DIE MISSION
Das Ziel des Projekts war der Bau einer nahezu vollautomatischen und maximal platzsparenden Gläserabfüllanlage. Die Idee entstand, um für die oft umweltunverträglichen Portionsverpackungen im Bereich Feinkostsaucen eine Alternative zu bieten: Feinkostsaucen sollen in Portionsgrößen von 30 ml in umweltfreundliche Gläser gefüllt werden.
Bestehende Industrieanlagen sind für kleine Stückzahlen oft nicht rentabel, da Rüst- und Reinigungszeiten in keinem Verhältnis zu den Produktionsmengen stehen. Daher werden kleine Mengen häufig mit hohem Personalaufwand manuell gefüllt und verschlossen, was die Produktionskosten deutlich erhöht.
Die FILL-O-MATIC 9001 kombiniert verschiedene Funktionen platzsparender als marktübliche Standardmodule. Sie ist für die ergonomische Bedienung durch eine Person ausgelegt und strebt eine Produktionsleistung von bis zu 1200 Gläsern pro Stunde an. Das Konzept setzt auf störungsarme Technik und eine platzsparende Lösung für kleine Produktionsmengen.
DIE ANFORDERUNGEN
Um eine praxistaugliche Maschine zu bauen, wurden klare technische Vorgaben definiert:
- Platzbedarf: Minimale Grundfläche für Ein-Personen-Bedienung.
- Pufferung: Ausreichend Stau- und Pufferstrecken für kurzzeitige Nebenaufgaben (QS, Protokolle).
- Elektronik: Reduziertes Design, Betrieb mit 24V.
- Leistung: Taktleistung von 20 Gläsern pro Minute.
- Materialien: Lebensmittelecht, produktberührende Teile bis 90°C hitzebeständig.
- Kosten: Fokus auf eine wirtschaftliche, günstige Lösung.
DIE FUNKTIONEN
Die Maschine übernimmt den kompletten Prozess vom Leerglas bis zum verschlossenen Gebinde:
- Staumöglichkeit für Leergebinde und Deckel.
- Bereitstellung der Deckel in richtiger Ausrichtung.
- Automatische Zuführung in den Füllprozess.
- Glaswender: Wenden der Gläser vor dem Füllen, um Fremdkörper zu entfernen.
- Gravimetrisches Füllen: 100%-Kontrolle durch direktes Wiegen beim Befüllen mittels Peristaltikpumpe.
- Automatische Deckelaufgabe und Verschraubung.
- Pufferbereich für das fertige Vollgut.
DIE PROTOTYPEN & ENTWICKLUNG
Der Weg zur fertigen Maschine war ein evolutionärer Prozess:
- Phase 1: Konzeptprüfung mittels Holz-Variante und 3D-Druck-Komponenten.
- Evolution: Ausbau von einem einstelligen auf einen zweistelligen Füller (16-stelliger Transportstern).
- Optimierung Glaswender: Von einer einfachen Kippvorrichtung über eine schwerkraftbetriebene Wendel hin zu einer platzsparenden, angetriebenen Scheibe.
- Deckelsortierung: Perfektionierung des Bunkersystems für eine 100% korrekte Ausrichtung.
TECHNISCHE DETAILS & KOMPONENTEN
Der FILL-O-MATIC 9001 wird von einem Raspberry Pi als zentraler Steuereinheit angetrieben, der über eine Vielzahl von Tinkerforge-Modulen die präzise Hardware-Steuerung übernimmt.
Hardware-Mapping
Die Maschine nutzt einen modularen Aufbau mit industrietauglichen Zuleitungen. Die Nummerierung erfolgt in Arbeitsrichtung der Gläser.
| Feed | Hardware | Modul |
|---|---|---|
| 1 | Bunker Stepper | Silent Stepper Brick |
| 2 | Bunker Lichtschranke | GPIO16V2 Bricklet |
| 3 | Drehteller Stepper | Stepper Brick |
| 4 | Drehteller Lichtschranke | GPIO16V2 Bricklet |
| 5-6 | Verschließer (Bohrer) | Performance DC Bricklet 1 |
| 7-8 | Klemmen & Kopf | Relais Bricklet |
| 9-10 | Waagen 1 & 2 | Load Cell Bricklet 2.0 |
| 11-13 | Befüllung & Refeed | Relais Bricklets |
| 14 | Glas-Wender Motor | Performance DC Bricklet 2 |
Für die Verschließer-Motoren haben wir modifizierte Einhell-Bohrschrauber verwendet, die von Pneumatik-Zylindern hoch- und runtergefahren werden, um die Deckel mit konstantem Drehmoment zu verschrauben.
Steuerung & UI
Die Maschine erstellt ihr eigenes lokales WLAN-Netzwerk für die Verwaltung und Überwachung.
- Controller: Fire HD 8 Tablet (im eingeschränkten Modus).
- Netzwerk: Raspberry Pi im Access Point Modus (
FillOMatic9001AP). - Protokoll: Kommunikation via MQTT.
TECHNISCHE DATEN
| Komponente | Details |
|---|---|
| Glas | 50 ml / 51 mm Höhe / 47 g / GL 43 Gewinde |
| Deckel | Twist-Off-Mündung / 43 mm Ø / Schwarz |
| Elektronik | 24V Steuersystem |
EIN RÜCKBLICK
Die FILL-O-MATIC 9001 war ein leidenschaftliches COVID-Hobbyprojekt. Es diente als digitaler und mechanischer Spielplatz, um die Grenzen der Heim-Automatisierung und des kompakten Engineerings auszuloten.
Obwohl die Maschine als voll funktionsfähiger Prototyp alle gesteckten Anforderungen erfüllte und den kompletten Abfüllprozess erfolgreich demonstrierte, wurde sie nie für den realen Produktionseinsatz vorgesehen oder genutzt. Mit dem Ende der Pandemie-Beschränkungen wurde auch dieses Kapitel der “Werkbank” erfolgreich abgeschlossen. Sie bleibt ein Zeugnis dafür, was mit Neugier, 3D-Druck und einer Menge Freizeit in einer Garage entstehen kann.