari kesalahan ukur. Batang ukurnya dibuat kaku dengan permukaan yang
keras sehingga tidak mudah melentur dan tahan aus sebab rahang ukur gerak harus
menggeser pada permukaan batang ini. Pembacaan skala linier (skala utama)
dilakukan melalui garis indeks yang terletak pada peluncur (yang bersatu dengan
rahang ukur gerak) dan kecermatan pembacaannya dapat lebih baik dan mistar ukur
(lebih kecil 0,5 mm) karena dibantu dengan skala nonius. Untuk menaikkan
kecermatan pembacaan, maka selain dengan skala nonius ada pula mistar ingsut
dilengkapi jam ukur, dengan demikian dikenal dua jenis mistar ingsut yaitu, mistar
ingsut nonius dan mistar ingsut jam.
2.2.1 Mistar Ingsut Nonius (Vernier Caliper)
Ada dua jenis utama dan mistar ingsut sebagaimana yang ditunjukkan pada
gambar 31. Jenis pertama hanya digunakan untuk mengukur dimensi luar dan
dimensi dalam, sedangkan jenis kedua selain untuk mengukur dimensi dalam dapat
juga digunakan untuk mengukur kedalaman.
44
Mistar ingsut mempunyai kapasitas ukur sampai dengan 150 mm, sedangkan
untuk jenis yang besar dapat mencapai 1000 mm. Kecermatan pembacaan
bergantung pada skala noniusnya dalam hal ini adalah 0,1, 0,05 atau 0,02 mm.
Beberapa hal yang harus diperhatikan waktu menggunakan mistar ingsut :
- Rahang ukur gerak (peluncur) harus dapat meluncur pada batang ukur
dengan baik tampa bergoyang.
- Periksa kedudukan nol serta kesejajaran dan pemukaan kedua rahang.
- Pengukuran sedapat mungkin tidak dilakukan dengan menempatkan
benda ukur pada ujung rahang ukur.
- Berikan tekanan sekecil mungkin natara sensor dengan benda ukur.
Ketepatan pengukuran dipengaruhi oleh besarnya tekanan yang diberikan.
Untuk mendapatkan tekanan yang sama perlu dilakukan latihan sehingga
ujung jari yang menggerakkan peluncur dapat merasakan tekanan
pengukuran yang baik. Apabila ada, gunakan mur penggerak halus.
- Pembacaan skala nonius mungkin dilakukan setelah mistar ingsut
diangkat dari obyek ukur dengan hati (setelah peluncur dikunci).
Miringkanlah mistar ingsut mi sehingga bidang skala nonius sejajar
dengan bidang pandangan agar mempermudah penentuan garis nonius
yang segaris dengan garis skala utama.
Beberapa jenis penggunaan yang dapat di lakukan dengan mistar ingsut ini
ditunjukkan oleh gambar 32.
45
a. Mengukur ketebalan, jarak luar atau diameter luarb. Mengukur kedalamc. Mengukur tingkatd. Mangukur jarak celah atau diameter dalam.
Gambar 32 Contoh pemakaian mistar ingsut
Gambar 33 Mistar ingsut Jam
2.2.2 Mistar ingsut Jam (Dial Caliper)
Mistar ingsut jam adalah mistar ingsut yang dilengkapi jam ukur sebagai
pengganti dari skala nonius. Gerak lurus dan sensor diubah menjadi gerak putar dari
jarum penunjuk dengan perantaraan roda gigi pada poros jam ukur dan batang
bergigi yang melekat ditengah-tengah sepanjang batang mistar (lihat gambar 33).
Kecermatan mistar ingsut jam adalah sama seperti mistar ingsut nonius, yaitu
0,10 mm, 0,05 mm atau 0,02 mm. Pada mistar ingsut dengan kecermatan 0,10 mm,
satu putaran jarum penunjuk terbagi dalam 100 bagian skala, yang berarti satu
putaran jarum penunjuk disebabkan oleh pergeseran sensor (rahang ukur gerak)
sejauh 100 x 0,10 mm atau 10 mm. Tiap sepuluh bagian skala jam ukur diberi angka
satuan mm, dengan demikian pembagian skala utamanya (pada batang ukur) cukup
46
dalam selang 1 cm saja. Pembagian skala untuk kecermatan 0,10 mm dan untuk
kecermatan yang lain adalah seperti tabel 4.2. 1.
Tabel 5 Pembagian skala dan beberapa kecermatan mistar ingsut jam.
kecermatan Pergeseran sensor persatu putaran
Letak angka dalam setiap
Pembagian skala utama dalam selang
0,1 mm 10 mm 10 bagian 1 cm
0,05 mm 5 mm 20 bagian 1 mm
0,02 mm 2 mm (5 bagian dalam
satuan 0,1mm)
1 mm
Gambar 34 mistar ingsut batas (Dial snap caliper)
2.2.3 Mistar Ingsut Ketinggian (Kaliber Tinggi/Height Gauge)
Suatu jenis mistar ingsut yang berfungsi sebagai pengukur ketinggian disebut
mistar ingsut ketinggian atau kaliber tinggi. Alat ukur ini dilengkapi dengan rahang
ukur yang dapat bergerak vertikal relatif tehadap batang berskala yang tegak lurus
dengan landasannya. Permukaan rahang ukur sejajar dengan permukaan bawah dari
landasan, dengan demikian garis pengukuran adalah tegak lurus dengan permukaan
bawah dari landasan. Oleh karena itu di dalam proses pengukuran diperlukan suatu
bidang datar sebagai referensi yang dalam hal ini digunakan meja rata3 yang
merupakan satu-satunya alat ukur bantu yang harus dipakai untuk meletakkan mistar
ingsut bersama-sama dengan benda ukurnya.
3
47
‘ Meja rata (surface plate) adalah alat ukur bantu yang sangat banyak gunanya. Meja
rata h arus selalu ada pada pabrik mesin (di bagian pengukuran) tcrlebih-lebih pada
Laboratoriuin Metrologi Industri. Dirnensi dan meja rata bermacam-macam
tergantung dan keperluan, biasanya dibuat dan besi tuang kelabu ataupun dan batu
granit. Permukaan ineja rata dibuat rata dengan toleransi kerataan dalam m untuk
setiap panjang 100 mm sesuai dengan kualitasnya
Pada jenis tertentu, skala utama pada batang ukur dapat diatur ketinggiannya
dengan menggunakan penyetel yang terletak dipuncaknya. Dengan demikian
pembacaan ukuran dapat diatur mulai dengan bilangan bulat sehingga mempermudah
perhitungan hasil pengukuran. Pada jenis yang lain dilengkapi dengan jam ukur
beserta penunjuk berangka mekanik atau elektronik. Pada waktu memulai
pengukuran, untuk setiap kedudukkan rahang ukur, angka pada penunjuk berangka
dapat distel nol, sehingga pada saat akhir pengukuran hasil pengukuran dapat
langsung di ketahui.
Dengan peralatan lain yang dipasang pada peluncur maka mistar ingsut
ketinggian ini dapat dipakai untuk bermacam-macam pengukuran, antara lain
- Mengukur ketinggian.
- Membuat garis gores.
- Alat ukur pembanding. Rahang ukur dapat diganti dengan jam ukur (dial
comparator) sehingga selisih ketinggian dari dua permukaan yang hampir
sama tingginya dapat dibaca pada jam ukur. Alat ukur kemiringan. busur
bilah dapat dipasang pada peluncur, sehingga kemiringan suatu
permukaan relatif terhadap bidang dasar (meja rata) dapat diketahui.
2.2.4 Beberapa jenis lain dan Mistar Ingsut
Mistar ingsut merupakan alat ukur yang praktis dengan kecermatan
maksimum yang dapat dicapainya sebesar 0,02 mm. Kecermatan setinggi ini dalam
beberapa hal dianggap cukup untuk mengukur obyek ukur, yaitu apabila dalam
gambar tekniknya daerah toleransi yang ditentukan tidak lebih kecil dari kecermatan
48
alat ukur. Karena kesederhanaan konstruksinya maka dapat dibuat bermacam-macam
jenis mistar ingsut untuk berbagai keperluan sebagaimana yang ditunjukkan pada
gambar berikut ini.
Gambar 35 bagian-bagian dari mistar ingsut ketinggian
Gambar 36 mistar ketinggian dengan penunjuk berangka mekanik dan elektrik
49
a. Mengukur tinggi e. Mengukur jarak senter antara lubang (dengan menggunakan peraba senter)
b. Membuat garis gores C. Membanding tinggi f.Pembanding kedalaman(dipasang pada miMengukur d. Mengukur kemiringan mistar Ingsut ketinggian menggantikan rahang ukur
Gambar 37 Berbagai pengukuran dengan Mistar Ingsut Ketinggian.
50
51
C. Mistar insut diameter alur dalam (Groove vernier calliper)
Untuk mengukur alur di dalam selinder min. 30 mm
h. mistar ingsut serba guna (Universal vernier caliper)
- pengukur diameter iuar/tebal plat
-pengukur diameter dalani
- Pengukur kedalaman
- pengukur sudut
- pengukur tinggi
52
-dapat sebagai jangka dan penggores
-dapat sebagai pembagi (jarak).
53
2.3 MIKROMETER
Mikrometer merupakan alat ukur linier yang mempunyai kecermatan yang
lebih baik dibandingkan mistar ingsut. Mikrometer memiliki kecermatan sampai 0,01
mm, dan tidak mencapai satu mikrometer (meskipun namanya adalah mikrometer).
Tetapi terkadang terdapat pula mikrometer yang dibuat dengan kecermatan 0,005
mm, 0,002 mm, 0,00 1 mm dan bahkan sampai 0,0005 mm (dibantu.dengan skala
nonius). Meskipun demikian karena keterbatasan dan ketelitian pembuatan ulir yang
merupakan komponen utama dan sistem pengubah mikrometer ini, maka derajat
kepercayaan atas hasil pengukuran akan turun apabila mikrometer tersebut
mempunyai kecermatan yang lebih kecil dan 0,005 mm.
Komponen terpenting dari mikrometer adalah ulir utama. Dengan memutar
silinder putar satu kali maka poros ukur akan bergerak linier sepanjang satu kisar
sesuai dengan besar kisar (pitch) dan ulir utama (biasanya 0,5 mm). Meskipun ulir
utama ini dibuat dengan teliti, tetapi kesalahan akan selalu ada. Di sepanjang ulir
utama kesalahan kisar pada suatu tempat akan berbeda dengan kesalahan kisar di
tempat lain. Apabila poros ukur digerakkan mulai dan nol sampai batas akhir maka
kesalahan kisar ini akan terkumpul sehingga menimbulkan kesalahan yang disebut
kesalahan kumulatif. Oleh karena itu untuk membatasi kesalahan kumulatif tersebut
maka biasanya panjang ulir utama (jarak pergerakan poros ukur) hanya dibuat sampai
25 mm.
54
Gambar 42 Bagian-bagian Mikrometer luar.
2.3.1 Menggunakan mikrometer (0,-25 mm)
Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam menggunakan mikrometer adalah :
- Permukaan benda ukur dari mikrometer harus bebas dari kotoran.
- Sebelum digunakan, kedudukan nol mikrometer harus diperiksa.
- Buka mulut ukur sampai sedikit melebihi dimensi obyek ukur.
- Benda ukur dipegang dengan tangan kiri dan mikrometer dengan tangan
kananseperti ditunjukkan gambar 43.
- Pada saat mengukur poros ukur tidak boleh menekan benda ukur terlalu
keras yang dapat menyakibatkan deformasi benda ukur dan kerusakan
pada ulir utama.
2.3.2 Pemeliharaan dan Kalibrasi Mikrometer
Setelah dipergunakan bersihkan mikrometer tersebut dengan lap bersih dan
diberi sedikit vaseline pada poros ukur dan kedua muka ukurnya untuk mencegah
timbulnya karat . Bagian lain dari mikrometer yang telah dilapisi (dengan email atau
chrom) tidak perlu diberi vaseline.
55
Setelah digunakan dalam jangka waktu tertentu maka semua alat ukur,
termasuk mikrometer, harus dikalibrasi. Kalibrasi dapat dilaksanakan secara periodik
dalam selang waktu tertentu bergantung pada frekuensi penggunaan alat ukur
tersebut. Pengkalibrasian mikrometer dapat dilakukan melalui pemeriksaan sebagai
berikut
- Silinder putar/poros ukur harus dapat berputar dengan baik, tidak terjadi
goyangan akibat ausnya ulir utama.
- Bila mulut ukur dirapatkan maka garis referensi harus menunjuk pada nol.
- Kedua muka ukur (permukaan sensor’) harus rata dan sejajar. Karena
adanya keausan, maka muka ukur dapat menjadi tidak rata dan tidak
sejajar sehingga dapat menimbulkan kesalahan ukur.
- Setiap harga yang ditunjukkan oleh mikrometer harus sesuai dengan
ukuran standar yang benar.
- Beberapa bagian lain seperti gigi gelincir (ratchet) dan pengunci poros
ukur harus berfungsi dengan baik.
Berikut ini akan dibicarakan pemeriksaan kerataan/kesejajaran muka ukur
dan kebenaran dari skala mikrometer.
Pemeriksaan kerataan dan muka ukur
Kerataan dan salah satu muka ukur dapat diperiksa dengan menggunakan
Kaca Datar (Optical flat), yaitu sekeping kaca (dan gelas atau batu Sapphire) yang
mempunyai satu permukaan yang rata dengan toleransi kerataan sebesar 0,2
sampai 0,05 . Setelah muka ukur dibersihkan maka kaca datar ini diletakkan
dengan hati-hati diatasnya (pada salah satu muka ukur).
Gunakan sumber cahaya monokromatik, atau cukup gunakan lampu biasa
untuk memeriksa kerataan dan muka ukur. Bila muka ukur tersebut rata maka muka
ukur tesebut dapat dilihat melalui kaca datar dengan jelas tanpa ada garis berwarna.
Sebaliknya untuk muka ukur yang tidak rata maka akan telihat garis-garis berwarna4
dengan pola tertentu yang menandakan ketidak-rataan muka ukur tersebut. Satu garis
4
56
berwarna menyatakan ketidak-rataan sebesar 0,32 . Mikrometer dianggap masih
baik bila paling banyak terlihat 2 garis berwarna (4 garis untuk mikrometer besar
dengan kapasitas lebih dan 250 mm). Periksa juga kerataan dan muka ukur yang lain.
Gamabar 44 pemeriksaan kerataan muka ukur dengan menggunakan kaca datar
Pemeriksaan kesejajaran kedua muka ukur
Selain harus rata maka kedua muka ukur harus sejajar. Untuk memeriksa
kesejajaran dapat digunakan sejenis kaca datar yang memiliki dua permukaan yang
rata dan sejajar, oleh sebab itu disebut dengan kaca paralel (optical parallel). Kaca
paralel biasanya tersedia dalam beberapa ketebalan misalnya 12,00 mm, 12,12 mm,
12,25 mm dan 12,37 mm5, dengan demikian dapat dipakai secara berurutan untuk
memeriksa kesejajaran kedua muka ukur pada kedudukan silinder putar (poros ukur).
Setelah kedua muka ukur dibersihkan, letakkan salah satu kaca paralel di
antara kedua muka ukur. Kemudian kaca paralel ini dijepit dengan cara memutar
silinder putar (melalui gigi gelincir) dengan sangat hati-hati. Dengan bantuan sumber
cahaya, maka pada kedua muka ukur tersebut bila dilihat melalui kaca paralel
terdapat sama atau beberapa garis berwarna dengan pola tertentu, lihat gambar 44.
Untuk memeriksa kesejajaran kedua muka ukur dan mikrometer dengan kapasitas
lebih dari 25 mm digunakan bantuan blok ukur, dalam hal ini blok ukur dijepit di
antara dua buah kaca paralel.
Setelah pola dan jumlah garis interferensi tersebut diamati, maka prosedur
penjepitan dan pengamatan diulang pada empat kedudukan di sekeliling pusat
5
57
(kedudukan pertama) pada jarak kurang Iebih 1,5 mm. Dari kelima pengamatan garis
interferensi ini ambil harga (jumlah) yang terbesar, kemudian bandingkan dengan
standar kesejajaran yaitu jumlah bans maksimum yang diijinkan (lihat tabel 6).
Pemeriksaan kebenaran skala mikrometer
Hasil pengukuran yang ditunjukkan alat ukur harus sesuai dengan ukuran
yang dianggap benar (ukuran standar). Karena kesalahan dalam proses pembuatan
alat ukur atau keausan/kerusakan setelah alat ukur tersebut digunakan, maka alat
ukur tersebut kemungkinan tidak lagi menunjukkan harga yang dianggap benar.
Landasan poros ukur penafsiran dari bentuk dan jumlah garis-garis
Tetap keparalelan
a). Kedua permuaan rata/datar dan pararel
kepararelan : 0,32 x 20,6
b). Kedua permukaan rata/datar dan pararel
keparalelan : 0,32 x 80,96 = 1
c.) landasan tetap berbentuk bulat, sebesar
0,32 x 2 = 0,64 .poros ukurberbentuk
lengkung dengan kemiringanterhadap
landasan tetap sebesar 0,32 x 3 =1
keparalelan : 0,32 x 5 =1,6
d). Landasan tetap berbentuk bulat sebesar 0,6 dan poros
ukur berbebtuk bulat pada ujungnya.
Keparalelan : 0,32 x 41,31
Gambar 45. Pemeriksaan kesejajaran kedua muka ukur dengan kaca paralel
Tabel 6 jumlah garis maksirnum (ketidak sejajaran maksimum) yang diijinkan menurut standar Jepang, JIS B7502.
Kapasitas mikrometer (mm) Jumlah garis Kesejajaran dalam
58
s.d75
di atas 75 s.d. 175
di atas 175 s.d.275
di atas 275 s.d.375
di atas 374 s.d.475
di atas 475 s.d.500
6
9
13
16
19
22
2
3
4
5
6
7
Untuk memeriksa kebenaran dan skala mikrometer digunakan satu atau
beberapa blok ukur dan kelas 1 atau kelas 2 sebagai ukuran standar. Seluruh daerah
ukuran mulai dari nol sampai dengan kapasitas maksimum (25 mm) harus diperiksa
dengan cara bertingkat, yaitu memilih beberapa blok ukur dengan kenaikkan ukuran
sebesar 0,5 mm. Setelah posisi nol diperiksa (kalau perlu distel dahulu) maka
kalibrasi dimulai dengan mengukur blok ukur 0.5 mm dan kesalahan (kesalahan
sistematik) yang mungkin terjadi adalah
Kesalahan = pembacaan mikrometer - ukuran blok ukur
Harga kesalahan ini setiap kali dicatat sampai akhirnya dicapai kapasitas
maksimum dan mikrometer (25 mm). Kemudian pengukuran diulangi lagi dari mulai
kapasitas maksimum sampai ke nol. Setelah kedua harga kesalahan (dan pengamatan
naik dan pengamatan turun) dirata-ratakan, maka dapat dibuat grafik kesalahan
kumulatif (cumulative error) seperti gambar 46. Jarak antara titik teratas dan titik
terbawah pada kurva kesalahan kumulatif disebut dengan kesalahan total (total error).
Jika perlu, kurva disekitar titik teratas dan titik terbawah (0,5 mm sebelah kirinya
sampai 0,5 mm sebelah kanannya) diperjelas dengan cara mengambil tingkatan
ukuran blok ukur sebesar 0,1 mm.
Dalam cara kalibrasi seperti di atas, kedudukkan silinder putar selalu diputar
penuh satu putaran, dengan demikian untuk kedudukan yang lain tidak diperiksa.
Supaya silinder putar tidak selalu diputar penuh, maka dapat dipilih ukuran blok ukur
59
dengan tingkatan ukuran kenaikan sebagai berikut 2.5; 5.1; 7.7; 10.3; 12.9; 15.0;
17.6; 20.2; 22.8; dan 25.0
Gambar 46 Kurva kesalahan kumulatif
Tabel 7. Harga kesalahan kumulatif maksimum yang diijinkan menurut standar Jepang JIS B7502.
2.3.3 Beberapa Jenis Mikrometer
Mikrometer Luar (Outside Micrometer).
Kapasitas ukur dari mikrometer yang paling kecil adalah sampai dengan 25
mm. Untuk mengukur dimensi luar yang lebih besar dan 25 mm dapat digunakan
mikrometer luar yang mempunyai kapasitas ukur dan 25 mm sampai dengan 50 mm,
dan 50 mm sampai dengan 75 mm dan seterusnya sampai 1000 mm yang masing-
masing dengan dengan kenaikan tingkatan ukuran sebesar 25 mm. Pembatasan
60
kenaikan tingkat sebesar 25 mm ini dimaksudkan untuk menjaga ketelitian dari
mikrometer.
Untuk kapasitas ukur yang besar maka rangka mikrometer dibuat sangat kuat
guna menghindari lenturan akibat adanya tekanan pengukuran atau karena beratnya
sendiri. Lenturan akibat beratnya sendiri (berat rangka) tidak banyak berpengaruh
pada hasil pengukuran bagi mikrometer dengan kapasitas ukur sampai dengan 300
mm. Sedangkan untuk mikrometer dengan kapasitas lebih dan 300 mm, maka posisi
pengukuran menjadi sangat kritis. Sedapat mungkin posisi pengukuran adalah
vertikal dengan ditumpu pada rangka disebelah landasan tetapnya, lihat gambar 47.
Apabila hal ini tidak memungkinkan maka sebelum pengukuran di lakukan, stel
kembali kedudukan minimum (kedudukan nol) dibantu batang ukur ataupun kaliber
penyetel yang tersedia. Penyetelan kedudukan nol ini dilaksanakan dengan
memegang mikrometer dengan posisi persis sama dengan posisi pengukuran yang
akan dilakukan (mendatar, miring, terlentang atau telungkup).
Gambar 47 Posisi pengukuran untuk mikrometer dengan kapasitas ukur lebih dan
300 mm
Gambar 48 mikrometer luar dengan landasan yang tetap yang dapat diganti
61
Mikrometer luar dengan landasan tetap yang dapat diganti
(Outside Micrometer with interchangeable anvil).
Suatu jenis mikrometer dibuat dengan rangka yang besar dan mempunyai
kapasitas ukur yang relative besar yaitu 0-100 mm, 0-150 mm, 100-200 mm dan
seterusnya sampai kapasitas 900- 1000 mm dengan kenaikkan tingkat sebesar 100
atau 150 mm. Untuk semua kapasitas ukur tersebut jarak gerak poros ukurnya tetap
sebesar 25 mm. Dalam hal ini landasan tetapnya yang diganti, sehingga didapat
mikrometer luar dengan kapasitas ukur yang bervariasi. Misalnya suatu mikrometer
luar dengan kapasitas 0-100 mm mempunyai 4 buah landasan tetap dengan tingkatan
perubahan panjang sebesar 25 mm, maka daerah pengukuran dapat diubah menjadi
0-25 mm, 25-50 mm. 50-75 mm dan 75-100 mm. Setiap penggantian landasan tetap
harus disertai dengan penyetelan kembali kedudukan nol (skala mikrometer dimulai
dengan angka nol) dengan bantuan kaliber penyetel yang sesuai. Oleh sebab itu
besarnya pembacaan setiap hasil pengukuran harus dijumlahkan dengan jarak ukur
minimum yang sesuai (panjang dan kaliber penyetel).
Mikrometer Indikator (Indicating Micrometer)
Mikrometer Indikator adalah gabungan antara mikrometer dengan jam ukur.
Sebagian dari rangka mikrometer digunakan sebagai tempat untuk mekanisme
penggerak jarum dan jam ukur. Dalam hal ini landasan tetap dan mikrometer dapat
bergerak dan berfungsi pula sebagai sensor dari jam ukur, lihat gambar 49. Jarak
gerak landasan tetap sangat kecil, dengan demikian daerah ukur dari jam ukur sangat
terbatas (± 0,02 mm) akan tetapi mempunyai kecermatan pembacaan yang tinggi
(0,00 1 mm).
Mikrometer Indikator selain berfungsi sebagai mikrometer luar juga dapat
dipakai sebagai kaliber. Apabila dipakai sebagai mikrometer luar maka pembacaan
ukuran pada skala mikrometer dilakukan setelah jarum pada indikator menunjuk
angka nol. Dengan demikian, meskipun mikrometer ini tidak dilengkapi dengan gigi
gelincir tetapi tekanan pengukuran dapat dijaga secukupnya dan selalu tetap.
62
Gambar 49 mikrometer indikator
Gambar 50 mikrometer batas
Pada jam ukur terdapat dua jarum pembatas yang dapat diatur kedudukannya.
Fungsi dan jarum pembatas ini adalah sebagai batas atas dan batas bawah dari suatu
daerah toleransi benda ukur yang mempunyai ukuran dasar tertentu. Bila mulut ukur
telah diatur untuk suatu ukuran dasar (dengan bantuan blok ukur), maka benda ukur
dalam jumlah yang banyak dapat diperiksa toleransinya dengan cepat dan mudah.
Pengukuran dilakukan dengan menekan tombol penekan yang akan memundurkan
landasan tetap sehingga benda ukur dapat masuk pada mulut ukur (dalam hal ini
kedudukan silinder putar telah dikunci sewaktu menetapkan ukuran dasar). Jika
tombol dilepaskan, sensor (landasan tetap) akan menekan benda ukur (karena adanya
pegas) dan jarum penunjuk akan bergerak kemudian berhenti pada daerah di sekitar
kedu jarum pembatas. Apabila jarum penunjuk ternyata berhenti diluar daerah yang
dibatasi oleh kedua jarum pembatas tersebut, berarti benda ukur yang bersangkutan
63
mempunyai dimensi yang jelek (keluar daerah toleransi). Kapasitas ukur dan
mikrometer jenis mi bermacam-macam, mulai dan 0-25 mm sampai 75-100 mm.
Mikrometer Batas (Limit Micrometer)
Mikrometer batas adalah dua buah mikrometcr yang disatukan seperti
ditunjukkan gambar 50. Mikrometer ini dapat digunakan sebagai kaliber batas bagi
benda ukur dengan suatu ukuran dari daerah toleransi yang tertentu. Mulut ukur dan
mikrometer yang di atas diatur dan dimatikan sehingga sesuai dengan ukuran
maksimum sedangkan mulut ukur dan mikrometer yang di bawah sesuai dengan
ukuran minimum. Pengaturan jarak kedua mulut ukur tersebut dilakukan dengan
bantuan alat ukur standar (blok ukur). Benda ukur yang baik harus masuk pada mulut
ukur di atas (go) dan tidak masuk pada mulut ukur di hawah (not go). Dalam hal ini
mikrometer tersebut berfungsi sebagai kaliber rahang.
Beberapa jenis mikrometer yang lain ditunjukkan sebagaimana gambar 51 s.d
gambar 55, cara berturut-turut dengan disertai keterangan singkat mengenai.
64
65
66
67
68
3.ALAT UKUR LINEAR TAK LANGSUNG
Tidak semua masalah pengukuran linear dapat diatasi dengan menggunakan
alat ukur lansung, karena dalam beberapa hal diperlukan kecermatan yang lebih
tinggi atau kondisi obyek ukur tidak memungkinkan digunakan alat ukur langsung.
Untuk itu diperlukan cara pcngukuran tak langsung yang dilaksanakan
dengan memakai dua jenis alat ukur yaitu alat ukur standar dan alat ukur
pembanding. Beberapa macam alat ukur dari dua jenis alat ukur tersebut antara lain
adalah :
Alat ukur standar
- Blok ukur (gauge blok)
- Batang ukur (length bar)
- Kaliber induk (height master)
Alat Ukur Pembanding
- Jam Ukur (Dial Indicator)
- Jam Ukur Test/Pupitas (Dial Test Indicator)
- Pembanding (Comparator)
Untuk mempermudah dan mempercepat pengukuran dimensi produk yang
dibuat dalam jumlah banyak diperlukan alat ukur batas atau kaliber.
3.1 Blok Ukur
Blok ukur yang dalam bahasa Inggris dikenal dengan Gauge6 Block, End
Gauge, Slip ‘ J Gauge atau Johannsen Gauge. Blok ukur adalah merupakan alat ukur
standar. sesuai dengan fungsinya maka blok ukur mempunyai dua permukaan yang
disebut muka rata, dimana kedua permukaan ini sangat halus, rata, sejajar serta.
Dua atau lebih blok ukur dapat disusun sedemikian rupa dengan
mempertemukan muka ukurnya. Karena kehalusan dan kerataan muka ukur tersebut,
maka dua muka ukur dapat disatukan dengan rapat dan kuat. Hal ini disebabkan
karena tekanan udara dalam ruang relatif hampa serta memungkinkan penyusunan
blok ukur untuk memperoleh dimensi/jarak tertentu. Selanjutnya ukuran yang
6
69
diperoleh tersebut dapat dipakai sebagai ukuran standar untuk digunakan pada proses
kalibrasi suatu alat ukur atau untuk proses pengukuran tak langsung.
Blok ukur biasanya dibuat dari baja karbon tinggi, baja paduan atau karbida
logam yang telah mengalami proses perlakuan panas (heat treatment) akan memiliki
sifat-sifat penting, yaitu :
- Tahan aus, karena kekerasannya tinggi (65 RC)
- Tahan korosi, sama seperti stainless steel
- Koefisien muai yang sama dengan baja komponen mesin (12 x lO °C’)
- Kestabilan dimensi yang baik.
Gambar 56 Suatu set blok ukur
Untuk mendapatkan permukaan yang halus dan rata tersebut maka proses
akhir dari pembuatan blok ukur tersebut adalah proses gosok-halus (lapping). Sifat-
sifat yang harus dimiliki oleh suatu blok ukur tersebut di atas menyebabkan harga
blok ukur menjadi sangat mahal.
3.1.1 Set Blok Ukur dan Kualitasnya
Blok ukur biasanya dipakai secara kombinasi, oleh sebab itu blok ukur
tersedia dalam suatu set yang terdiri dari bermacam-macam ukuran. Jumlah blok
ukur dalam satu set dapat bermacam-macam dan menurut standar metrik, jumlah
blok ukur tersebut adalah : 27, 33, 50, 87, 105 atau 112 buah. Contoh dan satu set
blok ukur diperlihatkan pada gambar 56. Disamping jumlah tiap set, ukuran masing-
masing blok pada set tersebut telah distandarkan pula. Contoh ukuran-ukuran blok
70
ukur dari suatu set yang terdiri dan 112 buah blok ukur terdapat pada tabel 8 dan 9
dimana tebal dasarnya masing-masing 1 mm dan 2 mm.
Tabel 8. Set blok ukur 112 buah dengan tebal dasar 1 mm.
Tabel 9.set blok ukur 112 buah dengan tebal dasar 12mm
Tabel 10 kelas blok ukur dan pengguanaanya
Masing-masing set blok ukur dibuat menurut kualitas tertentu yang sesuai
dengan kualitas toleransi pembuatannya (ISO), yaitu : Kelas 01, Kelas 0, Kelas 1,
Kelas 2 dan Kelas 3. Penggunaan blok ukur berdasarkan pembagian kelas
disesuaikan dengan tingkat kecermatan pengukuran yang diperlukan sebagaimana
yang dijelaskan pada tabel 10.
3.1.2 Pemeliharaan dan pemakaian blok ukur
71
1. Blok ukur disimpan dalam kotak khusus dan masing-maising blok ukur
memiliki tempat tersendiri, dengan maksud agar ukuran yang dikehendaki
dapat diambil dengan mudah serta tidak tercampur apabila kotak tersebut
dipindahkan. Blok ukur hanya digunakan dalam ruangan yang bersih dan
sebaiknya temperatur ruangan dikontrol pada 20°C dan 50-60%.
Petunjuk pemakaian blok ukur di atas hendaknya diikuti, sehingga blok ukur
yang merupakan alat ukur standar dan bernilai tinggi ini tetap terawat dengan baik.
Blok ukur yang berkarat, dengan muka ukur yang banyak goresan harus digosok
kembali atau sebaiknya kembalikan ke pabrik pembuat agar dimensinya diperbaiki
serta dikalibrasi lagi. Apabila secara tak sengaja blok ukur terjatuh, hampir pasti
bagian pinggirnya rusak. Hindarkan pemakaian blok ukur sebagai ganjal bagi benda
ukur maupun alat ukur lain yang sangat berat.
3.1.3 Pemilihan Susunan Blok Ukur dan Perlengkapannya
Prosedur pemilihan beberapa blok ukur untuk mendapatkan ukuran akhir
yang dikehendaki. Prosedur ini bertujuan untuk mempercepat proses penyususnan
blok ukur untuk suatu ukur akhir tertentu.
- Misalkan ukuran standar yang harus diperoleh adalah : 58.975 mm
- Mulailah dengan angka desimal yang terbelakang, dalam hal ini adalah
0,005 mm, maka blok ukur yang harus diambil adalah berukuran 1,005
mm (atau 2.005 mm bila menggunakan tebal dasar 2 mm).
- Sisa ukuran yang tertinggal adalah : 58.975 - 1.005 = 57.970 mm
- Perhatikan dua angka desimal terakhir, untuk itu ambilah blok berukuran
1.47mm (sebab blok 1.97 mm tak tersedia, sedangkan bila diambil ukuran
1.07mm, maka blok ukuran 1.4 mm harus digunakan). Tujuan pemilihan
blok ukur 1.47mm adalah untuk mandapatkan kombinasi blok ukur
dengan jumlah minimum.
- Sisa ukuran adalah : 57.97- 1.47 56.5mm
- Untuk itu dapat dipilih blok ukur dan 6.5 mm dan 50 mm
- Dengan demikian kita peroleh susunan sebagai berikut
72
1.005 + 1.47 + 6.5 + 50 = 58.975 mm7
- Jikalau blok ukur pelindung dipunyai, maka tebal dasarnya harus
diperhitungkan terlabih dahulu.
Blok ukur dapat digunakan secara langsung dalam beberapa proses
pengukuran dan kalibrasi.
Gambar 57 Perlengkapan blok ukur
Dengan menggunakan beberapa perlengkapan khusus, maka kemampuan
serta kemudahan dari proses pengukuran yang menggunakan blok ukur dapat
ditingkatkan. Contoh dari perlengkapan tersebut ditunjukkan pada gambar 57.
Sepasang rahang ukur bersama-sama dengan suatu susunan blok ukur dapat dipasang
dalam batang pemegang sedemikian rupa sehingga jarak antara rahang tersebut
merupakan ukuran yang sesuai dengan ukuran susunan blok ukur. Ada dua jenis
rahang ukur masing-masing digunakan untuk mengukur dimensi luar dan dimensi
dalam. Untuk dimensi dalam maka tebal ujung rahang ukur dalam harus
diperhitungkan. Batang penggores dan batang senter dapat menggantikan fungsi dari 7 Apabila blok ukur 1.47 tidak dipunyai maka dapat digunakan susunán sebagai berikut:
1.005 + 1.07 + 1.9 + 5 + 50 = 58.975
73
sepasang rahang ukur, sehingga suatu lingkaran dengan diameter yang cermat dapat
dibuat di atas permukaan benda kerja. Apabila suatu susunan blok ukur dengan satu
rahang ukur telah dipasangkan dalam batang pemegang dan selanjutnya batang
pemegang ini dipasang tegak lurus pada landasan, maka diperoleh alat ukur
ketinggian. Dalam hal yang terakhir ini tinggi yang dimaksud adalah sesuai dengan
susunan blok ukur ditambah dengan tebal dasar dan batang pemegang dan landasan.
Garis gores dengan ketinggian tertentu relatif terhadap permukaan meja rata dapat
dibuat pada benda kerja, untuk itu rahang perlu diganti dengan batang penggores.
3.2 BATANG UKUR (LENGTH BAR)
Dalam satu set, ukuran blok ukur yang terpanjang biasanya 100 mm untuk set
khusus yang terdiri dan 8 buah mempunyai ukuran dari 25 mm sampai dengan 200
mm. Ukuran maksimum yang masih dapat disusun dengan mudah adalah sebesar 150
mm, sedangkan untuk susunan yang mencapai 250 mm diperlukan perlengkapan
pemegang. Untuk mendapatkan ukuran standar yang lebih besar diperlukan batang
ukur, yaitu sejenis blok ukur dengan ukuran yang lebih panjang.
Batang ukur dibuat dan baja karhon dengan penanipang lingkaran
berdiameter kurang Icbih 22 mm. Proses pengerasan hanya diberikan pada kedua
ujung batang dan selanjutnya digosok halus sehingga rata dan sejajar. Sebagaimana
dengan 1)10k ukur, batang ukur m dibuat dalam beberapa kelas dan setiap set terdiri
dan bcrhagai ukuran. Meskipun kedua muka ukurnya mempunyai sifat mampu lekat
akan tetapi karena batang ukur lebih berat maka mereka disatukan dengan bantuan
baut lepas. Dengan demikian pada kedua muka ukur dibuat lubang yang berulir.
Biasanya pada kedua ujung dan suatu susunan batang ukur ditambahkan lagi
satu batang ukur berukiiran 25 mm (tak berulir) yang berfungsi scbagai bidang datar
referensi untuk scluruh panjang/ukuran yang dirmaksud. Untuk nienghindari lenturan
maka susunan batang ukur dipakai secara tegak lurus. Apabila digunakan dalam
posisi mendatar maka niereka ditumpu pada kedua ti Airy (d = 0,577 L), sehiugga
meskipun ada lenturan kecil ditengah, sumbu pada kedua ujung tetap akan tetap
segaris atau kedua muka ukur tetap sejajar. Karena ukurannya yang panjang, maka
batang ukur jarang dipunyai oleh industri permesinan. Dalam Laboratorium
74
Metrologi Industri batang ukur biasanya dipakai untuk kalibrasi susunan blok ukur
dan untuk penyetelan posisi nol dan alat ukur yang besar
3.3 KALIBER INDUK TINGGI (HEIGHT MASTER).
Pengukuran tak langsung (perbandingan) dengan memakai alat ukur standar
dan alat ukur pembanding dapat memberikan kecermatan yang tinggi. Selain
daripada itu kesalahan akibat temperatur kamar ukur yang tidak sama dengan
temperatur standar (20°C) relatif kecil dan dapat diabaikan. Akan tetapi pengukuran
tak langsung yang menggunakan blok ukur scbagai ukuran standar mernpunyai
kelemahan yaitu perlu waktu yang relatif lama untuk persiapan dan penyusunan blok
ukur. Terlebih jika benda ukur mempunyai objek ukur yang banyak, misalnya jarak
senter antara beberapa lubang, jarak antara beberapa tingkatan permukaan dan
sebagainya, maka waktu pengukuran akan lebih lama. Untuk mempercepat dan
mempermudah pengukuran maka dibuat suatu alat ukur standar yang dinamakan
Kaliber Induk Tinggi.
Prinsip kerja kaliber induk tinggi adalah merupakan gabungan antara susunan
blok ukur dan mikrometer yang peka. Beberapa blok ukur dengan ukuran/tebal
tertentu (10 mm atau 20 mm) dipasang tetap secara berurutan dengan posisi
sedemikian rupa sehingga ujung dan satu blok dengan ujung blok berikutnya tidak
pada satu bidang datar (yang satu lebih menonjol dari yang lain). Dengan demikian
diperoleh suatu tingkatan permukaan (muka ukur) dengan jarak yang tetap sesuai
dengan tebal dan dua blok ukur (yang menonjol dan yang tidak). Susunan blok
tersebut dipasang dalam alur vertikal dari suatu rangka/badan dan dapat dinaikkan
atau diturunkan melalui suatu mikrometer peka yang terletak di atas badan.
Terkadang dua susunan blok ukur dipasang tetap secara berdampingan dengan posisi
tonjolan blok yang berbeda. Jarak gerak dan mikrometer terbatas sesuai dengan jarak
antara tingkatan muka ukur (15 mm, 20 mm atau 25 mm). Contoh dari kaliber induk
tinggi dan cara pemakaiannya adalah seperti gambar 58.
75
a. Kaliber Induk Tinggi
b. Pupitas Elektronik
c. Dudukan pemindah.
1.Mikrometer
2.Ring Gans Indeks
3.Kuncl Ring (penyotelan not)
4.Penunjuk Digital
5.Skala
6.Badan
7. Muka Ukur (atas & bawah).
Gambar 58 Kaliber Induk Tinggi dan penggunaannya di atas meja rata.
3.4 JAM UKUR (DIAL INDICATOR).
Jam ukur merupakan alat ukur pembanding yang banyak digunakan. Prinsip
kerjanya adalah secara mekanik, dimana gerakan linier dari sensor diubah menjadi
gerakan putar dari jarum penunjuk pada piringan yang berskala dengan perantaraan
batang bergigi dan susunan roda gigi, lihat gambar 59.
76
Gambar 59 jam ukur,prinsip kerja, nama bagian dan jenis skala
Pegas koil berfungsi sebagai penekan batang bergigi sehingga sensor selalu
menekan ke bawah, sedangkan pegas spiral berfungsi sebagai penekan sistem
transmisi roda gigi sehingga permukaan gigi yang berpasangan selalu menekan sisi
yang sama untuk kedua arah putaran guna menghindari back-lash8 yang mungkin
terjadi karena profil gigi yang tak sempurna atau akibat terjadinya keausan.
Sebagaimana dengan jam tangan, beberapa jenis jam ukur mempunyai batu (jewel)
untuk mengurangi gesekan pada dudukan poros roda giginya.
Kecermatan pembacaan skala adalah 0.01. 0.005 atau 0.002 mm dengan
kapasitas ukur yang berbeda, misalnya 20, 10, 5, 2 atau 1 mm. Untuk kapasitas ukur
yang besar biasanya dilengkapi dengan jam kecil pada piringan jam yang besar,
dimana satu putaran penuh dari jarum yang besar adalah sesual dengan satu angka
dan jam yang kecil. Pada pinggir piringan ada kalanya dilengkapi dengan dua tanda
pembatas yang dapat diatur kedudukannya. Pembatas ini menyatakan batas atas dan
batas bawah dari daerah toleransi suatu produk yang hendak diperiksa. Selain dari
8 Back-lash, ‘gerak-terlambat’, ialah keterlambatan bergerak scwaktu pembalikan arah!gerakanputaran. Hal ini disebabkan oleh karena adanya celah di antara permukaan gigi (dan roth maupun gigi ulir) yang berpasangan. Adalah sangat sulit untuk membuat profil ulir/gigi sedemikian rupa.
77
pada itu piringan skala dapat juga diputar untuk mengatur posisi nol sewaktu
pengukuran dimulai.
Gambar 60 Dudukan jam ukur dan blok V.
Ujung sensor dapat diganti dengan berbagai bentuk (bulat, pipih, runcing) dan
terbuat dari baja, karbida atau sapphire. Pemilihan jenis sensor disesuaikan dengan
kondisi benda ukur dan penggunaannya.
Dalam pemakaiannya jam ukur biasanya dipasangkan pada dudukan seperti
pada gamhar 60. Tinggi sensor disesuaikan dengan tinggi nominal/ukuran dasar dari
produk yang akan diperiksa dimensinya dengan bantuan blok ukur (pengaturan posisi
nol). Setelah dua tanda pembatas pada jam ukur diatur posisinya sesuai dengan
daerah toleransi obyek ukur, maka pemeriksaan kualitas geometrik dari produk dapat
dilakukan dengan mudah.
Benda silindrik dapat diperiksa kesilindrisannya ataupun kebulatannya
dengan jam ukur, dalam hal ini benda ukur harus diletakkan di atas blok V. Toleransi
kesalahan putar (run-out tolerance) diperiksa dengan cara menempatkan jam ukur
pada posisi yang tetap dan benda ukur diputar pada sumbu yang tertentu.
3.5 PUPITAS/JAM UKUR TEST (DIAL TEST INDICATOR)
Pupitas adalah sejenis jam ukur dengan kapasitas ukur yang lebih kecil (0,8
atau 0,2 mm), sebab lintasan gerakan sensor tidak merupakan garis lurus melainkan
berupa busur yang pendek, lihat gambar 61. Posisi dari jarum peraba (sensor) dapat
diatur sehingga dapat membuat sudut atau sejajar dengan sumbu dari badan pupitas.
Pada setiap kedudukan tersebut sensor dapat digerakan secara perlahan-lahan
78
melintasi busur yang pendek dengan arah tertentu sehingga jarum jam penunjuk
bergerak searah jarum jam. Setelah jarum penunjuk bergerak satu putaran lebih
sedikit maka penekanan pada sensor lebih lanjut tidak akan menggerakkan jarum
penunjuk melainkan hanya akan mengubah posisi sensor (dengan demikian posisi
“nol” berubah). Gerakan pengukuran dapat diubah dengan mengubah posisi kunci
pada badan pupitas, sehingga memungkinkan pengukuran permukaan pada dua arah
(menghadap ke atas atau ke bawah). Suatu jenis pupitas yang lain mampu mengukur
dalam dua arah gerakan pengukuran (tanpa kunci pcngubah).
Gambar 61 Pupitas dan posisi sensor sewaktu melakukan pengukuran.
Kedudukan sensor sewaktu melakukan pengukuran haruslah diperhatikan,
sebab dalam segala hal garis pengukuran harus berimpit dengan garis dimensi dan
obyek ukur. Sesungguhnya garis pengukuran dari sensor pupitas adalah berupa
busur, akan tetapi karena kecilnya sudut gerakan sensor maka panjang busur tersebut
hampir sama dengan tali busurnya. Dengan demikian tali busur ini harus tegak lurus
dengan permukaan benda ukur atau dengan kata lain posisi sensor harus sejajar
dengan permukaan benda ukur. Apabila posisi sensor terlalu miring maka akan
terjadi “kesalahan kosinus” sebagaimana yang ditunjukkan gambar 61.
Karena lemahnya tekanan sensor maka pupitas sangat sesual sebagai alat ukur
pembanding, dalam hal ini diperlukan alat pemegang pupitas yang disebut sebagai
79
dudukan pemindah (tranfer stand), lihat gambar 62. Dudukan ini mempunyai alas
yang halus dan rata, oleh karena itu dapat digeserkan dengan mudah pada meja rata.
Tiang dan dudukan sangat kuat dimana pemegang pupitas dapat digeserkan padanya
naik atau turun sehingga posisi sensor pupitas dapat diatur sampai ke dekat
permukaan benda ukur atau blok ukur. Kemudian untuk mempermudah penyetelan
nol, sensor pupitas dapat digerakkan secara lebih halus dengan tombol pada
pemegang atau pada dudukan. Apabila tak ada dudukan pemindah maka mistar
ingsut ketinggian dapat pula digunakan sebagai pemegang pupitas. Dudukan
bermagnit dengan batang kaku maupun yang fieksibel dapat dipasangkan pada benda
ukur yang besar atau pada mesin perkakas sehingga berbagal pengukuran yang
menggunakan pupitas maupun jam ukur dapat dilaksanakan. Karena permukaan dari
dudukan bermagnit ini tidak selebar pada dudukan pemindah maka jangan digunakan
sebagai pemegang pupitas dalam pengukuran yang memakai meja rata.
Gambar 62 Beberapa jenis duduk alat ukur pembanding.
3.6 KALIBER BATAS (LIMIT GAUGE).
Untuk memeriksa obyek ukur dari suatu produk/komponen mesin yang dibuat
dalam jumlah besar mungkin digunakan alat ukur langsung, misalnya mikrometer
indikator atau jam ukur. Dengan alat ukur tersebut dimensi dari obyek ukur dapat
secara langsung diketahui dan selanjutnya ditentukan apakah ukuran tersebut berada
pada daerah toleransi atau tidak. Sebetulnya pada suatu obyek ukur yang telah
80
ditentukan toleransinya cukup diperiksa apakah obyek ukur tersebut berada di dalam
daerah toleransi yang diijinkan atau tidak, jadi ukuran sebenarnya tidak perlu
diketahui. Selain daripada itu pemeriksaan pada satu elemen geometri terkadang
tidak menjamin segi fungsional dari suatu suaian, untuk itu diperlukan pemeriksaan
atas elemen-elemen geometri lain yang berhubungan erat. Bila pemeriksaan seperti
ini dilakukan secara tcrpisah maka diperlukan waktu yang relatif lama, terlebih jika
benda ukur berjumlah banyak (mungkin dibutuhkan waktu pengukuran satu produk
yang cepat berhubungan dengan tingginya kecepatan produksi). Berdasarkan
pertimbangan di atas maka dibuat suatu alat ukur yang disebut kaliber batas (limit
gauge).
3.6.1 Toleransi dan Kaliber Batas
Misalkan diameter suatu lubang pada benda ukur telah ditentukan harga
maksimum dan minimumnya, maka berdasarkan ukuran tersebut dapat dibuat suatu
kaliber pemeriksa berupa poros dengan dua macam diameter. Poros dengan diameter
tepat sama dengan diameter lubang minimum (berarti lubang tepat pada kondisi
material maksimum) disebut dengan lubang poros “GO”, karena poros pemeriksa ini
selalu akan masuk ke dalam lubang yang diperiksa bila diameter lubang tidak lebib
kecil dari diameter minimum yang diijinkan.
Sedangkan poros pemeriksa yang lain memiliki diameter yang tepat sama dengan
diameter lubang maksimum (berarti lubang tepat pada kondisi material minimum)
dan disebut sebagai kaliber poros ‘NOT GO”, karena poros ini selalu tidak akan
masuk ke dalam lubang yang diperiksa asalkan diameter lubang tidak lebih besar dari
diameter maksimum yang diijinkan.
Dengan demikian lubang yang diperiksa dikatakan bagus (diameter masih dalam
batas batas/toleransi yang diijinkan) apabila dipenuhi dua hal yaitu, kaliber poros GO
dapat masuk dan kaliber poros NOT GO tidak masuk ke dalam lubang yang
diperiksa. Sebaliknya lubang dikatakan jelek (diameternya lebih besar dari
maksimum atau lebih kecil dan minimum) apabila salah satu dari dua hal di atas
tidak dipenuhi.
81
Kaliber pemeriksa tersebut di atas merupakan kaliber yang mempunyai diameter
tepat seperti yang dikehendaki sehingga sulit untuk dibuat. Oleh karena itu diberikan
suatu toleransi pembuatan baik bagi diameter GO maupun NOT GO. Tentu toleransi
pembuatan kaliber ini harus lebih kecil dari toleransi lubang atau poros yang akan
diperiksa. Selain daripada itu, posisi relatif dari toleransi pembuatan tersebut
terhadap posisi toleransi yang akan diperiksa ditentukan sedemikian rupa sehingga
benda ukur yang bagus sebanyak mungkin diterima dan sebaliknya benda ukur yang
jelek sesedikit mungkin diterima. Apabila proses produksi berjalan normal maka
produk yang bagus banyak dihasilkan akibatnya kaliber NOT GO jarang masuk dan
sebaliknya kaliber GO sering masuk.
3.6.2 ,Jenis dan Kaliber Batas
Secara garis besar kaliber batas dapat dikiasifikasikan menurut fungsinya, yaitu
1. Kaliber pemeriksa lubang.
2. Kaliber pemeriksa poros.
3. Kaliber pemeriksa konis.
4. Kaliber pemeriksa posisi & kedalaman.
5. Kaliber pemeriksa kombinasi.
6. Kaliber pemeriksa profil dan ulir.
dari kaliber poros dan lubang adalah seperti gambar dibawah ini.
82
a. Bentuk silinder penuh (fufi fomi cylindrical)
Suatu alur kadang kala dibuat diujung.
memisahkan selinder depan yang mempunyai
diameter lebih keci dari pada silinder belakang.
Dimaksudkan untuk mempermudah
pemeriksaan )lubang.
b. bentuk bola
(spherical)
c. bentuk silinder terpotong
(segmental cylindncal)
d. Bentuk bola terpotong
(segmental apherical)
e. Bentuk selinder dengan pengurangan
(segmental cylindrical with reduced faces)
f. bentuk tongkat dengan ujung
bermuka bola
(rod with apherical ends)
gambar 64 (lanjutan) kaliber pemeriksa lubang
Kaliber flog (Ring Gauge)
(diameter kecil)
83
d1 22/112 mm
d2 3-5mn
b 5-22mm
Go sesual dengan prinsip Taylor
NOT GO dak susual dengan prinaip Taylor.
b. Kaliber ring (Ring Gauge)
(diameter besar)
d 125
d2 -100-280mm
d3 — 70-80mm1238-250
b —12-28
c Kailber eJah (Snap Gauge)
Kaiiber Rahang
-GO tidak sesuai dengan prinsip Taylor
-NOT GO sesual dengan prinsip Taylor
d. Kallber c YDflU d8pa1 tlI
Muks ukur dapat diatur posistnya dengen bantijan
blok ukur. Kaliber tnt sangat praktls, karena muka
ukur Go yang aus dapat dlaseh halus kemuadian
dipasangkan kembali
Gambar 65 Kaliber Pemeriksa Poros.
4. ALAT UKUR SUDUT
4.1 PENDAHULUAN
84
Satu derajat (1°) adalah sudut dari 1/360 bagian dari lingkaran sempurna.
Apabila satu derajat ini dibagi dalam 60 bagian yang sama maka terbentuklah bagian
dari derajat yang disebut satu menit (1’). Selanjutnya bila satu menit dibagi lagi
dalam 60 bagian yang sama maka didapat bagian yang dikenal sebagai satu detik
(1”). Dengan demikian praktis tidak diperlukan suatu standar absolut bagi satuan
sudut, karena teoritik setiap orang dapat membuat satuan sudut dengan cara membagi
suatu lingkaran.
Sebagaimana dengan pengukuran linier, maka pengukuran sudut dapat
dilaksanakan dengan dua cara yaitu, cara langsung dan cara tak langsung. Beberapa
jenis alat ukur sudut yang akan dibahas adalah
Alat ukur sudut langsung:
- busur baja,
- busur bilah,
- profil proyektor,
- clinometer.
Alat ukur sudut tak langsung:
- blok ukur,
- pelingkup sudut, -
- alat ukur sinus,
- angle dekkor.
4.2 BUSUR BAJA (STEEL ENGINEER PROTRACTOR)
Busur baja merupakan alat ukur sudut langsung dengan kecermatan sampai
satu derajat. Oleh sebab itu hanya digunakan untuk memperkirakan harga sudut
secara kasar. Alat ini berupa suatu tembereng setengah lingkaran dari pelat baja
dengan pembagian skala dalam satu derajat pada tepi lingkaran. Satu pelat baja yang
berengselkan pada titik pusat lingkaran dapat berputar sehingga bagian yang runcing
berfungsi sebagai garis indeks untuk pembacaan skala yang merupakan harga sudut
antara dasar tembereng dengan salah satu sisi pelat yang panjang. Jika sudut antara
permukaan benda ukur terlalu kecil, sudut terpancung, atau karena dasar dari
tembereng tidak cukup lebar, maka diperlukan bantuan suatu penyiku, gambar 66.
85
Gambar 66 Pemakaian Busur Baja.
4.3 BUSUR BILAH (BEVEL PROTRACTOR)
Untuk pengukuran sudut antara dua permukaan benda ukur dengan
kecermatan lebih kecil dari satu derajat, maka dapat digunakan busur bilah.
Konstruksi dari busur bilah ini hampir sama seperti busur baja.
4.3.1 Bagian dan Busur Bilah dan jenisnya
Bagian-bagian utama dan busur bilah adalah (lihat garnbar 4.4.2)
Badan/Piringan dasar, berupa lingkaran penuh dengan diameter ± 55 mm.
Pada tepi dari permukaan atas terdapat skala dengan pembagian dalam
derajat dan diberi nomor dan 00 - 90° - 00 - 90° (skala kiri dan kanan).
Pelat dasar, bersatu dengan piringan dasar. Panjang, lebar dan tebal dan
pelat dasar, ± 90 x 15 x 7 mm. dengan toleransi kerataan 0,01 mm untuk
sepanjang sisi kerja.
Piringan indeks, Pada piringan ini tercantum garis indeks dari skala
nonius sudut (skala nonius kiri dan skala nonius kanan), biasanya dengan
kecermatan sampai 5 menit.
Bilah utama, dapat diatur kedudukannya dengan kunci yang terletak pada
piringan indeks. dengan toleransi kerataan sebesar 0,02 sampai 0,03 mm
untuk seluruh panjangnya.
86
Gambar 67 Beberapa jenis busur bilah.
Piringan indeks dapat berputar bersama-sama dengan bilah utama dan dapat
dikunci/dimatikan kedudukannya relatif terhadap piringan dasar. Dengan demikian
sudut antara salah satu sisi dari bilah utama dengan sisi kerja dari pelat dasar dapat
dibaca pada skala piringan dasar dengan bantuan garis indeks dan skala nonius.
Busur bilah universal mempunyai bilah bantu yang dipasangkan tegak lurus
terhadap pelat dasar. Kedudukan bilah bantu ini dapat diatur, sehingga
memungkinkan pengukuran sudut antara dua permukaan dengan lebih mudah. Jenis
yang lain dan busur bilah memakai sistem optik untuk pembacaan skala sudutnya,
sehingga dapat dicapai kecermatan pembacaan sampai 2 menit.
4.3.2 Pamakaian Busur Bilah
Harga sudut yang ditunjukkan oleh skala pada busur bilah adalah sudut antara sisi
bilah utama dan sisi kerja dan pelat dasar, jadi bukan sudut sesungguhnya dari benda
ukur. Oleh sebab itu pemakaian busur bilah harus dilakukan dengan seksama supaya
sudut dari busur bilah betu1-betul sesuai dengan sudut benda ukur. Tiga hal penting
yang harus diperhatikan dalam pemakaian busur bilah adalah sebagai berikut :
Permukaan benda ukur dan permukaan kerja dari busur bilah harus bersih.
Kesalahan pengukuran dapat terjadi akibat adanya debu atau geram dan dapat
merusakkan busur bilah. Aturlah kedudukan dari bilah utama dengan
memakai kunci bilah.
87
Gambar 68 Pengaturan posisi busur bilah.
Bidang dari busur bilah harus berimpit atau sejajar dengan bidang dari sudut
yang diukur (bidang normal). Apabila kondisi ini tidak dipenuhi, maka harga
sudut yang dibaca pada busur bilah mungkin lebih kecil dari sudut benda
ukur, lihat gambar 68.a.
Sisi kerja dari pelat dasar dan salah satu sisi dari bilah utama harus betul-betul
berimpit dengan permukaan benda ukur, tidak boleh terdapat celah. Untuk
mempermudah pengukuran dari benda ukur yang besar, maka kunci piringan
indeks dapat dikendorkan dan kemudian geserkan busur bilah (dengan sisi
kerja pelat dasar berimpit dengan permukaan benda ukur) menuju permukaan
yang menyudut sampai bilah utama terputar dan berimpit dengan permukaan
tersebut, lihat gambar 68.b. Bacalah harga sudut pada kedudukan ini, atau
kunci indeks terlebih dahulu baru dibaca harga sudutnya dengan cara
memiringkan busur bilah untuk rnempermudah pembacaan skala noniusnya
(atau untuk “mengintip” okuler dan busur bilah optik).
Pengukuran dan pembacaan harga sudut sebaiknya diulang untuk beberapa kali.
Sudut antara dua permukaan benda ukur dapat secara langsung diukur dengan
melingkupi sudut tersebut dengan bilah utama dan pelat dasar atau dengan
meletakkan benda ukur pada meja rata. Untuk sudut yang kecil atau yang besar maka
pembacaan harga sudut pada skala adalah. secara langsung ataupun dengan
mengurangkannya terhadap 1800 (sudut pelurusnya). Sedang untuk sudut benda
kerja yang hampir sama dengan 450 (misalnya 440 atau 46°) maka mungkin timbul
88
keraguan. Untuk itu harus diperhatikan arah pemutaran bilah utama apabila posisi
semula adalah 90°, lihat gamban 69.
Bagi yang pertama kali memakai busur bilah nonius, mungkin timbul keraguan
dalam menentukan pemakaian skala nonius kanan atau nonius kiri. Keraguan ini
dapat dihindari dengan cara melihat arah kenaikan angka pada skala utama. Apabila
garis nol nonius terletak di daerah angka skala utama yang membesar ke kanan, maka
skala nonius kanan yang dipakai atau sebaliknya.
Posisi utama terhadap pelat dasar
adalah tegak lurus. Garis indeks (garis
not nonius) menunjuk 900
Diputar kebalikan jarum jam
- digunakan skata nonius kanan
- sudut yang terbaca adalah dart bilah
utama kepetat dasar kebalikan jarum
jam
- sudut peturus adalah dart pelat dasar
kebitah utarna, kebalikan jarum jam.
Diputar searah jarum jam
- digunakan skata nonius kin
- sudut yang terbaca adaIah dart bilah
utama kepelat dasar, searah Jarum jam
- sudut pelurus adaIah dart petat dasar
kebitah utama, searah jarum Jam.
Gambar 69 Pemakaian busur bilah nionius.
Sudut benda ukur yang kecil terkadang tak mungkin dilingkupi oleh busur
bilah (karena bilah utama dan pelat dasar kurang panjang), dalam hal ini sudut benda
ukur mungkin masih bisa diukur dengan meletakkannya pada meja rata, atau dengan
memakai bilah bantu. Pemasangan bilah bantu tersebut dapat dilaksanakan dengan
89
dua cara, tergantung pada jenis busur bilah, lihat gambar 70. Untuk busur bilah
universal maka harga sudut dapat langsung dibaca, sedangkan bagi busur bilah
dengan kedudukan bilah bantu tegak lurus pelat dasar maka harga sudut merupakan
penyiku dan sudut yang terbaca.
Gambar 70 Pemakaian bilah bantu untuk mengukur sudut yang kecil.
4.4 PROFIL PROYEKTOR
Sudut antara dua permukaan obyek ukur dapat diukur melalui bayangan yang
terbentuk pada kaca buram dari profil proyektor, lihat gambar 71. Setelah bayangan
difokuskan (diperjelas garis tepinya) dengan cara mengatur letak benda ukur di depan
lensa kondensor dari profil proyektor, maka sudut dari kedua tepi bayangan yang
akan ditentukan besarnya dapat diukur dengan salah satu dari dua cara berikut
Cara pertama, dengan memakai garis silang dari skala piringan. Salah satu
garis silang pada kaca buram dibuat berimpit dengan salah satu tepi
bayangan, yaitu dengan cara menggerakkan meja (pada mana benda ukur
diletakkan) dan memutar piringan kaca buram. Untuk kedudukan ini
kemiringan garis silang dibaca pada skala piringan dengan bantuan skala
nonius. Kemudian meja digerakkan dan piringan kaca buram diputar sampai
garis silang yang bersangkutan berimpit dengan tepi bayangan yang lain.
Pembacaan skala piringan dilakukan lagi. Dengan demikian sudut yang dicari
adalah merupakan selisih dari pembacaan yang pertama dan yang kedua.
Cara kedua, dengan memakai gambar dan beberapa sudut.
Suatu gambar transparan berupa kumpulan dari beberapa sudut dengan harga
tertentu dapat dipasang pada kaca buram. Besar sudut dari kedua tepi
90
bayangan dapat ditentukan dengan membandingkan dengan gambar sudut
tersebut sampai ditemukan sudut yang cocok.
Gambar 71 Berbagai pengukuran dengan memakai profli proyektor.
91
gambar 72 clinometer
4.5 CLINOMETER
Clinometer adalah alat ukur kemiringan bidang dengan menggunakan prinsip
gabungan dari pendatar (spirit level) dan skala sudut dari busur bilah. Setelah
clinometer diletakkan di atas permukaan benda ukur, maka skala piringan diputar
sampai posisi tabung dengan gelembung kurang lebih datar. Kemudian pemutaran ini
dilakukan dengan harus sampai gelembung tepat ditengah diantara dua skala utama.
Selanjutnya harga sudut dapat dibaca pada skala sudut sampai kecermatan menit atau
detik bergantung pada konstruksi clinometer yang digunakan (pembacaan langsung
melalui garis indeks atau melalui sistem optik). Dengan demikin sesungguhnya
clinometer ini mengukur kemiringan bidang dari benda ukur relatif terhada bidang
horisontal (bidang datar air). Pengukuran sudut relatif antara dua bidang dapat
dilakukan dengan cara menempatkan clinometer pada kedua bidang tersebut,
kemudian harga sudut yang dimaksud adalah merupakan selisih dua pembacaan.
4.6 BLOK SUDUT (ANGLE GAUGE)
Jika pada pengukuran linear dikenal standar panjang yaitu blok ukur, maka
dalam pengukur sudut juga dikenal suatu alat ukur standar sudut yang disebut blok
sudut. Dimensi dari setiap blok sudut kurang lebih mempunyai panjang dan lebar
sebesar 76 x 16 mm. Dibuat dari baja yang dikeraskan dan mempunyai kestabilan
dimensi yang baik. kedua muka ukurnya digosok halus sehingga rata dan mempunyai
sifat mampu lekat sebagaimana halnya dengan blok ukur
92
Suatu set blok sudut biasanya terdiri dari tiga belas buah dengan berbagai
ukuran sudut. Beberapa blok sudut dapat disusun sehingga didapat dua permukaan
yang mempunyai sudut tertentu sesuai dengan yang dikehendaki. Harga beberapa
sudut sebagai mana yang diusulkan oleh Tomlinson9 adalah :
Satuan derjat : 10, 30, 90, 27° dan 41° = 5 blok
Satuan menit : 1’, 3’, 9’, dan 27’ = 4 blok
Satuan detik : 3”, 6’, 18’, dan 30” = 4 blok
(O.05’,O.I’, 0.3’danO.S’)
jumlah 13 blok
Dari ketiga betas blok sudut tersebut, hampir semua sudut yang dikehendaki
dapat dibuat, hal ini disebabkan karena harga yang diinginkan dapat dicapai dengan
cara penjumlahan dan pengurangan, lihat gambar 4.4.8.
Apabila ketiga belas blok tersebut disusun berurutan naik (penjumlahan)
maka akan diperoleh sudut sebesar 810 40’59” Sudut yang Iebih besar dari harga
tersebut dapat dicapai dengan bantuan blok segi empat (square block). Cara
menentukan susunan blok sudut untuk membuat sudut yang tertentu adalah :
- Misalkan harga sudut yang akan dibuat ada!ah 57°34’9”.
- Pertama-tama perhatikan harga detiknya. Untuk harga 9” dapat dicapai
dengan menyusun blok sudut dan
- Selanjutnya perhatikan harga menitnya, apabila harga menit lebih besar
dan 40’, maka harga tersebut harus dicari dari pengurangan terhadap 10
(misalnya 47’ = 60’ -13 ‘= +60’-l ‘-9’) dan harga 1° ini harus
ditambahkan pada angka derajatnya. Untuk contoh ini maka 34’ dapat
dicapai dengan menyusun : +1’-3’+9’+27’.
- Terakhir, perhatikan harga derajatnya, tentukan lebih dahulu apakah harus
ditambahkan 10 akibat dan penyusunan angka menitnya, selanjutnya dapat
dicari susunan yang cocok. Dalam contoh mi 57° dapat disusun dan
+10 30 - 9° + 27° + 410
9
93
Pada setiap blok sudut, selain dicantumkan harga nominal sudutnya, dituliskan
pula dua buah tanda + dan - pada kedua sisinya atau tanda sudut (<) pada salah satu
sisinya, guna mempermudah penyusunan (penambahan atau pengurangan).
Gambar 74 Pemakaian blok sudut.
Blok sudut harus dirawat dengan baik, sebagaimana memperlakukan blok
ukur. Perhatikan cara pembersihan muka ukur, cara penyusunan blok sudut dan cara
penyimpanan blok sudut dalam kotak penyimpanannya. Blok sudut adalah
merupakan alat ukur standar, oleh sebab itu hanya digunakan dalam proses
pengukuran perbandingan.
Benda ukur diletakkan di atas meja rata. Sudut antara salah satu permukaan
benda ukur terhadap meja rata (bidang dasar) dapat ditentukan dengan cara
menyusun blok sudut dan kemudian diletakkan disamping benda ukur (lihat gambar
74.a). Harga sudut benda ukur terlebih dahulu diperkirakan dengan rnemakai busur
bilah (sampai kecermatan 5’). Tinggi permukaan benda ukur dengan muka ukur yang
teratas dan blok sudut diatur supaya berimpit dengan cara menggeserkan susunan
blok sudut atau dengan bantuan blok ukur untuk mempertinggi salah satu permukaan
yang dibandingkan. Kemudian kesejajaran antara permukaan benda ukur dengan
muka ukur dan blok sudut teratas diperiksa dengan memakai pisau lurus (straight
edge). Pisau digeserkan sepanjang permukaan yang diukur sambil diperhatikan garis
kontak antara mata pisau lurus dengan permukaan yang diukur. Selama penggeseran
ini tidak boleh terlihat adanya celah (latar belakang hams terang, untuk itu dapat
digunakan “kotak cahaya”). Apabila masih terlihat adanya celah, maka susunan blok
sudut haruss diubah dan pemeriksaan kesejajaran harus diulangi lagi sampai tidak
terjadi celah.
94
Untuk pemeriksaan sudut yang besar, maka digunakan blok persegi (square block)
serta dibantu dengan beberapa blok ukur seperti yang diperlihatkan pada gambar
74.b. Sebagaimana dengan pemakaian pisau lurus di atas, maka pada setiap
permukaan yang berimpit dari susunan blok sudut, blok persegi dan benda ukur harus
tidak terdapat celah.
Pengukuran perbandingan dengan cara memperhatikan celah seperti ini
tidaklah selalu memberikan hasil yang teliti, karena sampai seberapa jauh kesalahan
antara sudut benda ukur dengan sudut dan susunan blok sudut tidak diketahui dengan
pasti. Untuk pengukuran sudut dengan lebih cermat, maka blok sudut dapat
digunakan bersama-sama dengan Angle Dekkor.
Gambar 75 pelingkup sudut dan pemakainya
4.7 PELINGKUP SIJDUT (ANGLE TRANSFER)
Apabila sudut dari benda ukur terlalu sulit untuk diukur secara langsung dengan
membandingkannya dengan blok sudut, maka dapat dipakai Pelingkup Sudut. Alat
ini tidak mempunyai skala dan terdiri dan dua atau tiga bilah pelingkup yang
disatukan dengan memakai poros pengunci, lihat gambar 75. Posisi antara bilah yang
satu dengan bilah yang lain dapat diatur dan dikunci, sehingga sudut antara dua
permukaan benda ukur dapat “diambil” oleh pelingkup sudut. Kemudian besar dari
95
sudut antara dua bilah pelingkup ini dapat diketahui dengan cara membandingkannya
dengan susunan blok sudut atau diukur bayangan sudutnya dengan memakai profil
proyektor.
4.8 ALAT UKIIR SINUS
Suatu sudut dapat diketahui besarnya apabila diketahui harga sinusnya, sebagaimana
rumus sinus dalam ilmu ukur sudut, yaitu
Dengan demikian masalah pengukuran sudut menjadi masalah pengukuran linier,
yaitu mengukur tinggi h dan hipotenusa (sisi terpanjang) 1. Pengukuran dilaksanakan
dengan meletakkan benda ukur pada meja rata, dan sudut antara salah satu
permukaannya dengan permukaan referensi (permukaan meja rata) ditentukan
dengan cara mencari harga sinusnya. Supaya tinggi h dapat ditentukan maka pada
permukaan yang miring tersebut diletakkan dua buah rol dengan diameter yang sama
pada jarak tertentu, lihat gambar 76a.
Gambar 76 Mengukur sudut dengan menentukan harga sinusnya.
Kemudian dengan mistar ingsut ketinggian selisih tinggi kedua rol diukur.
Untuk mempermudah pengukuran maka kedua rol tersebut di pasangkan pada batang
baja dengan jarak senter yang tetap, misalnya 100 mm atau 200 mm guna
96
menyederhanakan perhitungan sinusnya, lihat gambar 76b. Misalkan setelah diukur
dengan mistar ingsut ketinggian, selisih tinggi tersebut adalah:
h = 35.02 mm
Sedangkan jarak antara senter dan dua ro! tersebut adalah
1=100mm
maka sin = h/l 0.3502
Dengan menggunakan daftar sinus (biasanya tercantum juga di dalam buku daftar
logaritma) dicari harga sudut yang mempunyai harga sinus yang sama atau
mendekati harga sinus yang dihitung di atas. Ternyata sudut yang dicari adalah
terletak di antaraharga 20°29’ dan 20°30’, yaitu:
sin 20°29’ = 0.34993 dan
sin 20°30’ = 0.3502 1.
Karena 0.3502 lebih dekat dengan 0.35021, maka dianggap sudut yang dicari
adalah berharga 20°30’. Dalam hal ini tidak diperbolehkan untuk menginterpolasi
supaya mendapatkan harga sudut yang lebih cermat (sampai dengan harga detiknya),
karena selisih tinggi dari dua rol (h) ditentukan dengan mistar ingsut ketinggian yang
hanya mempunyai kecermatan sampai 0,02 mm10.
Gambar 77 Batang sinus dan pemakaiannya.
10
97
4.9 BATANG SINUS (SINE BAR)
Batang sinus berupa suatu batang baja dengan dua buah rol yang dilekatkan
pada kedua ujungnya pada sisi bawah, lihat gambar 77a. Batang dari rol tersebut
dikeraskan dan diasah halus pada permukaannya yang penting. Kedua silinder/rol
mempunyai kesamaan diameter dan kesilindrisan dengan toleransi yang cukup
sempit (0,003 mm). Mereka dipasangkan pada batang dengan jarak antara senter
yang tertentu (100, 200, 250 atau 300 mm), dengan toleransi posisi dan kesejajaran
yang tinggi (0,005 mm).
Kesejajaran kedua rol tersebut terhadap batang permukaan sebelah atas atau
kesamaan jarak dari sumbu ke sumbu terhadap permukaan batang sebelah atas,
dibuat dengan toleransi sempit (0,003 mm). Toleransi kerataan dari permukaan
batang sebelah atas adalah sekitar 0,003 mm. Tidak semua batang sinus dibuat
dengan toleransi sebagaimana yang disebutkan di atas, ada pula yang dibuat dengan
kualitas yang lebih rendah. Toleransi yang sempit tersebut dimaksudkan untuk
menjamin ketelitian dari harga sudut yang akan diukur.
Dalam pemakaiannya, batang sinus diletakkan pada meja rata. kemudian
benda ukur diletakan dipermukaan atas dan menempel pada sisi penahan. Ujung dan
batang sinus pada sisi yang tidak berpenahan diangkat dan suatu susunan blok ukur
dengan tinggi yang tertentu diletakkan di bawah silinder dari batang sinus
sedemikian rupa sehingga permukaan yang lain dari benda ukur menjadi sejajar
dengan permukaan meja rata (permukaan referensi). Kesejajaran tersebut diperiksa
dengan memakai jam ukur atau pupitas yang dipelihatkan pada gambar 77b.
Gambar 78 Pemeriksaan kesejajaran permukaan benda ukur terhadap meja rata
98
Sebelum pengukuran dimu1ai, tinggi h terlebih dahulu diperkirakan yaitu
dengan mengukur sudut a dan benda kerja dengan memakai busur bilah Setelah
dihitung harga sinusnya, maka dicari kombinasi blok ukur supaya mempunyai tinggi
susunan sebesar h. Setelah susunan blok ukur tersebut diletakan di bawah silinder
batang sinus, maka pemeriksaan kesejajaran pemukaan atas dari benda ukur dengan
meja rata dilakukan dengan memakai jam ukur. Apabila tinggi h tersebut ternyata
memang tepat, maka selama digeserkan sepanjang 1’ jarum jam ukur tetap diam
(tetap menunjuk nol). Seandainya tidak, maka akan timbul penyimpangan dari jam
ukur sebesar d (positif atau negatif). Dalam hal ini tinggi dari susunan blok ukur
harus diubah sebesar y, (positif atau negatif), sebagaimana rumus yang tercantum
pada gambar 78.
Contoh pengukuran sudut benda ukur dengan memakai batang sinus.
Misalkan sudut benda ukur telah diukur dengan busur bilah (kecermatan
hanya sampai 5 menit) mempunyai harga sebesar
= 20025f
Sudut ini hendak diukur dengan memakai batang sinus, supaya diperoleh
kecermatan pengukuran sudut sampai dengan harga detik. Dan tabel, didapat harga
sinusnya sebesar
sin = sin 200 25’ = 0.34884
Apabila jarak antara senter dan kedua rol adalah sebesar 1 = 100 mm, maka
tinggi susunan blok ukur ialah
h = I sin = 34.884 mm
Dalam hal ini dapat disiapkan blok ukur dari beberapa ukuran, yaitu
25; 6; 1.40; 1.48, dan 1.004mm
Jika untuk jarak 50 mm pada permukaan benda ukur yang menghadap keatas
ternyata jam ukur menujukkan selisih ketinggian sebesar 0.0 12 mm, maka tinggi h
semula harus dikoreksi sebesar (misalkan penambahari)11
11 (misalkan dari nol tetap turun kearah rol semula.
99
Dengan demikian tinggi susunan blok ukur yang baru adalah
h = 34.884 +0.024 = 34.908
Jika ternyata setelah dikoreksi (tinggi h tersebut) permukaan benda ukur menjadi
sejajar dengan meja rata, maka harga sinus dan sudut yang dicani adalah:
Interpolasi dapat dilakukan untuk mencani harga detiknya, sebagai berikut:
sinus sudut yang dicari = 0.34908 sinus sudut 20°26’ = 0.34912
sinus sudut 20°25’ = 0.34884 sinus sudut 20°25’ = 0.34884
selisih = 0.00024 selisih = 0.00028
Harga detik yang harus ditambahkan pada sudut 20°25’ adalah
=
maka sudut yang dicari adalah = 20°25’Sl “.
Batasan ketelitian dan pemakaian batang sinus.
Semakin besar sudut yang diukur, maka kecermatan penentuan harga sinus
akan semakin turun. Hal ini disebabkan karena sinus adalah merupakan hasil bagi
antara sisi tegak dengan hipotenusa, sedangkan harga hipotenusa (jarak antara kedua
pusat rol) dan batang sinus adalah tetap. Dari gambar 79 terlihat perbedaan harga
sinus untuk kenaikkan sebesar 200, yaitu dan 200 menjadi 40°, dan 40° menjadi 60°
dan dari60° menjadi 600 menjadi 80°. Perbedaan tersebut akan lebih jelas terlihat
untuk perbedaan sudut yang kecil disekitar 00 dengan perbedaan sudut yang kecil
disekitar 90°, misalnya:
Sin 20 = 0.03490 sin 890 = 0.99985
Sin 10 = 0.01745 sin 88 = 0.99939
0.01745 0.00046
sin 400 = 0.642
100
sin 200 = 0.342
0.300
sin 600 = 0.866
sin 400 = 0.642
0.224
sin800 = 0.984
sin600 = 0.866
0.118
Gambar 79 perubahan harga sinus pada daerah dekat o0 dan daerah dekat 900
Seandainya interpolasi hendak dilakukan untuk mencapai harga kelebihan menit dan
sudut sebesar 1° didapatkan dengan membagi 0.01745 dengan 60°, sedangkan pada
sudut 88° didapatkan dengan membagi 0.00046 dengan 60°. Dengan demikian
kecermatan pengukuran linier dan tinggi h atau kecermatan penentuan kesejajaran
permukaan benda ukur dengan menjadi rata menjadi berkurang apabila sudut yang
diukur adalah besar.
Gambar 80 Pengukuran sudut besar sedapat
Untuk menjaga ketelitian dan hasil pengukuran sudut dengan menggunakan batang
sinus, maka harga sudut dibatasi hanya sampai 60°12. Oleh sebab itu untuk harga
sudut yang lebih besar dan 60°, maka pengukuran sedapat mungkin dilakukan bagi
sudut penyikunya, lihat gambar 80.
12 Untuk keadaan yang memerlukan kecermatan yang kbih tinggi. maka batasan besar sudut yang boich diukur
hanya sampai dengan 45°.
101
Gambar 81 Pengukuran sudut keci dengan memakai batang sinus.
Pengukuran sudut yang kecil
Pengukuran sudut yang kecil (lebih kecil dan 10) dapat pula dilakukan dengan
memakai batang sinus. Oleh karena tebal dasar dari blok ukur yang dipakai adalah
sebesar 1 mm atau 2 mm, maka kedua rol dari blok sinus yang harus diganjal dengan
susunan blok ukur supaya dapat memperoleh tinggi h yang Iebih kecil dan 1 mm,
lihat gambar 81.
Kecermatan sudut ini bergantung pula pada kondisi benda ukur, dengan kata lain
permukaan benda ukur harus rata dan halus supaya kecermatan harga sudut yang
diperoleh menjadi berarti.
BAB IV
MESIN UKUR KOORDINAT (CMM)
102
Mesin Ukur Koordinat merupakan alat ukur geometri modern hasil
pengembangan teknologi pengukuran untuk mengimbangi dampak kemajuan
teknologi proses produksi. Alat ini memanfaatkan komputer untuk mengontrol
gerakan sensor, relatif terhadap benda yang diukur (benda ukur) serta menganalisis
data pengukuran.
Seperti namanya, pengukuran yang dilakukan Mesin Ukur Koordinat adalah
berdasarkan koordinat titik-titik di dalam ruang. Pertama alat ini harus mampu
menentukan posisi (koordinat) titik-titik tertentu daribagian benda ukur. Kedua, dari
data posisi (koordinat) titik-titik tersebut alat ini harus mampu mengolahnya menjadi
suatu informasi yang dibutuhkan.
Pada dasarnya Mesin Ukur Koordinat (MUK) memiliki tiga sumbu yang saling tegak
lurus yang masing-niasing dilengkapi dengan suatu Sistem Ukur Panjang (Length
Measuring System) sehingga membentuk suatu sistem koordinat kartesian. Dengan
bantuan probe yang terletak pada ujung lengan ukur dan dapat bergerak dalam ketiga
arah sumbu sistem koordinat MUK tersebut, maka harga koordinat setiap titik dalam
ruang ukur MUK dapat ditentukan. Selanjutnya dengan bantuan komputer, data-data
harga koordinat titik di dalam ruang ukur diolah menjadi suatu inforrnasi
pengukuran.
Gambar 82 Mesin Ukur Koordinat
1. KLASIFIKASI MESIN UKUR KOORDINAT
103
1.1 KLASIFIKASI RANCANG BANGUN
Secara umum, menurut rancang bangunnya Mesin Ukur Koordinat dibedakan
menjadi empat jenis, yaitu :
- Jenis Jembatan (Bridge Type)
- Jenis Kolom (Column Type)
- Jenis Lengan Horisontal (Horizontal Arm Type)
- Jenis Kantilever (Cantilever Type)
Hal yang mendasari munculnya berbagai jenis rancang bangun MUK adalah
beragamnya tugas pengukuran yang memerlukan MUK sehingga rancang bangun
MUK harus disesuaikan dengan tugas-tugas pengukuran tersebut. Perbedaan antara
rancang bangun satu dengan yang lainnya, secara umum adalah:
- Jangkauan ukur (measuring range)
- Ketelitian (accuracy)
- Mampu capai (accessability).
Masing-masing jenis rancang bangun tersebut memiliki kekurangan dan
kelebihan. Dan keempat jenis rancang bangun tersebut dikembangkan beberapa
rancang bangun dengan berbagai variasi dan kombinasi.
Mesin Ukur Koordinat dengan rancang bangun jenis jembatan seperti yang
ditunjukkan pada gambar 83 memiliki struktur mekanik yang cukup kaku sehingga
memiliki ketelitian ukur yang tinggi dengan jangkauan ukur yang cukup besar.
Kerugian struktur ini terletak pada tingkat mampu capai yang relatif rendah karena
kolom-kolom jembatan menyulitkan peletakan benda ukur dalam ruang ukur. MUK
dengan rancang bangun ini memiliki ukuran yang sangat bervariasi dari yang
berukuran kecil sampai dengan yang berukuran besar (Gantry Type).
104
Gambar 83 MUK jenis Jembatan Gambar 84 MUK jenis Kolom
Gambar 85 MUK jenis Lengan Horisontal Gambar 86 MUK jenis kantilever
Mesin Ukur Koordinat dengan rancang bangun jenis kolom seperti yang
ditunjukkan pada gambar 84 pada umumnya memiliki jangkauan ukur yang relatif
lebih kecil. Susunan strukturnya memberikan penyimpangan terhadap prinsip ABBE
yang paling kecil sehingga memiliki ketelitian ukur yang tinggi dan memiliki mampu
capai (accessability) yang tinggi pula sehingga benda ukur dengan mudah dapat
ditempatkan dalam ruang ukur MUK.
Mesin Ukur Koordinat dengan rancang bangun jenis lengan horisontal seperti
yang ditunjukkan pada gambar 85 memiliki mampu capai yang tinggi, tetapi
ketelitian ukur yang relatif rendah karena lengan sorong MUK ini hanya didukung
pada satu ujung, panjang sorong dan berat peraba yang berbeda akan menghasilkan
defleksi dari kolom dan lengan sorong.
Mesin Ukur Koordinat dengan rancang bangun jenis kantilever seperti yang
ditunjukkan pada gambar 86 memiliki ketelitian ukur dan tingkat mampu capai yang
tinggi.
105
1.2 KLASIFIKASI PENGGERAK MUK
Menurut sistem kontrol geraknya, Mesin Ukur Koordinat dibedakan menjadi
tiga kelompok, yaitu:
- Manual
- Penggerak motor dengan Joystick
- Penggerak motor dengan CNC
Pada Mesin Ukur Koordinat dengan penggerak manual operator harus
menggerakkan probe ke titik pengukuran secara manual. Sehingga ketergantungan
operator dalam menyentuhkan probe pada benda ukur masih mempengaruhi hasil
pengukuran. Pada umumnya MUK dengan ketelitian rendah yang menggunakan
penggerak manual.
Pada Mesin Ukur Koordinat penggerak motor dengan joystick komponen-
komponen gerak digerakkan secara motorik sepanjang sumbu-sumbu MUK dengan
bantuan joystick untuk mengarahkan gerakan probe pada titik yang dituju.
Pada Mesin Ukur Koordinat penggerak motor CNC, komponen-komponen gerak
digerakkan secara motorik sepanjang sumbu-sumbu MUK dan dikontrol secara
numerik oleh komputer. Karena pergerakan probe dapat diprogram maka proses
pengukuran dapat dilakukan dengan cepat serta faktor ketergantungan operator dapat
ditekan sekecil niungkin. Biasanya MUK CNC memiliki ketelitian dan ketepatan
yang tinggi.
2. SISTEM KONFIGURASI MESIN UKUR KOORDINAT
Pada dasarnya Mesin Ukur Koordinat terdiri atas Bagian Utama (Main Unit),
Kontroler (untuk jenis penggerak motor) dan Unit Pengolah Data (komputer).
Secara umum bagian utama dari mesin ukur koordinat terdiri atas struktur mekanik,
tempat peletakan benda ukur, sistem bantalan, komponen pembimbing, alat
penggerak (untuk penggerak motor), sistem ukur posisi (displacement measuring
system) dan sistem peraba (probe).
106
Gambar 88 Konfigurasi Mesin Ukur Koordinat Manual
Gambar 89 Konfigurasi Mesin Ukur Koordinat Motorik dan CNC
Mesin ukur koordinat yang digerakkan secara manual memiliki sistem
konfigurasi seperti yang ditunjukkan pada gambar 88. Pergerakan (perubahan posisi)
probe saat menentukan posisi titik-titik sentuh pada benda ukur di dalam ruang ukur
mesin akan terbaca oleh Sistem Ukur Posisi (Displacement Measuring System) yang
terdapat di ketiga sumbu mesin. Kemudian ketiga Sistem Ukur Posisi akan mengirim
107
sinyal perubahan posisi tersebut ke Unit Pengolah Data. Oleh Counter sinyal tersebut
diterjemahkan menjadi harga koordinat masing masing sumbu yang tidak lain adalah
harga koordinat posisi probe relatif terhadap sistem koordinat yang digunakan.
Selanjutnya apabila ada sinyal yang diterima komputer dan probe saat menyentuh
benda ukur maka komputer akan menyimpan koordinat posisi probe saat itu untuk
selanjutnya diolah oleh komputer sesuai dengan jenis pengukuran yang dilakukan.
Mesin Ukur koordinat dengan motor penggerak biasanya dilengkapi dengan joystick
untuk mengontrol pergerakan probe. Sinyal yang diberikan joystick melalui kontroler
akan memerintahkan motor pada masing-masing sumbu untuk menggerakkan
komponen-komponen gerak membawa probe pada posisi yang diinginkan. Sementara
pergerakan terjadi, Sistem Ukur Posisi akan mengirirnkan sinyal pergerakan pada
Unit Pengolah Data yang kemudian diterjemahkan oleh Counter menjadi koordinat
posisi probe. Pada saat probe telah mencapai tempat yang diinginkan (titik sentuh)
maka probe akan mengirim sinyal pada komputer untuk menyimpan koordinat posisi
probe saat itu disamping itu probe memberikan sinyal pada kontroler untuk
menghentikan perintah pada motor.
Pada Mesin Ukur Koordinat yang dikontrol secara numerik oleh komputer maka
program komputerlah yang mengatur dan memberikan perintah pada motor melalui
kontroler untuk menggerakkan komponen-komponen gerak membawa probe pada
posisi yang diinginkan. Konfigurasi Mesin Ukur Koordinat penggerak motor
ditunjukkan pada gambar 89
108
Gambar 91 Sistem Koordinat Mesin
3. SISTEM KOORDINAT
Pada dasarnya operasi yang dilakukan oleh Mesin Ukur Koordinat dalam
melakukan pengukuran adalah menentukan posisi titik-titik tertentu dari benda ukur,
kemudian mengolah data koordinat posisi titik-titik tersebut menjadi suatu informasi
yang diperlukan. Dalam hal ini sistem koordinat memegang peranan yang sangat
penting dalam memperoleh hasil pengukuran yang benar dan akurat.
Sistem koordinat yang digunakan adalah sistem koordinat kartesian, dimana terdiri
atas tiga sumbu yang saling tegak lurus, yaitu sumbu X, Y dan Z. Masing-masing
sumbu berpasangan membentuk bidang koordinat X-Y, X-Z dan Y-Z.
Pada saat pengukuran sistem koordinat yang digunakan dapat dibedakan menjadi dua
sistem koordinat yaitu sistem koordinat mesin dan sistem koordinat benda ukur.
Sistem koordinat mesin adalah sistem koordinat yang dimiliki mesin yaitu sistem
koordinat yang aktif saat mesin dinyalakan dan biasanya orientasi sumbu
koordinatnya sejajar (sama) dengan sumbu pergerakan komponen gerak mesin.
Sistem Koordinat Mesin ditunjukkan pada gambar 91. Sistem koordinat yang lainnya
adalah sistem koordinat benda ukur yaitu sistem koordinat yang orientasi sumbu-
sumbu koordinat atau orientasi bidang koordinatnya telah disesuaikan dengan
orientasi benda ukur, seperti yang ditunjukkan gambar 92. Untuk suatu benda ukur
yang kompleks biasanya memerlukan lebih dari satu sistem koordinat benda ukur
dengan orientasi yang berbeda-beda.
109
Gambar 92 sistim koordinat benda ukur
Pengolahan data pengukuran sangat bergantung pada sistem koordinat yang
digunakan, sebagai contoh adalah pengukuran dua lingkaran seperti yang
ditunjukkan pada gambar 93. Dalam hal ini kedua lingkaran harus memiliki bidang
referensi yang sama. Titik-titik yang diukur dari tiap lingkaran akan diproyeksikan
pada bidang referensi masing-masing lingkaran, kemudian kedua elemen tersebut
akan diproyeksikan pada bidang referensi yang disebut bidang referensi umum
(common reference plane).
Untuk mencegah timbulnya kesalahan dalam menentukan koordinat titik-titik dalain
pengukuran maka, sistem koordinat benda ukur lebih tepat untuk digunakan karena
telah disesuaikan dengan orientasi benda ukur. Penyesuaian orientasi sistem
koordinat dengan orientasi benda ukur disebut penyelarasan (alignment).
3.1 I (ALIGNMENT)
Seperti telah disebutkan di atas. penyelarasan (alignment) adalah proses penyesuaian
orientasi sistem koordinat yang akan digunakan dalam pengukuran dengan orientasi
benda ukur. Penyelarasan biasanya dilakukan dengan bantuan komputer dan
prosesnya bergantung pada perangkat lunak yang digunakan. Dalam menentukan
orientasi sumbu koordinat biasanya digunakan bentuk-bentuk elemen yang dimiliki
benda yang akan diukur.
Penyelarasan tiga dimensi dalam arti penyelarasan yang menyesuaikan onientasi
ketiga sumbu koordinat, terdiri atas tiga tahapan, yaitu
- Penentuan titik pangkal dan sistem koordinat baru.
- Penyesuaian onientasi bidang koordinat dan sistem koordinat baru dengan
orientasi bidang benda ukur, yaitu dengan menentukan orientasi salah satu
sumbu koordinat.
110
- Penyesuaian orientasi dua sumbu koordinat lainnya dan sistem koordinat
baru dengan orientasi yang diharapkan.
Gambar 93 Proyeksi Elemen Lingkaran
Contoh suatu proses penyelarasan ditunjukkan pada gambar 94. Pada contoh
tersebut ditentukan titik pangkal berada ditengah-tengah bidang atas benda ukur,
gambar a. Selanjutnya adalah penyesuaian orientasi bidang X’-Y’ dengan orientasi
bidang atas benda ukur dengan menentukan orientasi sumbu Z’ yaitu tegak lurus
bidang atas benda ukur, gambar b. Proses terakhir adalah penyesuaian orientasi
sumbu Y’ dari sumbu Z’ yaitu masing-masing sejajar dengan sisi benda ukur,
gambar C.
4. KETELITIAN MESIN UKUR KOORDINAT
Tingkat ketelitian yang dimiliki Mesin Ukur Koordinat menjadi salah satu
parameter yang menentukan kualitas mesin tersebut. Tingkat ketelitian ini sangat
dipengaruhi oleh kondisi lingkungan seperti suhu. Biasanya untuk suatu mesin ukur
koordinat ditentukan suhu ruang ideal tempat mesin berada atau operasi pengukuran
dilakukan. Bahkan untuk mendapatkan tingkat ketelitian yang tinggi suatu mesin
111
ukur koordinat dilengkapi dengan sensor temperatur yang dihubungkan dengan
komputer, sehingga komputer dapat mengompensasi dampak yang diakibatkan oleh
suhu ruang.
Ketelitian Mesin Ukur Koordinat dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu
- Axial Length Measurement Accuracy, U
- Volumetric Length Measurement Accuracy. U
Gambar 94 Penyelarasan
Kedua tingkat ketelitian tersebut dinyatakan oleh rumus :
U1,U3 = A + B.L < C ( )
A,B dan C = konstanta
L = Panjang pengukuran, mm
Harga-harga konstanta tersebut diperoleh dari pengujian yang mengacu pada JIS B
7440.
Misalkan suatu Mesin Ukur Koordinat memiliki harga U1 = (1.5 + L/400) , maka
bila suatu pengukuran sejajar sumbu ini menghasilkan L = 400, maka harga hasil
pengukuran sesungguhnya adalah antara 399,9975 dan 400,0025.
5. PROBE
Fungsi probe pada Mesin Ukur Koordinat adalah sebagai sensor yang
menentukan posisi titik-titik pengukuran pada henda ukur. Probe terletak pada ujung
112
lengan ukur dan dapat digerakkan dalam ketiga arah sumbu sistem koordinat Mesin
Ukur Koordinat, sehingga setiap posisi titik dalam ruang ukur MUK dapat
ditentukan.
Gambar 95 Touc Trigger Probe
Secara umum probe dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu : Trigger Probe, Hard
Probe dan Optic Probe. Penggunaan jenis-jenis probe tersebut bergantung pada jenis
pengukuran yang dilakukan dan keadaan dari benda yang diukur. Untuk pengukuran
umum biasanya digunakan trigger probe dan untuk digitizing atau scanning biasanya
digunakan hard probe.
Untuk mengukur benda kerja yang mudah terdeformasi biasanya digunakan
video probe untuk menghindari terjadinya ledutan pada benda ukur yang dapat
mempengaruhi hasil pengukuran. Untuk mempercepat pengukuran dan memudahkan
probe menjangkau titik-titik ukur pada benda ukur dan segala arah, pada suatu prose
pengukuran dapat digunakan lebih dan satu probe dengan arah yang berbeda-beda
seperti yang ditunjukkan gambar 95.
5.1 TRIGGER PROBE
Probe jenis ini biasanya digunakan untuk pengukuran titik ke titik, dalam arti
posisi titik-titik pengukuran ditentukan satu persatu. Tugas dari probe ini adalah
memberikan sinyal pada komputer (misalnya pemutusan arus listrik) saat batang
113
probe mengalami defleksi akibat menyentuh benda ukur. Sinyal tersebut
memerintahkan komputer untuk menyimpan posisi probe pada saat itu.
Pada saat batang probe tidak terdefleksi tiga bola yang berhubungan dengan
batang probe akan menghubungkan konduktor yang teraliri arus listrik. Apabila
batang probe terdefleksi maka sedikitnya satu bola penghubung akan terangkat dari
konduktor, sehingga arus listrik yang mengalir pada konduktor akan terputus.
Pemutusan arus listrik ini merupakan sinyal pada komputer untuk menyimpan posisi
probe pada saat itu.
5.2 HARD PROBE
Probe jenis ini biasanya digunakan untuk
melakukan scanning atau digitizing,
dimana komputer harus terus menerus
membaca posisi probe selama ujung probe
menyentuh benda ukur. Dengah kata lain
komputer membaca posisi probe selama
batang probe dalam keadaan terdefleksi,
sehingga besarnya defleksi batang probe
harus diperhitungkan atau dikompensasi
untuk menghidari kesalahan akibat defleksi tersebut.
Pada probe ini terdapat sistem ukur posisi
kecil yang membantu sistem ukur posisi
utama Mesin Ukur Koordinat. Posisi probe Gambar 97 Hard Probe
ditentukan dengan memjumlahkan posisi
yang ditunjukkan sistem ukur posisi utama MUK dengan posisi yang ditunjukkan
sistem ukur posisi kecil yamh dimiliki probe. Sebuah Hard Probe dengan tiga buah
LVDT (Linear Variable Differential Transfomer) sebagai sistem ukur posisi
ditunjukkan pada gambar 97.
Secara sederhana cara kerja dan probe mi ditunjukkan pada gambar 98.
Sebelum batang probe terdefleksi terlihat sistem ukur posisi utama menunjukkan
harga 100 (KM = 100) dan sistim ukur posisi probe menunjukan harga 0 (P0 0)
114
sehingga harga yang dibaca oleh komputer adalah 100 (HP 100). Setelah batang
probe terdefleksi harga yang terbaca pada sistem ukur posisi utama adalah 99.9 (KM
= 99.9) dan harga yang terbaca pada sistem ukur posisi probe adalah +0.1 (P0+0.1)
sehingga harga yang terbaca oleh komputeradalah 100 (HP = 100).
Gambar 98 Mekanisme Kerja Hard Probe
I
5.3 KALIBRASI PROBE
Pada pemkaian umum, ujung probe berbentuk bola dengan berbagai diameter
dan terbuat dan ruby, karena material ini sangat homogenious dan tahan terhadap
gesekan. Pada bentuk bola, titik-titik pada permukaannya memiliki jarak yang sama
terhadap titik pusat bola•(equidistat), sehingga sangat ideal untuk pengukuran semua
benruk elemen benda ukur.Posisi probe yang terbaca oleh komputer adalah
berdasarkan posisi titik pusat bola tersebut.
Semua perhitungan yang dilakukan komputer adalah berdasarkan posisi titik pusat
ujung probe yang berbentuk bola, sedangkan posisi tersebut akan dibaca oleh
komputer saat permukáan bola menyentuh benda ukur, sehingga posisi yang terekam
bukanlah posisi yang diharapkar(lihat gambar 99 dan 100). Karena terdapat jarak
antara permukaan bola dengan titik pusat bola, maka, untuk mendapatkan posisi yang
benar komputer harus mengoreksi perbedaan ersebut dengan memperhitungkan
diameter probe yang digunakan. Untuk itu komputer harus mengetahui diameter
setiap probe yang digunakan, salah satu caranya adalah mengkalibrsi probe yang
digunakan dengan menggunakan bola referensi yang diameternya telah diketaui.
115
Gambar 99 Pengukuran Poros Gambar 100 Pengukuran Lubang
116