https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika

## KONFIGURASI MESIN PRESS PERMEN TERNAK OTOMATIS BERBASIS SISTEM PNEUMATIK DENGAN TIGA AKTUATOR DOUBLE ACTING CYLINDER

## CONFIGURATION OF AUTOMATIC MINERAL BLOCK PRESS MACHINE BY PNEUMATIC SYSTEM WITH THREE DOUBLE ACTING CYLINDERS
Ikhwan Taufik 1)* , Nur Hidayah 2) , Rahma Wulan Idayanti 3) , Tri Puji Rahayu 4) , dan Choirul Fatikhin 5)
1,5 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Tidar, Magelang, Indonesia 2,3,4 Program Studi Peternakan, Fakultas Pertanian, Universitas Tidar, Magelang, Indonesia email: ikhwantaufik26@untidar.ac.id 1) *, nurhidayah@untidar.ac.id 2) , rahmafina2@untidar.ac.id 3) , tripujirahayu@untidar.ac.id 4) , choirul.fatikhin@students.untidar.ac.id 5)
Received: 21 Januari 2022
Accepted:
29 Mei 2022
Published:
27 Juni 2022 © 2022 SJME
Kinematika All Rights Reserved.

## Abstrak
Penelitian ini merupakan inovasi yang dilakukan untuk mencukupi kebutuhan pakan ternak. Caranya adalah dengan membuat suplemen pakan dalam berbagai bentuk,  salah  satunya  adalah  permen  ternak,  molase  blok,  atau  sejenisnya. Pembuatan  suplemen pakan yang  selama  ini banyak  dilakukan  secara  manual ataupun  dengan  mesin press sederhana,  dikembangkan  dengan  menggunakan mesin  press  permen  ternak  otomatis  berbasis  sistem  pneumatik  dengan  tiga aktuator double  acting  cylinder .  Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui schematic  diagram untuk  mensimulasikan  sistem  pneumatik,  perancangan konfigurasi mesin, dan juga untuk mengetahui cycle time secara teoritis dalam proses pembuatan permen ternak menggunakan mesin otomatis berbasis sistem pneumatik dengan konfigurasi tiga aktuator double acting cylinder . Metodenya adalah  dengan  membuat sequential  diagram untuk  menentukan  satu  siklus pembuatan  permen  serta  dengan  bantuan  perangkat  lunak  untuk mensimulasikan schematic diagram . Hasilnya adalah sistem pergerakan ketiga aktuator  pada  mesin  press  permen  ternak  otomatis  berbasis  sistem  pneumatik dalam satu siklus adalah A- C- A+ B+ B- C+ sesuai dengan sequential diagram . Waktu teoritis yang dibutuhkan ketiga aktuator untuk menyelesaikan satu siklus pembuatan  sebuah  permen  ternak  adalah  13,57  detik  ( switch dan loses diabaikan).
Kata Kunci: permen ternak, sistem pneumatik, waktu siklus

## Abstract
This research is an innovation carried out to meet the needs of animal feed. The way is to make feed supplements in the other various forms, like animal candy, molasses  block,  etc.  The  manufacture  of  feed  supplements,  which  has  been mostly  done  manually  or  by  simple  pressing  machine.  The  making  of  animal candy was developed using an automatic animal candy press machine based on a pneumatic system with three double-acting cylinder actuators. This research to determine the schematic diagram of the pneumatic system simulation, design
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
of  the  machine  configuration, and  determine  the  theoretical  cycle  time  in  the process of making animal candy using that machine. The method is creating a sequential diagram to determine one cycle time of making a candy and helping of  software  to  make  a  schematic  diagram  simulation.  The  results  are  the movement system of the machine in one cycle is A- C- A+ B+ B- C+ according to the sequential diagram. The theoretical time required by the three actuators to complete one cycle of making an animal candy is 13.57 seconds (switch and losses are ignored).
Keywords: animal candy, pneumatic system, cycle time
DOI:10.20527/sjmekinematika.v7i1.208 How  to  cite :  Taufik,  I.,  Hidayah,  N.,  Idayanti,  R.W.,  Rahayu,  T.P.,  &  Fatikhin,  C. , “Konfigurasi  Mesin Press Permen Ternak Otomatis berbasis Sistem Pneumatik dengan Tiga Aktuator Double Acting Cylinder ” . Scientific Journal of Mechanical Engineering Kinematika, 7(1), 1-8, 2022.

## PENDAHULUAN
Upaya penyediaan kebutuhan pakan ternak khususnya ruminansia terus diupayakan seiring dengan meningkatnya populasi ternak di Indonesia [1]. Inovasi yang dilakukan untuk mencukupi kebutuhan pakan ternak adalah dengan membuat suplemen pakan dalam berbagai bentuk, salah satunya adalah permen ternak, atau sejenisnya.
Permen  ternak  bermanfaat  untuk  meningkatkan  konsumsi  pakan,  meningkatkan kecernaan zat-zat makanan, dan meningkatkan produksi ternak [2]. Namun, permen ternak relatif banyak diproduksi menggunakan mesin manual ataupun peralatan sederhana lain. Hal ini tentu mengindikasikan rendahnya produktivitas permen ternak yang dihasilkan.
Kecepatan produksi menjadi salah satu faktor teknis rendahnya produktifitas permen ternak. Dengan memakai peralatan yang dibuat dengan bentuk yang sangat sederhana dan digerakkan  dengan  tenaga  diesel,  telah  dilakukan  uji  coba  pembuatan  pakan  blok  oleh beberapa anggota kelompok peternak sapi dari Kabupaten Gianyar Provinsi Bali, rata-rata dalam satu hari (8 jam kerja) yang dilaksanakan dua orang dapat membuat molase blok 500 kg (1000 bungkus) [3].
Penelitian  lain  menyebutkan,  dengan  model  dan  spesifikasi  mesin  yang  berbeda, mesin pencetak pakan dapat memproduksi 200 kg/jam, jumlah 50 blok atau 1.000 kg/hari dengan asumsi 5 jam kerja per hari dan waktu pengepresan per blok adalah 1,2 menit [1]. Bentuk dan dimensi blok yaitu: panjang 300 mm, lebar 200 mm, tinggi 100 mm, dan berat 4 kg/blok. Sementara itu, prinsip kerja mesin pencetak permen ternak ataupun molase blok saat ini banyak menggunakan sistem tekan atau pengepresan. Prinsip pengepresan ini bisa diterapkan dengan sistem pneumatik yang memanfaatkan udara bertekanan  [4]. Faktanya, prinsip pengepresan menggunakan sistem pneumatik memang sudah banyak dimanfaatkan untuk berbagai mesin pres dengan tujuan yang bermacam-macam.
Mesin  lain  yang  menggunakan  prinsip  sistem  pneumatik  salah  satunya  adalah Automatic Stamping Machine . Mesin ini didesain untuk mengecap kode tanggal dan tanda hubung pada karton induk untuk kemasan blister-pack . Tujuan dibuatnya mesin ini adalah untuk  meningkatkan  proses  produksi  dengan  karakteristik:  cepat,  mudah  digunakan  dan dirawat, serta terjangkau untuk mendukung program penghematan biaya. Sedangkan proses otomatisasinya, ada PLC yang digunakan sebagai pengontrol [5].
Penerapan lain sistem pneumatik adalah mesin cold bending untuk elemen logam [6]. Mesin press dengan tiga silinder kerja pneumatik ini dirancang untuk pembentukan elemen yang terbuat dari lembaran baja dengan metode kerja dingin ( cold bending ). Tiga silinder pneumatik yang digunakan beban maksimumnya masing-masing 20 kN. Beban maksimum dapat dicapai dengan tekanan 6 bar.
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
Banyaknya  penggunaan  sistem  pneumatik  tidak  terlepas  dari  keuntungan  sistem pneumatik. Dibandingkan dengan sistem hidrolik, sistem pneumatik lebih ekologis, karena tidak membutuhkan pemanfaatan cairan hidrolik. Keuntungan lainnya adalah: bahan baku (udara) melimpah dan dapat disimpan, daya tahan ( durability ) dan keandalan ( reliability ) tinggi,  desain  relatif  sederhana,  mudah  disalurkan,  bersih  dan  ramah  lingkungan, fleksibilitas temperatur bahan baku, kecepatan kerja tinggi, aman dari sengatan arus listrik, dan tidak ada risiko terbakar [7].
Perkembangannya, banyak juga implementasi elektro-pneumatik yang mengkombinasikan sistem elektrik ke dalam sistem pneumatik. Salah satu contohnya adalah alat bantu sekur klep menggunakan gerak linier silinder pneumatik. Gerak linear tersebut diubah  menjadi  gerak  rotasi.  Mesin  tersebut  dapat  diatur  dan  dioperasikan  secara  semi otomatis  dengan  elektro-pneumatik  supaya  bisa  menghemat  waktu  penyekuran,  karena proses penyekuran secara manual yang bisaa dilakukan dapat memakan waktu yang lama sekitar 90 sampai 120 menit. Dengan menggunakan alat bantu sekur klep, waktu sekur klep lebih pendek menjadi 10 sampai 17,5 menit [8].
Oleh karena itu, penelitian ini dilakukan untuk mengetahui schematic diagram untuk mensimulasikan  sistem  pneumatik  dan  juga  untuk  mengetahui cycle  time secara  teoritis dalam  proses  pembuatan  permen  ternak  menggunakan  mesin  otomatis  berbasis  sistem pneumatik dengan konfigurasi tiga aktuator double acting cylinder .

## METODE PENELITIAN
Metode  penelitian  yang  digunakan  adalah  seperti  diagram  alir  pada  Gambar  1  di bawah ini:
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

## Komponen yang Digunakan
Komponen-komponen pneumatik yang digunakan dalam perancangan mesin disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Daftar Komponen-komponen Pneumatik yang Digunakan
No.  Nama Komponen
Simbol Komponen 1. Double Acting Cylinder 2. Pneumatic Valve 5/2 3. Pneumatic Valve 3/2 (Limit Swicth) 4 2 5 1 3 2 1 3 A1
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
4. Pneumatic Valve 3/2 (Push Button)
5. Flow Control Valve
6. Air Regulator
7. Compressor

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Bagian ini berisi tentang hasil dan pembahasan dari penelitian yang dilengkapi dengan Tabel, Sequential Diagram , Schematic Diagram , dan Desain Konfigurasi Mesin.

## Mathematical Modelling dari Sistem Pneumatik
Untuk mengevaluasi kinerja udara di dalam silinder dan perilaku pneumatik, analisis matematis  udara,  silinder  dan  piston  harus  diperiksa.  Udara  dikenal  sebagai  fluida multikomponen yang tidak dapat dimampatkan, yang terdiri dari udara kering dan uap  air dalam  kesetimbangan  termal.  Asumsinya  adalah  aliran  udara  dalam  keadaan  tunak  dan laminar,  gaya  gravitasi  di  udara  dapat  diabaikan,  luas  tabung  penghubung  konstan  dalam linieritas dan temperatur sistem dijaga konstan [9].

## Sequential Diagram
Hasil perancangan schematic diagram dimulai dengan mengidentifikasi tiga aktuator yang digunakan beserta kondisi awalnya, yaitu:
1. Aktuator A: Kondisi awal maju (A+);
2. Aktuator B: Kondisi awal mundur (B-); dan
3. Aktuator C: Kondisi awal maju (C+).
Tabel 2. Daftar Spesifikasi Aktuator yang Digunakan
No.  Penamaan Aktuator
Simbol Aktuator Spesifikasi Aktuator
1. Aktuator A Jenis: Double
Acting Cylinder
• Pneumatic Cylinder model : SC80×200 • Diameter Cylinder : 80mm
• Panjang Stroke : 200mm
• Working Pressure : 0,1 s.d. 0,9 Mpa
• Acting Type: Double Acting
2. Aktuator B Jenis: Double Acting Cylinder • Pneumatic Cylinder model : SC80×150 • Diameter Cylinder : 80mm
• Panjang Stroke : 150mm
• Working Pressure : 0,1 s.d. 0,9 Mpa
2 1 3 50%
SJME KINEMATIKA Vol.7 No.1, 27 Juni 2022, pp 1-8 https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
• Acting Type: Double Acting
3. Aktuator C Jenis: Double Acting Cylinder • Pneumatic Cylinder model : SC80×100 • Diameter Cylinder : 80mm
• Panjang Stroke : 100mm
• Working Pressure : 0,1 s.d. 0,9 Mpa • Acting Type: Double Acting
Pergerakan ketiga aktuator tersebut dalam satu siklus adalah:
1. A-   artinya: aktuator A bergerak mundur;
2. C-   artinya: aktuator C bergerak mundur;
3. A+  artinya: aktuator A bergerak maju;
4. B+  artinya: aktuator B bergerak maju;
5. B-   artinya: aktuator B bergerak mundur;
6. C+  artinya: aktuator C bergerak maju.
Berdasarkan  pergerakan  selama  satu  siklus  tersebut,  dibuatlah Sequential  Diagram atau Timing Diagram seperti pada Gambar 2.
Gambar 2. Sequential Diagram
Keterangan Gambar 2: Posisi garis 0 = posisi aktuator minimal Posisi garis 1 = posisi aktuator maksimal

## Sequential Diagram
Logika pergerakan aktuatornya adalah:
Berdasarkan sequential diagram dan logika pergerakan aktuator di atas, dirancanglah schematic diagram seperti pada Gambar 3.
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
Gambar 3. Schematic Diagram Mesin Press Permen Ternak Otomatis berbasis Sistem Pneumatik dengan Tiga Aktuator Double Acting Cylinder

## Desain Konfigurasi Mesin
Berdasarkan  proses  perancangan  yang  telah  dilakukan,  konfigurasi  mesin press permen  ternak  otomatis  berbasis  sistem  pneumatik  dengan  tiga  aktuator double  acting cylinder disajikan pada Gambar 4.
Prinsip  kerja  mesin  tersebut  dalam  satu  siklus  pembuatan  sebuah  permen  ternak adalah:
1. Aktuator  A  bergerak  mundur  (A-),  sehingga  membuat ejector dan  bagian  pengisi bergeser maju sembari membawa bahan molase yang siap diisikan ke pencetak berbentuk tabung.
2. Aktuator C bergerak mundur (C-), sehingga bahan molase yang siap diisikan ke pencetak berbentuk tabung, saat ini mengisi tabung pencetak tersebut.
3. Aktuator A bergerak maju (A+), sehingga membuat ejector dan bagian pengisi bergeser mundur kembali ke posisi awal.
4. Aktuator B bergerak maju (B+), sehingga menekan (proses pengepresan) bahan molase yang ada di dalam pencetak berbentuk tabung.
5. Aktuator B bergerak mundur (B-), sehingga kembali ke posisi awal (di atas).
6. Aktuator C bergerak maju (C+), sehingga hasil permen ternak yang baru saja di- press akan terangkat ke atas dan siap untuk didorong oleh ejector pada siklus selanjutnya.
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
Gambar 4. Desain Konfigurasi Mesin Press Permen Ternak Otomatis berbasis Sistem Pneumatik

## Perhitungan Cycle Time
Kecepatan  gerak  maju  sebuah cylinder kerja  pneumatik  lebih  lambat  daripada  gerak mundurnya [10]. Namun, kecepatan dan tekanannya bisa diatur menggunakan komponen adjustable flow  control  valve.  Perhitungan  waktu  teoritis  yang  diperlukan  untuk  masing-masing  aktuator bergerak selama satu siklus disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3. Daftar Spesifikasi Aktuator yang Digunakan
No. Aktuator Panjang Stroke Kecepatan *) Waktu Teoritis yang Diperlukan **) 1.  Aktuator A 200mm = 0,2m • Saat maju = 0,06m/s • Saat mundur = 0,08m/s • Saat maju = 0,2m ÷ 0,06m/s = 3,33s • Saat mundur = 0,2m ÷ 0,08m/s = 2,5s 2.  Aktuator B 150mm = 0,15m • Saat maju = 0,06m/s • Saat mundur = 0,07m/s • Saat maju = 0,15m ÷ 0,06m/s = 2,5s • Saat mundur = 0,15m ÷ 0,07m/s = 2,14s 3.  Aktuator C 100mm = 0,1m • Saat maju = 0,06m/s • Saat mundur = 0,07m/s • Saat maju = 0,1m ÷ 0,06m/s = 1,67s • Saat mundur = 0,1m ÷ 0,07m/s = 1,43s
*) Berdasarkan data di software simulasi **) Waktu yang dibutuhkan switch dan loses diabaikan (asumsi kondisi ideal)
Berdasarkan  Tabel  3,  total  waktu  yang  dibutuhkan  ketiga  aktuator  untuk menyelesaikan satu siklus adalah 13,57 detik. Dengan kata lain, dibutuhkan waktu sekitar 13,57 detik (teori) untuk menghasilkan sebuah permen ternak ( cycle time = 13,57 detik).
https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika

## KESIMPULAN
Sistem pergerakan ketiga aktuator pada mesin press permen ternak otomatis berbasis sistem pneumatik dalam satu siklus adalah A- C- A+ B+ B- C+ sesuai dengan sequential diagram seperti  pada  Gambar  2.  Waktu  teoritis  yang  dibutuhkan  ketiga  aktuator  untuk menyelesaikan satu siklus pembuatan sebuah permen ternak adalah 13,57 detik.

## REFERENSI
[1]   A.  Unadi,  R.  Y.  Gultom  and  E.  Sukasih,  "Rekayasa  Teknologi  Mesin  Pengepres Pakan  Blok," Jurnal  Enjiniring  Pertanian, vol.  v,  no.  Rekayasa  Teknologi  Mesin Pengepres Pakan Blok, pp. 35-44, 2007.
[2]   F.  L.  Syaiful,  F.  Agustin  and  U.  G.  S.  Dinata,  "Pemberdayaan  Masyarakat  Nagari Persiapan Sidodadi Kecamatan Kinali Kabupaten Pasaman Barat melalui Teknologi Deteksi  Kebutuhan  Dini  dan  Inovasi  Permen  Sapi  untuk  Pengembangan  Sapi Potong," Buletin Ilmiah Nagari Membangun, vol. 1, no. (4), pp. 113-123, 2018.
[3]   Karsono, H. Suprapto, T. Harjanto, Sanda and Tukidi, "Pembuatan Mesin Pencetak Molase Blok," in Proseding Seminar Pengembangan Teknologi dan Perekayasaan Instrumentasi Nuklir , Serpong, 2003.
[4]   I. Taufik, Dasar-dasar Pneumatik & Hidrolik, Yogyakarta: Anom Pustaka, 2020.
[5]   N. A. Sutisna and R. A. Firmansyah, "Design of Automatic Stamping Machine for Date and Dash Code Marking Using Pneumatic System and PLC Controller," Journal of Mechanical Engineering and Mechatronics, vol. 3, no. (1), pp. 40-49, 2018.
[6]   J.  Cyganiuk,  "Pneumatic  Press  for  Cold  Bending  of  Metal  Elements," Acta Mechanica Slovaca, vol. 19, no. (2), pp. 36-41, 2015.
[7]   R. F. Indriyanto, M. Kabib and R. Winarso, "Rancang Bangun Sistem Pengepresan dengan  Penggerak  Pneumatik  pada  Mesin  Press  dan  Potong  untuk  Pembuatan Kantong Plastik Ukuran 400×550 mm," Jurnal SIMETRIS, vol. 9, no. (2), pp. 1053- 1060, 2018.
[8]   Suyadi,  A.  Pramono,  W.  D.  Putro  and  E.  Armanto,  "Penerapan  Elektro-Pneumatik pada  Alat  Bantu  Sekur  Klep  Menggunakan  Gerak  Linier  Silinder  Pneumatik  yang Diubah Menjadi Gerak Rotasi," Jurnal Rekayasa Mesin, vol. 13, no. (2), pp. 67-72, 2018.