Sistem pneumatik dalam industri  merupakan muara dari semua proses mekanik atau manipulasi gerakan yang menggunakan tenaga udara terkompresi. Sistem pneumatik meliputi beberapa komponen yang beroperasi menggunakan proses-proses pneumatik untuk menghasilkan kerja yang diinginkan.

1. SIMBOL-SIMBOL SISTEM PNEUMATIK

Simbol pada diagram pneumatik adalah cara untuk merepresentasikan fungsi dan konfigurasi dari komponen pneumatik dalam suatu rangkaian. Simbol yang digunakan pada pneumatik didesain untuk menggambarkan fungsi dari katup maupun alat lainnya pada sistem pneumatik. Simbol pneumatik pada prinsipnya dibuat untuk mengidentifikasi komponen pada diagram desain sirkuit, tetapi juga dapat digunakan hanya pada satu komponen.

Contohnya pada katup (valve) yang memilik diagram kecil tentang berapa banyak port dan outlet yang dimiliki dan cara kerjanya. Termasuk metode aktuasi, jalur aliran, dan jumlah kemungkinan posisi.

2. KOMPONEN DASAR

Pada dasarnya, semua sistem pneumatik menggunakan udara terkompresi untuk menghasilkan output berupa kerja (work), seperti pada diagram berikut:

Sistem pneumatik memiliki beberapa komponen seperti kompresor, filter, regulator dan komponen lainnya. Komponen tersebut digunakan untuk menghasilkan output yang diinginkan.

Berikut adalah fungsi masing-masing komponen pada sistem pneumatik​:

• Compressor, udara bertekanan yang dibutuhkan dapat dihasilkan menggunakan kompresor. 

• Filter, berfungsi untuk menyaring udara dari kontaminasi yang tidak diinginkan pada sistem udara.

• Dryer, berfungsi untuk menghilangkan kelembaban atau air yang terkandung dalam udara bertekanan.

• Receiver tank, berfungsi untuk menyimpan udara bertekanan yang dihasilkan oleh kompresor dan menyediakannya sesuai dengan kebutuhan sistem pneumatik.

• Pressure regulator, berfungsi untuk mengatur tekanan udara keluar dari penyimpan udara sesuai dengan kebutuhan sistem pneumatik.​

• Valve, berfungsi untuk mengatur aliran udara kempa​.

• Sensor dan kontroler, berfungsi untuk mendeteksi kondisi sistem pneumatik dan memberikan sinyal kontrol ke katup pengontrol arah atau komponen lainnya.​

• Aktuator, sebagai pengubah energi dari udara menjadi gerakan mekanik. Pada sistem pneumatik, aktuator yang paling sering dipakai adalah silinder​.

3. SILINDER PNEUMATIK

Silinder merupakan aktuator yang paling sering digunakan pada sistem pneumatik karena komponen ini dapat menggerakkan, menahan, atau mengangkat benda. Silinder bahkan dapat mengatur komponen pneumatik lainnya. Silinder dioperasikan oleh udara kempa yang diubah menjadi gerakan linier​. Terdapat dua silinder yang umum digunakan pada sistem pneumatik, yaitu single-acting cylinders dan double-acting cylinders. 

1. SINGLE ACTING CYLINDER

Dalam single acting cylinder, udara tekan hanya disalurkan dari satu sisi. Single acting cylinder hanya dapat menghasilkan kerja dengan satu arah, sehingga tekanan udara hanya diperlukan dari satu arah. Untuk menggerakkan piston ke arah sebaliknya digunakan pegas atau daya tekan dari luar. Biasanya panjang langkah piston berkisar antara 80 sampai 100 mm.​

Jika udara terkompresi dipasok kedalam SAC, udara akan mendorong piston di dalam silinder dan menyebabkan piston mengalami "outsroke". Ketika piston telah sepenuhnya keluar kondisi ini dikatakan positif.

1. Konstruksi pada Single Acting Cylinder

SAC terdiri dari beberapa bagian utama, yaitu: ​

• Piston, yaitu bagian yang berbentuk cakram dan berfungsi sebagai pemindah gaya dari udara bertekanan ke batang silinder. ​

• Piston Rod, yaitu bagian yang berbentuk batang dan berfungsi sebagai penghubung antara piston dan beban kerja. ​

• Cylinder head/cap, yaitu bagian yang menutup salah satu ujung tabung silinder dan berfungsi sebagai tempat masuknya udara bertekanan ke dalam silinder. ​

• Tube, yaitu bagian yang berbentuk tabung dan berfungsi sebagai tempat bergeraknya piston.

Pada single acting cylinder biasanya juga terdapat pegas, yaitu bagian yang berfungsi sebagai mekanisme pengembalian piston ke posisi awal saat udara bertekanan dilepas.

Konstruksi Single Acting Cylinder

( Hafner Pneumatik )

Silinder kerja tunggal mempunyai seal piston tunggal yang dipasang pada sisi suplai udara bertekanan. Pembuangan udara pada sisi batang piston silinder dikeluarkan ke atmosfir melalui saluran pembuangan. Jika lubang pembuangan tidak diproteksi dengan sebuah penyaring akan memungkinkan masuknya partikel halus dari debu ke dalam silinder yang bisa merusak seal.

Apabila lubang pembuangan ini tertutup akan membatasi atau menghentikan udara yang akan dibuang pada saat silinder gerakan keluar dan gerakan akan menjadi tersentak-sentak atau terhenti. Seal terbuat dari bahan yang fleksibel yang ditanamkan di dalam piston dari logam atau plastik. Selama bergerak permukaan seal bergeser dengan permukaan silinder.

2. Gaya pada Single Acting Cylinder

Ketika silinder outsroke, silinder akan menghasilkan gaya. Gaya yang diproduksi akan bergantung pada dua hal, yaitu tekanan udara yang di suplai dan luas piston.​

​

F = P.A​

Dimana:

F = Force (N)​

P = pressure (N/mm2)​

A = Area (mm2)

Dengan demikian, untuk menaikkan gaya maka diperlukan luas permukaan piston yang lebih besar, namun tidak dianjurkan untuk menaikkan tekanan udara karena dapat merusak komponen​.

2. DOUBLE ACTING CYLINDER

Dalam double acting cylinder (DAC), gaya yang diperoleh dari udara tekan, menggerakkan piston dari dua arah. Baik arah maju dan arah mundur menggunakan gaya dari udara tekan. Double acting cylinder, digunakan pada aplikasi di mana return motion diperlukan untuk menghasilkan fungsi tertentu. Pada prinsipnya, langkah piston untuk double acting cylinder tidak terbatas, tetapi resiko terjadinya buckling dan bending pada extended piston rod perlu menjadi pertimbangan. 

Untuk mengeluarkan piston DAC dibutuhkan udara terkompresi untuk mendorong piston di dalam silinder. Saat ini terjadi, udara di sisi lain piston akan  dipaksa keluar. Hal ini menyebabkan double acting cylinder mengalami "outstroke". Ketika piston sepenuhnya outstroke, posisi ini dikatakan positif.

Untuk memasukkan DAC,  perlu membalikkan tindakan sebelumnya.  udara terkompresi diberikan ke sisi lain piston. Saat udara mendorong piston kembali  posisi semula, setiap udara di sisi lain akan dipaksa keluar lagi. Hal tersebut menyebabkan piston mengalami instroke, posisi ini dikatakan negatif.

1. Konstruksi Double Acting Cylinder

Konstruksi DAC pada umumnya sama dengan SAC, perbedaannya hanya  tidak mempunyai pegas pengembali. DAC juga mempunyai dua saluran (saluran masukan dan saluran pembuangan). Silinder terdiri dari tabung silinder dan penutupnya, piston dengan seal, batang piston, bantalan, ring pengikis dan bagian penyambungan.

Konstruksi Double-acting Cylinder​

( powermotiontech.com/technologies/cylinders-actuators/article/21885037/checklist-for-matching-air-cylinders-to-load-requirements )

Biasanya tabung silinder terbuat dari tabung baja tanpa sambungan. Untuk memperpanjang usia komponen seal permukaan dalam tabung silinder dikerjakan dengan mesin yang presisi. Untuk aplikasi khusus tabung silinder bisa dibuat dari aluminium , kuningan dan baja pada permukaan yang bergeser dilapisi chrom keras. Rancangan khusus dipasang pada suatu area dimana tidak boleh terkena korosi.

2. Jenis-Jenis Double Acting Cylinder

Berikut ini merupakan jenis-jenis double acting cylinder beserta simbolnya:

3. Gaya pada Double Acting Cylinder

Gaya pada silinder ganda memiliki formula yang sama ketika silinder outstroke. Namun, saat silinder instroke memiliki perbedaan pada pengukuran luas permukaan piston yang dikurangi batang piston (Piston Rod).

F = P.A​

Dimana,:

A = Luas piston – Luas batang piston

4. DIAGRAM ALIR SISTEM PNEUMATIK

Diagram alir dapat digunakan untuk menggambarkan rangkaian pneumatik. Adanya diagram alir akan memudahkan seseorang untuk membaca rangkaian, sehingga mempermudah pada saat merangkai dan mencari kesalahan pada sistem kendali pneumatik.

Dalam diagram alir sirkuit pneumatik, komponen disusun sedemikian rupa sehingga aliran energi selalu mengalir dari bawah ke atas (berlawanan dengan skema kelistrikan). Jadi sumber energi berupa udara mewakili elemen pertama, aktuator, elemen terakhir.

5. TATA LETAK RANGKAIAN

Tata letak rangkaian pada diagram rangkaian pneumatik dapat digambar tanpa mempertimbangkan lokasi tiap elemen yang diaktifkan secara fisik. Dianjurkan bahwa semua silinder dan katup kontrol arah digambarkan secara horisontal dengan silinder bergerak dari kiri ke kanan, dan dari bawah ke atas sehingga rangkaian lebih mudah dimengerti.