KD 3.3 Memahami alat ukur mekanik presisi

Alat ukur mekanik presisi merupakan alat ukur yang mempunyai kemampuan mengukur sampai ukuran terkecil sesuai kebutuhan pemakainya. Dalam bidang ilmu teknik pemesinan, alat ukur merupakan salah satu hal utama yang harus dipahami. Proses manufaktur saat ini memproduksi komponen-komponen yang presisi dan sudah diuji dengan alat ukur dengan tingkat ketelitian yang tinggi. Agar tuntutan dunia industri terpenuhi maka ilmu pengetahuan tentang alat ukur mekanik presisi wajib dilakukan oleh orang yang mempunyai keinginan bekerja di bidang pemesinan (industri manufaktur).

Jangka sorong
Jangka sorong adalah alat ukur yang dapat digunakan untuk mengukur dimensi benda dengan tingkat  ketelitian yang beragam. Pada kenyataannya jangka sorong lebih teliti daripada mistar ukur. Alat ukur ini memiliki penyebutan yang cukup banyak diantaranya mistar sorong, mistar geser, sigmat atau vernier calipers. Pada batang ukurnya jangka sorong memiliki pembacaan skala utama yang sama dengan mistar ukur. Selain skala utama, jangka sorong juga memiliki skala nonius yang perannya sangat penting dalam proses pengukuran. Skala nonius inilah yang membedakan tingkat ketelitian jangka sorong. Kelebihan dalam penggunaan jangka sorong yaitu dapat digunakan untuk mengukur ketebalan, diameter luar, diameter dalam, kedalaman lubang, tingkat/step, dan panjang suatu benda.

Jenis-jenis jangka sorong
Terdapat tiga jenis jangka sorong yang akan dibahas kali ini diantarannya adalah jangka sorong analog (vernier caliper), jangka sorong jam ukur (dial caliper), dan jangka sorong digital (digital calipers). Pada jangka sorong analog dilengkapi skala nonius yang berfungsi untuk mengukur tingkat ketelitian suatu benda. Maksimal ketelitian yang dapat diukur adalah 1/50 atau 0,02 mm untuk skala metrik dan 0,001 inch untuk skala imperial. Berikut gambaran konstruksi jangka sorong secara umum.  

https://www.amazon.com/Mitutoyo-Vernier-Caliper-Metric/dp/B007K34YO8

Ada jangka sorong yang tidak dilengkapi skala nonius sehingga diganti dengan jam ukur dan alat ukur digital. Tingkat ketelitian pada jangka sorong ini yaitu 0,05 sampai 0,01 mm dan 1/128 inchi sampai 0,001 inchi.

https://images.homedepot-static.com/productImages/b664f044-1370-4e22-b64d-da14396217a5/svn/stalwart-calipers-hw5500006-64_1000.jpg

Terakhir ada jangka sorong yang tidak dilengkapi skala nonius dan diganti dengan tampilan digital. Pada jangka sorong ini pengukuran ditampilkan melalui LCD (Liquid Crystal Display). Tingkat ketelitian pada jangka sorong ini lebih teliti yaitu 0,01 mm dan 0,001 inch. Konstruksi dari jangka sorong digital dapat dilihat pada gambar 3. 

https://m.media-amazon.com/images/S/aplus-media/mg/9ed4f26f-4512-4bda-988d-a3a5adc1e8ff.jpg

Konstruksi dan bagian-bagian utama jangka sorong

1. Rahang luar (Outside jaws) digunakan untuk mengukur diameter luar, panjang dan lebar suatu benda. Terdiri atas rahang tetap dan rahang geser.
2. Rahang dalam (Inside jaws) digunakan untuk mengukur diameter dalam atau panjang sisi dalam dari suatu benda. Terdiri atas rahang tetap dan rahang geser. 
3. Pengukur kedalaman (Depth probe) Depth probe digunakan untuk mengukur kedalaman lubang atau langkah dari suatu benda.
4. Skala utama (dalam mm) skala utama berfungsi untuk menunjukan skala ukuran dalam mm setiap strip atau garisnya pada satuan SI.
5. Skala vernier/nonius (dalam mm) skala nonius berfungsi untuk menunjukan ukuran tingkat ketelitian suatu benda. Dalam vernier metrik dibagi ke dalam 10 sampai 50 bagian skala vernier.
6. Skala utama (dalam mm) skala utama berfungsi untuk menunjukan skala ukuran dalam inch setiap bagiannya pada system imperial.
7. Skala vernier/nonius (dalam mm) dalam vernier skala inch dibagi ke dalam 1/128 inch sampai 0,001 bagian skala vernier.
8. Thumb screw digunakan untuk memberikan pegangan untuk menggeser rahang dengan mudah.
9. Pengunci (Lock Screw) digunakan untuk menahan bagian rahang geser yang bergerak ketika pengukuran.

Fungsi jangka sorong

Jangka sorong mempunyai 4 fungsi yang tertera pada gambar 5 diatas. Lebih lanjut fungsi pengukuran pada jangka sorong terdapat pada gambar di bawah ini.

Prinsip kerja dan tingkat ketelitian jangka sorong

Ada dua jenis ukuran yang digunakan untuk mengukur dan membaca skala pada jangka sorong yaitu satuan mm dan satuan inchi. Kedua jenis ukuran tersebut memiliki tingkat ketelitian yang berbeda – beda. Berikut adalah contoh prinsip kerja dan tingkat ketelitian jangka sorong baik dalam skala mm maupun inch yang tertera pada gambar dibawah. 

• Jangka sorong ketelitian 0,02 mm

Untuk menghitung tingkat ketelitian dapat menggunakan rumus berikut ini:

Setelah kita pahami tingkat ketelitian jangka sorong selanjutnya adalah cara membaca pengukuran. Prinsip kerja dalam membaca ukuran pada jangka sorong dapat dilihat pada gambar dibawah.

• Jangka sorong ketelitian 0,05 mm

Jangka sorong dengan tingkat ketelitian 0,05 memiliki jumlah strip pada skala nonius sebanyak 20 strip. Pada dasarnya semua tingkat ketelitian jangka sorong adalah sama, yang membedakan adalah hasil kali garis skala nonius dengan tingkat jangka sorong itu sendiri. Dibawah ini terdapat gambar dari prinsip kerja pembacaan ukuran pada jangka sorong ketelitian 0,05 mm.

 

Penjelasan

1. Pertama lihat posisi skala utama (bagian atas) sebelum titik nol skala nonius menunjukkan pada strip ke – 4. Maka ukuran skala utama adalah 4 mm.
2. Lihat dengan teliti skala nonius (bagian bawah). Pada gambar terlihat nilai ukuran 0,75 mm.
3. Hitung jumlah strip yang segaris dari skala nonius dikalikan dengan tingkat ketelitian jangka sorong. Pada gambar terlihat garis yang segaris dengan skala utama adalah garis skala nonius ke – 15 kemudian dikalikan dengan ketelitian 0,05 setiap stripnya. Maka didapat nilai 0,75 hasil dari 15 x 0,05.
4. Jumlahkan pengukuran skala utama dan skala nonius. Ukuran presisi didapat 4,75 mm.

• Jangka sorong ketelitian 1/128 inch

Jangka sorong inch mempunyai beberapa tingkatan ketelitian. Diantaranya adalah jangka sorong dengan tingkat ketelitian 1/128 inch. Pada jangka sorong ini skala utamanya setiap 1 inci dibagi menjadi 16 bagian, berarti satu bagian skala utama (x) nilainya sama dengan 1/16 inci. Sedangkan Pada skala noniusnya dibagi dalam 8 bagian. Jangka sorong dengan tingkat ketelitian 1/128 inch mempunyai selisih antara x dan n sebesar 1/128 inch. Besarnya x = 1/16 inch, n dapat dicari dengan rumus: n = panjang skala utama (SU) pada posisi rapat dibagi dengan jumlah strip pada skala nonius atau skala vernier (SV). Panjang skala utama dihitung mulai dari garis nol sampai garis pada skala nonius yang segaris yaitu 7/16 inch.

• Jangka sorong 0,001 inch

Selanjutnya ada jangka sorong dengan tingkat ketelitian 0,001 inci, pada skala utamanya setiap 1 inch dibagi menjadi 40 bagian, berarti satu bagian skala utama (x) nilainya = 1/40 inch atau 0,025 inch. Pada skala noniusnya dibagi dalam 25 bagian. Jangka sorong dengan tingkat ketelitian 0,001 inci mempunyai selisih antara x dan n sebesar 0,001 inch. Besarnya x = 1/40 inch, sedangkan n dapat dicari dengan rumus: n = panjang skala utama (SU) pada posisi nol dibagi dengan jumlah strip pada skala nonius. Panjang skala utama dihitung mulai garis nol sampai garis terakhir pada skala nonius, diperoleh angka 0,6 inci. Dengan demikian n dapat dicari dengan cara sebagai berikut:

 


Untuk mempermudah penjelasan tentang cara membaca jangka sorong ini, saya tampilkan sebuah video agar kalian lebih memahami dan bisa menerapkan dalam praktik di bengkel maupun di lapangan.

 

Mikrometer
Kali ini kita akan membahas mikrometer, alat ukur yang mempunyai ketelitian lebih tinggi daripada mistar ingsut. Umumnya mempunyai tingkat  ketelitian sebesar 0,01 mm. Terdapat juga jenis khusus yang mempunyai tingkat ketelitian sebesar 0,005 mm, 0,002 mm, 0,001 mm dan bahkan 0,0005 mm. Khsusus pada tinkat ketelitian 0,0005 dibantu dengan skala nonius. Mikrometer memang dirancang untuk pemakaian praktis,  yang sering dimanfaatkan oleh operator mesin perkakas dalam rangka pembuatan beragam komponen yang dibuat berdasarkan acuan toleransi geometrik dengan tingkat kualitas sedang sampai menengah. Jadi, ketelitian sebesar 0,001 mm dianggap sesuai karena semakin teliti alat ukur memerlukan kesamaan yang tinggi saat pengukuran dilangsungkan. Berikut akan dijelaskan beberapa jenis-jenis jangka mikrometer.

Jenis-jenis mikrometer

• Mikrometer luar (Outside micrometer) adalah alat ukur presisi yang digunakan untuk mengukur dimensi luar benda kerja. Dipasaran biasanya beredar dengan ukuran 0-25 mm, 25-50 mm, 50-75 mm, 75-100 mm, dan seterusnya dengan kelipatan 25 mm.

https://i1.wp.com/disiniaja.net/wp-content/uploads/2016/12/gambar-mikrometer-sekrup.jpg?resize=800%2C486

• Mikrometer dalam (Inside micrometer) adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur dimensi dalam yang mempunyai ketelitian tinggi.

https://sc01.alicdn.com/kf/HT133dpFJhaXXagOFbXI/200745104/HT133dpFJhaXXagOFbXI.jpg

• Mikrometer kedalaman (Depth micrometer) adalah alat ukur presisi yang digunakan untuk mengukur kedalaman dan ketinggian suatu objek.

https://ae01.alicdn.com/kf/HTB1LgPWiyCYBuNkSnaVq6AMsVXah/XIBEI-0-100mm-0-01mm-Kedalaman-Mikrometer-Mikrometer-Caplier-Gague-Dengan-4-batang-Alat-Ukur.jpg_640x640.jpg

Konstrruksi dan bagian-bagian utama mikrometer

1. Bingkai (Frame) Bingkai ini berbentuk huruf C terbuat dari bahan logam yang tahan panas serta dibuat agak tebal dan kuat. Tujuannya adalah untuk meminimalkan peregangan dan pengerutan yang mengganggu pengukuran.
2. Landasan (Anvil) Landasan ini berfungsi sebagai penahan ketika benda diletakan diantara anvil dan spindle.
3. Poros gerak (Spindle) Spindle atau poros gerak adalah merupakan sebuah silinder yang bisa digerakan secara maju dan mundur menjauh dan menuju anvil.
4. Pengunci (Lock Nut) Pengunci ini berfungsi sebagai penahan spindle agar tidak bergerak ketika mengukur benda.
5. Sleeve merupakan batang logam tempat dimana skala utama berada.
6. Thimble merupakan batang logam yang dapat diputar dan ukurannya lebih besar dari sleeve serta merupakan tempat dimana skala nonius atau skala putar berada.
7. Ratchet berfungsi untuk memutar Spindle atau poros gerak saat ujung dari Spindle telah dekat dengan benda yang akan di ukur dan kemudian untuk mengencang-kan Spindle atau poros gerak sampai terdengar suara bunyi.

Fungsi mikrometer
Mikrometer berfungsi untuk mengukur diameter, ketebalan, dan panjang dari benda-benda yang kecil seperti kawat, lempeng baja, alumunium dan sebagainya.

• Mikrometer ketelitian 0,01 mm

1. Jarak tiap strip diatas garis horizontal pada outer sleeve adalah 1 mm.
2. Jarak tiap strip dibawah garis adalah 0,5 mm.
3. Pada skala nonius/skala putar terdapat 50 strip maka tiap strip nilainya 0,5/50 = 0,01mm sehingga. Setiap thumble diputar satu kali, spindle akan bergerak 0,01 mm.
4. Hasil pengukuran pada mikrometer adalah jumlah pembacaan ketiga skala tersebut.

• Mikrometer ketelitian 0,001 mm

Mikrometer ketelitian 0,001  memiliki 10 bagian garis mendatar, sehingga jarak garisnya 0,01/10 = 0,001 mm

 

Penjelasan

1. Jarak tiap strip pada skala utama adalah 0,5 mm.
2. Pada skala nonius/skala putar terdapat 50 strip maka tiap strip nilainya 0,5/50 = 0,01 mm.
3. Mikrometer ketelitian 0,001 memiliki 10 bagian garis mendatar, sehingga jarak garisnya 0,01/10 = 0,001 mm.
4. Hasil pengukuran pada mikrometer adalah jumlah pembacaan ketiga skala tersebut.

Untuk mempermudah penjelasan tentang cara membaca mikrometer ini, saya tampilkan sebuah video agar kalian lebih memahami dan bisa menerapkan dalam praktik di bengkel maupun lapangan.

 

Daftar Pustaka 

Flack, D. (2014). Good Practical Guide No. 40 Calipers and Micrometers. Middlesex: National Measurement System.

Mitutoyo. (2015). Measuring Instrument Catalog. Catalog No. US-1003-DR1. Aurora: Mitutoyo America Corporation.

Stefanelli, E.J. (2017). Virtual Vernier Caliper. Diakses di alamat website http://www.stefanelli.eng.br/en/category/simulator/ pada 21 Februari 2018.

Wagiran. (2013). Penggunaan Alat – Alat Ukur Metrologi Industri. Yogyakarta: Deepublish.

Widarto, S. (2008). Teknik Permesinan. Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.

Video dari youtube dengan sumber :
https://www.youtube.com/watch?v=7Y-FTLNeCUc
https://www.youtube.com/watch?v=_wYHpDNwAfY