Cocktailmaschine

Der Pro­­jekt­­lei­­ter Ümit Kara­­tas kam auf­­grund sei­­ner Neben­­tätig­­keit in einer Bar zu der Pro­jekt­idee, eine auto­mati­sierte Getränke­misch­an­lage zu ent­wickeln. Als Vor­bil­der sahen wir uns die Doku­menta­tionen der Tech­niker-Ab­schluss-Proj­ekte „Ge­trän­ke­an­la­gen“ von 2005, 2006 und 2012 an.
Dabei kamen wir auf die Idee, eine „Getränkemischanlage“ in einer kompakten Bauweise mit einfacher Mechanik zu entwickeln.
Das Grundgerüst unserer Maschine wird durch Profile aus Aluminium gebildet.
Ein Drehteller dient zur Beförderung des Glases, welches im Laufe der Produktion die Positionen „Glaslager“, „Eisbefüllung“, „Flüssigkeitsbefüllung/Ausgabe“ abfährt.

Das Glaslager wurde aus Plexiglasscheiben zusammengesetzt und bietet bis zu vier Gläsern Platz. Es hat eine Neigung von 40°, so dass durch das Eigengewicht des Glases eine sichere Zufuhr zum Drehteller gewährleistetet wird.
Der Eisschub besteht aus drei Komponenten und hat die Aufgabe Eis vom Eislager zum Ausgabepunkt des Drehtellers zu transportieren. Da der Motorantrieb eine max. Kraft von 220N aufbringt, kann er auch problemlos verhaktes Eis wegbrechen.

Um eine exakte Füllstandsabfrage des Glases und somit auch eine korrekte Befüllung garantieren zu können haben wir uns für eine Gewichtsmessung in der Ausgabe entschieden. Dies wird über einen Drucksensor realisiert.

Steuerung mit Simatic S7-314C-2DP: Ablaufsteuerung, Analogwertverarbeitung Visualisierung mit WINCC-flexible

Ablaufvorgang

Vorbedingungen:
  • Eislager ist mit Chrushed Eis befüllt
  • Glaslager ist mit Glas befüllt
  • Automat ist eingeschaltet
  • Behälter sind gefüllt
  • Tür geschlossen

Die Auswahl eines Getränks erfolgt via Touchpannel.
Der Drehteller bewegt sich auf die Glaslagerposition, um dort ein Glas aus dem Lager zu entnehmen. Über einen kapazitiven Näherungssensor erkennt die SPS, dass ein Glas vom Drehteller aufgenommen wurde. Mit dem Glas fährt der Drehteller dann in Richtung Eisschubposition.
Hinter dem Drehteller befinden sich zwei induktive Näherungssensoren welche die drei verschiedenen Positionen des Drehtellers erkennen.
Da die Befüllungseinheit in ihrer Grundposition schon Chrushed-Eis aufgenommen hat, wird sie nun über den Gewindemotor in Richtung Entleerungspunkt bewegt.
Nach der Eis-Zugabe bewegt sich der Drehteller weiter in Richtung Getränkezubereitung. Hier werden dann je nach gewähltem Getränk die verschiedenen Flüssigkeiten zusammen gemischt.
Nach der Fertigstellung des Getränks erfolgt eine Freigabe des Magnetschlosses und das Getränk kann entnommen werden. Der Kunde erhält über die Bedienfläche des TP Informationen über den Herstellungsprozess.
Sobald die Tür der Ausgabe wieder geschlossen wurde und der Drucksensor am Boden bestätigt, dass kein Glas auf der Ausgabeposition steht, kann ein neuer Zyklus gestartet werden.

Die verbauten Sensoren wurden von den Firmen wenglor und di-soric GmbH & Co. KG Urbach gespendet.
Außerdem wurde die Projektgruppe durch die Firmen S.E.T._OF, Elektro-easy-FB, Elektro-Junk_Mühl. und W.Rappelt_OF unterstützt.

Projektteam: Dominik Engelhardt, Ümit Karatas, Matthias Schubert (TE1A)
Projektbetreuer: U. Becker


Farbreproduktionsapparatur

Ein Automat mischt Farbpartikel nach optischer Vorlage oder nach Vorgabe des Bedieners und füllt sie in Behälter ab. Manchmal ist es notwendig, eine Farbe genau nachzumischen, um z.B. einen Fleck auf der Tapete zu überstreichen. Ein Apparat, der die Farbe einliest und neu mischt sollte gebaut werden.

Externes Projekt: Auftraggeber: Industriepark Höchst in Kooperation mit den Firmen “Infraserv Höchst und Clariant”

Projektauftrag (gekürzt): Wir benötigen eine Prototyp-Anlage zur vollautomatisierten Farbanalyse von Gegenständen und anschließender Reproduktion der Farbe in verschiedenen Abfüllmengen. Die Anlage ist zu errichten, zu programmieren und in Betrieb zu nehmen. Abschließend ist eine Dokumentation mit den dazugehörigen Unterlagen zu erstellen.
Es soll möglich sein, über einen mobilen Handscanner, 2-3 Farbspektren einzulesen und im Anschluss die ausgewerteten Farben an der Apparatur zu reproduzieren.

Die Bedienung der Apparatur sollte selbsterklärend sein, so dass jeder Laie diese bedienen kann. Die Steuerung der Anlage erfolgt ausschließlich über ein Touchpanel mit zwei verschiedenen Benutzeroberflächen.
Die 1.Oberfläche betrifft den Kunden der die Apparatur bedient. Für den Monteur und Betreiber der Anlage soll die 2te Schicht eingerichtet werden und durch ein Passwort gesichert sein. Diese verfügt über weitere Angaben z.B. Füllstände, Fehlerberichte und Betriebsstunden.

Die Fertigstellung dieses Projektes muss bis spätestens Frühjahr 2013 geschehen, da wir diese für die Jubiläumsfeier der Farbwerke benötigen. Zudem möchten wir einen vierteljährlichen Report, in schriftlicher Form, über den aktuellen Stand des Projektes.
Realisierung des Projektauftrags:
Die Elektronik für den Handscanner wird in einem Schwarzen Gehäuse installiert. Die Bedienung erfolgt über einen Tastkontakt der am Gehäuse angebracht ist. Die Messung selbst erfolgt mit Hilfe eines Farblichtsensors Typ T05 (MCS3A0) und einem weiterentwickelten Messverfahren, welches der Ulbrichten Kugel/Röhre ähnelt.
Die Schaltung wird mit Hilfe von TTL-Bausteinen und einem EEPROM-Baustein (256kBit) realisiert. Somit können bis zu 32768Farben auf dem Handscanner hinterlegt werden
Die Herstellung des Produktes erfolgt über eine Miniatur Produktionsstraße. Diese besteht aus einer Pneumatischen Linearführung die auf 500mm sämtliche Prozessstationen anfährt. Auf dieser Führungsschiene ist ein Transportwagen montiert, der mit 2Zylindern und einer Waage ausgestattet ist. Beim Starten des Produktionsprozesses wird zu Beginn ein Behälter auf dem Transportwagen positioniert und über zwei Pneumatik Zylinder fixiert. Danach wird die Dosier- und Abfüllstation angefahren. Der Abfüllprozess startet sobald die Zylinder den Behälter freigeben und dieser auf die Wäge Zelle wirkt. Die Farbkomponenten werden der Reihe nach auf 0,1ml genau dosiert. Im Anschluss wird der Behälter erneut fixiert und unter dem Rührwerk positioniert. Über einen Führungszylinder wird der Rührer in das Behältnis eingelassen um den zeitlich gesteuerten Mischvorgang zu starten. Nach Beendigung fährt das Rührwerk in seine Ausgangsposition zurück und der Transportwagen wird zur Messstation befördert. Hier findet eine Kontrolle zum Vergleich des Mischproduktes mit dem Original statt. Bei einer zu starken Abweichung wird ein Korrekturprozess initialisiert. Entspricht der gemessene Wert der Toleranzvorgabe wird das Behältnis unterhalb der Verschlusseinrichtung positioniert. Dort wird das Behältnis mit einem Kunststoffdeckel verschlossen. Im Anschluss wird das Behältnis an der Ausgabe bereitgestellt und der Transportwagen findet sich in seiner ursprünglichen Position wieder ein.

Bei der anschließenden automatischen Reinigung muss nur das Rührwerk gereinigt werden, da die Produktion direkt im Behälter durchgeführt wurde.

Projektteam: Marcel Hoffmann, Stefan Winkler (Klasse TZ9A)
Projektbetreuer: U.Becker

Hochregal mit Barcodeleser

Das vorhandene Christiani-Hochregal wurde mit einem Barcode-Scanner und einem Förderband erweitert.
Ein gut organisiertes und komprimiertes Lager ist heute ein wichtiger Teil einer Firma. Das Material muss kostengünstig gelagert werden und muss jederzeit schnell ein- und auslagerbar sein. Es muss stets nachvollziehbar sein, wo und was sich im Lager befindet. Reale Hochregallager sind meist über 12 bis 30 Meter hoch und bieten Platz für viele tausend Paletten. Für das Techniker-Abschluss-Projekt wird das vorhandene Christiani-Hochregal umgebaut und mit einem Barcodescanner ausgerüstet.


Funktionsweise

Zum Einlagern wird eine Holzpalette auf ein Förderband gelegt und die Einlagern-Taste auf dem HMI gedrückt. Während das Förderband zu laufen beginnt wird die Palette, die mit einem Barcode und einem Metallblech versehen ist, mittels eines Barcodescanners eingelesen. Wird kein eindeutiger Barcode erkannt, wird die Palette auf dem Band nochmals zurück transportiert und erneut gescannt. Wenn die Palette das Ende des Transportbandes erreicht hat, was über einen weiteren Sensor erfasst wird, schiebt ein pneumatischer Zylinder die Palette auf einen Beförderungskran. Die Bewegungen des Zylinders werden über Näherungsschalter abgefragt, um zu gewährleisten, dass der Prozess auch seine Funktion erfüllt. Die Palette, die sich nun auf dem Beförderungskran befindet, wird dann vollautomatisch an ihren vorgesehenen Platz im Regal befördert. Es wird automatisch darauf geachtet, dass sich jeweils nur eine Palette in einem Fach befindet.

Das Auslagern wird auch über das Touch-Panel realisiert. Die Paletten, die in den Fächern lagern, werden über das Panel angezeigt. Durch die Anwahl der auszulagernden Palette fährt der Beförderungskran vollautomatisch zur Lagerposition, entnimmt die Palette und befördert diese zum Ablageplatz. Der Pneumatik-Zylinder, der mit einem Elektromagneten an der Spitze des Kolbens ausgestattet ist, zieht die Palette auf das Förderband und sie wird anschließend zum Ausgangspunkt über das Förderband zurück transportiert.
Der CP 340 dient als Schnittstelle zwischen dem Barcodescanner und der Simatic-Steuerung.

Projetteam: Norradin Boussouab, Manuel Hübner, Marcus Schneider (Klasse TZ9A)
Projektbetreuer: U. Becker

Modularer Handwerker-Tisch

Handwerksbetriebe müssen durch qualitativ gute Arbeit und schnellen, mobilen Einsatz überzeugen. Die Arbeit beim Kunden soll schnell und genau ablaufen und dem Handwerker soll die Arbeit erleichtert werden.
In den Werkstätten gibt es Präzisionsmaschinen, die aber nur stationär verfügbar sind und auf der Baustelle nicht zur Verfügung stehen.
Die Projektgruppe hat deshalb eine Lösung erarbeitet, mit der der halbautomatische Einsatz von handbetriebenen elektrischen Maschinen zum Sägen oder Bohren beim Kunden ermöglicht wird.
Der Handwerker muss nur noch die Maße am Touchpanel eingeben und die Bretter nachlegen. Der MOD-HW-TISCH führt dann die programmierte Arbeit exakt aus. Das wiederholte Messen und Anzeichnen entfällt. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Handwerker bei dieser Arbeit keine anstrengende Körperhaltung einnehmen muss und die Arbeitsbedingungen auf der Baustelle somit verbessert werden.
Die Projektgruppe wurde von der Firma Zeppelin Reimelt durch die kostenlose Überlassung technischer Produkte unterstützt.

Projektgruppe: Gordon Pögel, Jesus Serrano Cuenca, Michael Weiß
Projketbetreuer: U. Becker