Titelaufnahme

Titel
Planung und Konzeption eines frei konfigurierbaren Stampfcontrollers zur Steuerung des Stampfprozesses bei der Kohlebürstenherstellung
Weitere Titel
Development of a concept for a fully configurable prototype of a technical system to control the tamping process for the production of carbon brushes
VerfasserKorak, Gernot
Betreuer / BetreuerinKucera, Gernot
Erschienen2012
Datum der AbgabeJuni 2012
SpracheDeutsch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Stampfprozess / Stampfvorgang / Stampfcontroller / Kabeleinstampfen / Kohlebürstenherstellung
Schlagwörter (EN)Tamping process / Tamping controller / production of carbon brushes
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung und Konzeption eines fertigen, frei konfigurierbaren Prototyps eines technischen Systems zur Steuerung des Stampf-prozesses bei der Kohlebürstenherstellung.

Kabeleinstampfen in eine Kohlebürste ist der Kernprozess bei der Kohlebürsten-herstellung. Die entscheidenden elektrischen aber auch mechanischen Eigenschaften der Kohlebürsten und die Qualität des fertigen Produktes sind von diesem Vorgang abhängig. Es ist damit entscheidend, den Stampfprozess so ablaufen zu lassen, dass bestmögliche Eigenschaften des Endprodukts erreicht werden. Die Abläufe müssen dazu einerseits gesteuert und andererseits erfasst und ausgewertet werden.

Der Stampfvorgang selbst ist das Dosieren von Pulver mit anschließender mechanischer Verdichtung. Der Verdichtungsvorgang erfolgt, unterstützt durch Federkraft mittels der aufgewandten Schlagenergie. Die folgende Rückstellbewegung erfolgt pneumatisch. Die aufgewandte Schlagenergie ist bestimmend für die Eigenschaften des Stampfkontaktes.

Der Stampfcontroller ist in der Lage zwei Stampfprozesse unabhängig voneinander zu steuern und bietet außerdem Analysemöglichkeiten der tatsächlichen Prozessabläufe. Weiters ist der Stampfkontroller in der Lage digitale Signale über die Ein- Ausgangsebene mit einer angeschlossenen SPS austauschen zu können. Über die Schnittstelle zur SPS kann einerseits ein Ablaufprogramm für jeden der beiden Prozesse ausgewählt werden und andererseits die Abläufe gestartet und beendet werden. Der Controller wertet zu bestimmten Zeitpunkten die induktiven Endschalter aus und steuert über die Pneumatik Ventile die Bewegungsabläufe der Prozesse.

Aus den Anforderungen des Stampfprozesses werden die Anforderungen an das Gesamtsystem abgeleitet und im Anschluss schrittweise verfeinert. So werden die nötigen Hauptkomponenten identifiziert und schließlich die Anforderungen an die notwendigen Schnittstellen und an die Softwarearchitektur definiert. Dadurch wird das Design der Detailschaltungen möglich. Nach der Beschreibung der Ausführung und Funktionsweise der einzelnen Schnittstellen und Komponenten werden die Schaltungen in einer SPICE – basierten Simulation überprüft. Die Ergebnisse der Simulation werden dargestellt und analysiert. Abschließend werden die gewonnenen Ergebnisse der Arbeit zusammengefasst.

Zusammenfassung (Englisch)

This thesis deals with the development of a concept for a fully configurable prototype of a technical system to control the tamping process for the production of carbon brushes.

The tamping process is the core process producing carbon brushes. The most significant electrical and mechanical parameters depend on its execution. Therefore, it is crucial to control this process in a way that ensures that the best possible characteristics of the product can be achieved. The process execution has to be controlled and precise measurements have to be recorded and analysed.

The tamping process itself can be described as the dosing of powder followed by mechanical compression. This compression is caused by spring force and the kinetic energy of the tamping tool. The following upward movement is driven pneumatically. The kinetic energy determines the properties of the cable connection.

The tamping controller is able to control two tamping machines independently from each other. It offers the possibility to analyse the actual execution of the processes. The controller can communicate with a PLC-control via a digital interface. The PLC-control can select a process-program for each of the tamping processes and the execution can be started and stopped. The controller reads signals from inductive proximity switches at selected time intervals and controls the movements of the tamping machines via pneumatic valves.

The requirements of the tamping process define the specifications for the technical system of the controller. The required main components are thus identified and the specifications for the required Interfaces and software architecture can subsequently be defined. Finally, the detailed design of the circuits and for the interfaces can be established. After a detailed description of each interface and circuit, the circuits are tested in a SPICE – based simulation. The results of this simulation will be presented and analysed. The conclusions drawn from these analyses will be summarized at the end of this thesis.