Armdrückmaschine 2

Problemstellung

Im Schuljahr 2007/08 wurde als Diplomarbeit eine Armdrückmaschine konstruiert und gefertigt. In letzter Zeit tauchten jedoch vermehrt Probleme an der Maschine in den Bereichen der Steuerung und Elektronik auf.
Das Ziel unserer Diplomarbeit bestand darin, ein neues Konzept für die Steuerung und Visualisierung zu entwickeln, sodass wieder ein fehlerfreier Betrieb der Maschine gewährleistet wird. Desweiteren sollte ein Schwenkmechanismus für den Schalkasten konstruiert und gefertigt werden, sodass ein ergonomischeres Arbeiten am Schaltkasten ermöglicht wird.
In Zukunft soll die Armdrückmaschine eine Attraktion bei der Bildungsmesse in Wels und am Tag der offenen Türe unserer Schule sein.
Dadurch soll die Jugend auf die HTL Neufelden aufmerksam gemacht und das Interesse an der Technik spielerisch geweckt werden.

Zielsetzung

Die Maschine soll wieder einen einwandfreien Betrieb gewährleisten. Folgende Punkte bildeten den Hauptaufgabenbereich der Diplomarbeit:

• Erstellung eines neuen Steuerungskonzeptes mittels einer Software-SPS der Fa. BECKHOFF
• Neue Programmierung und Visualisierung
• Neue Verdrahtung; Fertigung eines Musterschaltschrankes
• Entwerfen und Fertigen eines Mechanismus zum Herausschwenken des Schaltkastens
• Erhöhte Bediensicherheit an der Maschine

Weitere wichtige Aufgabeninhalte waren:

• Programmierung von vier Betriebsarten (Vorführ-, Manuell-, Duellmodus und Kraft-Zeit Diagramm)
• Der erreichte Kraftverlauf soll ausgedruckt bzw. per E-Mail versendet werden können
• Einbau einer mechanische Rückschlagsicherung
• Drückfreigabe durch in Handknauf integrierten Sicherheitstaster

Ablauf

• Einarbeitung in die bestehende Diplomarbeit
• Erstellung verschiedener Konzepte für die Schaltkastenkonstruktion
• Auswahl der Steuerungsmodule
• Entwurf und Konstruktion des Schwenkmechanismus  
• Erstellen des Schaltplanes
• Programmierung und Visualisierung der vier Betriebsmodi
• Montage und Elektroinstallation
• Inbetriebnahme, Fehlerbehebung und Verbesserungen
• Dokumentation

Ergebnis

Die Armdrückmaschine funktioniert wieder einwandfrei auch der Schwenkmechanismus des Schaltkastens funktioniert reibungslos und entspricht den gestellten Anforderungen. Das Projekt wurde Ende Mai 2010 abgeschlossen.

Verwertbarkeit

In Zukunft soll die Armdrückmaschine eine Attraktion bei der Bildungsmesse in Wels und am Tag der offenen Türe unserer Schule sein. Dadurch soll die Jugend auf die HTL Neufelden aufmerksam gemacht und das Interesse an der Technik spielerisch geweckt werden.

Systembeschreibung

Die Steuerung der Maschine basiert auf einer Software-SPS der Fa. BECKHOFF. Sie  besteht aus einem Buskoppler, welcher die Kommunikation mit dem PC herstellt und durchführt, und aus mehreren Ein- und Ausgangsbaugruppen.
Der Schwenkmechanismus des Schaltkastens wird mit einem Koppelgetriebe verwirklicht. Dadurch wird neben einer Erhöhung auch eine Drehung des Schaltkastens erreicht.
Die mechanische Rückschlagsicherung des Armes wird mit einem Dämpfer realisiert.
Die Bedienersicherheit wird durch die Umpositionierung des Sicherheitstasters und die Installation eines Notaus-Schalters gewährleistet.

Presentation of the problem

Two years ago one of the diploma projects was about constructing a machine which copied a human shoulder. A complex control enabled the user to choose an operating mode and then “fight” against the machine. In the last years of using this machine more and more problems appeared in the electronic and control performance.
The aim of our project was to renew the control concept (with SPS) as well as visualization and construct a device to pull out the switchbox that you can work more comfortably.
This arm wrestling machine should inspire young people for technical education, especially for our school. It should also be a representative object of our school at education info fairs like BiPol.

Objective

The arm wrestling machine should guarantee a correct operation again.

Main tasks of the diploma project:

• renewing the control concept with software-SPS of BECKHOFF
• new programming and visualization
• new wiring and designing a showpiece-switchbox
• designing a mechanism to pull out the switchbox
• creating a higher safety for the operator 

other important requirements: 

• programming four operating modes (demonstration-mode, a duel-mode, a manual-mode and a mode to show the user’s force as a function of time)
• option to print out or send the diagram via e-mail
• installation of a mechanical kickback security
• enabling the force measurement with a safety-button in the hand knob

Result

The arm wrestling machine works perfectly. Also the device to pull out the switchbox is operating well. The project was finished at the end of May.

Usability

The arm wrestling machine should be an attraction on info fairs like BiPol in Wels. This machine should inspire young people for technical education, especially for our school.

Description

The Control of the machine is based on a Software-SPS of BECKHOFF. It consists of a bus coupler, which organises the communication with de PC and of different I/O modules.
The device to pull out the switchbox is realised with a linkage. So the switchbox gets higher and simultaneously rotated.
The mechanical kickback security is realised with a dampener.The safety of the operator is ensured by the safety-button in the hand knob and the installation of an emergency button.