Pneumatik Aufbaustufe

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1 Pneumatik Aufbaustufe Arbeitsbuch TP 102 Mit CD-ROM Festo Didactic de

2 Bestimmungsgemäße Verwendung Das Lernsystem von Festo Didactic ist ausschließlich für die Aus- und Weiterbildung im Bereich Automatisierung und Technik entwickelt und hergestellt. Das Ausbildungsunternehmen und/oder die Ausbildenden hat/haben dafür Sorge zu tragen, dass die Auszubildenden die Sicherheitsvorkehrungen, die in diesem Arbeitsbuch beschrieben sind, beachten. Festo Didactic schließt hiermit jegliche Haftung für Schäden des Auszubildenden, des Ausbildungsunternehmens und/oder sonstiger Dritter aus, die bei Gebrauch/Einsatz dieses Gerätesatzes außerhalb einer reinen Ausbildungssituation auftreten; es sei denn Festo Didactic hat solche Schäden vorsätzlich oder grob fahrlässig verursacht. Bestell-Nr.: Stand: Autoren: Redaktion: Grafik: Layout: /2005 W. Haring, M. Metzger, R.-C. Weber Frank Ebel Doris Schwarzenberger 10/2005 Festo Didactic GmbH & Co. KG, D Denkendorf, 2005 Internet: Weitergabe sowie Vervielfältigung dieses Dokuments, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts verboten, soweit nicht ausdrücklich gestattet. Zuwiderhandlungen verpflichten zu Schadenersatz. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere das Recht, Patent-, Gebrauchsmuster- oder Geschmacksmusteranmeldungen durchzuführen. Teile dieser Unterlagen dürfen vom berechtigten Verwender ausschließlich für Unterrichtszwecke vervielfältigt werden. 2 Festo Didactic GmbH & Co. KG

3 Inhalt Vorwort 5 Einleitung 7 Sicherheits- und Arbeitshinweise 9 Technologiepaket für Pneumatik (TP100) 11 Lernziele der Aufbaustufe (TP102) 13 Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben 15 Gerätesatz der Aufbaustufe (TP102) 17 Zuordnung von Geräten und Aufgaben 20 Methodische Hilfen für den Ausbilder 22 Methodische Struktur der Aufgaben 24 Bezeichnung der Geräte 25 Gerätesatz der Grundstufe (TP101) 26 Lernziele der Grundstufe (TP101) 27 Teil A Aufgaben Aufgabe 1: Öffnen und schließen einer Ofentür A-3 Aufgabe 2: Vereinzeln von Getränkeflaschen A-9 Aufgabe 3: Bohren von Ventilanschlussblöcken A-17 Aufgabe 4: Abfüllen von Getränkeflaschen A-25 Aufgabe 5: Reinigen von Werkstücken A-35 Aufgabe 6: Bedrucken von Handyschalen A-43 Aufgabe 7: Abpacken von Zündkerzen A-49 Aufgabe 8: Verschließen von Führungsbuchsen A-55 Aufgabe 9: Härten von Werkstoffproben A-63 Aufgabe 10: Biegen von Blechstreifen A-69 Festo Didactic GmbH & Co. KG

4 Inhalt Teil B Grundlagen Teil C Lösungen Aufgabe 1: Öffnen und schließen einer Ofentür Lösungen C-3 Aufgabe 2: Vereinzeln von Getränkeflaschen Lösungen C-7 Aufgabe 3: Bohren von Ventilanschlussblöcken Lösungen C-11 Aufgabe 4: Abfüllen von Getränkeflaschen Lösungen C-17 Aufgabe 5: Reinigen von Werkstücken Lösungen C-27 Aufgabe 6: Bedrucken von Handyschalen Lösungen C-35 Aufgabe 7: Abpacken von Zündkerzen Lösungen C-41 Aufgabe 8: Verschließen von Führungsbuchsen Lösungen C-47 Aufgabe 9: Härten von Werkstoffproben Lösungen C-53 Aufgabe 10: Biegen von Blechstreifen Lösungen C-59 Teil D Anhang Ordnungsmittel D-2 Befestigungstechnik D-3 Kunststoffschlauch D-4 Datenblätter Schaltpläne 4 Festo Didactic GmbH & Co. KG

5 Vorwort Das Lernsystem Automatisierung und Technik von Festo Didactic orientiert sich an unterschiedlichen Bildungsvoraussetzungen und beruflichen Anforderungen. Abgeleitet hieraus ergibt sich die Gliederung der Trainingspakete: Grundlagenpakete vermitteln technologieübergreifendes Basiswissen Technologiepakete greifen die wichtigen Themen Steuerungs- und Regelungstechnik auf Funktionspakete erklären die Grundfunktionen automatisierter Systeme Anwendungspakete ermöglichen eine an der betrieblichen Realität ausgerichtete Aus- und Weiterbildung Die Technologiepakete befassen sich mit den Technologien Pneumatik, Elektropneumatik, Speicherprogrammierbare Steuerungen, Automatisieren mit dem Personal Computer, Hydraulik, Elektrohydraulik, Proportionalhydraulik und Anwendungstechnik (Handling). Festo Didactic GmbH & Co. KG

6 Vorwort Der modulare Aufbau des Lernsystems ermöglicht Anwendungen, die über die Grenzen der einzelnen Pakete hinausgehen. Beispielsweise sind SPS-Ansteuerungen von pneumatischen, hydraulischen und elektrischen Antrieben möglich. Alle Lernpakete besitzen eine identische Struktur: Hardware Teachware Software Seminare Die Hardware setzt sich aus didaktisch aufbereiteten Industriekomponenten und Anlagen zusammen. Die didaktisch-methodische Aufbereitung der Teachware ist auf die Trainings- Hardware abgestimmt. Die Teachware umfasst: Lehrbücher (mit Übungen und Beispielen) Arbeitsbücher (mit praktischen Aufgaben, ergänzenden Hinweisen, Lösungen und Datenblättern) Transparentfolien und Videos (zur lebendigen Unterrichtsgestaltung) Die Lehr- und Lernmedien sind in mehreren Sprachen verfügbar. Sie sind für den Einsatz im Unterricht konzipiert, aber auch für ein Selbststudium geeignet. Aus dem Bereich Software werden Computer-Lernprogramme und Programmiersoftware für Speicherprogrammierbare Steuerungen bereitgestellt. Ein umfassendes Seminarangebot zu den Inhalten der Technologiepakete rundet das Angebot in Aus- und Weiterbildung ab. 6 Festo Didactic GmbH & Co. KG

7 Einleitung Das vorliegende Arbeitsbuch ist ein Element aus dem Lernsystem Automatisierung und Technik der Firma Festo Didactic GmbH & Co. KG. Das System bildet eine solide Grundlage für eine praxisorientierte Aus- und Weiterbildung. Das Technologiepaket TP100 enthält ausschließlich rein pneumatische Steuerungen. Die Grundstufe TP101 eignet sich für die Grundausbildung in pneumatischer Steuerungstechnik. Es werden Kenntnisse über die physikalischen Grundlagen der Pneumatik sowie Funktion und Einsatz pneumatischer Geräte vermittelt. Mit dem Gerätesatz können einfache pneumatische Steuerungen aufgebaut werden. Die Aufbaustufe TP102 ist auf die Weiterbildung in pneumatischer Steuerungstechnik ausgerichtet. Mit dem Gerätesatz können umfangreiche kombinatorische Schaltungen mit Verknüpfungen der Eingangs- und Ausgangssignale sowie Steuerungen mit Taktketten-Bausteinen aufgebaut werden. Voraussetzung für den Aufbau der Steuerungen ist ein fester Arbeitsplatz ausgestattet mit einer Festo Didactic Profilplatte. Die Profilplatte hat 14 parallele T-Nuten im Abstand von je 50 mm. Zur Druckluftversorgung kann ein mobiler, schallgedämpfter Verdichter (230 V, maximal 800 kpa = 8 bar) verwendet werden. Der Arbeitsdruck soll maximal p = 600 kpa = 6 bar betragen. Eine optimale Ablaufsicherheit erreichen Sie, wenn die Steuerung bei einem Arbeitsdruck von p = 500 kpa = 5 bar ölfrei betrieben wird. Mit dem Gerätesatz der AufbaustufeTP102 werden die kompletten Steuerungen der 10 Aufgabenstellungen aufgebaut. Die theoretischen Grundlagen für das Verständnis dieser Aufgaben können dem Lehrbuch Pneumatik Grundstufe entnommen werden. Des weiteren stehen Datenblätter der einzelnen Geräte (Zylinder, Ventile, Messgeräte usw.) zur Verfügung. Festo Didactic GmbH & Co. KG

8 Einleitung 8 Festo Didactic GmbH & Co. KG

9 Sicherheits- und Arbeitshinweise Im Interesse Ihrer eigenen Sicherheit sollten Sie folgende Hinweise beachten: Durch Druckluft abspringende Schläuche können Unfälle verursachen. Druck sofort wegnehmen. Erst verschlauchen, dann Druckluft einschalten. Vorsicht! Beim Einschalten der Druckluft können Zylinder selbsttätig losfahren. Rollenhebelventile bei Fehlersuche nicht von Hand betätigen (Werkzeug benutzen). Allgemeine Sicherheitsbestimmungen beachten (DIN 58126). Grenztaster nur seitlich zum Schaltnocken montieren (nicht frontal). Zulässigen Arbeitsdruck nicht überschreiten (siehe Datenblätter). Pneumatischer Schaltungsaufbau: Geräte mit dem silbermetallic Kunststoffschlauch mit 4 mm Außendurchmesser verbinden. Dabei den Schlauch bis zum Anschlag in die Steckverbindung stecken; kein Sichern notwendig! Lösen der Steckverschraubung: durch Niederdrücken der Kralle kann der Schlauch gelöst werden (keine Entkupplung unter Druck möglich!) Vor dem Schaltungsabbau die Druckluftversorgung abschalten. Die Trägerplatten der Geräte sind mit der Befestigungsvariante A, B oder C ausgestattet: Variante A, Rastsystem Leichte nicht belastbare Geräte (z.b. Wege-Ventile). Geräte einfach in die Nut der Profilplatte einklipsen. Lösen der Geräte durch Betätigung des blauen Hebels. Variante B, Drehsystem Mittelschwere belastbare Geräte (z.b. Aktuatoren). Diese Geräte werden durch Hammerschrauben auf die Profilplatte gespannt. Das Spannen bzw. Lösen erfolgt über die blaue Griffmutter. Variante C, Schraubsystem Für schwer belastbare Geräte bzw. Geräte die selten von der Profilplatte gelöst werden (z.b. Einschaltventil mit Filterregelventil). Die Geräte werden mit Zylinderschrauben und Hammermutter befestigt. Die Angaben der Datenblätter im Teil D zu den einzelnen Geräten beachten. Festo Didactic GmbH & Co. KG

10 Sicherheits- und Arbeitshinweise Zur Auswertung der aufgebauten Steuerungen wird eine Stoppuhr benötigt. Mit der Stoppuhr werden: Drosselrückschlagventile so eingestellt, dass die Hubzeit der Zylinder vorgegebene Werte erreicht, Verzögerungsventile eingestellt. 10 Festo Didactic GmbH & Co. KG

11 Technologiepaket für Pneumatik (TP100) Das Technologiepaket TP100 besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Ausbildungsmitteln sowie Seminaren. Gegenstand dieses Paketes sind ausschließlich rein pneumatische Steuerungen. Einzelne Elemente aus dem Technologiepaket TP100 können auch Bestandteil anderer Pakete sein. Wichtige Elemente des TP100 Fester Arbeitsplatz mit Festo Didactic Profilplatte Verdichter (230 V, 0,55 kw, maximal 800 kpa = 8 bar) Gerätesätze oder Einzelkomponenten (z.b. Zylinder, Wegeventile, Vorwahlzähler, Taktstufenbausteine, Logikelemente, pneumatische Näherungsschalter) Optionale Lernmittel (z.b. optische Anzeigen, 5/3-Wegeventil, ziehende/drückende Last) Praxismodelle Komplette Laboreinrichtungen Ausbildungsunterlagen Lehrbücher Arbeitsbücher Optionale Teachware Grundstufe TP101 Grundlagen der pneumatischen Steuerungstechnik Wartung pneumatischer Geräte und Anlagen Grundstufe TP101 Aufbaustufe TP102 Transparentfoliensätze Haftbildzeichen, Zeichenschablone Simulationssoftware FluidSIM Pneumatik WBT Fluid Studio Pneumatik Schnittmodell Satz mit Aufbewahrungskoffer Festo Didactic GmbH & Co. KG

12 Technologiepaket für Pneumatik (TP100) Seminare P111 P121 IW-PEP P-AL Grundlagen der Pneumatik und der Elektropneumatik Instandhaltung und Fehlersuche an pneumatischen und elektropneumatischen Anlagen Instandhaltung und Wartung in der Steuerungstechnik pneumatische und elektropneumatische Steuerungen Pneumatik für die berufliche Ausbildung Veranstaltungsorte, Termine und Preise entnehmen Sie bitte dem aktuellen Seminarplaner. Weitere Ausbildungsmittel ersehen Sie aus unseren Katalogen und im Internet. Das Lernsystem Automatisierung und Technik wird laufend aktualisiert und erweitert. Die Foliensätze, die Filme, CD-ROMs und DVDs sowie die Fachbücher werden in mehreren Sprachen angeboten. 12 Festo Didactic GmbH & Co. KG

13 Lernziele der Aufbaustufe (TP102) Sie kennen verschiedene Arten der Erkennung von Endlagen. Sie kennen Möglichkeiten, um Steuerungen mit speicherndem Verhalten aufzubauen. Sie können 3/2- und/oder 5/2-Wegeventile umrüsten (Ruhestellung gesperrt/ruhestellung geöffnet). Sie kennen Weg-Schritt-Diagramme und können diese für eine vorgegebene Schaltung erstellen. Sie können Schaltungen mit Parallelbewegungen im Gegentakt realisieren. Sie können pneumatische Subtraktionszähler einsetzen. Sie können indirekte Ansteuerungen von Zylindern aufbauen. Sie können geeignete Sensoren für eine Anwendung auswählen und diese Sensoren justieren. Sie kennen den Aufbau und die Funktion von Taktstufen-Bausteinen. Sie können die Taktstufen-Grundsteuerung Dauerzyklus aufbauen. Sie können Drossel-Rückschlagventile abhängig von gegebenen Randbedingungen einbauen. Sie können die ODER Verknüpfung von Rückmeldesignalen realisieren. Sie können Verzögerungszeiten nach Vorgaben einstellen. Sie kennen Schaltungen, um Verzögerungszeiten durch Signaleingabe abzubrechen. Sie können die folgenden Eingabebefehle realisieren: NOT-AUS, NOT-AUS quittieren, START, RICHTEN, HALT BEI ZYKLUSENDE und AUTOMATIK/MANUELL. Sie können eine Taktstufen-Steuerung mit Leertakt aufbauen. Sie kennen eine Möglichkeit, um einstellbare Schrittwiederholungen innerhalb eines Bewegungsablaufes zu ermöglichen und können diese Schaltung aufbauen. Sie können Eingabeschaltungen mit Selbsthaltung entwickeln Sie kennen eine Möglichkeit, den Doppelhub eines Zylinders zu realisieren und können diese Schaltung aufbauen. Sie kennen Schaltungen, um die Bewegungsumkehr eines Zylinders im Teilhubbereich zu ermöglichen. Sie können eine Eingabeschaltung für eine Taktstufen-Steuerung mit abgesicherter Steuerluft entwickeln. Sie können einen doppeltwirkenden Zylinder im Teilhubbereich anhalten. Sie wissen, wie Ausgangssignale von Ventilen invertiert werden können. Sie können eine Steuerung mit Führungsverhalten in Kombination mit einer Ablaufsteuerung in Taktstufenausführung realisieren. Festo Didactic GmbH & Co. KG

14 Lernziele der Aufbaustufe (TP102) 14 Festo Didactic GmbH & Co. KG

15 Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben Lernziele Aufgabe Sie kennen verschiedene Arten der Erkennung von Endlagen. Sie kennen Möglichkeiten, um Steuerungen mit speicherndem Verhalten aufzubauen. Sie können 3/2- und/oder 5/2-Wegeventile umrüsten (Ruhestellung gesperrt/ruhestellung geöffnet). Sie kennen Weg-Schritt-Diagramme und können diese für eine vorgegebene Schaltung erstellen. Sie können Schaltungen mit Parallelbewegungen im Gegentakt realisieren. Sie können pneumatische Subtraktionszähler einsetzen. Sie können indirekte Ansteuerungen von Zylindern aufbauen. Sie können geeignete Sensoren für eine Anwendung auswählen und diese Sensoren justieren. Sie kennen den Aufbau und die Funktion von Taktstufen- Bausteinen. Sie können die Taktstufen-Grundsteuerung Dauerzyklus aufbauen. Sie können Drossel-Rückschlagventile abhängig von gegebenen Randbedingungen einbauen. Sie können die ODER Verknüpfung von Rückmeldesignalen realisieren. Sie können Verzögerungszeiten nach Vorgaben einstellen. Sie kennen Schaltungen, um Verzögerungszeiten durch Signaleingabe abzubrechen. Sie können eine Taktstufen-Steuerung mit den Eingabebefehlen AUTOMATIK/MANUELL, START und RICHTEN aufbauen. Sie können die folgenden Eingabebefehle realisieren: NOT-AUS, NOT-AUS quittieren, START, RICHTEN, HALT BEI ZYKLUSENDE und AUTOMATIK/MANUELL. Festo Didactic GmbH & Co. KG

16 Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben Aufgabe Lernziele Sie können eine Eingabeschaltung mit Selbsthaltung entwickeln, die folgende Eingaben ermöglicht: AUTOMATIK/MANUELL, START, HALT bei ZYKLUSENDE und RICHTEN. Sie können eine Taktstufen-Steuerung mit Leertakt aufbauen. Sie kennen eine Möglichkeit, um einstellbare Schrittwiederholungen innerhalb eines Bewegungsablaufes zu ermöglichen und können diese Schaltung aufbauen. Sie kennen eine Möglichkeit, den Doppelhub eines Zylinders zu realisieren und können diese Schaltung aufbauen. Sie kennen Schaltungen, um die Bewegungsumkehr eines Zylinders im Teilhubbereich zu ermöglichen. Sie können eine Eingabeschaltung für eine Taktstufen- Steuerung mit abgesicherter Steuerluft entwickeln mit den Eingaben START, AUTOMATIK/MANUELL und RICHTEN. Sie können einen doppeltwirkenden Zylinder im Teilhubbereich anhalten. Sie wissen, wie Ausgangssignale von Ventilen invertiert werden können. Sie können eine Steuerung mit Führungsverhalten in Kombination mit einer Ablaufsteuerung in Taktstufenausführung realisieren. 16 Festo Didactic GmbH & Co. KG

17 Gerätesatz der Aufbaustufe (TP102) Dieser Gerätesatz der Aufbaustufe ist für die Weiterbildung in pneumatischer Steuerungstechnik zusammengestellt. Die beiden Gerätesätze (TP101 und TP102) enthalten Elemente, die für die Erarbeitung der vorgegebenen Lernziele erforderlich sind und können mit anderen Gerätesätzen des Lernsystems Automatisierung und Technik beliebig erweitert werden. Gerätesatz der Aufbaustufe (TP102 Bestell-Nr.: ) Benennung Bestell-Nr. Menge 3/2-Wege-Kipprollenventil, in Ruhestellung gesperrt /2-Wege-Pneumatikventil, umrüstbar /2-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung gesperrt /2-Wegeventil mit Schlagtaster, in Ruhestellung geöffnet (NOT-AUS) /2-Wege-Pneumatik Impulsventil Doppeltwirkender Zylinder Drossel-Rückschlagventil Kunststoffschlauch 4 x 0,75, 10 m Rückschlagventil, entsperrbar Staudruckventil Steckhülse Taktstufen-Baustein T-Steckverbinder Verzögerungsventil, in Ruhestellung geöffnet Vorwahlzähler, pneumatisch Wechselventil Wechselventil, 3-fach Zweidruckventil, 3-fach Festo Didactic GmbH & Co. KG

18 Gerätesatz der Aufbaustufe (TP102) Symbole des Gerätesatzes Benennung 3/2-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung gesperrt Symbol /2-Wegeventil mit Schlagtaster, in Ruhestellung geöffnet (NOT-AUS) /2-Wege-Kipprollenventil, in Ruhestellung gesperrt Staudruckventil /2-Wege-Pneumatikventil, in Ruhestellung gesperrt /2-Wege-Pneumatik-Impulsventil Vorwahlzähler, pneumatisch Verzögerungsventil, in Ruhestellung geöffnet Drossel-Rückschlagventil Festo Didactic GmbH & Co. KG

19 Gerätesatz der Aufbaustufe (TP102) Benennung Symbol Wechselventil, 3-fach /3 1 1/3 1 1/3 Wechselventil 2 1 1/3 Zweidruckventil, 3-fach /3 1 1/3 1 1/3 Doppeltwirkender Zylinder Rückschlagventil, entsperrbar Benennung Symbol Taktstufen-Baustein TAA A1 TAA A2 TAA A3 TAB A4 Yn Y Yn Yn+1 Yn Yn+1 Yn Yn+1 Yn Yn+1 Y Yn+1 P P P P P P P P P P P P Zn Z Zn Zn+1 Zn Zn+1 Zn Zn+1 Zn Zn+1 Z Zn+1 L L L L L L L L L L L L X1 X2 X3 X4 Festo Didactic GmbH & Co. KG

20 Zuordnung von Geräten und Aufgaben Gerätesatz TP102 Geräte Aufgabe Zylinder, doppeltwirkend Drossel-Rückschlagventil Rückschlagventil, entsperrbar 2 3/2-Wege-Pneumatikventil, umrüstbar /2-Wege-Pneumatik Impulsventil /2-Wege-Kipprollenventil, in Ruhestellung gesperrt Staudruckventil /2-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung gesperrt /2-Wegeventil mit Schlagtaster, in Ruhestellung geöffnet (NOT-AUS) 1 1 Taktstufen-Baustein Verzögerungsventil, in Ruhestellung geöffnet 1 1 Vorwahlzähler, pneumatisch 1 1 Wechselventil Wechselventil, 3-fach Zweidruckventil, 3-fach Festo Didactic GmbH & Co. KG

21 Zuordnung von Geräten und Aufgaben Gerätesatz TP101 Aufgabe Geräte Zylinder, doppeltwirkend 1 Zylinder, einfachwirkend 1 Drossel-Rückschlagventil /2-Wege-Pneumatikventil 1 5/2-Wege-Pneumatikventil 1* 5/2-Wege-Pneumatik Impulsventil 1 3 2* 3/2-Wege-Rollenhebelventil, in Ruhestellung gesperrt Pneumatischer Näherungsschalter /2-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung gesperrt /2-Wegeventil mit Wahlschalter, in Ruhestellung gesperrt 1 1 5/2-Wegeventil mit Wahlschalter Verzögerungsventil, in Ruhestellung gesperrt 1 1 Wechselventil 1 1 Zweidruckventil 1 Verteilerblock Einschaltventil mit Filterregelventil * Vorhandene Ventile werden in benötigte Ventile umgebaut Festo Didactic GmbH & Co. KG

22 Methodische Hilfen für den Ausbilder Lernziele Das Lernziel der vorliegenden Aufgabensammlung ist der systematische Entwurf von Schaltplänen sowie der praktische Aufbau der Steuerung auf der Profilplatte. Durch diese direkte Wechselwirkung von Theorie und Praxis ist ein schneller Lernfortschritt gewährleistet. Selbstverständlich entstehen beim Üben Fragen und Probleme, die sich von Ausbildungsgruppe zu Ausbildungsgruppe anders ergeben. Nichts ist sinnvoller als auf diese aktuell anstehenden Lernziele einzugehen. Lernzielvariationen Das obige Lernziel kann auf vielfältige Weise variiert werden. Für viele Berufsgruppen spielt der Entwurf von Steuerungen nur eine untergeordnete Rolle. Wird zum Beispiel der Schaltplan zur Aufgabenstellung hinzugefügt, dann kann der Aus- bzw. Weiterbildungsschwerpunkt auf den Aufbau und die Inbetriebnahme der Steuerung verlagert werden. Mögliche andere Aus- und Weiterbildungsschwerpunkte sind zum Beispiel die Fehlersuche an aufgebauten Steuerungen oder die Änderung von Schaltplänen bzw. Schaltungsdokumentationen aufgrund einer abgewandelten Aufgabenstellung. Im Theorieunterricht können Teile der Dokumentation einer Steuerung mit Hilfe des Schaltplans erarbeitet werden. Die Anfertigung von vollständigen Lösungsbeschreibungen oder von Abschnitten derselben aufgrund der Schaltungsdokumentation oder der aufgebauten Steuerung ermöglicht auch fächerübergreifenden Unterricht. Richtzeit Die benötigte Zeit für das Durcharbeiten der 10 Aufgaben hängt vom Vorwissen der Lernenden ab: mit Facharbeiterausbildung im Metall- oder Elektrobereich: knapp 160 Stunden, mit Techniker- oder Ingenieurausbildung: bis zu 80 Stunden. Wobei die zweite Gruppe stärker zum Entwurf der Schaltpläne oder von Schaltplanteilen heranzuziehen ist. 22 Festo Didactic GmbH & Co. KG

23 Methodische Hilfen für den Ausbilder Elemente des Gerätesatzes Die Aufgabensammlung TP102 ist auf die Trainings-Hardware (Gerätesatz der Grundstufe TP101 und der Aufbaustufe TP102) didaktisch und methodisch abgestimmt. Für alle Aufgaben benötigen Sie nur Elemente dieser beiden Gerätesätze. Darstellungsformen Bei der Darstellung von Bewegungsabläufen und Schaltzuständen wird auf die Kurzschreibweise eventuell mit Gruppeneinteilung sowie auf Bewegungsdiagramme zurückgegriffen. Festo Didactic GmbH & Co. KG

24 Methodische Struktur der Aufgaben Alle 10 Aufgaben im Teil A haben den gleichen methodischen Aufbau. Die Aufgaben sind gegliedert in: Titel Lernziele Problemstellung Randbedingungen sowie Projektauftrag Lageplan Arbeitsblätter Die Lösungsvorschläge im Teil C sind gegliedert in: Schaltplan Lösungsbeschreibung sowie Schaltungsaufbau Geräteliste Für die Aufgaben 4 bis 10 sind vergrößerte Schaltpläne auf DIN-A3 Seiten beigefügt. 24 Festo Didactic GmbH & Co. KG

25 Bezeichnung der Geräte Die Bezeichnung der Elemente erfolgt in den Schaltplänen nach Norm DIN-ISO Alle Bauteile eines Schaltkreises besitzen dieselbe Hauptkennziffer. In Abhängigkeit des Bauteiles werden Buchstaben vergeben. Mehrere Bauteile innerhalb eines Schaltkreises werden durchnummeriert. Druckstränge erhalten die Bezeichnung P und werden getrennt durchnummeriert. Zylinder: 1A1, 2A1, 2A2,... Ventile: 1V1, 1V2, 1V3, 2V1, 2V2, 3V1,... Sensoren: 1B1, 1B2,... Signaleingabe: 1S1, 1S2,... Zubehör: 0Z1, 0Z2, 1Z1,... Festo Didactic GmbH & Co. KG

26 Gerätesatz der Grundstufe (TP101) Dieser Gerätesatz ist für die Grundausbildung in pneumatischer Steuerungstechnik zusammengestellt. Er enthält alle Elemente, die für die Erarbeitung der vorgegebenen Lernziele erforderlich sind und kann mit anderen Gerätesätzen beliebig erweitert werden. Zum Aufbau funktionsfähiger Steuerungen werden zusätzlich die Profilplatte und eine Druckluftquelle benötigt. Gerätesatz der Grundstufe (TP101 Bestell-Nr.: ) Benennung Bestell-Nr. Menge 3/2-Wege-Pneumatikventil, umrüstbar /2-Wege-Rollenhebelventil, in Ruhestellung gesperrt /2-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung geöffnet /2-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung gesperrt /2-Wegeventil mit Wahlschalter, in Ruhestellung gesperrt /2-Wege-Pneumatik-Impulsventil /2-Wege-Pneumatikventil /2-Wegeventil mit Wahlschalter Doppeltwirkender Zylinder Drossel-Rückschlagventil Druckmessgerät (Manometer) Druckregelventil mit Manometer Druckschaltventil Einfachwirkender Zylinder Einschaltventil mit Filterregelventil Kunststoffschlauch 4 x 0,75, 10 m Pneumatischer Näherungsschalter Schnellentlüftungsventil Steckhülse T-Steckverbinder Verteilerblock Verzögerungsventil, in Ruhestellung gesperrt Wechselventil Zweidruckventil Festo Didactic GmbH & Co. KG

27 Lernziele der Grundstufe (TP101) Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders. Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines 3/2-Wegeventils. Sie können Betätigungsarten von Wegeventilen erkennen und skizzieren. Sie können eine direkte Ansteuerung erklären und aufbauen. Sie können Schaltungen analysieren und bewerten. Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines doppeltwirkenden Zylinders. Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines 5/2-Wegeventils. Sie können eine indirekte Ansteuerung erklären und aufbauen. Sie kennen die Funktionsweise eines 5/2-Wegeventil mit pneumatischer Ansteuerung. Sie kennen den Unterschied zwischen einem Signalglied und einem Steuerglied. Sie können den Druck in pneumatischen Steuerungen messen. Sie können Drosselungsarten unterscheiden und nach Vorgaben einsetzen. Sie können Aus- und Einfahrgeschwindigkeiten von Zylindern einstellen. Sie kennen eine Art der Signalspeicherung in pneumatischen Steuerungen. Sie können logische Verknüpfungen UND/ODER/NICHT erklären und realisieren. Sie können Selbsthalteschaltungen erklären und aufbauen. Sie kennen eine Möglichkeit der Endlagenabfrage von Zylindern. Sie können logische Verknüpfungen kombinieren. Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise magnetischer Näherungsschalter. Sie können 5/2-Wegeventile unterscheiden und nach Vorgaben auswählen und einsetzen. Sie können bestehende Schaltungen weiter entwickeln. Sie kennen Aufbau und Funktionsweise eines Druckschaltventils. Sie können druckabhängige Steuerungen aufbauen. Sie kennen Aufbau und Funktionsweise eines Druckregelventils. Sie können bestehende Schaltungen analysieren und nach Vorgaben optimieren. Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines Verzögerungsventils. Sie können Schaltungen mit oszillierenden Bewegungen aufbauen. Sie können Verzögerungsventile abhängig von Randbedingungen einsetzen. Sie können Schaltungen mit zwei Zylindern analysieren und aufbauen. Festo Didactic GmbH & Co. KG

28 Lernziele der Grundstufe (TP101) 28 Festo Didactic GmbH & Co. KG

29 Inhalt Teil A Aufgaben Aufgabe 1: Öffnen und schließen einer Ofentür A-3 Aufgabe 2: Vereinzeln von Getränkeflaschen A-9 Aufgabe 3: Bohren von Ventilanschlussblöcken A-17 Aufgabe 4: Abfüllen von Getränkeflaschen A-25 Aufgabe 5: Reinigen von Werkstücken A-35 Aufgabe 6: Bedrucken von Handyschalen A-43 Aufgabe 7: Abpacken von Zündkerzen A-49 Aufgabe 8: Verschließen von Führungsbuchsen A-55 Aufgabe 9: Härten von Werkstoffproben A-63 Aufgabe 10: Biegen von Blechstreifen A-69 Festo Didactic GmbH & Co. KG A-1

30 Inhalt A-2 Festo Didactic GmbH & Co. KG

31 Aufgabe 1: Öffnen und schließen einer Ofentür Lernziele Problemstellung Randbedingungen Projektauftrag Sie kennen verschiedene Arten der Erkennung von Endlagen. Sie kennen Möglichkeiten, um Steuerungen mit speicherndem Verhalten aufzubauen. Sie können 3/2- und/oder 5/2-Wegeventile umrüsten (Ruhestellung gesperrt/ruhestellung geöffnet). Die Härteanlage ist für das kontinuierliche Härten von massengefertigten Metallteilen konzipiert. Die Werkstücke werden durch Erwärmen gehärtet und anschließend im Ölbad abgeschreckt. Die Klappen am Ein- und Ausgang der Härteanlage werden mit doppeltwirkenden Zylindern geschlossen und geöffnet. Wegen der Hitzeentwicklung sollen keine Grenztaster eingesetzt werden. Es soll der Druck abgefragt werden, wenn der Zylinder in eine der beiden Endlagen fährt. 1. Vervollständigen Sie den pneumatischen Schaltplan. 2. Rüsten Sie die im Gerätesatz enthaltenen Wegeventile um. 3. Führen Sie den Aufbau durch. 4. Überprüfen Sie den Schaltungsaufbau. 5. Beschreiben Sie die Funktionsweise der Schaltung. 6. Erstellen Sie die Geräteliste. Festo Didactic GmbH & Co. KG A-3

32 Aufgabe 1: Öffnen und schließen einer Ofentür Lageplan Härteofen 1. Der Öffnungs- und Schließvorgang wird mit einem Taster 1S1 gestartet. 2. Ein 5/2 Wege-Impulsventil steuert den doppeltwirkenden Zylinder. Der Steuerimpuls dafür soll der Druck sein, der entsteht, wenn der Zylinder in eine der beiden Endlagen fährt. Entweder erfolgt ein Impuls über die Ventile 1V1, 1V3 auf 1V4: "Einfahren". Oder es erfolgt ein Impuls über die Ventile 1V2, 1V3 auf 1V4: "Ausfahren" 3. Die Zylinderbewegung ist in Kurzschreibweise 1A1+ 1A1 Zusatzaufgaben Welche Fehler können bei der Verschlauchung der Schaltung vorkommen? Wie wirken sich diese Fehler aus? Beschreiben Sie diese. Für die notwendigen 3/2 Wegeventile 1V1 und 1V2 sind die umrüstbaren 3/2-Wege-Pneumatikventile vorgesehen. Ausgeliefert werden diese Ventile in Ruhestellung gesperrt. Wie müssen diese umgerüstet werden, damit sie die notwendige Funktion erfüllen? Nehmen Sie alternativ dafür 5/2-Wege-Pneumatikventile. Wie müssen diese umgerüstet werden? Wie verhält sich die Schaltung nach einem Druckverlust? Was ist ein Binäruntersetzer? A-4 Festo Didactic GmbH & Co. KG

33 Aufgabe 1: Öffnen und schließen einer Ofentür Aufgabe 1: Öffnen und schließen einer Ofentür Name: Datum: Pneumatischen Schaltplan vervollständigen Blatt 1 von 1 Vervollständigen Sie den pneumatischen Schaltplan und tragen Sie die Anschlussbezeichnungen ein. 1A1 1V V V V V V1 2 1S Pneumatischer Schaltplan Festo Didactic GmbH & Co. KG

34 Aufgabe 1: Öffnen und schließen einer Ofentür Aufgabe 1: Öffnen und schließen einer Ofentür Name: Datum: Erstellen der Geräteliste Blatt 1 von 1 Zu einer vollständigen Projektdokumentation gehört neben dem Schaltplan auch eine Geräteliste. Erstellen Sie die Geräteliste, indem Sie die benötigten Geräte in die unten stehende Tabelle eintragen! Menge Benennung Geräteliste A-6 Festo Didactic GmbH & Co. KG

35 Aufgabe 1: Öffnen und schließen einer Ofentür Aufgabe 1: Öffnen und schließen einer Ofentür Name: Datum: Lösen der Zusatzaufgaben Blatt 1 von 2 Welche Fehler können bei der Verschlauchung der Schaltung vorkommen? Wie wirken sich diese Fehler aus? Beschreiben Sie diese. Für die notwendigen 3/2 Wegeventile 1V1 und 1V2 sind die umrüstbaren 3/2-Wege-Pneumatikventile vorgesehen. Ausgeliefert werden diese Ventile in Ruhestellung gesperrt. Wie müssen diese umgerüstet werden, damit sie die notwendige Funktion erfüllen? Festo Didactic GmbH & Co. KG

36 Aufgabe 1: Öffnen und schließen einer Ofentür Aufgabe 1: Öffnen und schließen einer Ofentür Name: Datum: Lösen der Zusatzaufgaben Blatt 2 von 2 Nehmen Sie alternativ dafür 5/2-Wege-Pneumatikventile. Wie müssen diese umgerüstet werden? Wie verhält sich die Schaltung nach einem Druckverlust? Was ist ein Binäruntersetzer? A-8 Festo Didactic GmbH & Co. KG