Dokumentation des betrieblichen Auftrages im Rahmen der

Amag08 

Dokumentation des betrieblichen b Auftrages 

Dokumentation des des betrieblichen 

betrieblichen 

Auftrages 

im Rahmen der der Abschlussprüfung 

Fachrichtung Elektrotechnik Vollzeitform 

Vollzeitform 

Titel der Projektarbeit AMAG08 Automatisierte Mutteradaptierung 

Projektzeitraum (von- bis) 01.09.2009 - 26.02.20 .2010 

Betrieb 

Straße, Hausnummer 

PLZ, Ort 

E-Mail 

Prüfungsteilnehmer 

Franz-Josef Josef Höppe Federn GmbH 

Fröndenberger Straße 58 

58706 Menden 

post@hoeppe-federn.de federn.de 

Automatisierte Mutteradaptierung 

Seite 1 von 38

Dokumentation des betrieblichen Auftrages 

1. 

Vorname, Nachname Jan Oberthür 

Email: J.oberthuer@ewfcom.biz 

2. 

Vorname, Nachname Christoph Baumann 

Email: Cb.baumann@yahoo.de 

3. 

Vorname, Nachname Sascha Hertin 

Email: Sascha.Hertin@gmx.de 

4. 

Vorname, Nachname Patrick Stamm 

Email: Patrick.stamm@gmx.net 

Amag08 Automatisierte Mutteradaptierung Seite 2 von 38

Inhaltsverzeichnis 


Beschreibung des Auftrages .................................................................................................... 4 

Funktionsbeschreibung ............................................................................................................. 7 

Bedienungsanleitung ............................................................................................................... 15 

Bedienung des OP7 ................................................................................................................ 20 

Kamera ...................................................................................................................................... 21 

Schrittkette Automatikbetrieb ................................................................................................. 22 

SPS Beschaltung ..................................................................................................................... 24 

Steuerung .................................................................................................................................. 28 

OP7 Programmierung ............................................................................................................. 30 

OP 7 Organigramm ................................................................................................................. 31 

Arbeitsteilung ............................................................................................................................ 33 

Fehlermeldungen ..................................................................................................................... 34 

Inbetriebnahme ........................................................................................................................ 36 

Resümee ................................................................................................................................... 37 

Digitaler Anhang ....................................................................................................................... 38 


Beschreibung des Auftrages 

Kurzform: 


Eine Spezialmutter soll erkannt, ausgerichtet 

und auf ein Werkstück verschraubt werden (Bild 01). 

Auf der Oberseite der Spezialmutter befinden sich drei eingestanzte Kerben, 

die zur Eigensicherung der M4 Edelstahlmutter dienen. 

Bild 01 Bild 02 

Um die Mutter verschrauben zu können, muss der eingestanzte Stern oben liegend 

per Hand in den Schrauber eingesetzt werden. 

Dieser Vorgang ist zeitaufwändig, da es kompliziert ist, die Mutter in die Aufnahme des 

Schraubers zu stecken. Ein Verkanten der Mutter ist somit vorprogrammiert (Bild02). 

Bild 03 (Ansicht von unten) Bild 04 

Bild 03 zeigt nicht sortierte Muttern, wie auch das Werkzeug (Spezialnuss), 

mit undefinierter Winkelposition von unten. 

Zwei Muttern passen vom Winkel, jedoch ist nur eine richtig. 

Bild 04 zeigt, wie die Mutter richtig in der Nuss liegt. 


Ist Analyse: 


- computergesteuerter Schrauber ohne Grundstellung 

- Arbeitskraft, die den Schrauber mit der Spezialmutter bestückt und auf dem 

Werkstück verschraubt 

- Montagevorrichtung für Werkstück 

- zwei Achsen-Hebevorrichtung für Schrauber 

Ist Zustand: 

Dieses Foto zeigt den Arbeitsplatz mit dem Schrauber. 

Zudem sieht man das Werkstück, welches vorher noch mit diversen Bauteilen bestückt 

wird, bevor es mit der Spezialmutter verschraubt wird. 

Der Verschraubvorgang erfolgt beim betätigen des internen Druckschalters vom Schrauber, 

dieser fängt an sich zu drehen, bis ein bestimmtes Drehmoment erreicht hat. 


Soll Konzept: 


- den Arbeitsvorgang beschleunigen und sicherer machen 

- einzelne Abarbeitung, Mutter für Mutter 

- transportieren der Spezialmutter 

- erkennen der Mutter 

- aussortieren der Mutter bei verkehrter Lage 

- ausrichten der Mutter 

- Schrauber muss die Mutter in Spezialbit aufnehmen 

- Schrauber muss über das Werkstück fahren und verschrauben 

- Steuerung über Siemens SPS S7 

- Informationsausgabe mit Siemens OP7 

- Bedienpult für Handbetrieb 

- Bedienpult für zwei Handsicherheitsschaltung 

- Not - Aus Schaltung 

Vorgaben: 

- Budget = 2.500 € 

Konstruktion: 


Funktionsbeschreibung 


Ein Werkstück wird in eine Vorrichtung (Bild 1-01), 

die in dem Arbeitsbereich unserer Maschine fixiert ist, eingelegt. 

Dieses Werkstück wird dann von dem Bediener 

mit einem Scharnier und diversen Unterlegscheiben bestückt. 

Während dessen geschieht auf der Maschine folgendes: 

In einem Bunker können ca. 400 Spezialmuttern gelagert werden. (Bild 1-02) 

Ein Induktiver Sensor (Bild 1-03) kontrolliert, ob sich noch genügend Muttern in dem 

Schacht der Zuförderung befinden. 

Falls diese nicht selbstständig nachrutschen sollten, werden sie automatisch per 

Luftdruck nachgeschoben. 

Durch den Neigungswinkel (30°) des Schachtes rutschen die Muttern auf eine 

Sortiereinheit zu (Bild 1-04). 

Sollten innerhalb von 5 Sekunden keine Muttern in der Zuförderung erkannt werden, 

erscheint eine Meldung auf dem Display des Touch Panels „Bitte Muttern nachfüllen“. 




Die Sortiereinheit (Bild 2-01) ist ein Schieber, 

der bei jedem Durchgang jeweils eine Mutter zum Förderband durch rutschen lässt. 

Durch ein pneumatisch vorgesteuerten 5/2 Wegeventil wird der Schieber vor und 

zurück gefahren. 

Sobald sich eine Mutter auf dem Förderband befindet, setzt sich dieses in Bewegung. 

Die Mutter wird an einer 45° Grad Kante entlang gefahren (Bild 2-02), wodurch sie sich 

für die Kamera exakt gleich ausrichtet. 




Vor der Kamera befindet sich ein weiterer Induktiver Sensor (Bild 3-01). 

Sobald sich eine Mutter unter diesem Sensor befindet, erfasst er diese und stoppt 

das Förderband nach 290 ms. Die Mutter liegt nun direkt unter der Linse der Kamera. 

Nach weiteren 500 ms bekommt die Kamera (Bild 3-02) ihr Trigger Signal von der SPS. 

Die Kamera schießt mit Blitzlicht ein Foto und vergleicht dieses mit einem vorab 

einprogrammierten Bild. 

Stimmen die Bilder über ein, 

so gibt die Kamera ein Signal zur SPS und der Vorgang wird fortgesetzt. 

Stimmen die Bilder nicht über ein, 

so wird die nicht erkannte Mutter nach 800ms automatisch aussortiert, 

d.h. das Förderband läuft an und die nicht erkannte / falsche Mutter wird an zwei 

Luftdruckdüsen (Bild 3 -03) vorbei geführt, welche die Mutter vom Förderband in einen 

Auffangbehälter blasen. Der Vorgang der Sortiereinheit beginnt von vorne. 

(Für genauere Informationen über die Mustererkennung siehe Seite 24) 




Sofern die Bilder der Mutter übereinstimmen schickt die Kamera ein Signal „Richtig“ 

zur SPS. 

Das Förderband bewegt sich weiter, die Mutter wird dann an der Aussortierung vorbei 

zur justierbaren Mutterpositionierung (Bild 4-01) geführt. 

Dies ist eine Schräge, an der sich die Mutter ausrichtet. 

Am Ende der Mutterpositionierung befindet sich ein Sensor (Bild 4-02). 

Wird der Sensor durch die Anwesenheit der Mutter geschaltet, stoppt das Förderband. 

Die Mutter liegt nun unter dem Sensor in Position. 

Zur besseren Darstellung ist auf dem Bild 4 der Schrauber grafisch ausgeblendet. 




Der Schrauber befindet sich in der oberen Ausgangsposition (Bild 5.1). 

In dem Bohrfutter des Schraubers befindet sich ein Spezialwerkzeug, 

welches die Spezialmutter aufnimmt und anschließend auf dem Werkstück verschraubt. 

Ein inkrementaler Drehgeber oberhalb des Werkzeugs (Bild 5.1-02) 

wird über eine Lichtschranke (Bild 5.1-03) abgetastet, 

ob sich das Werkzeug in der richtigen Winkelposition befindet. 

Ein Elektromagnet verhindert ein Herausfallen der Mutter aus dem Spezialwerkzeug 

des Schraubers, dieser ermöglicht, schnelleres Verfahren der Arbeitsachsen. 

Bild 5.3 zeigt die Steuerplatine des Elektromagneten, mit ihr lässt sich die Stärke des 

Magnetfeldes einstellen, in dem Spannung und Strom eingestellt werden. 

Zusätzlich beinhaltet diese Platine eine Freilaufdiode, 

die beim ausschalten des Magneten hohe Induktionsspannungen vernichtet. 




Sobald der Bediener fertig mit dem bestücken des Werkstückes fertig ist, 

kann der Bediener die beiden „Start“ Taster der zwei Hand Sicherheits – 

Bedienschaltung (Bild 5.2) betätigen. 

Nach betätigen der zwei Taster geschieht folgendes. 

Der Roboter fährt mit dem Schrauber herunter (Bild 6.0 Pfeil 1), 

gleichzeitig wird die Mutterpositionierung zur Seite geschoben (Bild 6.0 Pfeil 2) 

und das Werkzeug des Schraubers nimmt die Spezialmutter auf, 

welche frei und ausgerichtet auf dem Förderband liegt. 

Der Elektromagnet sorgt dafür, dass die Mutter nicht wieder heraus fallen kann. 

Der Roboter fährt mit dem Schrauber auf (Bild 6.0 Pfeil 3) und die Mutterpositionierung 

(Bild 6.0 Pfeil 4) wird mittels Federkraft zurück in ihre Ausgangsposition gedrückt. 




Ist der Roboter oben angekommen (Bild 6.1), 

so fährt dieser nach links (Bild 6.2) über das Werkstück 

und fährt anschließend herunter (Bild 6.3). 

Die SPS wählt „Zyklus 2“ des Schraubers und gibt diesen frei. 

Das Werkstück (Bild 6.3 4.) ist nur eine Attrappe, die den absoluten Nullpunkt des 

echten Werkstückes in der 3D Zeichnung darstellt. 

Auf (Bild 7.1) fährt der Schrauber auf das Werkstück. 

Der Schrauber befindet sich nun über dem Werkstück und übt einen Druck von ca. 

20N auf die Schraube von dem Werkstück. 

Ein interner Druckschalter des Schraubers wird betätigt und der Schrauber startet 

einen intern vorprogrammierten Zyklus. 

Der Elektromagnet wird nun wieder ausgeschaltet. 



Der Zyklus 2 besteht aus vier Einheiten: 


Einfädelstufe: Langsame Rotation, 2% von Umax. 

Anlegephase: Schnelle Rotation, 100% von Umax. bis 3Nm. 

Endanzug: Langsame Rotation, 10% von Umax. bis 4,5Nm. 

Lösen: Zurück drehen um einen festgelegten Winkel. 

Am Ende des Verschraubzyklusses wird ein Ergebnis an der Schrauberstation 

visualisiert, von gut bis schlecht. 

Zusätzlich gibt die Schrauberstation ein „OK“ Signal zur SPS, 

welche dann den Automatikbetrieb fortsetzen kann. 

Erhält die SPS kein Signal innerhalb von 15 Sekunden, so schaltet sich der 

Automatikbetrieb ab und eine Sammelstörung „Verschraubzeitüberwachung“ 

wird ausgelöst und im OP7 angezeigt. 

Wenn die SPS das OK Signal erhält so fährt der Roboter mit den Schrauber in seine 

Grundstellung zurück. 

Über dem Mutterpositionierer angekommen, 

wählt die SPS den Zyklus 3 vom Schrauber und gibt diesen wieder frei. 

Zyklus 3 besteht nur aus einer Fädelstufe, 2% von Umax. 

Nun dreht der Schrauber sein Werkzeug in seine richtige Winkelposition. 

Der Vorgang der Aussortierung beginnt von vorne und innerhalb von wenigen 

Sekunden liegt die nächste Spezialmutter in Position. 

In dieser Zeit kann der Bediener das nächste Werkstück in die Halterung einlegen und 

bestücken. 

Im Anschluss werden die zwei Starttaster erneut betätigt und der Vorgang wiederholt 

sich. 


Bedienungsanleitung 

Allgemeine Voraussetzungen: 


Die Anlage darf nur, um Störfälle zu vermeiden, 

von unterwiesenen Personen bedient werden! 

Bitte wenden Sie sich an die Werkstattleitung. 

Anlage Einschalten: 

Der Hauptschalter am Schaltschrank, 

sowie auch der „EIN“- Schalter des Schraubers müssen betätigt sein (Stellung auf „1“). 

Steht der Betriebsartenschalter in seiner Mittelstellung, 

so erscheint keine Fehlermeldung. 

Die Anlage befindet sich im Stand-by-Modus. 

In Betrieb nehmen: 

Befindet sich der Wahlschalter auf Auto- oder auf Handbetrieb, so beginnt der rote 

Leuchtmelder „Sammelstörung“ zu leuchten. Dies kann mehrere Ursachen haben. 

1. Wenn keine Störung vorliegt, so kann die Sammelstörung durch den Reset 

Taster quittiert werden. Um zu quittieren muss der Reset Taster für 500ms 

gedrückt werden, hier passieren dann zwei Vorgänge: 

Erster Schritt: 

Der Hardware Stromkreis wird hinzu geschaltet, d.h. Ventile, 

wie auch das Förderband können angesteuert werden. 

Zweiter Schritt: 

Die Software wird nach 500ms drücken zurückgesetzt, 

der Leuchtmelder „Sammelstörung“ erlischt. 

Die Betriebsarten können jetzt bestätigt werden. 

2. Es gibt noch weitere Fehlermeldungen, welche im Display des OP7 angezeigt 

werden. Diese müssen ebenfalls zuerst behoben werden, 

bevor die Sammelstörung quittiert werden kann. 

Ein betätigter Not aus oder fehlende Druckluft kann die Sammelstörung 

eingeschaltet lassen. 


Betriebsartenwahl: 


Um eine Betriebsart zu setzen, 

muss der Wahlschalter entweder auf „Hand“ oder auf „Auto“ stehen. 

Anschließend muss der „EIN“ - Taster betätigt werden, um die Betriebsart zu setzen. 

Mit dem „Stop“ - Taster lassen sich beide Betriebsarten sofort ausschalten. 

Die Maschine bleibt sofort stehen und es erscheint keine Fehlermeldung. 

Wird ein Not aus Schalter betätigt, so wird ebenfalls alles sofort ausgeschaltet und 

eine Fehlermeldung auf dem Display erscheint auf dem OP7. 


Handbetrieb: 


Ist der Handbetrieb aktiviert, 

so kann die Anlage in jede beliebige Positionen gefahren werden. 

Um das Förderband schalten zu können, 

muss der Taster „Förderband“ auf dem Bedienpult betätigt werden. 

Mit dem Taster „Schrauber“ kann der Schrauber sein Werkzeug drehen. 

Mit den Schaltern Z-Achse auf ab, X-Achse links und rechts und Zuförderung vor und 

zurück, kann man wählen in welche Richtung welcher Aktor gefahren werden soll. 

Aus Sicherheitsgründen kann der Roboter, wie auch die Zuförderung nur fahren, 

während die Taste „Druckluft“ betätigt ist. 

Diese Taste schaltet ein Ventil durch, welches die Ventilinsel mit Druckluft versorgt. 

Lässt man den Taster los, so stoppt der Roboter automatisch seine Fahrt. 

Wird die Taste „Düse“ betätigt, so strömt aus den zwei Düsen der Aussortierung, wie 

auch aus der Düse in der Zuförderung Luft. Zusätzlich wird die Druckluft direkt 

freigegeben. Dies verhindert das umständliche Drücken zweier Tasten. 

Die Kamera arbeitet nur im Automatikbetrieb. 

Der Handbetrieb ermöglicht die Feinjustierung aller sich bewegenden Teile. 

Achtung: 

Wird während der Fahrt des Roboters der pneumatische Druck abgeschaltet so kann 

bei wieder hinzu schalten des pneumatischen Druckes, ein schlagartiges weiter fahren 

des Roboters entstehen. 

Der Grund, warum der Roboter schlagartig seine Fahrt fortsetzt ist, 

dass sich auf der abluftgedrosselten Seite keine Luft zum drosseln befindet. 

Wichtig zudem ist, dass der Roboter programmtechnisch nur nach rechts oder nach 

links fahren kann, wenn er sich in der oberen Position befindet, 

da dieser sonst die Mutterpositionierung beschädigen könnte. 


Automatikbetrieb: 


Um den Automatikbetrieb einschalten zu können, muss sich die Anlage vorher in der 

Grundposition befinden. 

Dies bedeutet, dass alle pneumatischen Zylinder eingefahren sein müssen: 

- der Schieber der Zuförderung befindet sich in der hinteren Stellung, 

„12B3“ ist betätigt 

- der Roboter befindet sich rechts, „12B7“ ist betätigt 

- der Roboter befindet sich oben, „12B5“ ist betätigt 

- das Werkzeug des Schraubers liegt im richtigen Winkel, „13B7“ ist betätigt 

- keine Spezialmutter befindet sich auf dem Förderband oder in der 

Mutterpositionierung, „13B6“ ist nicht betätigt 

Für ungeübtes Personal kann es problematisch sein die Anlage im Handbetrieb in die 

Grundstellung zu fahren. 

Um die Bedienung zu erleichtern, kann der Bediener den Wahlschalter auf „Auto“ 

stellen und den „Ein“-Taster für zwei Sekunden betätigen. Dadurch fährt die Anlage 

automatisch in die Grundposition. 

Der grüne Leuchtmelder „Betriebsbereit“ blinkt, sobald die Anlage in Grundstellung ist. 

Befindet sich eine Mutter in der Mutterpositionierung, so leuchtet der Leuchtmelder 

„Betriebsbereit“ durchgehend. 

Soll der Schrauber die Spezialmutter aufnehmen, so muss der Bediener beide 

Starttaster innerhalb von zwei Sekunden auf dem Bedienpult betätigen. 

Falls ein Starttaster überbrückt ist, so lässt sich die Anlage nicht weiter bedienen. 

Diese zwei Sekunden verhindern ein Überbrücken oder Festklemmen eines Tasters. 


Wichtig! 

Amag08 


Vor jeder Inbetriebnahme Inbetriebnahme der Anlage ist darauf zu achten, dass dass keine keine Störquellen Störquellen wie 

wie 

z.B. Werkzeuge oder sonstige Dinge sich im Aktionsradius des Roboters befinden. 

Zusätzlich sollte auf allgemeine Beschädigungen geachtet werden 

(z.B. defekte elektronische Leitungen wie auch auf undichte pneumati eumatische Schnittstellen). 

Sollte ein Problem vorliegen, en, so ist dies einem einem Verantwortlichen Verantwortlichen zu melden. 

Bei Wartungsarbeiten an der pneumatischen Einheit oder oder am elektrischen elektrischen System 

System 

muss die Luftzufuhr, Luftzufuhr, wie auch der Hauptschalter am Schaltschrank Schaltschrank ausgeschaltet 

werden. 

Technische Änderungen, ob an der Verdr Verdrahtung, ahtung, des Programmes oder beim 

Austauschen der der Sicherungen, Sicherungen, dürfen nur von einer Elektrofachkraft ausgeführt 

werden. 

1. Freischalten 

2. Gegen 

Wiedereinschalten sichern 

3. Spannungsreiheit 

feststellen 

4. Erden und Kurzschließen 

5. Benachbarte, unter 

Spannung stehende Teile 

abdecken und abschranken 

• Das Anlagenteil muss allpolig und allseitig 

abgeschaltet werden. 

• Nur die an der Anlage tätigen Personen dürfen das 

betreffende Anlagenteil wieder in Betrieb nehmen. 

• Durch Messung mit Messgerät oder zweipoligem 

Spannungsprüfer vergewissern, dass keine Spannung 

gegen Erde am betreffenden Anlageteil vorhanden 

ist. 

• Von der Erdungklemme ausgehend alle Leiter 

untereinander verbinden 

• Durch Abdecken, Abschranken oder Isolieren von 

spannungsführenden Anlagenteilen soll verhindert 

werden, dass diese Teile berührt werden können. 

Bitte beachten Sie Sie bei bei elektrischen elektrischen Arbeiten die fünf Sicherheitsregeln. 


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Bedienung des OP7 


Die Bedienung des OP7 wurde für den Bediener so übersichtlich wie möglich gestaltet. 

Der Bediener kann mit der ESC - Taste bis zur Ruhemeldung bzw. zu den 

Fehlermeldungen gelangen und über die Kreuztasten die einzelnen Fehlermeldungen 

anwählen, einsehen und daraufhin beheben. 

Wenn eine Fehlermeldung für den Bediener zu komplex ist, kann er sich zusätzlich 

über die „Help“ Taste bezüglich des Fehlers informieren. 

Ist der Fehler behoben, muss der Bediener die Fehlermeldung über den „Reset“ - 

Taster zurücksetzen. Dazu muss dieser 500ms lang betätigt werden. 

Drückt der Bediener die K2 - Taste, so wird der Tageszähler auf 0 zurückgesetzt. 

Mit der F4 - Taste oder Pfeil - Taste „Rechts“ kann der Bediener in eine neue Zeile 

hineinspringen. 

Hier befindet sich der Gesamtzähler. 

Der Gesamtzähler besteht Programmtechnisch aus zwei Zählern. 

Zähler 1 zählt von 0 bis 999. Sobald er 999 erreicht, 

erweitert er den zweiten Zähler um 1 und fängt selbst wieder von 0 an. 

Grafisch wird dies folgendermaßen dargestellt: 2 [x1000] + 999 (=2999 Stück) 

Diese Werte bleiben beim Ausschalten der Anlage gespeichert. 

Über die „K2“ Taste lässt sich der Gesamtzähler auf 0 zurücksetzen (pw. geschützt). 

Wählt sich der Bediener ein weiteres Mal über die F4 - Taste oder Pfeiltaste „Rechts“ 

in die nächste Ebene ein, wird er aufgefordert ein Passwort einzugeben. Ist das 

Passwort korrekt, hat der Bediener Zugang auf sämtliche Einstellmöglichkeiten des 

OP7. 


Kamera 


Die linken Bilder zeigen die Aufnahmen der Kamera, wenn sich eine Mutter darunter 

befindet. Die Bilder auf der rechten Seite sind die, die intern umgewandelt wurden und 

zu einem Pixelvergleich dienen. Bei der korrekt liegenden Mutter wird der Ausgang A1 

geschaltet, welcher das Signal zur Weiterverarbeitung zu der SPS gibt. 

A1: LED „A1“ leuchtet, solange Schaltausgang 1 schaltet (Mutter richtig) 

A2: LED „A2“ leuchtet, solange Schaltausgang 2 schaltet (nicht benutzt) 

USB: LED „USB“ leuchtet, eine Verbindung vom Sensor zum PC ist hergestellt 

BUSY: Solange die LED „BUSY“ leuchtet, können keine neuen Aktionen 


Schrittkette Automatikbetrieb 



Schrittkette Automatikbetrieb 

Reset aller Schritte über M10.0 nicht, 

bei Sammelstörung (DB50.DBX0.0) 

oder bei Stoptaster nicht (E1.3 nicht), 

dann gleich M2.6 



SPS Beschaltung 


Belegung der Eingänge am Bedienpult 3X1 

E0.0 Not - Aus Schütz 5K8 

E0.1 Not - Aus 1 3S2 

E0.3 Spannungsüberwachung 24V Sensorik 1F2 

E0.4 Spannungsüberwachung 24V Aktorik 1F3 

E0.5 Spannungsüberwachung 24V Förderband 1F4 

A14.0 LED grün Maschine ist betriebsbereit 14H1 

A14.1 LED rot Sammelstörung 14H2 

A14.2 LED weiß Automatikbetrieb 14H3 

A14.3 LED weiß Handbetrieb 14H4 

A14.4 | A14.5 | A14.6 nicht belegt 

A14.7 Betriebsstundenzähler 14K8 



Belegung der Eingänge am Bedienpult 2X 

E0.2 Bedienpult Not - Aus „3S3“ 

E0.6 Bedienpult Taster Handbetrieb Förderband „8S7“ 

E0.7 Bedienpult Taster Handbetrieb Schrauber Freigabe „8S8“ 

E1.5 Bedienpult Taster Automatikbetrieb Zweihand- Sicherheitsschaltung „9S5“ 

E1.6 Bedienpult Taster Automatikbetrieb Zweihand- Sicherheitsschaltung „9S6“ 

E2.0 Bedienpult Taster Handbetrieb Druckluft „10S1“ 

E2.1 Bedienpult Taster Handbetrieb Druckluft Düse /Aussortieren „10S2“ 

E2.2 Bedienpult Taster Handbetrieb Zylinder Zuförderung ausfahren „10S3“ 

E2.3 Bedienpult Taster Handbetrieb Zylinder Zuförderung einfahren „10S3“ 

E2.4 Bedienpult Taster Handbetrieb Zylinder Z-Achse ausfahren „ab“ „10S6“ 

E2.5 Bedienpult Taster Handbetrieb Zylinder Z-Achse einfahren „auf“ „10S6“ 

E2.6 Bedienpult Taster Handbetrieb Zylinder X-Achse ausfahren „links“ „10S8“ 

E2.7 Bedienpult Taster Handbetrieb Zylinder X-Achse einfahren „rechts“ „10S8“ 



Belegung der Eingänge an der Maschine 

E3.0 Kamera Schaltausgang 1 „richtig“ „W009 rosa 19B1“ 

E3.1 Kamera Schaltausgang 2 „falsch“ „W009 blau 19B1“ 

E3.2 Kamera „Ready“ Ausgang Kamera ist „bereit“ „W009 weiß 19B1“ 

E3.3 Kamera Synchronisation Ausgang für externe Beleuchtung „W009 rot 19B1“ 

E3.4 | E3.5 | E3.6 | E3.7 | E4.0 | E4.1 „nicht belegt“ 

E4.2 Initiator Zylinder Zuförderung eingefahren „W123 12B3“ 

E4.3 Initiator Zylinder Zuförderung ausgefahren „W124 12B4“ 

E4.4 Initiator Zylinder Z-Achse eingefahren Position „oben“ „W125 12B5“ 

E4.5 Initiator Zylinder Z-Achse ausgefahren Position „unten“ „W126 12B6“ 

E4.6 Initiator Zylinder X-Achse eingefahren Position „rechts“ „W127 12B7“ 

E4.7 Initiator Zylinder X-Achse ausgefahren Position „links“ „W128 12B8“ 

E5.0 | E5.1 „nicht belegt“ 

E5.2 Druckschalter pneumatisch betätigt „bei > 4 Bar“ „W133 17S1“ 

E5.3 Initiator Füllstand „W134 13B4“ 

E5.4 Initiator vor Kamera „zum Triggern der Kamera“ „W135 13B5“ 

E5.5 Initiator Mutterpositionierung „letzte Pos. Auf Förderband“ „W136 13B6“ 

E5.6 Schrauber Pos. Drehgeber inkremental „Lichtschranke“ „W137 13B7“ 

E5.7 „nicht belegt“ 



Belegung der Ausgänge an der Maschine 

A15.0 Druckluft Freigabe „W151 15K1“ 

A15.1 Düse Druckluft Mutter aussortieren „W152 15K2“ 

A15.2 Zuförderung Zylinder rausfahren „W153 15K3“ 

A15.3 Zuförderung Zylinder einfahren „W154 15K4“ 

A15.4 Zylinder Z-Achse herunterfahren „W155 15K5“ 

A15.5 Zylinder Z-Achse hochfahren „W156 15K6“ 

A15.6 Zylinder X-Achse Roboter nach links Zylinder ausfahren „W157 15K7“ 

A15.7 Zylinder X-Achse Roboter nach rechts Zylinder einfahren „W158 15K8“ 

A16.0 Förderband Relais vorwärts „W161 16K1“ 

A16.1 Schrauberstation Stromversorgung (230V) „W162 16K2“ 

A16.2 Schrauber Freigabe, Externe Erlaubnis zum drehen „W163 16K3“ 

A16.3 |16.4 |A16.5 „nicht belegt" 

A16.6 Kamera Externer Eingang zur Projektauswahl „W009 grau 19B1“ 

A16.7 Kamera Trigger Signal „Kamera soll jetzt vergleichen“ „W009 gelb 19B1“ 


Steuerung 

SPS Programm 

OB1 „Organisations Baustein “ 

Call FC 1 

Call FC 2 

Call FC 3 

Call FC 4 

Call FC 5 

U M0.0 

ON M0.0 

R M0.0 “FALSE” 

S M0.1 “TRUE” 


FC1 „Hilfsmerker“ Bestimmung Hand - Automatikbetrieb, Grundstellung 

FC2 „Ablauf Automatikbetrieb“ Schrittkette Automatikbetrieb 

FC3 „Grundposition Anfahren“ Schrittkette Grundposition anfahren 

FC4 „Ausgänge“ Schalten der Ausgänge 


Steuerung 

FC5 „Betriebsmeldungen“ 


Quittieren über Reset - Taster 500ms gedrückt halten 

Sammelstörung DB50.DBX0.0 

Notausrelais nicht angezogen DB50.DBX0.1 

Notausschalter 1 betätigt DB50.DBX0.2 

Notausschalter 2 betätigt DB50.DBX0.3 

Keine Druckluft vorhanden DB50.DBX0.4 

Stop - Taster Überwachung DB50.DBX0.5 

Kamera „Ready“ Fehler DB50.DBX0.6 

Maschine nicht in Grundstellung DB50.DBX0.7 

Spannungsüberwachung 1 DB50.DBX1.0 



Füllstand - Überwachung DB50.DBX1.3 

Stau Zuförderung DB50.DBX1.4 

Nicht belegt DB50.DBX1.5 



FC6 „Zähler“ 

DB40 „Analogwerte“ ( Zähler Steuerbar über OP7) 

Tageszähler DB40.DBW0 

Gesamtzähler DB40.DBW2 

Zähler 3 = 1000 DB40.DBW4 

Verschraubzeit DB40.DBW6 

DB50 „Betriebsmeldungen“ (Anzeige der Fehler am OP7) 

DB60 „OP7 Tasten“ (Variablen von OP7 zur Steuerung) 

OP - Taste Tageszähler Reset DB60.DBX0.0 

OP - Taste Gesamtzähler Reset DB60.DBX0.1 

OP – Taste Kamera Trigger DB60.DBX0.2 

Nicht belegt DB60.DBX0.3 – DB60.DBX1.7 

VAT1 „Variablentabelle“ (zum Ansteuern und beobachten aller Ein- und Ausgänge) 


OP7 Programmierung 


Das Bild zeigt die verwendete Tabelle der Variablen. 

Diese werden in der SPS geschrieben und gespeichert. 

Zusätzlich kann das OP7 die Verschraubzeit über die Variable DB40.DBW6 

verändern. 


OP 7 Organigramm 

Amag08 


Startbild 

Tageszähler 

Reset Tageszähler K2 

Info = Help 

Startbild 

Gesamtzähler 

Reset Gesamtzähler K2 

nächstes Bild F4 (Passwort) 

Verschraubzeit einstellen 

in Servicemenü gelangen F2 

AMAG 08 

Ruhemeldung 000 

Fehlermeldungen 001 - 016 

Dieses Organigramm zeigt die einzelnen einzelnen Ebenen die von jedem Bediener angewählt 

werden können. 


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Hardware Konfiguration 

Zyklus Taktmerker = 255 

Remanenz = DB40 

Schutz durch Schlüsselschalter 


OP7 Hardware 

Adresse 1 vernetzt mit CPU3152DB Adresse 2 Steckplatz 2 Baugruppenträger 0 


Arbeitsteilung 

Amag08 

Jan Oberthür 

"Mechatroniker" 

Gruppenleiter 

Mechanische 

Konstruktion 

und 

Herstellung 

Pneumatische 

Zeichnung 

und 

Verschlauchung 

Erstellen des 

E-Schaltplans 

Programm SPS S7 

Programm OP7 

Dokumentation 

Schriftliche 

Ausarbeitung 


Christoph Baumann 

"Elektroniker für 

Betriebstechnik" 

Elektrische 

Verdrahtung 

Steuerung 

Einkauf 

Elektrische 

Bauteile 

Kontrolle 

E- Schaltplan 

Inbetriebnahme 

der Anlage 

Präsentation 

Aufteilung 

Sascha Hertin 

"Elektro-Installateur" 

Elektrische 

Verdrahtung 

Sensorik Aktorik 

Schrittkette 

Automatikbetrieb 

Kontrolle 

E- Schaltplan 



Präsentation 


Patrick Stamm 

"Elektroniker für 

Geräte und Systeme" 

Programmierung 

Kamera 



Arbeitsteilung 

Dokumentation 

Verpackung 

Präsentation 

Seite 33 von 38

Fehlermeldungen 


Fehlercode Ursache Berechtigung 

000 Ruhemeldung erscheint nach 10 Minuten Inaktivität Unterwiesene Person 

001 

002 

003 

004 

005 

006 

007 

008 

009 

010 

Versorgungsspannung Sensorik LS Schalter 1F2 ist 

nicht betätigt, bzw. hat wegen einem Kurzschluss 

ausgelöst. Mögliche Ursache ist ein Kabelbruch bei 

den Lampen, Schaltern oder Kurzschluss an 1X1, 

3X1, 2X1. 

Versorgungsspannung Aktorik LS Schalter 1F3 ist 

nicht betätigt, bzw. hat wegen einem Kurzschluss 

ausgelöst. Mögliche Ursache kann ein Kabelbruch bei 

den Ventilen sein oder Kurzschluss an 4X1. 

Versorgungsspannung Förderband LS Schalter 1F4 

ist nicht betätigt, bzw. hat wegen einem Kurzschluss 

ausgelöst. Mögliche Ursache kann ein Kabelbruch am 

Förderband sein oder Kurzschluss an 4X1. 

Lager ist leer. Mögliche Ursache können sein: keine 

Muttern mehr in der Zuförderung (Bunker), Sensor 

13B4 ist nicht betätigt oder Kabelbruch 

Stau- Zuförderung, Mutter hat sich im verkeilt. 

Mögliche Ursache ist, dass die Laufzeitüberwachung 

für eine Mutter überschritten 

wurde. 

Auf dem Förderband befindet sich noch eine Mutter, 

der Automatikbetrieb lässt sich erst einschalten, wenn 

diese unter dem Sensor 13B6 entfernt ist 

Schrauberzeitüberlauf, Verschraubzeit wurde 

überschritte.Mögliche Ursache Mutter Schrauber 

verfehlte Schraube 

Mutter konnte nicht aufgenommen werden 

Magnet des Werkzeuges vom Schrauber zu schwach 

Sammelstörung, wird durch andere Fehlermeldungen 

oder beim Systemstart gesetzt. Durch drücken des 

Resettasters wird die Hardware zurückgesetzt und 

nach 500ms drücken auch die Software. 

Notausrelais nicht quittiert. Bitte drücken Sie die 

Resettaste um die Hardware zurück gestetzt, tritt auf 

beim Einschalten des Hauptschalters 

Elektrische Fachkraft 




Unterwiesene Person 







Fehlermeldungen 

011 

012 

013 

014 

015 

016 


Not aus 1 betätigt, Not aus am Klemmenkasten 3X mit 

dem OP7 ist betätigt, bitte nur ziehen und 

zurücksetzen wenn keine Gefahr mehr besteht, sprich 

der Fehler entfernt wurde 

Not aus 2 betätigt, Not aus am Bedienpult 2X mit dem 

Handbetrieb ist betätigt, bitte nur ziehen und 

zurücksetzen wenn keine Gefahr mehr besteht, sprich 

der Fehler entfernt wurde 

Pneumatischer Druckschalter ist nicht betätigt. 

Ursache: kein Druck im System, Schalter für Luft nicht 

betätigt (blaue Walze links vom Druckminderer nach 

rechts ziehen), Kabelbruch 17S1, Sicherung 1F3 nicht 

betätigt, oder Druckminderer ist unter 6 bar 

Stoptaster kein Signal, erscheint wenn 8 Sekunden 

lang der Stoptaster betätigt ist oder wenn kein Signal 

zur SPS kommt. Ursache, Kabelbruch, 1F2 ausgelöst 

Fehler Kamera Ursache Lumbergkabel an der 

Kamera nicht angeschlossen, Kamera defekt 

Maschine befindet sich nicht in Grundstellung, 

Ursache wenn die Maschine doch in Grundstellung 

ist, Sensoren 12B5, 12B7, 12B3 oder 13B7 sind nicht 

betätigt 









1. Besichtigen: 


Kontrollieren auf: 

- pneumatische Leckage 

- Isolationsschäden an Leitungen 

- Lesbarkeit der Betriebsmittelkennzeichen 

- doppelte Beschriftung der BMK 

- Verbrennungen auf Relaiskontakte 

- richtige Auswahl der Sicherungen, Selektivität 

- Schaden an Gehäuse, Verkleidungen und Abdeckungen 

2. Erproben: 

Kontrollieren auf: 

- festen Sitz der Verbindung der Leitungen mit den Klemmen und Leitungen 

„Stichprobe“ 

- festen Sitz der Komponenten auf den Hutschienen 

- Funktion der Leuchtdioden 

- Funktion des Not Aus 

- Funktion der Taster und Schalter 

- Funktion des OP7 

- Laufrichtung des Förderbands 

- richtiger Anschluss der Ventile und Sensoren 

3. Messen: (siehe Protokoll im Anhang) 

- messen der Zuleitung bis zur Sicherung auf Isolationsfehler 

- messen der Schutzleiterwiderstände 

Bemerkungen: 

Die Plexiglasabdeckung der Zuförderung und der Aussortierung weisen um die 

Verschraubungen Risse auf, die durch Temperaturschwankungen in der Halle 

entstanden sind. 

Die Zuleitung hat die Isolationsprüfung ohne Mängel bestanden. 

Pneumatisches System ist dicht. Die Funktion ist gegeben. 


Resümee 


Diese Projektarbeit hat uns gezeigt, 

dass trotz Zeitmangel und einem Budget von 2500 Euro eine Anlage hergestellt 

werden kann, die Bauteile sortiert, erkennt und verarbeitet. 

Ca. 50% der Anlage besteht aus gebrauchten Teilen, wie die Ventilinsel und die SPS. 

Problematisch war, dass erst eine Maschine entwickelt und hergestellt werden musste, 

die die Anforderungen wie Stabilität und Sicherheit gewährleistet. 

Dieses Projekt umfasst ca. 1.000 Arbeitsstunden, von der ersten Skizze über die 

Verarbeitung bis hin zur Dokumentation und Präsentation. 

Zusätzlich erschwerte uns die geringe Größe von 8,5 mm 

der Spezialmutter unser Vorhaben. 

Letztendlich konnten wir aber alle Bauteile mit einer Maßgenauigkeit von 0,01 mm 

herstellen, was dann alles ins perfekte Licht rückte. 

Ein weiteres Highlight ist das Bedienfeld für den Handbetrieb, welches aus einem 

1,5mm Edelstahlblech besteht und mit einem Laser geschnitten und graviert wurde. 

Ca. 90% der Bauteile bestehen aus Aluminium, was heißt, dass die Maschine nicht 

lackiert werden muss, was einer Zeitersparnis von 24 Stunden gleich kommt. 

Zusätzlich lässt sich Aluminium 10 Mal schneller bearbeiten als normaler Stahl, 

wir hätten ansonsten ca. 1.000 Arbeitsstunden länger benötigt. 

Elektrotechnisch, pneumatisch und programtechnisch gab es keine Probleme. 

Problematisch war aber das Beschaffen diverser Bauteile, wie Dreistockklemmen 

welche eine Lieferzeit von 3 Wochen betrugen.. 

Wir danken der Firma Höppe Federn GmbH für den Auftrag und Ihrem Vertrauen. 


Digitaler Anhang 

- Arbeitsvorgang 

- Elektrischer Klemmenplan 

- Elektrischer Schaltplan 

- Erklärung 

- Fotos 

- OP7 Dokumentation 

- Pneumatischer Schaltplan 

- Präsentation 

- Prüfbericht der Inbetriebnahme 

- Quellenangabe 

- Stückliste 

- Technische Zeichnungen 

- Wartungsplan

Dokumentation des betrieblichen Auftrages im Rahmen der

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