Apfelschneideanlage

Problembeschreibung

Die Apfelringe werden bis dato manuell verarbeitet. Dabei wird anfangs das Kerngehäuse mit einem Küchenwerkzeug entfernt.

Anschließend wird am sogenannten Kelch ein Anschnitt durchgeführt, um das Obst von der Schale zu befreien.

Im nächsten Schritt werden die Äpfel der Reihe nach in Scheiben geschnitten. Ein für den Ofen fertiger Apfelring weist dann nur mehr am Umfang noch Schale auf.

Als nächstes sind die Scheiben geordnet auf Ofenbleche aufzulegen und anschließend in den Ofen zu geben.

Diese angeführten Arbeitsprozesse sind aufwendig und sehr zeitraubend.

Zielsetzung

Es soll eine Maschine mit dem Zweck der Produktionssteigerung und Zeitoptimierung entwickelt werden. Dabei gilt es folgende Punkte zu beachten:

• Dicke d. Apfelringe darf 3 mm nicht überschreiten
• Apfel darf keine Druckstellen bekommen
• die insgesamt 26 Ofenbleche (640 x 670 mm)
  müssen innerhalb ca. einer Stunde befüllt und in den Ofen geschoben werden können
• einfache Reinigung der gesamten Anlage
• Druckluft ist zu vermeiden
• Anlage muss von einer Person bedienbar sein
• Werkstoffe dürfen nicht korrodieren und müssen geschmacksneutral sein

Ergebnis

Die fertige Anlage konnte Ende Juni 2012 dem Auftraggeber übergeben werden und arbeitet seither zufriedenstellend.

Projektablauf

• Entwicklung verschiedener Varianten der mechanischen Realisierung
• Vorversuche, um mehr und genauere Daten über das Schnittverhalten zu erhalten
• Festlegung des endgültigen Konzepts
• Entwurf und Auslegung der mechanischen Bauteile in 2D-Konstruktion
• Arbeitsvorbereitung und mechanische Fertigung durch die schuleigene Werkstatt sowie in seltenen Fällen durch externe Werkstätten
• Montage und Elektroinstallation
• Programmierung der Steuerung und des Bedienpanels

Systembeschreibung

Nachdem bei dem Apfel das Kerngehäuse und der untere Anschnitte entfernt worden sind, erfolgen nach der Befüllung der Magazine die automatisierten Arbeitsschritte.

Zuerst müssen die bereits vorbearbeiteten Äpfel auf einem Dorn geometrisch bestimmt positioniert werden.

Anschließend erfolgt die automatisierte Entnahme der Äpfel aus den Magazinen, wo sie auf Spieße gedrückt werden.

Im nächsten Schritt werden bereits Apfelringe geschnitten und gleichzeitig weitgehend geordnet auf den Ofenblechen aufgelegt. Dies wird realisiert, indem man dementsprechend viele Äpfel gleichzeitig schneidet, sodass mit einer Schnittbewegung die gesamte Blechbreite befüllt wird.

Nach jedem Schnitt erfolgt eine Relativbewegung zwischen Ofenblech und Schneideeinheit, damit die nächste Reihe befüllt werden kann.

Erreicht nun ein Apfel die kritische bzw. kleinstmögliche Höhe, werden alle Äpfel simultan von den Spießen automatisch entfernt und die Schneidestation beginnt von neuem Äpfel aufzuspießen.

Up to now cutting apples was done manually.

Afterwards, the worker has to position the apple rings on several baking trays with an
economical fillfactor.

So the main difficulty is the enormous effort of taking time to do the whole process.

Additionally, all machines and parts have to be cleaned after each cycle.

Our main objectives are to design and build a machine which can be operated by one worker in a certain time span.

Furthermore, we are forced to use as many as possible advantages of mechanical mechanisms in order to keep the quantity of engines as low as possible to save money.

Another essential item is to design the whole construction very easily to ensure a quickly and easy cleaning process in order to have no problems with bacteria. Therefore all frames and other units should be built with stainless steel.

To be flexible our customer’s demand is to use no engines which require compressed air.

Instead it is just allowed to use electrical engines in order to need just one source of energy – electricity.

To sum up the whole plant is designed, so that it can be operated by one worker.

Therefore we adapted the control engineering to realise that item.

The advantage of using mechanical mechanisms is done by using the effect of the force of gravity.

Because of designing an easy construction, although the process has to be ensured perfectly, we included a cover, which is positioned central to get to all necessary positions to clean them. Additionally, the control engineering simplifies this task for the worker, because of the ability to change the position of the different units.

The difficulty of reaching linaer movements with high accelerations with electrical engines is realised by using excentrics with included connecting rods.