Aluminator

Projektierung einer automatischen Metall-Gießanlage mit Induktionsschmelzofen und Steuerung über Profinet mit Phoenix-Contact-Controller

Die Projektgruppe hat eine vollautomatisierte Metallschaugießanlage projektiert und realisiert. Der „Aluminator“ ist eine Maschine, die dem Benutzer den Prozess des Metallschmelzens verdeutlichen soll. Es werden vollautomatisch Münzen oder Orden aus Zinn hergestellt. Die Anlage ist aus Kostengründen nur für Zinn dimensioniert, ursprünglich sollte Aluminium geschmolzen werden.

Ablauf

Dem Schmelzofen wird das zu schmelzende Metall über eine Rutsche zugeführt. Die jeweils erforderliche Menge für eine Münze wird vorher in bestimmten Portionen bereitgestellt. Im Schmelzofen wird das Metall durch Induktion erhitzt. Auf einem Drehteller sind mehrere Formen montiert. Die ausgewählte Form wird automatisch unter den Ofen gedreht. Wenn das Metall flüssig ist, wird der Ofen geöffnet und das Metall kann in die Gießform fließen. Danach wird die Form zum Abkühlen unter eine Gebläsekammer gefahren. Ist das Gussstück genügend abgekühlt, wird es zur Auswurfstation weiter gedreht und hier durch einen Kippvorgang in den Ausgabeschacht geworfen. Dort kann es entnommen werden. Anschließend ist die Anlage für einen weiteren Schmelzvorgang bereit.

Schmelzofen

Der Schmelzofen erhitzt das Metall durch Induktion. Das Induktionsfeld wird durch einen Schwingkreis erzeugt, welcher aus einer Induktionsspule, einer Kondensatorbank und einem Royer-Converter besteht. Der Royer-Converter wird mit einer Gleichspannung von 12V versorgt. Die eigentliche Lastspannung wird durch einen regelbaren Trenntransformator bereitgestellt und durch den Royer-Converter in den Schwingkreis eingespeist. Durch einen, an der Ausflussklappe angebrachten, NTC-Widerstand wird die Temperatur überwacht. Ein Getriebemotor mit Exzenterscheibe öffnet die Ausflussklappe.

Formen

Die Gussformen bestehen aus Stahl und haben in der Mitte eine konische Vertiefung zur Aufnahme des flüssigen Metalls. Jede Form ist durch zwei Stifte drehbar gelagert.

Drehteller

Der Drehteller, der die Formen aufnimmt, besteht aus einer Aluminiumscheibe, die in der Mitte kugelgelagert ist. Die Steckachse verbindet den Drehteller mit dem Antriebsmotor der sich unter der Grundplatte befindet.

Gehäuse

Das Gehäuse besteht aus einem mobilen 19“ Rack, das die gesamten Komponenten der Anlage trägt. Im oberen Bereich befinden sich das Web-Panel und die Meldeleuchten. Im mittleren Bereich ist die Mechanik und der NOT-Aus Schalter untergebracht. Im unteren Bereich befinden sich die gesamte Steuerung sowie die Transformatoren. Für den öffentlichen Betrieb kann das gesamte Gestell mit Plexiglasplatten verkleidet werden. Dadurch kann ein kompletter Berührungsschutz gewährleistet werden

xplore-Projektteam:
Martin Gleichmann, Alexander Seng, Sebastian Thieme (Klasse TE0A)

Projektbetreuer: U. Becker


Bandwickelmaschine

Vorher: umständliche Handarbeit

Projektierung einer automatischen Kaptonband-Wickelmaschine

Die Idee zu der im Folgenden beschriebenen Anlage entstand durch die Beobachtung eines Arbeitsprozesses in der Firma Hartmann Feinwerkbau GmbH. Hierbei fiel auf, dass sich mehrere Teilvorgänge eines umständlichen Umwickelvorganges automatisieren lassen, und somit eine Zeit- und Kosteneinsparung möglich ist.

Die Firma Hartmann Feinwerkbau GmbH produziert und vertreibt unter anderem Bügellötanlagen. Die Bügellötanlagen dienen zur Verlötung von Komponenten mit mehreren Kontakten bzw. großflächigen Kontakten.

Um die Lötbügel beim Lötvorgang vor Verunreinigungen durch Lötzinn zu schützen, wird ein spezielles Schutzband, welches extrem wäremebeständig ist, über den Lötbügel geführt. Dieses sogenannte Kaptonband fährt nach jedem Einsatz des Lötbügels um eine bestimmte Länge vor, damit bei jedem Lötvorgang unbenutztes Kaptonband zum Einsatz kommt.


Nachher: automatisierte Lösung
Die Lötmaschinen sind deswegen mit Kaptonbandspulen ausgestattet, die eigens angefertigt werden müssen. Die Bandlänge und die Markierung des Bandendes mit einem Aufkleber und einem Stanzloch sind vom Maschinentyp abhängig.
Der Wickel- und Stanzvorgang der maschinenspezifischen Rollen wird in der Firma zur Zeit mittels einer Profilkonstruktion und einem Akkuschrauber manuell durchgeführt. Hierbei werden verschiedene Bandlängen von der Spenderrolle auf die maschinenspezifischen Rollen für den Kunden umgewickelt. Die Bandlänge wird über ein mechanisches Zählwerk ermittelt, die Spenderspule per Hand gebremst.
Die Endmarkierung des Bandes wird mit Lochstempel und Hammer erzeugt.

Um Zeit und Personalkosten zu sparen wurde eine SPS-gesteuerte Maschine entwickelt, bei der die genannten Vorgänge automatisiert ablaufen.

Ziel des Projektes war es, eine funktionstüchtige Modellanlage mit Steuerung zu entwickeln und zu konstruieren, welche in einem automatisiertem Verfahren spezielle Abgaberollen kundenspezifisch mit Kaptonband bewickelt und markiert. Die Bewegungen der Stanze, des Messers und des Stempels wurden mit Pneumatik-Zylindern realisiert. Die Bandlänge wird über Impulse einer Messrolle ermittelt, die auf den schnellen Zählereingang einer Phönix-Contact-Steuerung ILC150-ETH gegeben werden. Die Anlage wird über ein Touchpanel gesteuert, sie ist bedienerfreundlich, gefahrlos zu bedienen und zuverlässig.

Projektteam:
David Götze, Timo Engelstätter (Klasse: TE0A)
Projektbetreuer: U. Becker

Palettieranlage

Projektierung und Umbau eines Drei-Achsen-Portals mit Simatic-Steuerung, Profinet, Objekterkennungskamera und Servoumrichtern für eine Palettieranlage

Mit einem Drei-Achs-Portal werden Pakete von einem Förderband auf eine Palette gestapelt. Die Palette muss dabei ohne Lücken optimal bepackt werden. In der Anlage steckt modernste Technik: Frequenzumrichter für Motorantriebe, Feldbusse, Kamera zur Paketerkennung und Paketgrößenermittlung sowie ein Touchpanel für die Bedienung. Es ist eine aufwändige Berechnung für die genauen Stapel-Positionen notwendig. Das Team nahm am xplore-Award der Firma Phoenix-contact teil.

xplore-Projektteam:
Sebastian Aulbach, Max Jäger, Helal Minouar (Klasse TE0A)
Projektbetreuer: U. Becker