Förderung der Legosteine und Rücktransport in den Vibrationswendelförderer

Autoren: Rene Joswig, Michael Grüber

Betreuer: Prof. Dr. M. Göbel

Einleitung

Im Rahmen des Praktikum Produktionstechnik im 7. Semester GPLE war es unsere Aufgabe eine automatische Legostein Montieranlage zu konstruieren. Näheres dazu entnehmen Sie bitte dem Hauptartikel Automatische Legostein-Montieranlage. In diesem Artikel soll es genauer um die Aufgaben der Gruppe zwei gehen, die sich mit dem Weitertransport der Legosteine aus dem Vibrationswendelförderer zu den Rutschen beschäftigt hat. Verantwortlich für dieses Teilprojekt sind Michael Grüber und Rene Joswig.

Aufgabenstellung

Unsere Aufgabe ist es die Legosteine in unsortierter aber geordneter Form vom Wendelförderer aufzunehmen und bis zu einem definierten Punkt zu transportieren. An diesem Punkt soll die Farbe erkannt werden, worauf eine Entscheidung folgt, ob der Stein weiter transportiert, zurückgeführt oder als Ausschuss definiert und entfernt wird. Für den ersten Fall wird der Stein auf dem Förderband weiter transportiert und an die folgende Gruppe Sortierung/Pufferung der Legosteine und Übergabe an den Roboter in geordneter und vorsortierter Form zu übergeben. Für den Fall, dass der Stein noch nicht weiter gefördert werden kann, weil diese Farbe beispielsweise aktuell nicht gebraucht wird und in der weiteren Anlage zu einem Rückstau führen würde, soll der Stein aufgenommen und in den Fördertopf zurück gebracht werden. Dafür steht der Zwei-Achs-Greifer Pic Alpha der Firma Festo zur Verfügung. Im Fall, dass es sich um Ausschussteile handelt, wirft der Greifer die Steine über einer Rutsche ab, die zu einem Abfallcontainer führt.

Zu erwähnen ist noch, dass die Aufgabenstellung klar gesagt hat, dass das Ziel nicht eine möglichst effektive Anlage ist, sondern dass möglichst viele verschiedene Arbeitsschritte enthalten sein sollen.

Benötigte Teile

Die von der Gruppe benötigten Teile, die bestellt werden mussten, werden in der folgenden Tabelle dargestellt:

Nr.	Bauteil	Beschreibung
1	Panasonic Farbsensor LX101PZ 12-24V/DC	Der Farbsensor wird benötigt, um die Farben der Legosteine zu detektieren
2	PUN-H-3x0,5-BL Kunststoffschlauch 3 mm	3 mm Kunststoffschlauch zum Verbinden der Pneumatikanschlüsse am Greifer
3	PUN-H-4x0,75-BL Kunststoffschlauch 4 mm	4 mm Kunststoffschlauch zum Verbinden der Pneumatikanschlüsse am Greifer
4	Farbsensor Yeeco TCS230 TCS3200D	Alternativer Farbsensor

Verwendete Komponenten

Pic Alpha Modul

Beim Pic Alpha Modul der Firma Festo handelt es sich um ein fertiges Modul zum bewegen kleiner Lasten. Das Modul stand von Beginn an zur Verfügung und war bereits fertig montiert, sodass wir noch die elektrische und pneumatische Versorgung einrichten mussten. Das Modul besteht aus einer waagerechten Zahnriemenachse, die durch einen Elektromotor bewegt wird. Für die vertikale Achse ist an dem Schlitten ein Greifer befestigt, der pneumatisch hoch und runter bewegt, beziehungsweise geöffnet und geschlossen wird. Für die Positionierung des Greifers können induktive Näherungssensoren an der Zahnriemenachse angebracht werden.

Die Sensoren des Moduls werden alle an den Verteiler angeschlossen. Dieser wird an einen Sub-D Stecker direkt an die SPS angeschlossen. Auf diesem Weg werden die Sensoren auch mit 0V und 24V versorgt.

Förderband

Das Förderband stand ebenfalls schon zum Praktikumsbeginn zur Verfügung. Es handelt sich um ein von der Firma Festo fertig montiertes Teil, an dem standardmäßig eine Vereinzelungsanlage montiert war. Diese wurde durch unsere Gruppe jedoch demontiert um mehr Freiraum zu schaffen. Zur einfachen Montage von Sensoren sind an beiden Seiten Leitplanken angebracht, in denen Nutensteine befestigt werden können.

Für die Ansteuerung gilt zu beachten, dass eventuell eine Relaisschaltung benötigt wird, um die SPS zu entlasten.

Farbsensor

Die Farbsensoren standen zum Praktikumsbeginn nicht zur Verfügung und mussten von uns bestellt werden. Nachdem die bestellten Sensoren angekommen sind, wurde die Farberkennung mit dem Panasonic LX101PZ getestet. Dieser kann jedoch nur eine Farbe erkennen und deshalb musste die Farberkennung mit dem alternativen Farbsensor Yeeco TCS230 TCS3200D getestet werden. Mit dem alternativen Farbsensor ist die Erkennung mehrerer Farben möglich.

Herausforderungen und Lösungen

Greifer

Erste Tests zeigten schnell, dass der Verfahrweg des Greifers am Pic Alpha Modul nicht ausreicht um einen Legostein sicher zu greifen. Aus diesem Grund mussten neue Backen kostruiert werden. Dazu haben wir die Form der originalen Greifer weitestgehend übernommen und nur in der Größe angepasst. Siehe Bilder

Farberkennung

Die Farberkennung mit dem Panasonic LX101PZ war nur bedingt möglich, da durch Tests aufgefallen ist, das dieser nur eine Farbe erkennen kann. Dadurch wurde dieser Farbsensor für uns unbrauchbar. Weitere Tests mit dem alternativen Farbsensor Yeeco TCS230 TCS3200D haben ergeben, dass dieser besser geeignet ist, da dieser mehrere Farben erkennen kann. Jedoch stellte sich die Herausforderung, wie der Sensor an die SPS angeschlossen werden kann. Durch gemeinsame Überlegung mit Gruppe fünf sind wir zu dem Entschluss gekommen, den alternativen Sensor über einen Arduino Mega anzusteuern, der die Daten über 4 Mosfets , für jede Farbe einen, an die SPS sendet.

Schnittstellen zu anderen Gruppen

Zuführung der Legosteine mittels Vibrationswendelförderer

Sortierung/Pufferung der Legosteine und Übergabe an den Roboter