Diplomarbeit, 2011
80 Seiten, Note: 1
AdA Handwerk / Produktion / Gewerbe - Mechanische Berufe, Metall und Kunststoff
Inhalt
1 Betriebliches Umfeld
2 Betrieblicher Auftrag
3 Arbeitsplanung
3.1 Grobplanung
3.2 Informationsbeschaffung
3.3 Materialdisposition
3.4 Zeitplanung
4 Mechanische Arbeiten
4.1 Bearbeitung des Schaltschrankes
4.2 Bearbeitung der Montageplatte
4.3 Herstellung der Greiferaufnahme
4.4 Zusammenbau der Mechanikteile
5 Verdrahtung und Verschlauchung
5.1 Verdrahtung der Schaltschrankes
5.2 Verlegen der Leitungen
5.3 Verschlauchung der Pneumatikbauteile
6 Programmierung der SPS
7 Inbetriebnahme und Funktionstest
7.1 Inbetriebnahme
7.2 Funktionstest
8 Zusammenfassung
9 Quellenverzeichnis und Hilfsmittel für die Präsentation
9.1 Quellenangaben
9.2 Software
9.3 Hilfsmittel für die Präsentation
10 Anlagenverzeichnis
Den betrieblichen Auftrag realisierte ich bei der Firma Deutsche Cell. Die Deutsche Cell ist ein Tochterunternehmen des SolarWorld Konzerns. Die SolarWorld AG ist ein weltweit führender Hersteller in der Solarbranche und stellt dabei Produkte der ganzen Wertschöpfungskette, von der Siliziumscheibe, über die Solarzelle, zum Solarmodul, bis zur fertigen Solarstromanlage her. In Deutschland befindet sich der Fertigungsstandort der Solarworld komplett in Freiberg. Der Sitz der Konzernzentrale ist in Bonn. Die Deutsche Cell ist im Bereich der multikristallinen Solarzellenfertigung zuständig. Die Produktion läuft dabei in hochautomatisierten Prozessanlagen ab.
Mein betrieblicher Auftrag ist die Anfertigung eines Prüfstandes für Liftgreifer. Zurzeit ist es nicht möglich, die Greifer nach dem Ausbau aus den Anlagen zu testen. Mit diesem Prüfstand wird es dann möglich sein, einen umfangreichen Funktionstest an den Greifern durchzuführen. Damit kann festgestellt werden, was an den jeweilig kaputten Greifer nicht funktioniert bzw. ob nach der Reparatur der Fehler behoben ist. Dies verhindert einen eventuellen Produktionsausfall, wenn der Greifer nach der Reparatur doch nicht ordnungsgemäß funktioniert. Es hilft die Produktionskosten in dem Zeitraum zu senken, indem der Greifer in den Anlagen getestet werden musste. Der Greifer ist an einer Hebevorrichtung in einem Lift befestigt, welche zum Transport von Quarz- bzw. Graphitbooten dient. Die Boote enthalten die Siliziumscheiben. Der Greifer besteht aus 2 Teilen, dem Greiferkopf und der Greiferklammer, welche hohen mechanischen und thermischen Belastungen im Produktionsprozess ausgesetzt sind. Im Greiferkopf befinden sich der Gleichstrommotor und 2 induktive Sensoren. Dieser Gleichstrommotor ist für die Bewegung der Greiferklammer zuständig. Der Greiferkopf besitzt auf der Oberseite noch 2 Kipptaster. Bei den beiden Greifern in den Anlagen sind nur die Flachbandanschlüsse an unterschiedlichen Stellen, entweder links oder rechts am Greifer. Das Flachbandkabel dient zur Spannungsversorgung und Signalübertragung. Zudem besitzt jeweils ein Greifer einen Grenztaster auf der Greiferklammer, dieser fehlt dem anderen. In Anlage 15 sind Bilder zum Greifer und zum Boot angehängt.
Nach dem ich den betrieblichen Auftrag identifiziert hatte, wusste ich welche Funktionen realisiert werden sollen. Grundsätzlich entschied ich mich für Taster und Schalter in der Eingabeebene, eine SPS in der Verarbeitungsebene und Leuchtmelder in der Ausgabeebene. Diese werden in dem Schaltschrank integriert, der alle Elektrobauteile und Klemmleisten enthalten wird. Zudem entschied ich mich, den Prüfstand aus Aluminiumprofilen zu bauen und den Schaltschrank darauf zu befestigen. Über eine gefräste Aufnahme am Aluprofil wird der Greifer befestigt. Alle grundsätzlichen Entscheidungen verfasste ich in einem Pflichtenheft. Dieses ist als Anlage 1 angehängt.
Nach dem Abschluss der Grobplanung, wurden die Teile konkret herausgesucht. Als SPS wird eine Siemens Logo verwendet. Mit dieser Steuerungsart sammelte ich schon während der Ausbildung gute Erfahrungen, zudem ist diese im Verhältnis recht kostengünstig. Aufgrund der Anzahl der Ein- und Ausgänge, die ich vorher durch einen Anschlussplan ermittelt hatte, wird noch ein Erweiterungsmodul für die Logo gebraucht.
Als der Funktionsumfang des Prüfstandes festgelegt war, wählte ich sowohl die Anzahl, als auch die Farben der Taster und Leuchtmelder nach der DIN Norm: EN 60204-1 aus. Danach wählte ich die LED- und Kontaktelemente aus, dabei wird für den Wahlschalter ein Schließer, sowie ein Öffnerkontakt benötigt. Um die Anzahl der Klemmleisten, sowie die Elektrobauteile zu ermitteln, zeichnete ich den Elektroplan. Somit ergaben sich ein paar Details zu den Ausführungen der Elektrobauteile. Die beiden Relais benötigen je 2 Wechsler, um die Polung des Gleichstrommotors und somit die Bewegungsrichtung der Greiferklammer verändern zu können. Für die Absicherung des Prüfstandes wurde, auch aus Selektivitätsgründen, ein 6A Leitungsschutzschalter vorgesehen.
Der Motor wird noch mal selbst über einen 0,3A Leitungsschutzschalter abgesichert. Die 0,3A dienen dem Schutz des Motors, da das sein Motornennstrom ist. Die Charakteristik C lässt auch einen kurzzeitig höheren Strom beim Anlaufen des Motors zu. Zudem wird ein Variofacemodul für die Übergabe zwischen Klemmleiste und Flachband benötigt.
Zum sicheren Halt der Leitungen, suchte ich passende Zugentlastungen aus. Zur Leitungsverlegung achtete ich auf den Durchmesser der Befestigungssockel, damit schließlich alle Leitung darin Platz finden. Danach wählte ich noch die Zuleitung, Aderleitungen, Schläuche, Verbindungsleitung zum Magnetventil, den Reed Kontakt mit Anschlussleitung und das Netzteil aus.
Nach dem ich die Maße aller Bauteile aus verschiedenen Datenblättern der Hersteller erarbeitet hatte, wählte ich anschließend einen passenden Schaltschrank aus. Die Maße der Aluminiumprofile wählte ich so, dass der Schaltschrank bündig mit den Profilen befestigt werden kann. Des Weiteren muss der Greifer ausreichend Platz zwischen den Profilen haben, um ein problemloses Einhängen der Greifer zu ermöglichen. Die Aufnahme zwischen Greifer und Aluprofil wird gefräst und aus Zeitgründen mit den Maßen an eine Fremdfirma abgegeben.
Um die Pneumatikbauteile zu ermitteln, erstellte ich einen Pneumatikplan. Die Drosselrückschlagventile werden dabei als Steckverschraubung direkt am Zylinder befestigt. Für das Druckregelventil und das Magnetventil, wählte ich für die Montage ein Lochblech. Die dazugehörigen Maße entschieden die Größe des Lochbleches, welches von einer Fremdfirma zugeschnitten wird. Aufgrund der wesentlich längeren Hublänge, doppeltwirkender Zylinder gegenüber einfachwirkenden Zylindern, entschied ich mich für selbigen. Dieser doppeltwirkende Zylinder soll das Boot simulieren und mit einer verhältnismäßig gleichen Kraft, wie das Boot auf die Greiferklammer drücken. Wie ich den Zylinderdurchmesser errechnet habe, ist in Anlage 2 zu finden. Auf das Gewinde der Kolbenstange wird noch eine Platte montiert, welcher auf die Greiferklammer drücken wird.
Ich erstellte eine Stückliste in der alle benötigten Teile aufgeführt sind. Zur Materialbeschaffung nutzte ich das Lager der Deutschen Cell. Nicht vorhandene Bauteile wurden von meinem Projektbetreuer bestellt. Mechanische Teile wurden bei der Firma Item disponiert und alle anderen Bauteile von der Beschaffungsplattform Mercateo. Meine erstellte Stückliste ist in Anlage 16 zu finden.
Um die Realisierung des Prüfstandes in 30 Stunden einzuhalten, wählte ich folgende Zeiteinteilung für die verschiedenen Bereiche:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Um die Leitungen durch die einzelne Flanschplatte des Rittal Schaltschrankes zu führen, musste die offene Seitenwand nach hinten. Der Schaltschrank wurde um 180 Grad seitlich gedreht. Dieses hatte eine Linksöffnung des Schaltschrankes zur Folge. Die Schaltschranktüre baute ich daraufhin von linksöffnend auf rechtsöffnend um. Dabei wurden die beiden Stifte mit leichten Hammerschlägen herausgeschlagen, um die Türe abzunehmen. Danach drehte ich mit einem Kreuzschraubendreher, die Schrauben aus den beiden Scharnieren heraus und schraubte diese auf der gegenüberliegenden Seite wieder fest. Zuletzt wurden die beiden Stifte von mir mit leichten Hammerschlägen auf einen Durchschlag wieder in ihre Fassung gebracht.
Nach dem die Flanschseite hinten und die Türe rechtsöffnend war, legte ich die synchrone Anordnung der Bohrlöcher auf der Schaltschranktüre und die Löcher für den Hauptschalter fest. Mit dem Programm Libre CAD setzte ich diese in Zeichnungen um. Mit denen erstellte eine Kollegin professionelle Zeichnungen. Zunächst musste nach der technischen Zeichnung, in Anlage 23 zu finden, die Bohrungen mit Stahlmaßstab, Anschlagwinkel und Anreißnadel angerissen werden. Vorm Bohren der Löcher, wurde mit Körner und Hammer gekörnt, um dem Bohrer eine Führung zu geben. Damit wird verhindert, dass der Bohrer wegläuft. Der Schaltschrank war für jeden Schraubstock zu groß, sodass dieser mit mehreren Schraubzwingen am Bohrtisch befestigt werden musste, um ein Mitdrehen zu verhindern. Im Schaltschrank selber wurde noch etwas untergebaut, damit beim Bohren die Türe nicht nach unten gebogen wird.
Bevor ich danach mit dem bohren beginnen konnte, errechnete ich über die Formel n = vc*1000 / K *d die richtigen Drehzahlen. Um das ständige Umspannen des Bohrers einzusparen, verwendete ich stattdessen einen Stufenbohrer. Damit wurden alle Löcher der Schaltschranktüre bis zu einen Durchmesser von 21mm aufgebohrt und darauffolgend mit einem 22,5mm Bohrer das Endmaß gebohrt. Bei allen Bohrungen benutzte ich Bohremulsion, um die Reibung und den Verschleiß der verwendeten
Bohrer zu verringern. Beim Thema Bohren ist auch besonders auf den Arbeitsschutz zu achten, das heißt Schutzbrille aufsetzen und keine Handschuhe zu tragen. Danach senkte ich die Bohrungen mit einem 60 Grad Kegelsenker, sowohl von außen, als auch von innen, um den Grad zu entfernen. Zu beachten ist dabei, mit einer kleinen Drehzahl zu senken. Zum Schluss mussten bei diesen 12 Bohrungen, noch die Aussparungen mit einer Vierkantfeile eingefeilt werden. Diese dienen als Verdrehsicherungen für die Taster, Schalter und Leuchtmelder.
Die 3 seitlichen Bohrungen des Schaltschrankes für den Hauptschalter wurden nach dem Anreißen und Körnen mit einem Zentrierbohrer bei einer hohen Drehzahl, von 2000U/min, vorgebohrt. Mit einem 3,2 mm Bohrer und der entsprechend berechneten Drehzahl, habe ich die 3 Löcher gebohrt. Dabei ist diese bei dem mittlersten Loch nur die Vorbohrung. Zuletzt musste diese Bohrung noch mit einem 10mm Bohrer aufgebohrt und alle Bohrungen von außen und von innen gesenkt werden. Innen wurde dabei mit dem Handsenker der Grad entfernt. Für die Zugentlastungen musste ich schließlich noch 4 Löcher in die Flanschplatte bohren. Die Zugentlastungen richteten sich dabei nach dem Durchmesser der 4 Leitungen. Nach dem Anreißen und Körnen wurde die Flanschplatte in den Schraubstock eingespannt und die Löcher fachgerecht wie zuvor gebohrt und gesenkt. Später habe ich diese dann mit 12 Linsen Blechschrauben am Schaltschrank angeschraubt. Zuletzt säuberte ich den ganzen Schaltschrank, inklusive der Flanschplatte und überprüfte die Abmaße der Bohrungen und stellte keine Abweichungen zu den gewünschten Maßen fest.
Als nächsten Schritt bei den mechanischen Arbeiten, war die Bearbeitung der Montageplatte an der Reihe. Für die elektrischen Komponenten werden auf dieser Montageplatte die Hutschienen und Verdrahtungskanäle angebracht. Die Positionen der Elektrobauteile und Klemmleisten auf der Hutschiene und die Verdrahtungskanäle wurden von mir genau ausgemittelt. Um einen gleichmäßigen Abstand zwischen Bauteil und Verdrahtungskanal zu ermöglichen und gleichzeitig den Platz der Montageplatte optimal auszunutzen. Nach dem die Positionen festgelegt waren, wurde von mir eine Skizze erstellt. Ein Kollege setzte diese Montageskizze in eine professionelle Schaltkastenübersicht um. Diese ist in Anlage 9 zu finden.
Danach sägte ich mit einer Handbügelsäge die Hutschienen und Kanäle zurecht und entgratete diese leicht. Nun riss ich die ganzen Löcher zur Befestigung an. Nach dem Körnen, bohrte ich die Kernlöcher 3,3mm zum M4 Gewinde und 4,2mm zum M5 Gewinde. Anschließend wurden diese noch angesenkt, zum besseren Ansetzen vom jeweiligen Gewinderschneider. Darauf ist zu achten, das dieser genau senkrecht ins Loch geschnitten wird, um ein Abbrechen zu verhindern. Zum Gewinde schneiden nutzte ich einen einteiligen Gewinderschneider, der Vor-, Mittel-, und Fertigschneider in sich vereint und ein passendes Windeisen. Vor jeden Schneidvorgang, machte ich Gewindeschneidöl an den Gewindeschneider. Dies fördert eine gute Oberfläche der Gewindegänge, verringert den Kraftaufwand und erhöht die Standzeit der Gewindeschneider.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Für die Kanäle, wo größere Durchmesser der Leitungen verlegt werden, nahm ich die Abmaße 40x40mm. Bei diesen schnitt ich M5 Gewinde und für die Montage verwendete ich Zylinderkopfschrauben M5x6 mit je einer Karosseriescheibe. Bei den Hutschienen und kleineren Känalen der Größe 20x20mm, wiederholte sich dieser Vorgang, nur mit M4 Gewinde und für die Montage Zylinderkopfschrauben M4x6 mit je einer Karosseriescheibe. Die Karosseriescheiben verlagern die Kraft der Schrauben besser und durch ihre Breite bieten sie einen festen Sitz. Auf der Innenseite der Schaltschranktür klebte ich mit Silikon-Kautschuk den Verdrahtungskanal fest, durch den später die Leitungen der Bedienelemente geführt werden.
Die Aufnahme besteht aus 4 Teilen: den Aufnahmeoberteil, Aufnahmeunterteil links und rechts, sowie der Aufnahmeplatte. Aus Zeitgründen wurde eine Fremdfirma mit dem Fräsen der Aufnahme beauftragt. Die Unterteile werden mit dem Oberteil am Aluprofil verschraubt und die Aufnahmeplatte wird seitlich an den Unterteilen angebracht. Dazu erstellte ich eine technische Zeichnung, die eine Kollegin in eine Computerzeichnung umsetzte. Nach diesen Maßen stellte ich die Löcher zuerst in den Unterteilen, danach im Oberteil und zuletzt in der Aufnahmeplatte her und zwar in den schon beschriebenen Einzelschritten: anreißen, körnen, bohren, senken und jeweils ein M6 Gewinde in jedes Unterteil. Die zwei Bohrungen in die Unterteile, die letztlich mit dem Oberteil ans Profil geschraubt werden, bohrte ich zudem mit einem M6 Schaftsenker, damit die Schraubenköpfe der Zylinderschrauben M6x25 sich komplett darin einschrauben lassen.
Diese dürfen nicht überstehen, denn wenn der Greifer eingehängt ist, würden diese dann im Weg stehen. Die beiden äußeren Löcher der Aufnahmeplatte wurden mit einem 7mm Bohrer aufgebohrt. Mit Zylinderschrauben M6x20 wurde die Platte dann an die Unterteile montiert. Zuvor musste ich nur noch das mittlerste Loch 5mm aufbohren, denn dort wird über eine Passschraube der Greifer aufgenommen. Alle Zeichnungen der Greiferaufnahme sind in den Anlagen 19, 20, 21 und 22 zu finden.
Aus den auf Länge geschnittenen Aluminiumprofilen montierte ich das Grundgestell. Die technische Zeichnung ist in Anlage 18 angehängt. Dazu entschied ich mich aus optischen Gründen und durch die hohe Belastbarkeit für Automatikverbindersätze. Diese bestehen aus Zylinderschrauben, Gewindehülsen und Nutensteine. Die selbstschneidenden Gewindehülsen schraubte ich mit dem Akkubohrer in die Profilnuten. Für die höhere Stabilität wurden bei den Befestigungsseiten immer 2 Gewindehülsen verschraubt. Bei diesem Arbeitsschritt ist auf den exakten rechten Winkel zu achten, damit die vorher hineingelegten Zylinderschrauben M6x35 sich nicht verkanten. Nach dem alle Gewindehülsen eingeschraubt und die M6 Nutensteine in die Profilnuten waren, montierte ich die Aluprofile mit einem Inbusschlüssel.
Die Lochplatte wurde über 4 Linsenkopfschrauben M4x6 am Profil angebracht. Darauf montierte ich das Druckregelventil über einen Befestigungswinkel und das Magnetventil mit Zylinderkopfschrauben, Unterlegscheiben und den passenden Muttern. Dabei nahm ich Inbusschlüsseln zum Festziehen und Maulschlüsseln zum Gegenhalten. Als nächsten Arbeitsschritt befestigte ich den Zylinder, über den passenden Befestigungswinkel senkrecht an der obersten Aluminiumprofilstrebe. Diese technische Zeichnung ist in Anlage 19 einzusehen. Als letztes verschraubte ich die schon bearbeiteten Aufnahmeteile ineinander und montiert diese mittig an der obersten waagerechten Profilstrebe. Über eine 5mm Passschraube kann nun der Greifer eingehängt werden. Erst nach der Verdrahtung des Schaltschrankes schraubte ich den Schaltschrank mit 4 Zylinderkopfschrauben M6x12 und je einer M6 Karosseriescheibe auf das Aluminiumprofilgestell, da beides zusammen durch das hohe Gewicht schwer zu transportieren ist. Eine Gesamtansicht des Prüfstandes ist in Anlage 17 zu finden.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Aufgrund der mechanischen Beanspruchung, wählte ich als Zuleitung eine Gummischlauchleitung H05RR-F 3x1,5mm[2] aus. Diese hält höheren mechanischen Beanspruchungen besser stand, als vergleichbare Kunststoffschlauchleitungen. Die 1,5mm2 Zuleitung zum Netzteil ist mit einem 6A Leitungsschutzschalter der Charakteristik C abgesichert. Die Spannungsversorgung der elektrischen Komponenten übernimmt ein 24V DC LogoPower Netzteil. Der Motor zum Bewegen der Greiferklammer wird noch mal extra über einen 0,3A Leitungsschutzschalter der Charakteristik C abgesichert.
Zunächst wählte ich die Leiterfarben fachgerecht nach der DIN Norm EN 60204-1, VDE 0113 aus. Querschnitte der Leitungen wurden von mir nach der Verlegeart und der Absicherung der Zuleitung bestimmt. Somit verdrahtete ich bei Wechselspannung für den 230V Hauptstromkreis mit schwarzen H07V-K 1,5mm2 Aderleitungen bis zum Netzteil. Da nach dem Netzteil bei 24V Gleichspannung nur eine geringe Strombelastung auf die Leitungen einwirkt, wählte ich H05V-K 0,75mm2 Adernleitung aus. Als Steuerspannung habe ich diese mit dunkelblau verdrahtet.
Bevor ich jedoch mit den Verdrahtungsarbeiten beginnen konnte, erstellte ich den Verdrahtungsplan in der Eplan Version 5.5. Dieser Schaltplan ist als Anlage 4 angehängt. Des Weiteren ist in Anlage 5 die Betriebsmittelliste zu finden. Ein Kollege setzte meinen Schaltplan zudem in einem professionellen Elektroschaltplan um, der in Anlage 6 einzusehen ist. Dazu gehört auch ein Deckblatt, Inhaltsverzeichnis, Adernfarbenübersicht und der Kabelplan in Anlage 7. Ich begann zuerst, die Elektrobauteile auf die Hutschiene zu klicken und die Klemmleiste entsprechend meines Schaltplanes zu brücken. Als nächsten Arbeitsschritt wurden in die Bohrungen auf der Schaltschranktüre, die vorher bestimmten Taster, Schalter und Leuchtelemente, eingesetzt. Darauffolgend klickte ich die Kontakt- und LED Elemente auf den Befestigungsadapter auf. Durch das Anbringen des Hauptschalters mit den mitgelierten Schrauben, konnte ich danach mit den Verdrahtungsarbeiten nach meinen Schaltplan beginnen.
Zuerst schnitt ich die Aderleitungen mit einem Seitenschneider auf die passende Länge. Danach erfolgte das Abisolieren der Leitungsenden mit einer Abisolierzange. Nun konnte ich mit einer Aderendhülsenzange die passenden Adernendhülsen mit Schutzkragen aufpressen und mit dem Schraubendreher im jeweiligen Bauteil einbringen. Dabei achtete ich darauf, dass alle einzelnen Kupferdrähte vorher eingedreht und danach auch alle in der Hülse verschwanden. Wenn die Aderleitungen auf die Klemmleisten gingen, entfiel der Vorgang des Aufpressens der Aderendhülsen, da die Klemmleisten Zugfederklemmen sind. Um zu verhindern, dass beim Öffnen der Schaltschranktüre zu starke mechanische Kräfte auf die Leitungen einwirken, umwickelte ich diese mit einem Spiralschlauch.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Den grün-gelben Schutzleiteranschluss auf der Montageplatte, wurde in folgender Reihenfolge angeschlossen: Schraube, Kontaktscheibe, Mutter, Kabelschuh, Unterlegscheibe, Federring und zuletzt wieder eine Mutter. An der Türe des Schaltschrankes wurde der Reihenfolge nach eine Schraube, Unterlegscheibe, Kabelschuh, Kontaktscheibe und eine Mutter verwendet. Die Kabelschuhe verpresste ich mit einer Crimpzange. Zuletzt bog ich alle Leitungsanschlüsse fachgerecht aus und überprüfte den festen Sitz aller Leitungen.
Die schon von mir vorbestimmten Befestigungssockel klebte ich zuerst in gleichmäßigen Abständen auf die Aluprofile. Darin verlegte ich die Leitungen für den Reed Kontakt, das Magnetventil, das Flachbandkabel und später noch die Pneumatikschläuche. Aufgrund der Verlegung außerhalb des Schaltschrankes, entschied ich mich für ummandeltes Flachbandkabel, da dieses deutlich besser geschützt ist.
Zuerst montierte ich den Reed Kontakt mit einem Inbusschlüssel über einen Befestigungsbausatz am Zylinder. Nach dem Anbringen der Verbindungsleitung fürs Magnetventil, isolierte ich das ummandelte Flachbandkabel mit einem Messer ab. Mit einer Crimpzange für Schneidklemmtechnik wurde der 10polige Flachbandstecker aufs Flachbandkabel gepresst. Die unbenutzten 16 Pole entfernte ich mit einem Seitenschneider.
Im nächsten Arbeitsschritt wurde die Gummischlauchleitung im Netzstecker verdrahtet. Dabei achtete ich darauf, dass die PE Leitung länger ist als die beiden anderen Aderleitungen im Netzstecker. Der Schutzleiter würde damit, im Falle eines Herausreißens der Aderleitungen, am längsten befestigt bleiben. Somit ist ein Auslösen der Schutzmaßnahmen gewährleistet. Nach dem alle Leitungen außerhalb des Schaltschrankes verlegt waren, ging es mit den Zugentlastungen weiter. Für die jeweiligen Leitungsdurchmesser wurden immer die passenden Zugentlastungen mit den Leitungen durch die Löcher in der Flanschplatte gedrückt, sodass diese bis zum Anschlag in den Bohrungen versenkt waren und somit einen sicheren Halt bieten.
Zuletzt verdrahtete ich alle Aderleitungen innerhalb meines Schaltschrankes, wie zuvor nach meinen Schaltplan. Dabei mussten die Leitungen etwas eingekürzt und abisoliert werden. Abschließend verpresste ich noch einen 26poligen Flachbandstecker auf das Flachbandkabel, welches ich in das Variofacemodul steckte.
Zunächst erstellte ich den Pneumatikplan mit der Software Fluidsim 3.6 von Festo. Dieser ist als Anlage 3 angehängt. Zudem setzte ein Kollege diesen in einen professionellen Plan um, welche in Anlage 8 zu finden ist. Für die Verschlauchung aller Pneumatikbauteile nahm ich den Typ PAN von Festo mit 6mm Durchmesser.
Daraufhin konnte ich mit dem Verschlauchen beginnen, da alle Pneumatikbauteile schon mit abgewinkelten Steckverschraubungen von mir befestigt waren. Die Pneumatikschläuche schnitt ich mit dem Schlauchschneider, da dieser sich besonders eignet um die Schläuche gerade abzuschneiden. In den Befestigungssockeln werden diese über die Aluminiumprofile geführt. Die Feineinstellungen der Drosselrückschlagventile und des Druckregelventils konnte ich erst nach der Inbetriebnahme durchführen.
Alle Betriebsmittel und Pneumatikteile wurden mit einem P-Touch von Brother beschriftet. In Anlage 15 ist dazu noch ein Bild einzusehen.
Als Steuerung kommt eine Logo SPS von Siemens zum Einsatz. Da die Greifer einem umfangreichen Funktionstest unterzogen werden, entschied ich mich mit der Software Logo Soft Comfort 6 zu programmieren. Auf dem kleinen Bedienteil der Logo Basic, kommt es aufgrund des kleinen Programmausschnitts schnell zur Unübersichtlichkeit.
Zunächst begann ich den Handbetrieb im Programm umzusetzen. Dazu müssen die Startbedingungen „Handbetrieb“, „Zylinder eingefahren“ und den jeweiligen Start Taster gedrückt, erfüllt sein, um die Greiferklammer zu bewegen. Damit beim gleichzeitigen drücken von Taster „Greiferklammer öffnen“ und „Greiferklammer schließen“, kein Befehl Vorrang hat, verriegelte ich beide gegeneinander. Zudem habe ich noch eine Sensor Verriegelung umgesetzt, damit sich bei erreichter Endposition nur die andere Greiferbewegung durchführen lässt.
Um die Polung des Gleichstrommotors zu ändern, müssen bei der „Greiferklammer schließen“ beide Ausgänge angesteuert werden. Dies hat zur Folge, dass über die beiden Relais die Änderung der Polung realisiert wird. Beim „Greiferklammer öffnen“ hingegen reicht die Ansteuerung von nur einem Ausgang. Das Zurücksetzen der Selbsthalterelais übernimmt der jeweilige Sensor. Der Ausgang der immer zur Motoransteuerung gebraucht wird, muss dabei nur von dem Sensor zurückgesetzt werden, der die Verfahrbewegung abstoppt. Dies realisierte ich über 2 Wischerrelais, die über ein Stromstoßrelais den richtigen Sensor durchschalten lassen.
Als Nächstes programmierte ich den Automatikbetrieb. Als Startbedingung müssen der „Zylinder eingefahren“, „Automatikbetrieb“ ausgewählt und der Taster „Start Automatik“ betätigt werden, um alle Bedingungen zu erfüllen.
Je nach erreichter Endposition, wird die Motoransteuerung über die Ausgänge selbstständig durchgeführt. Das Selbsthalterelais für den Merker Automatikzyklus wird nach 20maligen öffnen und schließen zurückgesetzt. Weitere Gründe zum beenden des Automatikzyklus, sind das Auswählen des „Handbetriebes“ und falls der Reed Kontakt nicht mehr „Zylinder eingefahren“ meldet. Dies würde dann vermeiden, dass die Greiferklammer gegen den Kolben fährt.
Danach ging es an die Umsetzung der Magnetventilansteuerung, um den Zylinder aus- oder einfahren zu lassen. Der Zylinder lässt sich nur im eingefahrenen Zustand und gleichzeitig nur im Handbetrieb ausfahren. Zudem muss die Greiferklammer geschlossen sein. Erst nach Ablauf der 4s der Einschaltverzögerung lässt sich mit dem gleichen Taster das Selbsthalterelais zurücksetzen und der Zylinder fährt wieder ein.
Zuletzt musste noch eine umfangreiche Störungsfunktion integriert werden. Diese berücksichtigt, sowohl die Einzelzeiten der Bewegung der Greiferklammer im Handbetrieb als auch die Gesamtzeit im Automatikbetrieb. Sollten zudem beide induktive Sensoren schalten, weil ein induktiver Sensor kaputt ist und deswegen schaltet, käme es auch zu einer Störungsmeldung. Die Störung wurde danach noch mit der Magnetventilansteuerung, sowie den Motoransteuerungen im Hand- und Automatikbetrieb verknüpft und wird über den Taster „Fehlerquittierung“ zurückgesetzt.
Nun setzte ich noch die ganzen Leuchtmelder im Programm um. Der Leuchtmelder „Störung“ blinkt zudem noch über einen Impulsgeber, sowie der Leuchtmelder „Automatikbetrieb“, wenn der Automatikbetrieb läuft. Zu beachten war dabei, dass die Kipptaster Öffner sind. Erst nach der Inbetriebnahme konnte ich das Programm auch außerhalb der Simulation testen.
Alle Eingänge, Ausgänge und Merker wurden von mir beschriftet. Bei Negationen nutzte ich immer das Negationsglied. Aus Übersichtsgründen trennte ich die Verbindungen sinnvoll auf, um gekreuzte Leitungen zu vermeiden.
Das vollständige Logo Programm ist in Anlage 10 zu finden. Die SPS Liste für die Ein-/ Ausgänge, sowie die SPS Liste für die Bauteile, ist als Anlage 11 und 12 angehängt.
Die VDE Prüfung wurde nach DIN VDE 0701\702 für ortsveränderliche Geräte durch eine Elektrofachkraft durchgeführt. Ein Kollege der Firma Deutsche Solar, eines Tochterunternehmens des Solarworld Konzerns, wurde dazu von mir beauftragt. Dieses Messprotokoll ist in Anlage 14 zu finden.
Die Inbetriebnahme wurde mit der Sichtprüfung begonnen:
-Kontrolle der Elektrik auf festen Sitz aller Aderleitungen, Zugentlastungen der Leitungen, richtige Schutzleiterverlegung, Kennzeichnung aller elektrischen Betriebsmittel und keine Beschädigungen der Isolation
-Kontrolle der Pneumatik auf richtige Verschlauchung, festen Sitz und keine Beschädigungen der Schläuche
Danach erfolgte das Messen des Prüfstandes:
-Schutzleiterwiderstand, zwischen dem Netzstecker und den am weitesten entfernten Schutzleiteranschluss an der Schaltschranktüre
-Isolationswiderstand, des stromführenden Leiters gegen N bei einer Prüfspannung von 500V
Die Ergebnisse und Grenzwerte sind in der Anlage 14 einzusehen.
Nach dem keine Mängel festgestellt wurden, erfolgte der Funktionstest des Prüfstandes. Die Funktionsprüfung wurde erfolgreich durchgeführt. Dazu erstellte der Kollege ein Inbetriebnahmeprotokoll, welches als Anlage 13 angehängt ist. Ein Bild des kompletten Greiferprüfstandes mit Greifer, ist in Anlage 15 einzusehen.
Zum Funktionstest steckte ich den Netzstecker in die Steckdose, schloss die Druckluft am Wegeventil an und hing den Greifer über eine Passschraube ein. Ich testete jeweils Greifer, wo der Flachbandkabelanschluss links oder rechts angebracht ist. Nach dem Einschalten des Hauptschalters, leuchtete der Leuchtmelder „Steuerung Ein“, was auf eine Spannungsversorgung durch das Netzteil hinwies. Nun konnte ich alle Funktionen erfolgreich durchführen.
-Greiferklammer öffnen
-Greiferklammer schließen
-Automatikbetrieb
-Zylinder aus- und einfahren
-Fehlerquittierung
Zudem wurden die Funktionen auch untereinander getestet, um die Verriegelungen auszutesten. Während der Automatikzyklus lief, wurden die Funktionen „Zylinder ausfahren“ und „Greiferklammer öffnen“ bzw. „schließen“ gedrückt. Im Handbetrieb wiederum der Taster Start für die Automatik und beide Taster der Greiferklammerbewegung zugleich. Getestet habe ich auch die Funktionen, wenn der Zylinder nicht eingefahren ist. Sowie den Taster „Zylinder ausfahren“, wenn die Greiferklammer geöffnet ist. Des Weiteren kontrollierte ich dabei immer die Leuchtmelder. Um eine Störung zu provozieren, musste ich den Flachbandstecker am Greifer abziehen, um die Spannungsversorgung des Greifers zu unterbrechen. Es leuchtete der Störungsmelder daraufhin aber nicht. Dabei kam mir die Idee die Störungsfunktion auch im Programm zu berücksichtigen, wenn die Verbindungsleitung unterbrochen wird. Da die Kipptaster auf dem Greifer Öffner sind, liegt immer ein Signal an den Eingängen an. Sollte dieses Signal beider Kipptaster erlischen, während der Merker Automatikzyklus läuft, kommt es zu einer Störungsmeldung. Die Funktion der Kipptaster testete ich per Hand. Nun musste ich nur noch die Zeiten der Zeitglieder für die Dauer der Einzel-, sowie der Gesamtzeit anpassen. Damit war der Funktionstest erfolgreich abgeschlossen.
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