Perancangan dan pembuatan mekanik mesin sortasi manggis telah selesai dilakukan. Mesin sortasi manggis ini terdiri dari rangka mesin, unit penggerak, unit pengangkut, unit pengolahan citra, unit ultrasonik, dan Bak penampungan mutu. Perancangan dan pembuatan mesin sortasi meliputi perancangan pembuatan berdasarkan fungsional, dan perancangan pembuatan berdasarkan struktural.
Rancangan Fungsional
Secara fungsional mesin sortasi dirancang bangun dari komponen- komponen penyusun berikut ini:
1. Rangka mesin berfungsi sebagai badan penyangga dan penahan gaya-gaya yang terjadi akibat transmisi daya dan berat dari unit-unit sistem.
2 Unit penggerak berfungsi sebagai penggerak utama mesin sortasi manggis, terdiri dari motor listrik, roda gigi, poros, puli, sabuk. Motor listrik berfungsi untuk menggerakkan konveyor rantai mangkuk pembawa manggis. Roda gigi dan poros untuk menurunkan putaran/kecepatan dari motor listrik sehingga kecepatan konveyor rantai dapat diatur sesuai yang diinginkan. Puli dan sabuk untuk pemindah daya dari motor ke reducer dan ke konveyor rantai.
3 Unit pengangkut konveyor rantai yang dipasang mangkuk diatasnya, berfungsi untuk mengalirkan buah manggis yang akan disortasi. Mangkuk digunakan sebagai tempat dudukan buah manggis.
4. Unit image processing berfungsi memeriksa mutu buah manggis berdasarkan penampilan luar, terdiri dari rangka, dudukan kamera CCD (Charge Coupled
Device), kamera CCD, dan lampu. Rangka untuk tempat dudukan kamera
CCD. Dudukan kamera CCD untuk tempat meletakkan kamera CCD. Kamera
CCD sebagai sensor menghasilkan keluaran berupa citra buah manggis. Lampu untuk penerang pada saat buah manggis diambil citranya.
5. Unit ultrasonik berfungsi untuk memeriksa mutu bagian dalam buah manggis, terdiri dari rangka, dua buah poros berulir, dua buah tempat dudukan tranduser ultrasonik, motor steper, sproket dan rantai penggerak poros.
Rangka untuk tempat dudukan poros berulir, tempat dudukan tranduser ultrasonik, motor steper, sproket dan rantai. Poros berulir untuk tempat dudukan dua buah tranduser. Dudukan tranduser untuk tempat meletakkan tranduser ultrasonik. Motor stepper sebagai sumber daya untuk menggerakan poros berulir melalui sproket dan rantai penggerak. Sproket dan rantai penggerak berfungsi untuk mentransmisikan daya dari motor stepper.
6. Bak penampung mutu berfungsi sebagai tempat penampungan mutu hasil sortasi sesuai dengan hasil pemutuan.
Rancangan Struktural
Gambar 12 menunjukkan gambar rancangan mesin sortasi manggis otomatis dengan unit-unitnya. Perancangan dan pembuatan mesin sortasi berdasarkan struktural (Muharfiza 2006) adalah ;
Gambar 12 Mesin sortasi buah manggis
Konsruksi Rangka Mesin
Rangka mesin sortasi dibuat dari pipa baja persegi dengan ukuran 40 mm × 40 mm, tebal pipa 1.3 mm. Ukuran rangka adalah panjang 2400 mm, lebar 500 mm dan tinggi 700 mm, pada empat kaki penumpunya dipasang roda yang berfungsi mempermudah mesin sortasi untuk dipindah-pindah, terdiri dari 2 roda statis dan 2 roda dinamis yang dapat berputar 360o .
bak penampung selain mutu super dan mutu satu unit image processing
mangkuk dan sistem transportasi
unit penggerak (motor listrik) bak penampung mutu satu
bak penampung mutu super
unit ultrasonik
solenoid DC12V (unit pemisah)
Roda statis Rangka utama
Unit Penggerak
Dari hasil perhitungan diperoleh daya penggerak yang dibutuhkan 0.157 kW, putaran poros 5 rpm. Motor penggerak dengan daya yang kecil susah didapat dipasaran maka dipilih motor penggerak 3 fasa dengan putaran 1405 rpm, daya 0.37 kW, sehingga diperlukan pereduksi putaran dengan menggunakan puli dan sabuk, perbandingan pereduksi putaran yang dipilih 1:40, dari hasil perhitungan didapatkan putaran motor yang dibutuhkan yaitu 5 rpm (Gambar 13)
Gambar 13 Motor listrik dan reducer yang dipilih
Berdasarkan hasil perhitungan untuk sabuk gilir penggerak reducer dipilih sabuk gilir dengan nomor nominal 350H, dimana panjang jarak bagi sabuk 889.0 mm, lebar 25.4 mm dan jumlah gigi 70 buah. Untuk puli penggerak dari hasil perhitungan diperoleh diameter 60 mm, jumlah gigi 16 buah, sedangkan untuk puli yang digerakkan diameter 160 mm, jumlah gigi 41 buah, jarak sumbu poros antara 274.64 dan 261.64 mm (Gambar 14a).
Gambar 14 (a) Transmisi sabuk gilir penggerak reducer
(b) Transmisi sabuk gilir penggerak konveyor
Untuk sabuk gilir penggerak konveyor dari hasil perhitungan dipilih sabuk dengan nomor nominal 410H, jumlah gigi 82 buah, lebar gigi sabuk 25.4 mm, panjang sabuk 1041.40 mm. Untuk puli dari hasil perhitungan didapat jumlah gigi
Puli yang digerakkan Puli penggerak.
Sabuk gilir 350H
a
Puli penggerak Puli yang digerakkan
Sabuk gilir 410H Pasak pengunci puli
puli penggerak sebanyak 16 dengan diameter 60 mm dan jumlah gigi puli yang digerakkan sebanyak 41 dengan diameter 160 mm (Gambar 14b).
Pada puli dibuat lubang poros sesuai dengan diameter poros motor dan reducer yaitu 25 mm. Lebar gigi puli yang didapat dipasaran adalah 33.02 mm sesuai dengan hasil perhitungan. Poros akan bekerja menerima beban puntir maka dipilih bahan poros S45C yang mempunyai kekuatan tarik 58 kg/mm2 . Diameter poros 31.5 mm dengan jari-jari filet 1.75 mm. Pasak dibuat berukuran 10 mm × 8 mm dengan alur pasak 10 mm × 8 mm × 1.14 (filet), bahan pasak S55C-D (dicelup dingin tanpa dilunakkan) dengan kekuatan tarik sebesar 72 kg/mm2 (Gambar 15).
Gambar 15 Poros dan pasak hasil rancangan Unit Pengangkut
Unit pengangkut konveyor dibuat dari rantai yang dipasang mangkuk diatasnya, dipilih rantai dengan pertimbangan agar lebih memudahkan untuk dipasangi mangkuk-mangkuk pembawa buah manggis ke kotak-kotak mutu. Rantai yang digunakan tipe RS40 dengan panjang 4400 mm dengan menggunakan sproket penggiring tipe B40/60, diameter poros 31.5 mm, dan pillow block tipe P207 seperti pada Gambar 16a.
Gambar 16 (a) Poros dan sproket transportasi (b) Penguat tegangan rantai
Sproket 40B/36 Pillow block j203 Poros Ø 12 mm b Sproket 40B/60 Pillow block P207 Poros Ø 31.5 mm a Poros 31.5 mm Pasak
Penguat tegangan rantai terdiri dari poros dengan diameter 12 mm dengan panjang 250 mm, sproket dengan ukuran B40/36 yang dipasangkan pada bagian tengah poros, sedangkan pillow block J203 dipasangkan pada setiap ujung poros sebagai media poros untuk berotasi (Gambar 16b). Bagian ini berfungsi agar rantai tidak kendur, dipasangkan tepat dibawah unit ultrasonic agar posisi ketiggiannya sama saat pengambilan data ultrasonic dilakukan.
Unit Pengolahan Citra (Image Processing)
Rangka unit pengolahan citra berukuran lebar 500 mm, panjang 340 mm dan tinggi 780 mm. Pada bagian atas dipasangkan penyetel ketinggian kamera dan pada bagian bawah dipasangkan plat yang menyatu pada rangka dengan menggunakan mur. Kamera yang digunakan adalah kamera CCD (Charge Coupled Device) digital berwarna model OC-305 D, jarak antara kamera terhadap buah manggis kurang lebih 23.5 cm. Lampu yang digunakan sebagai penerang adalah lampu TL 7 watt sebanyak 2 buah (Gambar 17).
Gambar 17 Unit pengolahan citra Unit Ultrasonik
Rangka unit ultrasonic terbuat dari aluminium dengan ketebalan 10 mm, aluminium dipilih karena relatif ringan. Pada setiap sudut rangka dibuatkan penguat yang berbentuk L. Rangka berukuran lebar 400 mm, panjang 100 mm dan tinggi 500 mm. Dudukan tranduser dibuat dari pipa stainless steel dengan diameter 30 mm dan panjang 45 mm, sedangkan poros penggerak tranduser dibuat
Lampu Dudukan kamera CCD
Kamera CCD
Buah manggis
berulir dari bahan yang mudah dibentuk dan tahan karat dengan diameter 15 mm. Gambar unit ini seperti ditampilkan dalam Gambar 18.
Gambar 18 Unit ultrasonic Bak Penampungan Mutu Buah Manggis
Bak penampungan mutu super dan mutu satu dipasangkan tepat berhadapan dengan aktuator solenoid. Bak penampungan selain mutu super dan mutu satu dipasangkan pada bagian akhir dari aliran transportasi buah. Kotak mutu terbuat dari plat besi dengan ketebalan 1.2 mm dengan ketinggian 960 mm, panjang keseluruhan 800 mm dan lebar mulut pemasukan 240 mm, dipasang dengan kemiringan antara 10 – 30o agar buah hasil penyortiran dapat bergelinding bebas. Untuk mengurangi benturan antara buah dengan dinding plat dilakukan pelapisan plat menggunakan busa yang dibalut dengan kain kevlar dengan ketebalan 10 mm (Gambar 12).
Rangka unit ultrasonic
Motor stepper
Dudukan tranduser Poros penggerak tranduser
Rantai penggerak tranduser
Sproket penggerak tranduser