BAB III METODE PENELITIAN 3.1
Diagram Alir Penelitian
Mulai
Studi Literatur & Observasi Lapangan
Identifikasi & Perumusan Masalah
1) Penentuan Kebutuhan Alat 2) Preliminari (awal) Disain
3) Pengolahan Data (Perhitungan) Sistem Pneumatik: - Menghitung dimensi Silinder Injeksi - Menentukan gaya beban silinder (F) - Menghitung diameter Silinder Aktuator (D) - Menghitung konsumsi udara yang dibutuhkan (Q) 4) Perencanaan Diagram Sirkuit Pneumatik & Pemrograman PLC Tidak 5) Kriteria
6) Rekapitulasi Desain Final
Ya
Selesai
Gambar 3.1 Diagram Alir Perencanaan Sistem Elektropneumatik
Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
31
3.2
Penjelasan Diagram Alir: 1.
Penentuan Kebutuhan Alat Merupakan uraian tentang kriteria yang harus dipenuhi oleh alat atau mesin yang akan dirancang.
2.
Preliminari (Awal) Desain Alat Pada tahap ini dilakukan pembuatan gambaran awal beberapa alternatif desain alat yang akan dirancang. Berikut ini penulis sajikan beberapa alternatif desain mesin pengisian bulk dengan sistem pneumatik kontol PLC untuk kemudian dipilih sebuah desain yang terbaik.
Alternatif Desain I Berikut ini adalah mekanisme kerja alat pencetak tablet menggunakan sistem pneumatik dengan tiga buah silinder aktuator, yaitu silinder aktuator injeksi, silinder aktuator 3-way dan silinder aktuator shut-off nozzle. Pada desain ini silinder injeksi dan aktuator injeksi dibuat dalam posisi horizontal.
1
5 4 6
3 7
Gambar 3.2 Alternatif Desain I Mesin Filling Bulk Liquid-Cream Pneumatik Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
32
Keterangan: 1. Hopper 2. Aktuator 3-Way 3. 3-Way Valve 4. Silinder injeksi 5. Aktuator Injeksi 6. Aktuator Shut-Off Nozzle 7. Rangka mesin
Prinsip kerja mesin pengisian bulk liquid-cream yang dirancang: Langkah pertama adalah bulk dimasukkan ke dalam hopper (1), Kemudian aktuator 3-way (2) akan aktif berputar 45o dan mengarahkan lubang 3-way valve (3) ke arah injeksi. Aktuator injeksi (5) bergerak mundur (reverse) untuk menghisap bulk dari atas hopper ke silinder injeksi sejauh volume yang diinginkan. Selanjutnya aktuator 3-way (2) akan memutar lubang 3-way valve (3) mengarah ke nozzle (6). Setelah itu, silinder aktuator akan bergerak maju (forward) untuk mendorong bulk dari silinder menuju nozzle. Bulk yang keluar dari nozzle itulah yang akan dimasukkan ke dalam packaging.
Alternatif Desain II Berikut ini adalah mekanisme kerja alat pencetak tablet menggunakan sistem pneumatik dengan tiga buah silinder aktuator, yaitu silinder aktuator injeksi, silinder aktuator 3-way dan silinder aktuator shut-off nozzle. Pada desain ini silinder injeksi dan aktuator injeksi dibuat dalam posisi vertikal.
Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
33
1
6 2
7
8
Gambar 3.3 Alternatif Desain Mesin Filling Bulk Liquid-Cream Pneumatik
Keterangan: 1. Hopper 2. Aktuator 3-Way 3. 3-Way Valve 4. Silinder injeksi 5. Aktuator Injeksi 6. Aktuator Shut-Off Nozzle 7. Rangka mesin 8. Roda
Prinsip kerja alternatif desain 2 ini sama seperti alternatif desain 1. Yang membedakan adalah posisi silinder injeksi dan aktuator injeksinya.
Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
34
3.
Pengolahan dan Perhitungan Data Tahap ini dilakukan pengolahan data untuk menghitung dimensi silinder injeksi, menghitung gaya beban silinder,
menghitung
diameter silinder yang diperlukan, dan konsumsi udara yang diperlukan.
Mulai
Input nilai yg ditetapkan : Vol = 150 ml =150.000 mm3. Langkah = 150 mm π = 22/7 ρ = 0,9877 g/mm3
a. Menghitung diameter Silinder injeksi 𝑉𝑜𝑙 𝐷 2 𝐴𝑟𝑒𝑎, 𝐴 = =𝜋 𝑡 2 𝐷=
𝑉𝑜𝑙. 4.7 22. 𝑡
b. Menghitung beban silinder kerja : Massa produk, 𝑚 = 𝑣𝑜𝑙. 𝜌 Berat produk, 𝑊 = 𝑚. 𝑔 Gaya gesek dlm silinder, 𝐹𝑔 = 𝜇. 𝐴. 𝑝. 𝑛 Gaya total, Ftot = W + Fg
a
Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
35
a
c. Menghitung diameter silinder aktuator Gaya gesek dalam aktuator, Diameter Aktuator, Area,
d. Menghitung kebutuhan konsumsi udara Perbandingan kompresi,
Konsumsi udara,
Selesai
Gambar 3.4 Diagram Alir Perhitungan
Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
36
4.
Perencanaan Diagram Sirkuit Pneumatik dan Pemrograman PLC Pada tahap ini dilakukan perencanaan diagram rangkaian pneumatik yang digunakan untuk dapat mengetahui rangkaian komponen sistem kerja mesin pengisian bulk liquid-cream berbasis kendali pneumatik. Rangkaian komponen pada mesin ini terdiri dari beberapa komponen elektrik sebagai pendukung gerak pneumatik yaitu kompresor, service unit, katup, kendali selenoid 5/2 double dan sensor photoelectric.
5.
Kriteria Alat yang dirancang harus memenuhi syarat, antara lain : menghasilkan kebutuhan volume yang sesuai. Serta rangkaian elektropneumatik berfungsi baik secara runut, sesuai urutan proses.
6.
Rekapitulasi Desain Pada tahap ini merupakan gambar disain alat secara detil. Daftar komponen serta rangkaian elektropneumatik lengkap yang digunakan. Diagram ladder serta simulasinya.
3.3
Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan pada lini pengisian bulk liquid-cream di PT XYZ yang berlokasi di Jalan Industri Raya IV Blok AG No.4 Kawasan Industri Jatake, Tangerang. Penelitian ini dilakukan selama 3 bulan, yaitu mulai dari bulan Juli 2014.
Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
37
3.4
Bahan & Alat
3.4.1
Piranti Keras Piranti keras dibagi menjadi 2 kelompok a. Piranti keras Perancangan Yang digunakan untuk merancang mesin filling bulk liquid-cream adalah sebagai berikut:
Seperangkat komputer (PC) atau laptop,
Alat tulis,
Kalkulator,
Alat ukur
b. Piranti keras Pembuatan & Perakiktan Yang digunakan Sedangkan jika dilakukan perakitan dan pembuatan mesin, piranti keras yang digunakan adalah sbb:
3.4.2
Alat ukur (mistar, jangka sorong, meteran)
Mesin bubut
Mesin las
Mesin milling
Mesin bor
Komponen-komponen elektro pneumatik
Piranti Lunak
Bulk liquid-cream ini didesain dengan menggunakan Auto CAD.
Dan untuk membuat diagram sirkuit pneumatik dilakukan dengan menggunakan software Festo Fluidsim.
Sedangkan untuk pemrograman sistem kontrol PLC menggunakan software Smart Studio.
3.5
Prosedur Pengujian Prosedur ini dilakukan untuk memeriksa apakah mesin yang dirancang mampu memenuhi kriteria.
Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
38
3.5.1
Pengujian Pemenuhan Kebutuhan Volume Alat ini berfungsi seperti suntikan dokter yang mengeluarkan sejumlah volume tertentu zat pada saat piston (gagang suntikan) ditekan. a. Ukuran Silinder kerja yang dibuat haruslah mampu menghasilkan volume tertentu dengan panjang langkah (stroke) yang ditentukan. b. Pada saat proses sesungguhnya, akan banyak faktor yang berpengaruh, namun volume yang dihasilkan haruslah relatif konstan dengan waktu proses yang konstan pula.
Pada proses sesungguhnya, untuk pengujian kestabilan volume (netto) dan waktu ini dilakukan dengan cara mengumpulkan data netto dan waktu pengisian
sebanyak
minimal
30
data.
Kemudian
dilakukan
uji
keseragaman data dan uji kecukupan data. Berikut ini adalah prosedur yang dilakukan untuk pengujian alat (hanya bila alat dibuat): i.
Alat dihubungkan dengan sumber listrik 220 volt.
ii.
Bulk dimasukkan ke dalam hopper.
iii.
Tekan tombol power sampai PLC dan HMI menyala.
iv.
Setting volume yang dibutuhkan dengan cara menginput angka pada HMI, yaitu 80 dan 150 ml.
v.
Setting waktu interval sesuai dengan kebutuhan.
vi.
Tekan tombol START.
vii.
Arahkan packaging ke ujung nozzle.
viii.
Catat waktu yang diperlukan untuk mengisi bulk ke dalam sebuah packaging.
ix.
Lakukan tahap 7 dan 8 hingga diperoleh minimal 30 data.
x.
Periksa netto untuk 30 packaging yang telah diisi bulk.
xi.
Lakukan pengujian keseragaman data dan kecukupan data untuk netto dan waktu yang diperoleh. Apabila data seragam maka netto yang dihasilkan dan waktu proses dinyatakan stabil. Apabila data seragam namun tidak cukup, maka data perlu ditambah.
Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
39
3.5.2
Pengujian Sistem Elektropneumatik & PLC. a.
Sistem Elektro pneumatik haruslah mampu mengontrol langkah kerja aktuator untuk memenuhi kebutuhan alat ini yaitu menginjeksikan bulk ke dalam packaging sesuai yang diharapkan. Dan untuk mengujinya dengan cara simulasi menggunakan software Festo Fluidsim.
b.
Program PLC yang dibuat merupakan kontrol utama dari sistem elektropneumatik (otak dari sistem) sehingga harus mampu mengatur sistem elektropneumatik.
3.6
Draft Tabel Pengumpulan Data Pengujian
Pengujian Kestabilan Netto Bulk dan Waktu Proses Filling Nama Item
:
Netto Klaim
:
Tabel 3.1 Draft Tabel Pengumpulan Data Pengujian Kestabilan Alat Proses ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 : s/d. 30
Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
Netto (gram)
Waktu (detik)
40
