Konstruktion Brühgruppenhalterung (Labor)
Michael Albrecht, 17.02.2023
Bei der Konstruktion der Brühgruppenhalterung ist die Schnittstellendefinition von Felix Kistler umgesetzt. Die untere Brühgruppenhalterung wird aus dem Halteblech gebogen, die obere aus dem Seitenblech. Sie ist auf den überarbeiteten 28 mm hohen Brühgruppeneinsatz der auch in der Glasboilermaschine zum Einsatz kommt angepasst. Es wurde eine grobe Festigkeitsberechnung der Brühgruppenhalterung durchgeführt. Das Ergebnis dieser war, dass die Steifigkeit der Brühgruppenkonstruktion hoch genug ist.
Michael Albrecht, 08.01.2023
Das Seitenblech sowie das Bodenblech des Rahmens wurden in CATIA in der Generative Sheetmetal Design Umgebung so nachgebaut, dass die Blechbiegungen mit den Vorgaben von Blexon übereinstimmen. Bei der Überprüfung auf Fertigbarkeit der Blechteile auf der Blexon Homepage kam heraus, dass das Halteblech und das Versteifungsblech nicht aus demselben Seitenblech herausgebogen werden können. Aufgrund dessen wurde ein Konzept mit einem zusätzlichen Blech (Halteblech) konstruiert. Dieses zusätzliche Blech wird von hinten an die vordere Seitenblechwand geführt und dort mit dieser vernietet. Es beinhaltet zusätzliche Versteifungen am Rand. Diese sollen dazu beitragen, dass sich die Brühgruppenhalterung bei einer vertikalen Krafteinwirkung von oben weniger stark verbiegt. Mit diesem Halteblech kann auf den Einsatz der Stützkonstruktion in Form von U-Profilen verzichtet werden. Dies ist sehr vorteilhaft, da auf Schweißkonstruktionen verzichtet werden soll. Außerdem könnten mit diesem Rahmenkonzept die Halterungen der Magnetventile Y07, Y09 und Y10 durch das Einfügen von Langlöchern befestigt werden.
Michael Albrecht, 01.01.2023
In dem Brühgruppenhalterungs-Entwurf vom 21.12.2022 wurden sowohl das Halte- als auch das Versteifungsblech aus dem Seitenblech herausgebogen. Die Bohrungen der beiden Bleche sind an die Glasboilermaschinen-Brühgruppe angepasst. Dies hat den einfachen Grund, dass bei beiden Maschinen die gleiche Brühgruppeneinheit verwendet wird. Hinsichtlich Steifigkeit erfüllt dieses Konzept die festgelegte Anforderung jedoch nicht.
Bei einer Absprache mit Herr Rohnen wurde diskutiert, ob man durch U-Profile, welche auf der Innenseite mit dem Seitenblech vernietet werden, die Steifigkeit der Konstruktion auf das gewünschte Niveau anheben kann. Mit dieser Stützkonstruktion könnte das Konzept der ein Blech-Brühgruppenhalterung beibehalten werden. Außerdem wird analysiert, ob man die Halterungen der Magnetventile Y07, Y09, Y10 an dieser U-Profil Konstruktion befestigen kann.
Wie in den Abbildungen 1 und 2 zu erkennen wurde dieses Konzept bereits umgesetzt. Der Leiterrahmen besteht aus fünf miteinander verschweißten U-Profilen aus Stahl. Die U-Profile weisen folgende Maße auf: B=20mm | H=10mm | S= 3mm | S2=3,5mm (siehe Abbildung 3). Diese sollen sowohl Normal- als auch Querkräfte, die auf die Brühgruppe wirken so auf den Rahmen verteilen, dass die geforderte Brühgruppenhalterungs-Steifigkeit erfüllt wird. Das Stützelement wird von innen mit dem Seitenblech vernietet. Die Vernietungspunkte befinden sich sowohl an den zwei vertikal positionierten Trägern als auch am mittleren U-Profil Balken. An dem oberen Querträger werden die Magnetventile Y07 und Y09 mit einer Halterung befestigt. An dem mittleren Querträger wird das Y10 Magnetventil und eventuell auch das Multifunktionsventil befestigt. Wie genau die Magnetventil Halterungen am U-Profil befestigt werden steht noch nicht fest.
Es sollte möglichst auf Schweißen verzichtet werden. Stattdessen soll ein Stützelement-Profil durch Blechfaltung hergestellt werden.
Michael Albrecht, 06.11.2022
Die Konstruktion der Brühgruppenhalterung geht mit der des Rahmens einher.
Die Brühgruppenhalterung in dem aktuellen CAD-Stand der Labortechnischen Espressomaschine ist so nicht umsetzbar. Es existiert eine Schnittstellendefinition von Felix Kistler, welche im aktuellen CAD – Model der Glasboilermaschine umgesetzt ist. Die Halterung besteht aus einem Halteblech und einem Verstärkungsblech. Die Brühgruppe ist zwischen diesen beiden Blechen positioniert und mit Senkkopfmuttern verschraubt. Dieses Konzept soll bei der Labortechnischen Maschine übernommen werden. Die geforderte Steifigkeit der Konstruktion soll erfüllt werden
Jan Budnick, 21.02.2022
Siebträgerhalterung/Brühgruppe um 90°drehen, sodass der Siebträger eingerastet in Richtung des Bedieners (6 Uhr Stellung) zeigt. Dafür sind neue Löcher zu Bohren, die Leitungen neu zu verrohren und anschließend alle Muttern und Schrauben Montagegerecht zu befestigen.
Das Duschsieb ist in die Brühgruppe einzusetzen und zu befestigen.
Sebastian Intra, 08.02.2022
Die Nutmuttern wurden durch zwei selbstsichernde M5 Muttern ersetzt.
Die Brühgruppenhalterung ist lose an den Rahmen der Kaffeemaschine angeschraubt worden.
Sebastian Intra, 04.01.2022
Die Bohrungen zu Befestigung der Halterung sind in die Schiene eingebracht worden. Hierbei handelt es sich um M5 Durchgangsbohrungen. Die Brühgruppenhalterung wurde aus Testzwecken an die Kaffeemaschine geschraubt. Da im Labor keine M5 Muttern bereit liegen, wurden die Schrauben provisorisch mit Nutmuttern verschraubt.
Sebastian Intra, 15.12.2021
Die Brühgruppenhalterung wurde geliefert und liegt verbaufertig im Labor. Es sind keine Beschädigungen oder Fehler in der Produktion festzustellen.
Sebastian Intra,26.11.2021
Auf den Bestellauftrag der Brühgruppenhalterung bei LaserHub kam am 26.11.21 eine Rückfrage bzgl. der Biegeradien zurück. Hierbei wird angefragt ob der Biegeradius auf Grund der Materialdicke auf R = 4,55 mm geändert werden kann. Der Biegeradius ist für die Funktionsfähigkeit der Halterung jedoch nebensächlich. Wichtig ist, dass die beiden rückwärtigen Platten mit möglichst wenig Abstand aufeinander liegen um so Verspannungen zu vermeiden. Aber auch da ist es möglich ein Füllmaterial wie bspw. eine dünne Gummimatte zu verwenden. Um die Lieferdauer nicht zu verzögern ist die Änderung gestattet worden. Es ist jedoch darauf zu achten, dass sich das zuvor zugesagte Lieferdatum auf Grund der Nachfrage verschieben wird.
Sebastian Intra, 05.11.2021
Die Halterung wurde in 4 Varianten konstruiert. Diese Varianten zeigen verschiedene Konstruktionsmöglichkeiten auf und haben verschiedene Vor- und Nachteile. Die Grundplatten der Konstruktionen sind alle gleich und haben eine Abmaß von 150 mm in der Tiefe und 150 mm auf der Breite mit einer Dicke von t = 2 mm. Die Dicke des Materials wird von der Konstruktion der Brühgruppe vorgegeben.
Die rückwärtigen Bohrungen sind auch bei jedem Konzept vereinheitlicht, da diese schon am oberen Querträger der Kaffeemaschine angebracht sind. Dies gibt uns die Möglichkeit die Brühgruppe bei Bedarf auch an der oberen Strebe zu befestigen. Sie sind, wie an der Strebe schon angebracht, links im Abstand von 20 mm zur Mitte und rechts im Abstand von 30 mm zur Mitte in einer höhe von 23 mm zur Grundplatte angebracht.
Variante 1 hat eine sehr hohe Umrandung von h = 75 mm, die zu einer sehr hohen Steifigkeit führt. Hierbei gilt es aber Abzuwägen ob der Materialverbrauch die Kosten nicht zu sehr in die Höhe treibt. Die Bohrungen für den Anschluss an die Kaffeemaschine sind im Abstand von 40 mm von der Grundfläche angebracht und bieten so sehr viel Spielraum weitere Befestigungspunkte zu generieren. Die Idee ist es eine Faltkonstruktion aus einer rechteckigen Metallplatte ohne Schnittreste zu generieren umso eine möglichst preiswerte Konstruktion zu erzielen. Zusätzlich ist diese Variante eher klobig und nicht besonders elegant. Daher wurde sich im Rücksprachetermin am 08.11 gegen diese Variante ausgesprochen.
Variante 2 bietet weniger hohe Seitenwände von h = 35 mm und somit eine geringere, aber für unsere Zwecke ausreichende Steifigkeit. Diese Höhe findet sich auch im finalen Konzept wieder. Die Anschlussverschraubungen der Rückwand zur Kaffeemaschine können auf Grund der hohen Dimensionierungen weiter auseinander Angebracht werden. Da aber nur die Rückwand so hoch definiert ist, ist die Stetigkeit ähnlich wie Variante 2, jedoch ergibt sich hier die Möglichkeit die Anschlusspunkte großflächiger zu definieren. Unserer Meinung nach ist trotz der Vorteile die Rückwand für unsere Zwecke eher überdimensioniert. Daher wurde sich im Rücksprachetermin am 08.11 gegen diese Variante ausgesprochen.
Variante 3 ist die Grundlage für das finale Konzept. Hierbei wurde die Rückwand der Variante 3 auf die Höhe der Seitenwände von 35 mm angepasst, sodass man hier eine einheitliche Umrandung erzeugt. So wird Materialverbrauch gesenkt und Kosten verringert. Die Grundidee war es hier, wie auch bei der ersten Variante, eine Faltkonstruktion aus einer rechteckigen Metallplatte ohne Schnittreste zu generieren um so eine möglichst preiswerte Konstruktion zu erzielen. Daher wurde sich im Rücksprachetermin am 08.11 für diese Variante entschieden.
Variante 4 ist eine Weiterentwicklung der Variante 3. Hierbei wurde das Konzept eines rechteckigen Blechs verworfen und die gefaltete Fläche der Seitenwand bis in die Mitte über die Anschlussbohrungen gezogen. Diese Variante wurde wegen der fehlenden Sinnhaftigkeit schon vor dem Rücksprachetermin verworfen.
Sebastian Intra, 03.11.2021
Zur Befestigung der Brühgruppe aus [29, Abschn. 10] soll ein gefaltetes Blechteil entstehen, dass an die untere Querstrebe der Kaffeemaschine befestigt werden kann. Bei der Konstruktion ist darauf zu achten, Seitenwände so mit der Rückwand zu verbinden, dass eine möglichst steife Konstruktion entsteht. Die Idee ist also, eine Grundfläche zu schaffen, mit einer Materialdicke von t = 2mm um hier die Brühgruppe befestigen zu können.
Die Brühgruppe selbst besteht aus einem Kunststoffinnenteil und einer 3D-Druck Siebträgeraufnahme. Zwischen diesen Bauteilen ist ein Abstand von 2 mm. Dieser Abstand ist der Grund für die gewählte Blechdicke, da das Innenteil sonst diesen Strecke in den Siebträger reinragt. Auf der rückwärtigen Seite der Konstruktion wird ein Lappen hochgefaltet, der die Anschlussstelle zur Kaffeemaschine wird. Hier sind 4 Bohrung zu erzeugen. Zwei Äußere Bohrungen dienen der Befestigung, zwei Innere dem Verrohren der Brühgruppe. An den Seiten werden jeweils zwei doppelt gefaltete Metalllappen hochgezogen, die die Verbindung zur Rückwand erzeugen und somit für die Stetigkeit sorgen. Die Grundplatte ist so zu gestalten, dass die Brühgruppe in alle drei Raumachsen steif sowie horizontal verdrehsteif befestigt werden kann. Hierzu wird recht zentral eine Bohrung mit 58 mm gesetzt in die die Brühgruppe versenkt wird.
Um das Drehmoment des Siebträgers bei eindrehen in die Brühgruppe abzufangen, sind zwei Stifte vorgesehen. Zusätzlich wird die Brühgruppe mit vier Bohrungen durch die Halterung verschraubt. Diese befinden sich auf einer Kreisbahn um den Mittelpunkt von 84,32 mm.