Komponen Aktuator Listrik dan Fungsinya Dalam Menghasilkan Gerakan Linear

Aktuator listrik berperan penting dalam banyak sistem otomatisasi di industri. Perangkat ini juga merupakan kunci penting dalam transisi menuju ke Industri 4.0.

Secara umum, aktuator bertanggung jawab untuk menghasilkan gerakan mekanis dalam berbagai aplikasi, mulai dari robotika, industrial automation hingga kendaraan listrik. 

Dalam artikel ini, tim Bawalaksana.id akan membahas tentang komponen-komponen utama yang membentuk aktuator listrik, serta apa saja fungsinya dalam menghasilkan gerakan linear. 

Sebagai informasi, bahwa aktuator listrik merupakan pilihan ideal untuk sistem otomasi yang membutuhkan gerakan yang cepat dan presisi. Namun demikian, aktuator listrik juga memiliki kelebihan dan kekurangan yang perlu dicatat seperti yang telah kami bahas pada artikel sebelumnya.

Pemahaman yang baik tentang komponen-komponen aktuator listrik dapat membantu kita untuk menjaga kinerja perangkat secara optimal. Khususnya, ketika telah diterapkan dalam berbagai aplikasi industri. 

Sebagai informasi, bahwa beberapa jenis aktuator listrik mungkin memiliki komposisi komponen yang berbeda dari yang kami sebutkan pada artikel ini. 

Kami telah merangkum penjelasan ini dari IQS Directory dan Timotion dengan rincian sebagaimana berikut:

1. Front / Rear Clevis

Front / Rear Clevis (no. 1) adalah komponen penting yang sangat berguna ketika aktuator hendak dipasang ke sejumlah aplikasi. 

Clevis merupakan komponen yang terbuat dari logam berbentuk U disertai lubang di setiap ujungnya. Lubang tersebut berguna untuk tempat pin, baut atau alat pengikat lainnya. 

Sambungan clevis yang terdapat di bagian depan dan belakang aktuator berguna untuk menghubungkan aktuator dengan aplikasi atau perangkat lain yang ingin digerakkan. 

Sambungan clevis ini berfungsi sebagai penghubung antara aktuator dan bagian lain dari sistem otomasi. Anda dapat menggunakan pin, baut atau alat pengikat yang tepat sehingga clevis dapat terpasang dengan aman dan kuat.

2. Inner Tube

Inner Tube (no. 2) atau disebut juga extension tube atau piston, merupakan bagian yang memanjang atau sebagai stroke. 

Pada umumnya, Inner Tube terbuat dari bahan alumunium atau stainless steel. Fungsi utama tabung ini adalah sebagai tempat bagi spindel saat lengan aktuator memendek.

Di bagian poros tabung ini terpasang Drive Nut (mur penggerak) yang memiliki ulir. Mur tersebut mengubah gerakan putar dari Spindel menjadi daya dorong untuk membuat Inner Tube memanjang atau memendek. 

Dengan kata lain, ketika Spindel berputar di dalam Inner Tube, maka secara otomatis Inner Tube akan memanjang atau memendek berkat adanya Drive Nut. Hal ini terjadi sesuai dengan arah perputaran Spindel yang bergesekan dengan ulir dimana mur berada.

Dari situ, gerakan rotasi dari motor diubah menjadi gerakan liner.

3. Outer Tube

Outer Tube (no. 4) atau yang juga dikenal sebagai tabung penutup, merupakan salah satu komponen penting pada aktuator linear. 

Outer Tube terbuat dari tabung aluminium yang diekstrusi dengan bentuk yang disesuaikan. Fungsinya adalah melindungi aktuator linear di bagian luar dan menjaga semua komponen bagian dalam aktuator tetap aman dan terlindungi.

Tabung penutup ini berperan sebagai pelindung fisik untuk mencegah kerusakan pada komponen internal aktuator akibat gesekan, debu, kotoran atau kontaminasi eksternal lainnya. 

Outer Tube biasanya terbuat dari tabung aluminium yang kuat dan tahan lama agar dapat memberikan perlindungan yang optimal.

Selain berfungsi sebagai pelindung, Outer Tube juga berfungsi sebagai wadah atau tempat untuk menampung semua komponen bagian dalam aktuator. Adapun komponen-komponen yang kami maksud adalah motor, gear, spindel dan yang lainnya. 

Singkatnya, Outer Tube berperan dalam menjaga kebersihan, serta menjaga semua komponen aktuator tetap terorganisir dan terlindungi dengan baik.

4. Wiper Sealing Component

Wiper Sealing (no. 3) adalah komponen penyegel yang dipasang pada ujung tabung luar. Wiper akan mencegah kontaminan seperti debu atau cairan memasuki area Spindel aktuator. 

Perlu diingat, bahwa sealing yang tepat antara Outer Tube dan Inner Tube harus dipastikan kesesuaiannya. Karena akan berpengaruh pada tingkat IP (Ingress Protection) pada aktuator.

Dengan adanya Wiper Sealing Component, kontaminan dapat dicegah masuk ke dalam Spindel aktuator. Hal ini berkontribusi pada kebersihan komponen aktuator sehingga dapat memberikan kinerja yang optimal. 

5. Drive Nut

Drive Nut (no. 5) atau mur penggerak adalah suatu komponen yang berputar di sepanjang Spindle. Fungsinya adalah untuk memungkinkan retraksi atau perpanjangan Inner Tube.

Drive Nut umumnya terbuat dari plastik atau logam, tergantung pada kebutuhan dan spesifikasi aktuator yang akan digunakan di industri. 

Pada beberapa kasus, Drive Nut dilengkapi dengan mekanisme pengunci untuk mencegah putaran Inner Tube yang tidak diinginkan.

6. Spindle 

Spindle (no. 6) merupakan sekrup yang berputar dan berperan penting dalam memberikan gerakan memanjang atau memendek bagi Inner Tube. 

Singkatnya, dengan adanya Spindel di dalam perangkat aktuator, maka gerakan rotasi pada motor dapat diubah menjadi gerakan linear dengan memberikan dorongan pada Inner Tube. 

Spindle biasanya terbuat dari baja untuk memastikan kekuatan dan daya tahan yang lebih lama.

7. Safety Stop

Komponen ini terletak di ujung spindle dan berfungsi untuk mencegah perpanjangan Inner Tube terlalu berlebihan. 

Dengan adanya Safety Stop, ketika Spindle berputar dan mendorong Inner Tube secara berlebihan, maka gerakan linear akan terhenti secara otomatis.

Fungsi ini sangat penting untuk menjaga keamanan dan mencegah kerusakan pada perangkat aktuator atau pada peralatan yang lainnya.

8. Limit Switches

Berikutnya adalah Limit Switches atau yang berfungsi juga seperti saklar. Komponen ini digunakan untuk mengontrol posisi Inner Tube pada saat diperpanjang atau ditarik secara penuh. 

Limit Switches bertugas untuk memutus arus listrik ke motor saat mencapai batas yang telah ditentukan. 

Komponen ini sangat penting di dalam perangkat aktuator listrik, karena akan mencegah lengan aktuator memanjang atau memendek secara berlebihan. 

Fungsi lain dari Limit Switches juga sebagai perangkat pengirim sinyal untuk memberikan informasi tentang posisi Inner Tube. 

9. Gears for Electric Actuators

Gears for Electric Actuators (no. 7) merupakan sekelompok gear yang terbuat dari plastik atau baja. 

Sejumlah gear tersebut diletakkan di Motor Shaft, kemudian dirangkai dan dihubungkan satu dengan yang lainnya di dalam housing. 

Dengan demikian, ketika motor berputar, maka energi rotasi disalurkan ke Spindle dan akan mendorong Inner Tube, sehingga dapat menghasilkan gerakan linear. 

10. Motor Housing

Motor Housing (no. 8) adalah rumah bagi motor dan menjadi wadah untuk sekelompok gear. Komponen ini sangat vital di dalam aktuator, karena berfungsi untuk membuat motor dan gear menempel pada Outer Tuber dan Inner Tube secara presisi.

Keberadaan housing ini juga untuk melindungi semua komponen motor dari berbagai kotoran yang dapat mengakibatkan kerusakan.

Motor Housing biasanya terbuat dari plastik berkualitas tinggi. Material ini dipilih karena sifatnya yang ringan, tahan terhadap korosi dan dapat melindungi motor dari kelembaban atau lingkungan yang buruk.

Dengan adanya Motor Housing yang kuat dan tahan lama, motor dan komponen internalnya akan terlindungi dengan baik. Hal ini dapat berkontribusi pada kinerja yang optimal dan umur aktuator yang panjang.

11. DC Motor

Motor arus searah (DC Motor) adalah sumber tenaga utama dalam aktuator listrik. Motor ini tersedia dalam berbagai jenis dan yang paling umum adalah brushed motor. 

Motor DC terdiri dari beberapa komponen sebagaimana berikut:

Motor Stator 

Motor Stator merupakan bagian luar yang tidak bergerak. Stator terdiri dari rumah motor (housing), tutup motor (caps), dan dua magnet permanen yang mengelilingi rotor.

Dalam kasus tertentu, magnet permanen dapat berupa kumparan tembaga yang dialiri listrik.

Rotor

Rotor adalah bagian dalam dari motor yang berputar dan terdiri dari Motor Shaft, laminasi baja silikon (silicon steel), kumparan tembaga dan commutator. 

Commutator

Commutator adalah sejumlah plat kecil tembaga yang terpasang di poros motor dan terhubung dengan rotor. Commutator ini berfungsi untuk mengalirkan listrik dari carbon brushes ke kumparan tembaga yang ada di rotor.

Carbon Brushes

Komponen ini disebut juga dengan sikat karbon, digunakan untuk mentransmisikan arus listrik dari Stator ke Rotor yang terus mengalami gesekan jika motor sedang berputar.

Motor Shaft

Disebut juga dengan poros dari DC Motor. Motor Shaft memiliki fungsi untuk menghubungkan Rotor ke bagian gear motor. Sehingga, ketika Rotor berputar maka akan memberikan rotasi pada gear dan Spindle.

12. Output/Feedback Sensors

Agar aktuator listrik memiliki fungsi tingkat tinggi, perangkat ini perlu dikombonasikan dengan Output/Feedback Sensors. Hal ini bertujuan untuk mengkomunikasikan posisi langkah (stroke) aktuator dan memberikan umpan balik ke Micro Control Unit (MCU). 

Sensor seperti ini penting dalam aplikasi yang membutuhkan fungsi yang advance seperti sinkronisasi dan penentuan memory positioning. 

Fungsi ini dapat membuat aktuator mengingat dimana posisi awalnya sebelum mendapatkan perintah lain dari Programmable Logic Controller (PLC).

Adapun beberapa pilihan sensor yang paling umum digunakan adalah Hall Effect Sensor, Potentiometer (POT) Sensor dan Reed Sensor.

Hall Effect Sensor

Sensor ini mampu menghasilkan output sinyal berdasarkan kerapatan medan magnet di sekitarnya. 

Ketika kerapatan fluks magnet sensor melebihi ambang batas yang ditentukan sebelumnya, sensor akan mendeteksinya dan menghasilkan tegangan Hall sebagai outputnya. 

Sensor seperti ini dapat memberikan umpan balik posisi (feedback) yang akurat dan dapat diterapkan pada aktuator linear.

Potentiometer (POT) Sensor

Sensor potensiometer terdiri dari wiper dan 2 end connections yang dapat mengubah output sinyal listrik. Saat Spindel aktuator linear diputar, resistansi antara wiper dan 2 end connections mengalami perubahan. 

Setiap nilai dari resistansi ini adalah sesuai dengan posisi stroke aktuator. Disinilah hasil pengukuran posisi stroke dapat diperoleh. Hasil pengukuran tersebut berikutnya digunakan sebagai metriks dalam penerapan 2 aktuator secara bersamaan.

Sebagai hasilnya, dua aktuator yang digunakan secara bersamaan dapat memberikan posisi stroke yang sama dan akurat.

Reed Sensor

Reed Sensor adalah sensor posisi magnetik yang berfungsi sebagai saklar listrik dan dioperasikan oleh medan magnet. 

Sensor ini terdiri dari sepasang kontak (sumbu) pada buluh yang terbuat dari logam besi dan tersegel di dalam glass envelope. 

Sepasang kontak akan terbuka jika dalam keadaan normal atau stanby. Akan tetapi, akan menutup jika ada medan magnet yang mendekat, sehingga akan menutup rangkaian.

Fungsi dari Reed Sensor adalah untuk mengetahui dimana posisi aktuator (memanjang atau memendek), terutama untuk aktuator pneumatik.

Bagaimana Aktuator Listrik dan Sensor Bekerja?

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, bahwa Output/Feedback Sensors berfungsi untuk membantu Micro Control Unit (MCU) dalam mengatur langkah (stroke) aktuator dengan tepat setiap saat. 

Aktuator listrik yang dilengkapi dengan feedback sensor sangat dibutuhkan ketika aplikasi melibatkan fungsi sinkronisasi dan memory positioning. 

Sinkronisasi adalah kemampuan untuk menggerakkan dua atau lebih aktuator secara bersamaan dengan kecepatan dan posisi yang sama. 

Sedangkan memory positioning adalah kemampuan untuk menyimpan dan mengulang posisi yang telah ditentukan sebelumnya. 

Aktuator listrik dan sensor dapat dikombinasikan dengan Programmable Logic Controller (PLC), yaitu perangkat yang dapat diprogram untuk mengontrol dan mengotomatisasi proses industri. 

PLC dapat menerima input dari Output/Feedback Sensors dan mengirimkan outputnya ke aktuator untuk mengatur gerakan mereka sesuai dengan logika program yang ditentukan. 

Dengan demikian, Output/Feedback Sensors dan PLC dapat bekerja sama untuk mencapai sinkronisasi dan memory positioning pada aktuator dengan baik, presisi, otomatis dan efisien.

Otomatisasi Industri Menggunakan Aktuator Listrik

Kecanggihan teknologi aktuator dapat mengantarkan pada berbagai inovasi hebat di sektor industri. Perkembangannya yang pesat dan dinamis merupakan opportunity bagi perusahaan untuk meningkatkan level productivity agar tetap kompetitif.

Di lain sisi, berinvestasi pada teknologi baru memiliki banyak tantangan seperti skill tenaga kerja, infrastruktur dan safety regulation.

Kabar baiknya, otomatisasi industri menggunakan aktuator listrik bukan lagi menjadi hal yang sulit untuk diimplementasikan. Khususnya bagi perusahaan yang sudah memiliki sumber daya yang profesional dan infrastruktur yang memadai.

Kami menyadari pula, bahwa di tahun ini ada banyak sekali manufaktur yang ingin menerapkan sistem otomasi di perusahaan mereka. Untuk ikut ambil bagian menuju transisi Industri 4.0 yang terus berkembang.

Karena itulah, Bawalaksana.id membuka ruang bagi Anda untuk menggali potensi yang Anda miliki untuk menerapkan sistem otomasi industri. 

PT. Bawalaksana Central Industrial adalah distributor resmi dari Metal Work Italy yang dapat menyuplai beragam jenis aktuator listrik untuk sistem otomasi industri. Metal Work juga merupakan pioneer dalam perangkat dan komponen sistem pneumatik yang canggih dan modern.

Oleh karena itu, kami dapat memberikan solusi komprehensif untuk perusahaan Anda dalam implementasi sistem otomasi industri yang modern dan terhubung dengan teknologi.

Jika Anda memiliki pertanyaan tentang bagaimana penerapan aktuator listrik yang tepat untuk perusahaan Anda, jangan sungkan untuk berbicara dengan tim engineer kami.

Romanta Pinrih Linuwih

Pneumatic Automation System Expert

Artikel ini ditulis dengan kolaborasi bersama Romanta Pinrih Linuwih, ahli di bidang Pneumatic Automation System, untuk memastikan keakuratan dan kualitas tulisan terbaik.