21

BAB III

METODE PERANCANGAN

3.1 Prosedur Perancangan

3.1.1 Diagram Alur Perancangan (Flow Chart)

Dalam perancangan mesin pengemas produk bubuk kopi sachet ini akan

menggunakan metode perancangan yang telah ditetapkan oleh Gerhard Pahl

dan Wolfgang Beitz dengan tujuan untuk meningkatkan probabilitas

keberhasilan teknis dan ekonomi perancangan mesin. Cara merancang Pahl

dan Beitz tersebut terdiri dari 4 kegiatan atau fase, masing-masing terdiri dari

beberapa langkah. Keempat fase tersebut adalah :

1. Perencanaan dan penjelasan tugas mesin pengemas.

2. Perancangan konsep mesin pengemas.

3. Perancangan bentuk mesin pengemas.

4. Perancangan detail mesin pengemas.

Setiap fase proses perancangan berakhir pada hasil fase, seperti fase

pertama menghasilkan daftar persyaratan dan spesifikasi perancangan. Hasil

setiap fase tersebut kemudian menjadi masukan untuk fase berikutnya dan

menjadi umpan balik untuk fase yang mendahului. Perlu dicatat pula bahwa

hasil fase itu sendiri setiap saat dapat berubah oleh umpan balik yang diterima

dari hasil fase-fase berikutnya. Diagram alur perancangan mesin pengemas

jika menggunakan metode phal and beitz dapat dilihat pada gambar 3.1.

22

Tugas Pasar,Perusahaan,Ekonomi

Perencanaan dan penjelasan tugas mesin pengemas

Analisis pasar dan keadaan perusahaan

Memformulasi usulan perancangan mesin pengemas

Penjelasan tugas mesin pengemas

Mengembangkan daftar persyaratan

Daftar persyaratan

(Spesifikasi mesin pengemas)

Konsep mesin pengemas

(Solusi)

Layout awal

Dokumen perancangan mesin pengemas

Layout akhir

Mengembangkan Solusi Utama

Mengidentifikasi masalah-masalah penting

Menentukan struktur fungsi mesin pengemas

Mencari prinsip-prinsip kerja mesin pengemas

Membentuk beberapa alternatif mesin pengemas

Evaluasi terhadap kriteria teknis & ekonomis

Mengembangkan Struktur Mesin Pengemas

Menentukan bentuk awal, memilih material dan perhitungan-

perhitungan

Memilih layout awal yang terbaik

Memperbaiki layout

Evaluasi terhadap criteria teknis & ekonomis

Menetukan struktur mesin pengemas

Menghilangkan kelemahan dan kekurangan

Cek kalau-kalau ada kesalahan

Persiapan daftar komponen awal dan dokumen

Pembuatan dan susunan mesin pengemas

Menyiapkan dokumen pembuatan

Mengembangkan gambar atau daftar detail

Menyelesaikan instruksi-instruksi pembuatan susunan dan

pengiriman produk

Periksa semua dokumen

Solusi

Tin

gkat

kan

dan

per

bai

kan

Info

rmas

i per

bai

ki

daf

tar

per

syar

atan h

asil

um

pan

bal

ik

Per

enca

naa

n d

an

Pen

jela

san

Mes

in

Pen

gem

as

Per

anca

ng

an K

on

sep

Mes

in P

eng

emas

P

eran

cangan

Ben

tuk

Per

anca

ngan

Det

ail

Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Menurut Pahl And Beitz

23

3.1.2 Penjelasan Setiap Fase Perancangan Mesin Pengemas

1. Perencanaan Proyek dan Penjelasan Tugas mesin pengemas

Tugas fase ini adalah menjelaskan fungsi mesin pengemas yaitu mesin harus

melaksanakan pengisian produk bubuk kopi, pembentukan kantong plastik, dan

penyegelan kantong plastik. Fase ini menjelaskan secara lebih detail sebelum

mesin pengemas tersebut dikembangkan lebih lanjut. Hasil fase ini adalah

spesifikasi mesin pengemas yang dimuat dalam suatu daftar persyartan teknis.

2. Perancangan Konsep Mesin Pengemas

Berdasarkan spesifikasi mesin pengemas hasil fase pertama, dicarilah

beberapa konsep mesin pengemas yang dapat memenuhi persyaratan-persyaratan

dalam spesifikasi tersebut. Konsep produk tersebut merupakan solusi dari

masalah perancangan yang harus dipecahkan. Beberapa alternativ konsep mesin

pengemas dapat ditemukan.

Beberapa alternatif konsep mesin pengemas kemudian dikembangkan lebih

lanjut dan dievaluasi. Evaluasi dilakukan dengan beberapa kriteria khusus seperti

kriteria teknis, kriteria ekonomis dan lain-lain. Konsep mesin pengemas yang

tidak memenuhi persyaratan-persyaratan dalam spesifikasi mesin, tidak diproses

lagi dalam fase-fase berikutnya, sedangkan dari beberapa konsep mesin pengemas

yang memenuhi kriteria dapat dipilih solusi yang terbaik. dan ditemukan beberapa

konsep mesin pengemas terbaik yang dikembangkan lebih lanjut pada fase-fase

berikutnya.

3. Perancangan Bentuk Mesin Pengemas

Dari diagram alir cara merancang Pahl dan Beitz dapat dilihat bahwa fase

perancangan bentuk terdiri dari beberapa langkah, yang jumlahnya lebih banyak

dari jumlah langkah-langkah pada fase perancangan konsep mesin pengemas.

Pada fase perancangan bentuk ini, konsep mesin pengemas “diberi bentuk”,

yaitu komponen-komponen konsep mesin pengemas yang dalam gambar skema

atau gambar sketsa masih berupa garis atau batang saja, kini harus diberi bentuk,

sedemikian rupa sehingga komponen-komponen tersebut secara bersama

menyusun bentuk mesin pengemas, yang dalam geraknya tidak saling bertabrakan

sehingga tiap komponen pada mesin dapat melakukan fungsinya

24

4. Perancangan Detail Mesin Pengemas

Pada fase perancangan detail, maka susunan komponen, bentuk, dimensi,

kehalusan permukaan, material dari setiap komponen mesin pengemas ditetapkan.

Demikian juga kemungkianan cara pembuatan setiap produk sudah dijajagi dan

perkiraan biaya sudah dihitung. Hasil akhir fase ini adalah gambar rancangan

lengkap dan spesifikasi produk untuk pembuatan; kedua hal tersebut disebut

dokumen untuk pembuatan mesin pengemas.

3.2 Perencanaan Mekanisme Mesin Pengemas

3.2.1 Perencanaan Mekanisme Pembentukan Plastik, Pengisian Produk Dan

Penyegelan

Terdapat dua mekanisme mesin pengemas FFS vertikal yang bisa

dijadikan pilihan yaitu mesin pengemas yang kontinu dan tidak kontinu,

berikut beberapa contoh dan hak paten beberapa konsep mesin pengemas

vertikal tersebut.

a. Unkontinu

1. FFS packaging machine

Gambar 3.2 FFS packaging machine

Dimiliki oleh Lloyd Kovacs dkk.

Dengan Judul : form fill seal packaging apparatus

25

2. Vertical packaging Machine

Gambar 3.3 Vertical packaging Machine

Dimiliki oleh Akira Funaki dkk.

Dengan Judul : pillow packaging Machine, pillow type packaged

body, heat seal bar for pillow packaging machine

b. Kontinu

1. Continuous packaging machine by single sealer curve o

Gambar 3.4 Continuous packaging machine by single sealer curve o

Dimiliki oleh Ferruccio patelli.

Dengan Judul : packaging machine for manufacture, filling and

sealing of sachets.

26

2. Continuous packaging machine by double sealer curve o

Gambar 3.5 Continuous packaging machine by double sealer curve o

Dimiliki oleh Ing. R. Kammler dkk.

Dengan Judul : packaging machine for the manufacture, filling and

closing of bags and a method for operating such a

machine.

Dari data mekanisme mesin pengemas diatas maka Untuk Perancangan

mesin pengemas bubuk kopi dipilihlah mekanisme mesin pengemas kontinu

karena lebih ekonomis dari segi mekanisme didalam mesin dan mudah untuk

membuat kantong sachet yang kecil.

Prinsip kerja dari mesin pengemas yang akan dirancang adalah plastik

roll akan dibentuk menjadi tabung plastik pada forming shoulder dan akan di

tarik oleh roller friction yang mana terdapat dua roda roller yang berputar

berlawanan arah. roller friction ini juga berfungsi sebagai penyegel pada

bagian sirip vertikal, kemudian plastik akan disegel pada bagian atas dan

bawah kemasan oleh sealer curve o. Prinsip kerja mesin dapat dilihat pada

gambar 3.2.

27

Gambar 3.6 Perencanaan Mekanisme Pembentukan Plastik, Pengisian

Produk Dan Penyegelan

3.2.2 Perencanaan Weigher Filler

Berikut dua pertimbangan jenis weigher filler.

1. Volumetric Filler

Gambar 3.7 Volumetric filler

Dimiliki oleh Louis M Haugen

Dengan Judul : Volumetric packaging machine

28

2. Auger Filler

Gambar 3.8 Augher Filler

Dimiliki oleh Stanley B. Doyle

Dengan Judul : Apparatus and method for weighing product

during filling

Jenis weigher filler yang akan dibuat adalah volumetric filler, karena

lebih ekonomis dalam pembuatanya, weigher dirancang memiliki empat

mangkok, agar putaran weigher filler lebih lambat daripada sealer yakni 1 :

2 sehingga kemungkinan produk bubuk kopi yang jatuh lebih efisien.

Gambar 3.9. Perencanaan mekanisme weigher filler

29

3.2.3 Perencanaan Roller Friction

Roller friction yang digunakan untuk menarik plastik ini juga

berfungsi untuk menyegel plastik pada bagian segel sirip vertikal.

Gambar 3.10. Perencanaan mekanisme roller friction dalam menarik plastik.

3.2.4 Perencanaan Sealer Horizontal

Berikut dua pertimbangan jenis sealer kontinu.

1. Sealer Curve D

Gambar 3.11 sealer Curve D

Dimiliki oleh Vadim A. Lubezny

Dengan Judul : continuous motion drive mechanism for a

form, fill, and seal machine

30

gvbyugygyg

2. Sealer Curve O

Gambar 3.12 Sealer single and double Curve O

Dimiliki oleh Masao Ikeguchi

Dengan Judul : Method of controlling an electronic cam type

rotary cutter, and method of producing an

electronic cam curve

Jenis sealer yang digunakan adalah sealer double curve O, karena

lebih sederhana, ekonomis dan mudah, yang mana sealer ini memiliki

mekanisme berputar secara kontinu dan kecepatan putarnya sama dengan

roller friction. Plastik akan disegel ketika permukaan pemanas saling

bersentuhan.

Gambar 3.13. Perencanaan mekanisme penyegelan oleh sealer

31

3.2.5 Perencanaan Perbandingan Putaran Antara Poros Penyegel,Roller Friction

Dan Timbangan Pengisi Beserta Waktu Dan Jumlah Bungkusan.

Setiap penarikan 10 cm oleh roller friction maka sealer akan menjepit

plastik hingga plastik tersegel akibat panas. Ketika sealer curve o

menekan/menyegel, maka produk akan masuk dan produk berada di atas

sealer curve o, kecepatan sealer dan roller friction sama besarnya,

sedangkan perbandingan kecepatan timbangan pengisi dan sealer sama

dengan 1:2, mekanisme tersebut dapat dilihat pada gambar 3.6.

Gambar 3.14 Perencanaan Proses Pembentukan,Pengisian dan Penyegelan

Berikut ini adalah table Perbandingan putaran antara poros

penyegel,roller friction dan timbangan pengisi beserta waktu dan jumlah

bungkusan.

32

Tabel 3.1 Perbandingan putaran antara poros sealer,dan weigher beserta waktu dan jumlah

bungkusan

Waktu 0 detik 0,5 detik 1 detik 1,5 detik 2 detik 60 detik

Jumlah putaran

poros sealer 0 kali 0,25 kali 0,5 kali 0,75 kali 1 kali 30 kali

Jumlah putaran

weigher 0 kali

0,125

kali 0,25 kali 0,375 kali 0,5 kali 15 kali

Jumlah

bungkusan

0

bungkus

1

bungkus

2

bungkus

60

bungkus

3.3 Desain Awal Perancangan

Berikut adalah desain awal perancangan mesin pengemas bubuk kopi sachet

Gambar 3.15 Desain awal perancangan mesin pengemas bubuk kopi