mesin pengisi dan penutup botol tugas akhir - USD Repository

0

MESIN PENGISI DAN PENUTUP BOTOL

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Ahli Madya

Program Studi Mekatronika

Disusun oleh:

1. Nama: Eduardus Indra Arie Pratama

NIM :191113016

2. Nama: Firnanda Putra Agung Nugroho

NIM :191113029

3. Nama: Thomas Cahyo Nugroho Setiko

NIM: 191113033

PROGRAM STUDI MEKATRONIKA

FAKULTAS VOKASI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2022

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

1

BOTTLE FILLING AND CAPPING MACHINE

FINAL PROJECT

Presented as partial fulfilment of the requirements

to obtain the Ahli Madya degree

in Mechatronic Engineering

By:

1. Name: Eduardus Indra Arie Pratama

NIM :191113016

2. Name: Firnanda Putra Agung Nugroho

NIM :191113029

3. Name: Thomas Cahyo Nugroho Setiko

NIM: 191113033

MECHATRONICS STUDY PROGRAM

VOCATIONAL FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2022


i


ii


iii


iv


v


vi


vii

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ....................................................................................................................... v

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................... viii

DAFTAR TABEL .............................................................................................................. ix

ABSTRAK .......................................................................................................................... x

ABSTRACT ....................................................................................................................... xi

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................................... 1

1. LATAR BELAKANG ............................................................................................ 1

2. RUMUSAN MASALAH ........................................................................................ 1

3. BATASAN MASALAH ......................................................................................... 2

4. REFERENSI RANCANGAN ................................................................................. 2

5. SOLUSI TERPILIH ................................................................................................ 3

BAB II PERANCANGAN ALAT ...................................................................................... 4

1. DESKRIPSI ALAT ................................................................................................. 4

2. PERANCANGAN MEKANIK............................................................................... 4

3. PERANCANGAN ELEKTRIK .............................................................................. 5

4. PERANCANGAN KENDALI ................................................................................ 6

BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................ 9

1. SPESIFIKASI ALAT .............................................................................................. 9

2. KOMPONEN-KOMPONEN ALAT .................................................................... 10

3. CARA KERJA ALAT .......................................................................................... 15

4. PEMBAHASAN ................................................................................................... 15

BAB IV PENUTUP .......................................................................................................... 16

1. KESIMPULAN ..................................................................................................... 16

2. PROSPEK PENGEMBANGAN ALAT ............................................................... 16

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................... 17

DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................................... 18


viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1.Gambar Perancangan Mekanik...........................................................4

Gambar 2.2.Gambar Rangkaian Elektrik PLC.......................................................5

Gambar 2.3. Gambar Flowchart Filing..................................................................6

Gambar 2.4. Gambar Flowchart Capping..............................................................7

Gambar 3.1. Gambar Mesin...................................................................................9


ix

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Tabel Referensi…………………….......................................................2

Tabel 3.1. Daftar Komponen Mekanik..................................................................10

Tabel 3.2. Daftar Komponen Elektrik ……………………...................................13

Table 3.3. Data Kerja Mesin……………………..................................................15


x

ABSTRAK

Mengisi dan menutup botol adalah hal yang biasa dilakukan dengan

tangan kosong. Namun hal itu kurang cocok jika dilakukan di dalam sebuah

industri, ini disebabkan volume setiap botol akan berbeda jika dilakukan secara

manual, itulah sebabnya mesin pengisi dan penutup botol dibuat untuk

memudahkan kegiatan tersebut, otomatisasi dalam mengisi dan menutup botol

dengan kelebihan volume dari setiap botolnya akan sama dan kehigienisan cairan

yang masuk juga akan lebih terjaga karena minimal kontak langsung dengan

tangan.

Kata kunci : Mengisi, Menutup, Otomatisasi


xi

ABSTRACT

Filling and capping a bottle is a basic thing that usually done with a bare

hands, but that thing does not suitable in an industry because the volume of each

bottles will be different, that’s why bottle filling and capping machine has been

made to facilitate the filling and capping activity, automation in bottle filling and

capping will give advantage like the volume of each bottle will be same and it will

make the fluid more hygiene because the machine will minimize direct contact

with hands

Keyword : Filling, Capping, Automation


1

BAB I

PENDAHULUAN

1. LATAR BELAKANG

Minuman kemasan di industri semakin berkembang pesat sehingga

pelaku usaha memiliki banyak peluang untuk mengembangkan usahanya

dari segi produksi. Untuk membuat satu buah botol minuman menjadi

produk diperlukan waktu yang lama dan tenaga yang banyak. Karena proses

dilakukan secara manual, karyawan banyak mengeluhkan karena kesulitan

untuk mempresisikan volume setiap botol kemasan dan kemungkinan

terjadinya kontaminasi menjadi semakin besar, Salah satu solusi untuk

mengurangi kontaminasi dan meningkatkan produksi adalah dengan

mengotomasisasi proses produksi. Dalam dunia industri, sistem dari mesin

pengisian dan penutupan ke botol kemasan dibuat dengan sistem yang lebih

kompleks, karena sistemnya tidak terpisah mulai dari perebusan,

pendinginan, pencampuran rasa.

Sistem yang ada di saat ini adalah sistem yang besar dan mahal

sehingga sulit diterapkan di industri rumahan. Untuk mengatasi

permasalahan yang terjadi, solusi yang akan diberikan adalah

mengotomasisasi pengisian dan penutupan ke botol kemasan. Mesin yang

dibuat diharapkan dapat meningkatkan hasil produksi agar lebih efektif dan

efisien dari segi waktu, tenaga dan meminimalisasi terjadinya kontaminasi.

2. RUMUSAN MASALAH

1. Bagaimana perancangan mesin pengisian dan penutupan ke botol kemasan

otomatis ?

2. Bagaimana mengontrol jumlah minuman yang keluar dari alat Pengisian

cairan?

3. Bagaimana membuat alat Penutup botol kemasan otomatis?


2

3. BATASAN MASALAH

Adapun batasan masalah yang dikaji dalam sistem ini, yaitu:

- sistem pengisian dan penutupan hanya dibuat 1

- peletakkan botol pada konveyor dan pengambilan botol yang sudah

tertutup dilakukan secara manual

4. REFERENSI RANCANGAN

Table 1.1. Tabel Referensi

Jenis

Perbedaan

Referensi 1 Referensi 2 Desain Yang Dibuat

Desain

Mekanik

Sensor

Yang

Digunakan

Sensor Kapasitif

Sensor Induktif

Sensor Kapasitif Sensor Kapasitif

Sensor Induktif

Pengendali /

Kontroller

PLC Arduino PLC

Carat Kerja

Sistem

Botol berjalan

menggunakan

konveyor pertama

untuk mengisi cairan,

kemudian masuk

rotary table untuk

proses penutupan lalu

masuk konveyor

kedua untuk

memasukan kedalam

box

Botol berjalan masuk

ke rotary

menggunakan

konveyor, pengisian

dan penutupan

dilakukan didalam

rotary table

Botol berjalan dengan

konveyor ketika sensor

kapasitif mendeteksi

konveyor akan berhenti

dan mengisi air ke botol

kemudian konveyor

berjalan lagi sampai ke

rotary table untuk proses

penutupan.

Asal

Refrensi

Nevon Projects Easy Homemade

Projects

Hasil kerja sama tim.


3

5. SOLUSI TERPILIH

Dari ketiga referensi yang ada, sistem yang diadopsi antara lain desain rel,

desain konveyor, desain pengisisan, stopper, desain rotary table, slider tutup botol,

dan pengencangan tutup. Mayoritas desain yang diadopsi berasal dari Nevon

Project dan Easy HomeMade Projects yang dimodifikasi sesuai dengan konsep

yang diperlukan.


4

BAB II

PERANCANGAN ALAT

1. DESKRIPSI ALAT

Mesin pengisian dan penutupan ke botol kemasan memiliki fungsi untuk

pengisian dan pengemasan, terutama untuk minuman. Mesin ini digunakan

untuk mengisi botol Plastik. Secara bentuk, mesin ini terbuat dari plat

alumunium yang dijadikan satu dengan part-part yang lainnya. Selain itu

mesin ini terdiri dari sensor water flow yang berguna untuk mengetahui

seberapa banyak cairan atau fluida yang akan menuju ke botol secara real

time. Bagian lain yang digunakan dalam mesin ini adalah tangki untuk

tempat cairan atau fluida, roller as, motor DC dan motor penutup yang

berfungsi untuk menutup botol yang sudah diisi, untuk controller

menggunakan PLC.

2. PERANCANGAN MEKANIK

Gambar 2.1. Gambar perancangan mekanik


5

3. PERANCANGAN ELEKTRIK

Gambar 2.2. Gambar rangkaian elektrik PLC


6

4. PERANCANGAN KENDALI

FlowChart Filling

Gambar 2.3 Gambar flowchart Filling


7

FlowChart Capping

Gambar 2.4 Gambar Flowchart Capping


9

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

1. SPESIFIKASI ALAT

Table 3.1. Spesifikasi Alat

NO JENIS ALAT SPESIFIKASI MINIMUM VOLUME

1 filling and capping

mechine

Berat mesin 8 - 10 kg

capping station dimension 40cm x 40cm x 70cm

Filling station dimension 90cm x 33 cm x 50 cm

power mesin 220 VAC

power motor dc 12 VDC

power sensor 24 VDC

power pompa 12 VDC

Gambar 3.1. gambar mesin


10

2. KOMPONEN-KOMPONEN ALAT

Table 3.1. Daftar komponen mekanik :

No Komponen Mekanik Spesifikasi

1 As besi

- Fungsi: Sebagai poros

pemutar rotary table

- Diameter 12mm dan tinggi

400mm

- Jumlah 3 buah

2 Pulley

- Fungsi: Sebagai penghubung

dan pengatur kecepatan

putaran

- Diameter 10mm dan 40mm

- Jumlah: 4 buah

3 Timing belt

- Fungsi: Sebagai penghubung

antara dua pulley

- Panjang 400mm dan 320mm

- Jumlah: 2 buah

4 Besi kanal C

- Fungsi: Untuk kerangka mesin

- Panjang: 900mm, Lebar

84mm, ketebalan 1.2mm

- jumlah 2 buah

5 Besi hollow

- Fungsi: Sebagai kerangka

mesin

- Panjang:6m,Lebar:3x3,4x4

- Ketebalan: 1.2mm


11

6 Pillow Block

- Fungsi: Sebagai bantalan as

- Tipe: KFL004

- Jumlah: 6

7 Air service unit

- Fungsi: Sebagai kontrol udara

yang akan masuk

- Tipe: AL2000 airTac

- Jumlah 1 buah

8 Silinder pneumatic

- Fungsi: Sebagai penggerak

motor capping keatas dan

kebawah

- Tipe : CELIC SDA25/050

- Jumlah 1 buah

9 Plat Galvanis

- Fungsi: Kerangka mesin

- Diameter 30 ,Ketebalan 1mm

- Jumlah 3 buah

10 Belt

- Fungsi: Sebagai alas yang

bergerak untuk menggerakan

botol

- Lebar 150mm

- Jumlah 1 buah


12

11 Mur dan baut

- Fungsi: Sebagai alat assembly

- Ukuran : M3,M4,M6,M10

12 Nepel Pneumatik

- Fungsi: Untuk mengunci

selang pneumatic

- Jumlah 1 buah

13 Capping Gripper

- Fungsi: Pemutar tutup botol

- Jumlah 1 buah

14 Bracket Motor DC

- Fungsi: Dudukan motor dc

untuk proses capping

- Jumlah 1 buah


13

Table 3.2. Daftar komponen elektrik :

No Komponen Elektrik Spesifikasi

1 Sensor Kapasitif

- Fungsi: Pendeteksi botol

- Tipe: CR18-8DN

- Jumlah 2 buah

2 Motor DC 12 V

- Fungsi: Penggerak rotary

table dan capping botol

- Tipe: DC12-24 V 150 W

13000-15000 RPM

- Jumlah 2 buah

3

Motor Power Window

- Fungsi: Penggerak konveyor

- Tipe:

- Jumlah 1 buah

4 PLC

- Fungsi: Sebagai kontrol

utama mesin

- Tipe: CPM2A-20CDT-D

- Jumlah 1 buah

5 Selenoid Valve

- Fungsi: Sebagai pengendali

piston

- Tipe: 5/3 single solenoid

- Jumlah 1 buah


14

6 Modul step down DC

- Fungsi: Untuk menurunkan

tegangan dari 24VDC KE

12VDC

- Tipe: LM2596 DC-DC

- Jumlah 1 buah

7 Water Flow

- Fungsi: Mengalirkan cairan

yang akan masuk ke botol

- Tipe: DP-537, 12VDC, max

flow: 4.0L/min

- Jumlah 1 buah

8 Push Button

- Fungsi: Sebagai tombol untuk

menyalakan/mematikan mesin

- Tipe: start/stop

- Jumlah 2 buah

9 Emergency Stop Button

- Fungsi: Sebagai tombol

darurat jika terjadi kesalahan

pada mesin

- Tipe:

LAY7(PBCY090)LAY37

- Jumlah 1 buah

10 Power supply 24V

- Fungsi: Sebagai sumber daya

keseluruhan mesin

- Tipe: SPW240-24, Input 220

VAC, output 24 VDC


15

3. CARA KERJA ALAT

Mesin akan bekerja jika tombol on ditekan, ketika tombol on ditekan

konveyor akan berputar menggerakan botol sampai terdeteksi sensor. saat

sensor mendeteksi, konveyor akan berhenti dan motor pompa menyala

mengalirkan air kedalam botol kemudian konveyor berjalan lagi sampai

masuk ke rotary table.

Rotary akan berputar 90 derajat dan menyangkutkan tutup dalam proses itu,

kemudian silinder akan turun dan motor capping berputar untuk menutup

botol selama 5 detik lalu piston akan kembali ke posisi awal.

4. PEMBAHASAN

Pada dasarnya alat ini dibuat untuk membantu para pelaku UMKM untuk

lebih berkembang dan mengikuti perkembangan jaman dengan otomatisasi,

khususnya dalam pengisian dan penutupan botol. Harga filling machine

dipasaran yang relative mahal membuat mesin ini hanya digunakan oleh

perusahaan perusahaan besar, sehingga dengan mesin yang kami buat ini

diharapkan dapat membantu pelaku UMKM mengembangkan usahanya

tentunya dengan harga yang lebih terjangkau.

Table 3.3. Data kerja mesin

Jumlah pengisian dan

penutupan (botol)

Otomatis Manual

Waktu Volume Waktu Volume

1 botol(s) 14s 350ml 20s 337ml

2 botol(s) 19s 350ml 30s 340ml

Pengisian dan penutupan botol secara manual membutuhkan waktu 20

detik, sedangkan secara otomatis membutuhkan waktu 14 detik. Hal ini

menunjukan bahwa pengisian dan penutupan botol secara otomatis dapat

dilakukan dengan lebih cepat dengan selisih waktu lebih cepat 6 detik

dibandingkan secara manual.

Rata rata pengisian botol yang dihasilkan secara otomatis adala 350 ml, artinya

setiap botol memiliki volume yang hampir sama


16

BAB IV

PENUTUP

1. KESIMPULAN

Mesin pengisi dan penutup botol sudah berhasil berfungsi untuk mengisi

dan menutup botol, dari yang awalnya dilakukan secara manual sekarang

sudah bisa dilakukan secara otomatis. Selisish waktu yang dihasilkan untuk

mengisi dan menutup botol secara manual dibandingkan secara otomatis

adalah sebesar 1 : 20/16. Berdasarkan hal tersebut dapat disimpulkan bahwa

pengisian secara otomatis membutuhkan waktu yang lebih cepat.

Volume cairan yang terisi kedalam botol secara otomatis lebih presisi

daripada secara manual karena volume yang dihasilkan rata rata sama,

selisih yang dihasilkan kurang dari 5 ml.

2. PROSPEK PENGEMBANGAN ALAT

Mesin ini masih sangat bisa dikembangkan khususnya dalam segi kecepatan

produksi dengan menambah menjadi double line atau bisa menambah

menjadi dua motor pompa sehingga mempercepat proses produksi . Prospek

pengembangannya, menambahkan jumlah sistem filling, supaya lebih

efektif dan efisien dengan menghasilkan botol yang sudah tertutup lebih

banyak


17

DAFTAR PUSTAKA

https://jurnal.unej.ac.id/index.php/RTR/article/download/7695/5672 Diakses

tanggal 12 Juli 2022

https://id.scribd.com/document/258790091/Mekatronika-Mesin-Pengisi-Botol-

Air-Otomatis. Diakses tanggal 10 Juli 2022

https://id.scribd.com/document/258790091/Mekatronika-Mesin-Pengisi-Botol-

Air-Otomatis Diakses tanggal 13 Juli 2022


https://jurnal.unej.ac.id/index.php/RTR/article/download/7695/5672

https://id.scribd.com/document/258790091/Mekatronika-Mesin-Pengisi-Botol-Air-Otomatis




18

DAFTAR LAMPIRAN

1. Gambar rancangan mekanik alat

2. Gambar skema rangkaian elektronik (driver motor, mikrokontroler, dsb)


19

3. Gambar skema rangkaian elektrik (daftar i/o PLC, wiring PLC, dsb)


20

4. Program atau ladder diagram


21


22


23

5. Data sheet komponen yang digunakan

CHE12-4NA-A710

https://datasheetspdf.com/pdf/1096182/ETT/LJ12A3-4-Z/1

SF4-101-IP

https://www.scribd.com/doc/293070711/SF4101-IP

JGA25-370

https://nfpshop.com/product-tag/jga25-370-datasheet

SDA25-050

https://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=Sda5250&gclid=EAI

aIQobChMI06Og7oX2-

AIVTpJmAh1_TQdzEAAYASAAEgKiMPD_BwE

CR18-8DN

https://www.autonicsonline.com/product/product&product_id=669

CPM2A-20CDT-D

https://www.manualslib.com/products/Omron-Sysmac-Cpm2a-

9345293.html

HW-411

https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/520530/TI1/LM2596SX-

5.0.html


https://datasheetspdf.com/pdf/1096182/ETT/LJ12A3-4-Z/1

https://www.scribd.com/doc/293070711/SF4101-IP

https://nfpshop.com/product-tag/jga25-370-datasheet

https://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=Sda5250&gclid=EAIaIQobChMI06Og7oX2-AIVTpJmAh1_TQdzEAAYASAAEgKiMPD_BwE



https://www.autonicsonline.com/product/product&product_id=669

https://www.manualslib.com/products/Omron-Sysmac-Cpm2a-9345293.html

https://www.manualslib.com/products/Omron-Sysmac-Cpm2a-9345293.html

https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/520530/TI1/LM2596SX-5.0.html

https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/520530/TI1/LM2596SX-5.0.html

mesin pengisi dan penutup botol tugas akhir - USD Repository

Documents

Transcript of mesin pengisi dan penutup botol tugas akhir - USD Repository