Alat Ukur Linier Langsung

Alat Ukur Linier Langsung

Indikator Keberhasilan

Setelah mengikuti kegiatan pembelajaran ini, peserta diklat mampu :

1. menjelaskan macam-macam alat ukur linier langsung ;
2. menyebut macam-macam mistar ukur ;
3. menggunakan mistar ukur ;
4. menyebutkan fungsi mistar geser dan bagian-bagian mistar geser;
5. menggunakan mistar geser ;
6. menyebutkan fungsi mikrometer dan bagian-bagian mikrometer ;
7. menggunakan mikrometer.
8. Uraian dan Contoh

Sebagian besar pengukuran geometris benda ukur dalam metrologi industri adalah menyangkut pengukuran linier atau pengukuran panjang (jarak), diameter poros, tebal gigi, lebar, kedalaman, perhitungan sudut dengan metode sinus atau tangent, kesemuanya itu merupakan contoh dari dimensi panjang (linier) dari benda ukur yang memang mempunyai variasi bentuk panjang yang bermacam-macam. Untuk itu perlu dipelajari bagaimana cara mengukurnya dan alat-alat ukur apa saja yang bisa digunakan untuk mengukurnya. Berdasarkan cara mengukurnya maka dapat dibedakan dua jenis pengukuran yaitu pengukuran linier langsung dan pengukuran linier tak langsung.

Dari bermacam-macam masalah pengukuran komponen mesin maka pengukuran linier merupakan hal yang sering ditemukan. Beberapa hal tertentu, misalnya pengukuran sudut, sebetulnya juga dapat dilaksanakan dengan metoda pengukuran linier yaitu menghitung sinusnya, sedangkan pengukuran yang lain misalnya roda gigi adalah merupakan pengukuran linier langsung dan alat ukur linier tak langsung. 

Dengan alat ukur linier langsung maka hasil pengukuran dapat langsung dibaca pada bagian bagian penunjuk (skala) dari alat ukur tersebut. Jenis alat ukur linier langsung yang akan dibahas dapat digolongkan menjadi tiga golongan yaitu :

1. Mistar ukur dengan berbagai macam bentuk
2. Mistar ingsut (jangka sorong) dengan berbagai bentuk 
3. Mikrometer dengan berbagai bentuk

• Mistar Ukur

Mistar ukur merupakan alat ukur linier yang paling sederhana dan banyak dikenal orang. Biasanya berupa pelat dari baja atau kuningan di mana pada kedua sisi dari salah satu permukaannya diberi skala (metris dan inchi). Panjang dari skala ukurannya adalah 150 mm – 300 mm dengan pembagian dalam ½ atau 1 mm. Pengukuran dilaksanakan dengan menempelkan mistar ini pada obyek ukur sehingga panjang dari obyek ukur dapat langsung dibaca pada skala mistar ukur. Kecermatan pembacaan tidak dapat lebih kecil dari ½ 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.

Ujung dari mistar kadang-kadang diberi berkait, sehingga pengukuran dapat dimulai dari ujung benda ukur. Untuk mengukur diameter luar secara kasar maka harus dibantu dengan menggunakan jangka bengkok dan bagi diameter dalam diperlukan bantuan jangka kaki. Mistar ukur yang baik dibuat dari baja paduan nikel dan dibentuk dengan penampang X, I atau segitiga. Untuk mengukur lebih dari 300 mm dapat digunakan meteran lipat atau meteran gulung.

• Meteran lipat

Biasanya dibuat alumunium 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 memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan penggunaan mistar ukur biasa.

• Meteran gulung

Meteran gulung dibuat dari pelat baja tipis yang dapat digulung dan ditempatkan dalam suatu kotak. Penggulungannya dapat dipermudah dengan bantuan pegas. Biasanya meteran gulung yang paling panjang mempunyai kapasitas ukur sampai 50 m. Pada ujung dari pelat diberi kaitan atau gelang guna mepermudah pengukuran. 

• Mistar Ukur Berkait (Hook Rule)

Dengan mistar ukur berkait ini memberi kemudahan kepada kita untuk mengukur lebar alur ataupun dalamnya. Karena pada alat ini bagian ujungnya diberi semacam kait persegi sehingga dapat menempatkan pada posisi nol di bagian-bagian benda ukur yang kurang menguntungkan kalau digunakan mistar ukur biasa. Untuk benda-benda ukur yang bagian-bagian tertentu bentuknya menyudut atau tirus (chamfer) mistar ukur berkait ini sangat cocok sekali digunakan dibandingkan dengan mistar-mistar ukur lainnya. 

Contoh dari mistar ukur, meteran lipat dan meteran gulung adalah seperti gambar 2.1

• Cara Menggunakan Mistar Ukur

Meskipun alat ukur yang bernama mistar ukur bukan merupakan alat ukur yang begitu presisi, akan tetapi untuk keperluan pengukuran dengan ketelitian yang tidak begitu tinggi dan perlu waktu yang relatif cepat untuk mengukurnya maka mistar ukur dengan berbagai bentuknya dapat digunakan. Tinggal bagaimana cara menggunakannya sehingga penyimpangan-penyimpangan dalam pengukuran dapat dihindari. Tentunya letak dari mistar ukur harus betul-betul sejajar dengan arah memanjang atau tegak lurus dengan arah melintang dari benda yanga akan diukur. Kadang-kadang untuk keperluan tertentu diperlukan jangka bengkok atau jangka kaki, misalnya untuk pengukuran kasar dari diameter luar atau diameter dalam suatu poros dan lubang. Gambar 2.2 menunjukkan beberapa contoh penggunaan mistar ukur.

• Mistar Ingsut (Caliper)

Alat ukur ini banyak terdapat di bengkel-bengkel kerja, yang dalam praktek sehari-hari mempunyai banyak sebutan misalnya jangka sorong, mistar geser, schuifmaat atau vernier. Pada batang ukurnya terdapat skala utama yang cara pembacaannya sama seperti pada mistar ukur.Pada ujung yang lain dilengkapi dengan dua rahang ukur yaitu rahang ukur tetap dan rahang ukur gerak. Dengan adanya rahang ukur tetap dan rahang ukur gerak ini maka mistar ingsut bisa digunakan untuk mengukur dimensi luar, dimensi dalam, kedalaman dan ketinggian dari benda ukur.

Di samping skala utama, dilengkapi pula dengan skala tambahan yang sangat penting perannya di dalam pengukuran yaitu yang disebut dengan skala nonius. Adanya skala nonius inilah yang membedakan tingkat ketelitian mistar ingsut. Dalam pembacaan skalanya ada yang dalam sistem inchi dan ada pula yang dalam sistem metrik. Biasanya pada masing-masing sisi dari batang ukur dicantumkan dua macam skala yaitu yang satu sisi dalam bentuk inchi dan sisi lain dalam bentuk metrik. Dengan demikian dari satu alat ukur bisa digunakan untuk mengukur dengan dua sistem satuan sekaligus yaitu inchi dan metrik. 

Ketelitian alat ukur mistar ingsut bisa mencapai 0.001 inchi atau 0.05 milimeter. Ada pula mistar ingsut yang tidak dilengkapi dengan skala nonius. 

Sebagai penggantinya maka dibuat jam ukur yang dipasangkan sedemikian rupa sehingga besarnya pengukuran dapat dilihat pada jam ukur tersebut. Angka yang ditunjukkan oleh jam ukur adalah angka penambah dari skala utama (angka di belakang koma yang menunjukkan tingkat ketelitian). Jadi ada dua jenis jangka sorong yaitu jangka sorong (jangka ingsut) dengan skala nonius dan mistar ingsut dengan jam ukur. Sesuai dengan bentuk dari benda ukur maka saat ini telah banyak diproduksi mistar ingsut dengan berbagai bentuk dan konstruksi, namun prinsip pembacaannya tetap sama. Secara umum konstruksi dari mistar ingsut dapat digambarkan seperti gambar 2.3 berikut ini.

• Mistar Ingsut dengan Skala Nonius (Vernier Caliper)

Pada gambar 2.3 dapat dilihat secara umum bentuk dari mistar ukur dengan skala nonius. Ada dua macam bentuknya, yaitu yang hanya mempunyai rahang ukur bawah dan yang lain mempunyai rahang ukur bawah dan atas. Mistar ingsut yang hanya mempunyai rahang ukur bawah saja digunakan untuk mengukur dimensi luar dan dimensi dalam dari benda ukur. 

Sedangkan mistar ukur yang mempunyai rahang ukur atas dan bawah dapat digunakan untuk mengukur dimensi luar dan dalam, kedalaman (depth) celah dan ketinggian alur bertingkat. Untuk skala pembacaan dengan sistem metrik, mistar ingsut ada yang panjang skala utamanya dari 150 mm, 200 mm, 250 mm dan 300 mm, bahkan ada juga yang sampai 1000 mm. Kecermatan pembacaan bergantung pada skala noniusnya yaitu 0,10, 0,05 atau 0,02 mm.

Beberapa hal yang harus diperhatikan saat memakai mistar ingsut adalah :

1. Rahang ukur gerak (peluncur) harus dapat meluncur pada batang ukur dengan baik tanpa bergoyang.
2. Periksa kedudukan nol serta kesejajaran permukaan ke dua rahang dengan cara mengatupkan rahang.
3. Benda ukur sedapat mungkin jangan diukur hanya dengan menggunakan ujung rahang ukur (harus agak ke dalam), supaya kontak antara permukaan sensor dengan benda ukur cukup panjang sehingga terjadi efek pemosisian mandiri (self aligning) yang akan meniadakan kesalahan kosinus.
4. Tekankan pengukuran jangan terlampau kuat yang bisa melenturkan rahang ukur ataupun lidah ukur kedalaman sehingga mengirangi ketelitian (ada kesalahan sistematik akibat lenturan). Ketepatan (keterulangan; precision/repetability) pengukuran bergantung pada ketepatan (keterulangan) penggunaan tekanan yang mencukupi, Hal ini dapat dicapai dengan cara latihan sehingga ujung jari yang menggerakan peluncur dapat merasakan tekanan pengukuran yang baik. Apabila ada, gunakan mur penggerak cermat untuk menggeserkan peluncur secara cermat.

Pembacaan skala nonius mungkin dilakukan setelah mistar ingsut diangkat dari obyek ukur dengan hati-hati (setelah peluncur dimatikan), sejajar dengan bidang pandangan, dengan demikian mempermudah penentuan garis nonius yang menjadi segaris dengan garis skala utama

• Mistar Ingsut dengan Jam Ukur

Mistar ingsut jenis ini tidak mempunyai skala nonius. Sebagai ganti dari skala nonius maka dibuat jam ukur. Oleh karena itu namanya menjadi mistar ingsut jam ukur. Pada jam ukurnya dilengkapi dengan jarum penunjuk skala dan angka-angka dari pembagian (divisi) skala. Jarum penunjuk tersebut dapat berputar sejalan dengan bergeraknya rahang jalan (gerak). 

Jadi, gerak lurus dari rahang ukur jalan (sensor) diubah menjadi gerak rotasi dari jarum penunjuk. 

Gerak rotasi ini terjadi karena adanya hubungan mekanis antara roda gigi pada poros jam ukur dengan batang bergigi pada batang ukur. Pada jam ukur biasanya sudah dicantumkan tingkat-tingkat kecermatannya. 

Ada yang tingkat kecermatannya 0.10 mm, ada yang 0.05 mm dan ada pula yang sampai 0.02 milimeter. Sedang untuk yang pembacaannya dalam inchi, tingkat kecermatannya ada yang 0.10 inchi dan ada yang 0.001 inchi. Untuk yang tingkat kecermatan 0.10 mm, biasanya satu putaran jarum penunjuk dibagi dalam 100 bagian yang sama. Ini berarti, untuk satu putaran jarum penunjuk rahang jalan akan bergerak 100 x 0.10 mm = 10 mm. 

Demikian pula untuk tingkat kecermatan yang lain, dapat dilihat pada tabel sebagai berikut :

Konstruksi dari mistar ingsut dengan jam ukur dapat dilihat pada Gambar 2.5 Untuk pembacaan dalam skala metrik maupun skala inchi konstruksinya pada umumnya sama.

Suatu jenis mistar ingsut jam, sebagaimana yang diperlihatkan pada gambar 2.5, dibuat khusus yaitu selain sebagai mistar ingsut juga berfungsi sebagai kaliber yang cocok dipakai dalam pengukuran produk berjumlah banyak (produksi massal). 

Jam ukurnya terpasang pada bagian yang terpisah dari peluncur (rahang ukur gerak).

Pertama-tama, rahang ukur distel, yakni dimatikan (peluncur diklem) pada posisi sesuai dengan angka acuan yang direncanakan berdasarkan ukuran nominal dan toleransi objek ukur (biasanya pada batas atas toleransi). Kemudian, bagiandengan jam ukur digeser pada batang ukur sampai poros jam ukur menekan peluncur dan jarum jam ukur terputar sekitar satu kali putaran. 

Pada posisi ini bagian dengan jam ukur dimatikan (diklem pada batang ukur) dan jam ukur distel nol dengan memutar piringan skala ukur sampai sangka acuan berimpit dengan jarum penunjuk.

Pada saat dipakai, jam ukur masih tetep diklem dan dijaga jangan sampai kendor, sementara itu klem peluncur dikendorkan sehingga rahang ukur gerak dapat bergerak bebas. 

Ketika benda ukur dijepitkan diantara rahang ukur, poros jam ukur akan lebih atau kurang tertekandibandingkan dengan posisinya semula saat penyetelan nol. 

Akibatnya, gerakan jarum penunjuk akan terhenti pada suatu angka tertentu yang menggambarkan ukuran sebenarnya dari objek ukur (angka relatif terhadap harga acuan saat dilakukan penyetelan nol). Kadang pada piringan skala jam ukur dipasangkan dua penanda yang dapat diatur posisinya sehingga menggambarkan batas bawah dan batas atas toleransi objek ukur.

• Cara Menggunakan Mistar Ingsut

Dari Gambar 2.3 dapat dijelaskan di sini beberapa kegunaan dari mistar ingsut. Berdasarkan bagian-bagian utama yang dipunyai oleh mistar ingsut, secara umum mistar ingsut dapat digunakan antara lain untuk mengukur ketebalan, mengukur jarak luar, mengukur diameter luar, mengukur kedalaman, mengukur tingkatan, mengukur celah, mengukur diameter luar, dan sebagainya.

Agar pemakaian mistar ingsut berjalan baik dan tidak menimbulkan kemungkinan-kemungkinan yang dapat menyebabkan cepat rusaknya mistar ingsut maka ada beberapa hal yang harus diperhatikan, yaitu :

1. Gerakan rahang ukur gerak (jalan) harus dapat meluncur kelincinan (gesekan) tertentu sesuai denga standar yang diizinkan dan jalannya rahang ukur harus tidak bergoyang.
2. Sebaiknya jangan mengukur benda ukur dengan hanya bagian ujung dari kedua rahang ukur tetapi sedapat mungkin harus masuk agak kedalam.
3. Harus dipastikan bahwa posisi nol dari skala ukur dan kesejajaran muka rahang ukur betul-betul tepat.
4. Waktu melakukan penekanan kedua rahang ukur pada benda ukur harus diperhatikan gaya penekannya. Terlalu kuat menekan kedua rahang ukur akan menyebabkan kebengkokan atau ketidaksejajaran rahang ukur. Disamping itu, bila benda ukur mudah berubah bentuk maka terlalu kuat menekan rahang ukur dapat menimbulkan penyimpangan hasil pengukuran.
5. Sebaiknya jangan membaca skala ukur pada waktu mistar ingsut masih berada pada benda ukur. Kunci dulu peluncurnya lalu dilepas dari benda ukur kemudian baru dibaca skala ukurnya dengan posisi pembacaan yang betul.
6. Jangan lupa, setelah mistar ingsut tidak digunakan lagi dan akan disimpan ditempatnya, kebersihan mistar ingsut harus dijaga dengan cara membersihkannya memakai alat-alat pembersih yang telah disediakan misalnya kertas tissue, vaselin, dan sebagainya.

• Cara Membaca Skala Mistar Ingsut

Mistar ingsut yang banyak beredar sekarang ada yang mempunyai skala ukur dalam inchi dan ada pula yang dalam metrik. Akan tetapi, kebanyakan mistar ingsut yang digunakan adalah dalam sistem metrik. Karena kedua sistem satuan tersebut sama-sama digunakan maka pembahasan cara membacanya pun kedua-duanya akan dijelaskan.

Cara Membaca Skala Mistar Ingsut dalam Inchi

Pada mistar ingsut dengan skala inchi, skala vernier (nonius) nya dibagi dalam 25 bagian dan ada juga yang dibagi dalam 50 bagian. Untuk mistar ingsut yang skala verniernya dibagi dalam 25 bagian, skala utama 1 inchi dibagi dalam 10 bagian utama yang diberi nomor 1 sampai 9. 

Berarti satu bagian skala utama mempunyai jarak 0.1 inchi. Masing- masing dari satu bagian skala utama (0.1 inchi) dibagi lagi dalam 4 bagian kecil. 

Untuk mistar ingsut yang skala verniernya dibagi 50 bagian, skala utama 1 inchi juga dibagi dengan 10 bagian. Akan tetapi yang sepersepuluh bagian (0.1) dibagi lagi dengan 2 bagian kecil. Berarti satu skala (divisi) dari skala utama berjarak 0.050 inchi.

Cara Membaca Skala Mistar Ingsut dalam Metrik

Sistem pembacaan mistar ingsut dengan skala satuan metrik sebetulnya sama saja dengan sistem pembacaan mistar ingsut dalam satuan inchi. Perbedaannya hanyalah pada satuannya dan juga tingkat ketelitian pada skala nonius (vernier). 

Untuk mistar ingsut dengan sistem metrik skala verniernya ada yang mempunyai ketelitian sampai 0.02 (skala vernier dibagi dalam 50 bagian) dan ada yang tingkat ketelitiannya sampai 0.05 milimeter. Tiap angka pada skala utama menunjukkan besarnya jarak dalam centimeter. 

Misalnya angka 1 berarti 1 centimeter = 10 milimeter. Jarak antara dua angka berarti 10 milimeter. Jarak ini dibagi dalam 10 bagian yang sama, berarti satu skala kecil (divisi) pada skala utama menunjukkan jarak 1 milimeter.

Mistar Ingsut Ketinggian (Kaliber Tinggi; Height Gauge)

Suatu jenis mistar ingsut yang berfungsi sebagai pengukur ketinggian disebut sebagai mistar ingsut ketinggian atau kaliber tinggi, lihat gambar 2.7. Alat ukur ini dilengkapi dengan rahang ukur yang bergerak vertikal pada batang berskala yang tegak lurus dengan landasannya. 

Permukaan rahang ukur dibuat sejajar dengan alas (permukaan bawah landasan), sehingga garis ukur akan tegak lurus dengan permukaan di atas mana landasan diletakkan. 

Oleh karena itu, dalam pemakaiannya mistar ingsut ketinggian ini memerlukan permukaan rata sebagai acuan, yang dalam hal ini bisa dipernuhi dengan meja rata. 

Pada meja rata inilah mistar ingsut ketinggian bersama-sama dengan benda ukur diletakkan. 

Proses pengukuran dilakukan dengan menggeserkan (memindahkan) mistar ingsut ketinggian ke beberapa tempat sesuai dengan lokasi beberapa objek ukur pada benda ukur.

Masalah pengukuran jarak dua permukaan pada benda ukur dalam hal ini diubah menjadi masalah penentuan ketinggian suatu permukaan relatif terhadap permukaan lain. 

Karena menggunakan acuan yang sama (permukaan meja rat) berarti perbedaan jarak (ketinggian) permukaan dapat diketahui dengan mengukur ketinggian masing-masing permukaan lalu mencari selisihnya.

Gambar 2.7. Bagian-bagian utama dari mistar ingsut ketinggian

Pada umumnya skala utama pada batang ukur bersifat tetap namun ada juga jenis yang dapat diukur ketinggiannya dengan menggunakan penyetel yang terletak di puncaknya. 

Bagi jenis yang skalanya bisa diatur ini pembacaan ukuran, bila dikehendaki, dapat diatur mulai dengan bilangan bulat sehingga memudahkan perhitungan hasil pengukuran misalnya dalam hal penentuan jarak dua permukaan seperti yang dibahas di atas. 

Berarti, bagi jenis dengan posisi skala yang bisa distel, ketinggian sensor tidak lagi ditunjukkan relatif terhadap permukaan meja rata, namun berubah-ubah sesuai dengan penyetelan posisi batang skala, atau dikatakan memiliki titik nol yang mengambang (floating zero). 

Jenis yang lain dilengkapi dengan jam ukur besefrta penunjuk berangka mekanik ataupun elektronik yang pada umumnya memiliki kemampuan untuk mengubah posisi nol (floating zero) lihat gambar 2.8

Pada saat memulai pengukuran, yaitu ketika sensor telah disinggungkan pada suatu permukaan benda ukur (permukaan pertama), angka pada penunjuk digital dapat distel nol.

 Dengan demikian, ketika sensor dipindahkan dan disinggungkan pada permukaan kedua, jarak antara permukaan kedua dengan pertama akan otomatis tertayangkan pada penunjuk digitalnya. 

Perlu diketahui, untuk pengubah digital, arah gerakan positif bisa diubah ke atas atau ke bawah (mengubah polarisasi), dan pengguna memilihnya sesuai dengan perbedaan ketinggian permukaan kedua terhadap permukaan pertama benda ukur sehingga hasil akhir akan ditanyangkan selalu positif, lihat gambar 2.8

Dengan peralatan lain yang dipasang pada peluncur, mistar ingsut ketinggian ini dapat dipakai untuk bermacam-macam pengukuran antara lain :

Mengukur ketinggian (gambar 2.9). 

Tinggi suatu permukaan relatif terhadap bidang datar (permukaan meja rata) ataupun terhadap permukaan yang lain dan benda ukur dapat diketahui harganya. 

Permukaan rahang ukur harus dengan hati-hati ditempelkan pada permukaan benda ukur, jikalau perlu gunakan penyetel halus/cermat. Penekanan yang terlalu kuat atau benturan yang keras akan menyebabkan terjadinya kesalahan ukuran (kesalahan sistematik) karena rahang ukur melentur atau mistar ingsut ketinggian ini menjadi sedikit miring yang tak disadari pemakai.

Membuat garis gores (gambar 2.9 b.). 

Ujung rahang ukur biasanya runcing dibuat dari karbida yang sangat keras sehingga dapat digunakan untuk membuat garis pada benda kerja pada suatu kedudukan (ketinggian) tertentu. Goresan garis ini diperlukan bagi pekerjaan selanjutnya, karena dalam banyak hal gambar gores pada permukaan benda kerja akan membantu operator mesin perkakas untuk menyetel posisi pahatnya relatif terhadap benda kerja.

Alat ukur pembanding (gambar 2.9 c). 

Rahang ukur dapat diganti dengan jam ukur (dial comparator) sehingga selisih ketinggian dari dua permukaan yang hampir sama tinggi dapat dibaca pada jam ukur. Pupitas (sejenis jam ukur) dapat pula dipasang pada peluncur yang memungkinkanpengukuran secara cermat. Pupitas ini bisa berfungsi sebagai ‘penepat’ yang menjaga ketepatan tekanan pengukuran supaya keterulangan proses pengukuran bisa dijaga. Pada setiap penempelan sensor ke permukaan objek ukur, pembacaan skala mistar ingsut selalu dilakukan setelah jarum pupitas menunjuk angka nol pada skala pupitas. Pupitas bisa berfungsi sebagai alat ukur pembanding, ketika mistar ingsut ketinggian hanya dimanfaatkan sebagai dudukan pemindah (transfer stand)

Alat ukur kemiringan (gambar 2.9 d). 

Busur bilah (alat ukur sudut, dapat dipasang pada peluncur, sehingga kemiringan suatu permukaan relatif terhadap bidang dasar (meja rata) dapat diukur dengan busur bilah.