Pneumatik Grundstufe. Arbeitsbuch TP 101. Mit CD-ROM. Festo Didactic DE 1A1 1B1 1V1 1 1B1 1S2 1S1

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1 Pneumatik Grundstufe Arbeitsbuch TP 0 Mit CD-ROM A B Z Z V V4 V 4 4 V 5 S B S 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: 0/009 Autoren: W. Haring, M. Metzger, R.-C. Weber Redaktion: Frank Ebel Grafik: Doris Schwarzenberger Layout: /009 Festo Didactic GmbH & Co. KG, 7770 Denkendorf, 009 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. Hinweis Die Verwendung nur einer Geschlechtsform soll keine geschlechtsspezifische Benachteiligung sein, sondern dient nur der besseren Lesbarkeit und dem besseren Verständnis der Formulierungen.

3 Inhalt Vorwort V Einleitung VII Technologiepaket für Pneumatik (TP00) X Lernziele der Grundstufe (TP0) XI Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben XII Gerätesatz der Grundstufe (TP0) XIV Zuordnung von Geräten und Aufgaben XVIII Methodische Hilfen für den Ausbilder XIX Methodische Struktur der Aufgaben XIX Bezeichnung der Geräte XIX Inhalte der CD-ROM XX Gerätesatz der Aufbaustufe (TP0) XXII Lernziele der Aufbaustufe (TP0) XXIII Lösungen Aufgabe : Pressen von Käselaiben Aufgabe : Öffnen eines Futtermittelsilos 9 Aufgabe : Spannen von Brettern auf einer Sägevorrichtung 5 Aufgabe 4: Sortieren von Paketen Aufgabe 5: Stoppen von Milchflaschen Aufgabe 6: Öffnen und Schließen einer Rohrleitung 7 Aufgabe 7: Absperren mit Schnellabschaltung 45 Aufgabe 8: Betätigen einer Absperrvorrichtung 5 Aufgabe 9: Erweiterung der Steuerung zum Pressen von Käselaiben 59 Aufgabe 0: Spannen eines Werkstücks 65 Aufgabe : Beladen von Gitterkörben 7 Aufgabe : Ansteuern einer Schiebetür 79 Aufgabe : Zuführen von Holzplatten 87 Aufgabe 4: Pressen von Getränkedosen 9 Aufgabe 5: Verpacken von Broschüren 99 Aufgabe 6: Montieren von Verriegelungsbügeln 05 Aufgabe 7: Etikettieren von Farbeimern Aufgabe 8: Reinigen von Werkstücken 7 Aufgabe 9: Einpressen von Typenschildern Festo Didactic GmbH & Co. KG III

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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, Sensorik, elektrischen Antrieben und Anwendungstechnik (Handling). Festo Didactic GmbH & Co. KG V

6 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 und Lösungen) Transparentfolien und Videos (zur lebendigen Unterrichtsgestaltung) Das Arbeitsmaterial zum TP 0 bestehen aus einer Aufgabensammlung und einem Arbeitsbuch. Die Aufgabensammlung besteht aus einem Satz gebrauchsfertiger Arbeitsblätter zu jeder der insgesamt 9 Aufgaben. Das Arbeitsbuch enthält die Lösungen zu jedem einzelnen Aufgabenblatt, die Aufgabenblätter der Aufgabensammlung und eine CD-ROM. Die Aufgabensammlung kann unabhängig vom Arbeitsbuch erworben werden und wird als Verbrauchsmaterial eingesetzt. So kann die Aufgabensammlung für die Schüler ohne Aufwand bereitgestellt werden. Datenblätter zu den Hardware-Komponenten werden mit dem Trainingspaket und auf der CD-ROM zur Verfügung gestellt. 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. VI Festo Didactic GmbH & Co. KG 54067

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 TP00 enthält ausschließlich rein pneumatische Steuerungen. Die Grundstufe TP0 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 TP0 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 4 parallele T Nuten im Abstand von je 50 mm. Zur Druckluftversorgung kann ein mobiler, schallgedämpfter Verdichter (0 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 Grundstufe TP0 werden die kompletten Steuerungen der 9 Aufgabenstellungen aufgebaut. Die theoretischen Grundlagen für das Verständnis dieser Aufgabensammlung 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 VII

8 Arbeits- und Sicherheitshinweise Allgemein Die Auszubildenden dürfen nur unter Aufsicht einer Ausbilderin/eines Ausbilders an den Steuerungen arbeiten. Beachten Sie die Angaben der Datenblätter zu den einzelnen Elementen, insbesondere auch alle Hinweise zur Sicherheit! Mechanik Montieren Sie alle Komponenten fest auf die Profilplatte. Grenztaster dürfen nicht frontal betätigt werden. Verletzungsgefahr bei der Fehlersuche! Benutzen Sie zur Betätigung der Grenztaster ein Werkzeug, z. B. einen Schraubendreher. Greifen Sie nur bei Stillstand in den Aufbau. Elektrik Herstellen bzw. Abbauen von elektrischen Verbindungen nur in spannungslosem Zustand! Verwenden Sie für die elektrischen Verbindungen nur Anschlussleitungen mit Sicherheitssteckern. Verwenden Sie nur Kleinspannungen, maximal 4 V DC. Pneumatik Überschreiten Sie nicht den zulässigen Druck von 600 kpa (6 bar). Schalten Sie die Druckluft erst ein, wenn Sie alle Schlauchverbindungen hergestellt und gesichert haben. Entkuppeln Sie keine Schläuche unter Druck. Verletzungsgefahr beim Einschalten von Druckluft! Zylinder können selbsttätig aus- und einfahren. Unfallgefahr durch abspringende Schläuche! Verwenden Sie kürzest mögliche Schlauchverbindungen. Tragen Sie eine Schutzbrille. Beim Abspringen von Schläuchen: Schalten Sie die Druckluftzufuhr sofort ab. Pneumatischer Schaltungsaufbau: Verbinden Sie die Geräte mit dem Kunststoffschlauch mit 4 mm oder 6 mm Außendurchmesser. Stecken Sie dabei den Schlauch bis zum Anschlag in die Steckverbindung. Schalten Sie vor dem Schaltungsabbau die Druckluftversorgung ab. Pneumatischer Schaltungsabbau: Drücken Sie den blauen Lösungsring nieder, der Schlauch kann abgezogen werden. VIII Festo Didactic GmbH & Co. KG 54067

9 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. Beachten Sie die Angaben in den Datenblättern zu den einzelnen Geräten. Zur Auswertung der aufgebauten Steuerungen wird eine Stoppuhr benötigt. Mit der Stoppuhr werden: Drossel-Rückschlagventile so eingestellt, dass die Hubzeit der Zylinder vorgegebene Werte erreicht, Verzögerungsventile eingestellt. Festo Didactic GmbH & Co. KG IX

10 Technologiepaket für Pneumatik (TP00) Das Technologiepaket TP00 besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Ausbildungsmitteln sowie Seminaren. Gegenstand dieses Paketes sind ausschließlich rein pneumatische Steuerungen. Einzelne Elemente aus dem Technologiepaket TP00 können auch Bestandteil anderer Pakete sein. Wichtige Elemente des TP00 Fester Arbeitsplatz mit Festo Didactic Profilplatte Verdichter (0 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/-Wegeventil, ziehende/drückende Last) Praxismodelle Komplette Laboreinrichtungen Ausbildungsunterlagen Lehrbücher Arbeitsbücher Optionale Teachware Grundstufe TP0 Grundlagen der pneumatischen Steuerungstechnik Wartung pneumatischer Geräte und Anlagen Pneumatik / Elektropneumatik Grundstufe TP0 Aufbaustufe TP0 Transparentfoliensätze Haftbildzeichen, Zeichenschablone Simulationssoftware FluidSIM Pneumatik WBT Pneumatik Schnittmodelle Satz mit Aufbewahrungskoffer Seminare P00 P P P-OP P-NEU IW-PEP P-AL P-AZUBI Basiswissen Pneumatik für Maschinenbediener Grundlagen der Pneumatik und der Elektropneumatik Instandhaltung und Fehlersuche an pneumatischen und elektropneumatischen Anlagen Der Verschwendung auf der Spur wirtschaftlicher Einsatz der Pneumatik Pneumatik Auffrischung und Aktualisierung Instandhaltung und Wartung in der Steuerungstechnik pneumatische und elektropneumatische Steuerungen Pneumatik für die berufliche Ausbildung Pneumatik und Elektropneumatik für Auszubildende 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. X Festo Didactic GmbH & Co. KG 54067

11 Lernziele der Grundstufe (TP0) Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders. Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines /-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/-Wegeventils. Sie können eine indirekte Ansteuerung erklären und aufbauen. Sie kennen die Funktionsweise eines 5/-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/-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 XI

12 Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben Lernziel Aufgabe Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders. Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines / 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/ Wegeventils. Sie können eine indirekte Ansteuerung erklären und aufbauen. 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. XII Festo Didactic GmbH & Co. KG 54067

13 Aufgabe Lernziel 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/-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 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 XIII

14 Gerätesatz der Grundstufe (TP0) 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 (TP0) Menge Benennung Bestell-Nr. /-Wege-Rollenhebelventil, in Ruhestellung gesperrt 5866 /-Wegeventil mit Drucktaste, in Ruhestellung geöffnet 586 /-Wegeventil mit Drucktaste, in Ruhestellung gesperrt 5860 /-Wegeventil mit Wahlschalter, in Ruhestellung gesperrt 586 /-Wegeventil, einseitig druckluftbetätigt /-Wege-Impulsventil, beidseitig druckluftbetätigt /-Wegeventil mit Wahlschalter 586 5/-Wegeventil, einseitig druckluftbetätigt Doppeltwirkender Zylinder 5888 Drosselrückschlagventil 9967 Druckmessgerät 5865 Druckregelventil mit Druckmessgerät Druckschaltventil 5884 Einfachwirkender Zylinder 5887 Einschaltventil mit Filterregelventil Kunststoffschlauch 4 x 0,75 Silber 0 m 5496 Näherungsschalter, pneumatisch, mit Zylinderbefestigung Pneumatischer Timer, in Ruhestellung gesperrt Schnellentlüftungsventil Steckhülse 55 0 T-Steckverbinder 58 Verteilerblock 5896 Wechselventil (ODER) 5977 Zweidruckventil (UND) XIV Festo Didactic GmbH & Co. KG 54067

15 Symbole des Gerätesatzes Benennung Symbol /-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung gesperrt /-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung geöffnet 5/-Wegeventil mit Wahlschalter 4 5 /-Wegeventil mit Wahlschalter Druckmessgerät (Manometer) /-Wege-Rollenhebelventil, in Ruhestellung gesperrt Pneumatischer Näherungsschalter /-Wegeventil, einseitig druckluftbetätigt 5/-Wegeventil, einseitig druckluftbetätigt /-Wege-Impulsventil, beidseitig druckluftbetätigt Festo Didactic GmbH & Co. KG XV

16 Benennung Symbol Wechselventil Zweidruckventil Pneumatischer Timer, in Ruhestellung gesperrt t Schnellentlüftungsventil Drosselrückschlagventil Druckschaltventil Einfachwirkender Zylinder Doppeltwirkender Zylinder XVI Festo Didactic GmbH & Co. KG 54067

17 Benennung Symbol Einschaltventil mit Filterregelventil Druckregelventil mit Druckmessgerät Verteilerblock Anschlusselemente Festo Didactic GmbH & Co. KG XVII

18 Zuordnung von Geräten und Aufgaben Gerät Aufgabe Zylinder, einfachwirkend Zylinder, doppeltwirkend Drossel-Rückschlagventil Schnellentlüftungsventil Druckmessgerät (Manometer) /-Wegeventil, Drucktaster, RS gesperrt /-Wegeventil, Drucktaster, RS geöffnet /-Wegeventil, Wahlschalter, RS gesperrt /-Wege-Rollenhebelventil, RS gesperrt Pneumatischer Näherungsschalter /-Wege-Pneumatikventil 5/-Wegeventil, Wahlschalter 5/-Wege-Pneumatikventil /-Wege-Pneumatik- Impulsventil 5/-Wege-Pneumatik- Impulsventil Wechselventil Zweidruckventil Druckschaltventil Druckregelventil mit Manometer Verzögerungsventil, RS geschlossen Verteilerblock Einschaltventil mit Filterregelventil XVIII Festo Didactic GmbH & Co. KG 54067

19 Methodische Hilfen für den Ausbilder Lernziele Das Groblernziel 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 und nachhaltiger Lernfortschritt gewährleistet. Die Feinlernziele sind in der Matrix dokumentiert. Konkrete Einzellernziele sind jeder Aufgabenstellung zugeordnet. Richtzeit Die benötigte Zeit für das Durcharbeiten der Aufgabenstellung hängt vom Vorwissen der Lernenden ab. Mit Facharbeiterausbildung im Metall- oder Elektrobereich: ca. Wochen. Mit Techniker- oder Ingenieurausbildung: ca. Woche. Elemente des Gerätesatzes Aufgabensammlung und Gerätesatz sind aufeinander abgestimmt. Für alle 9 Aufgaben benötigen Sie nur Elemente eines Gerätesatzes der Grundstufe TP0. Jede Aufgabe der Grundstufe kann auf einer Profilplatte aufgebaut werden. Methodische Struktur der Aufgaben Alle 9 Aufgaben haben den gleichen methodischen Aufbau. Die Aufgaben sind gegliedert in: Titel Lernziele Problemstellung Randbedingungen Projektauftrag Lageplan Arbeitsblätter Das Lehrerhandbuch enthält die Lösung zu jedem Aufgabenblatt aller 9 Aufgaben. Festo Didactic GmbH & Co. KG XIX

20 Bezeichnung der Geräte Die Bezeichnung der Elemente erfolgt in den Schaltplänen nach Norm DIN ISO 9. 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: A, A, A,... Ventile: V, V, V, V, V, V,... Sensoren: B, B,... Signaleingabe: S, S,... Zubehör: 0Z, 0Z, Z,... Inhalte der CD-ROM Die mitgelieferte CD-ROM stellt Ihnen zusätzliche Medien zur Verfügung. Die Aufgabenblätter und Lösungen sind auf der mit dem Lehrerhandbuch mitgelieferten CD-ROM als pdf-dateien gespeichert. Die CD-ROM enthält folgende Ordner: Bedienungsanleitungen Datenblätter Demo Festo Katalog FluidSIM Schaltpläne Industrielle Anwendungen Präsentationen Produkt Informationen Videos Bedienungsanleitungen Bedienungsanleitungen für verschiedene Geräte des Technologiepakets stehen zur Verfügung. Diese Anleitungen helfen bei Einsatz und Inbetriebnahme der Geräte. Datenblätter Die Datenblätter der Geräte des Technologiepakets werden zusammen mit dem Gerätesatz geliefert und stehen als pdf-dateien zur Verfügung. FluidSIM -Demoversion Eine Demo-Version des Softwarepakets FluidSIM Pneumatik ist auf der CD-ROM gespeichert. Schon diese Version eignet sich zum Testen entwickelter Steuerungen. XX Festo Didactic GmbH & Co. KG 54067

21 Festo Katalog Für ausgesuchte Geräte erhalten Sie Seiten aus dem Festo AG & Co. KG Katalog. Die Darstellung und Beschreibung der Geräte in dieser Form soll zeigen, wie diese Geräte in einem industriellen Katalog dargestellt sind. Zusätzlich finden sich hier ergänzende Informationen zu den Geräten. FluidSIM Schaltpläne Für alle 9 Aufgaben des Technologiepakets sind die FluidSIM Schaltpläne in diesem Verzeichnis hinterlegt. Industrielle Anwendungen Fotos und Grafiken industrieller Anwendungen werden bereitgestellt. Hiermit können eigene Aufgabenstellungen illustriert werden. Auch Projektpräsentationen können durch den Einsatz dieser Abbildungen ergänzt werden. Präsentationen Kurzpräsentationen für Geräte des Technologiepakets sind in diesem Verzeichnis gespeichert. Diese Präsentationen können z.b. bei der Erstellung von Projektpräsentationen verwendet werden. Produkt Informationen In diesem Verzeichnis stehen Ihnen die Produkt Informationen und Datenblätter der Festo AG & Co. KG für die Geräte des Technologiepakets zur Verfügung. Es soll verdeutlicht werden, welche Informationen und Daten für eine industrielle Komponente bereitgestellt werden. Videos Einige Videos industrieller Anwendungen runden die Medien zum Technologiepaket ab. In kurzen Sequenzen werden Anwendungen in realer Umgebung dargestellt. Festo Didactic GmbH & Co. KG XXI

22 Gerätesatz der Aufbaustufe (TP0) Dieser Gerätesatz der Aufbaustufe ist für die Weiterbildung in pneumatischer Steuerungstechnik zusammengestellt. Die beiden Gerätesätze (TP0 und TP0) 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 (TP0) Menge Benennung Bestell-Nr. /-Wege-Kipprollenventil, in Ruhestellung gesperrt 5867 /-Wegeventil mit Drucktaste, in Ruhestellung gesperrt 5860 /-Wegeventil mit Schlagtaste (rot), in Ruhestellung geöffnet /-Wegeventil, einseitig druckluftbetätigt /-Wege-Impulsventil, beidseitig druckluftbetätigt Doppeltwirkender Zylinder 5888 Drosselrückschlagventil 9967 Kunststoffschlauch 4 x 0,75 Silber 0 m 5496 Pneumatischer Timer, in Ruhestellung geöffnet Rückschlagventil, entsperrbare Rückschlagfunktion Staudruckventil Steckhülse 55 Taktstufen-Baustein T-Steckverbinder 58 Vorwahlzähler, pneumatisch 5877 Wechselventil (ODER) 5977 Wechselventil, -fach (ODER) 588 Zweidruckventil, -fach (UND) 588 XXII Festo Didactic GmbH & Co. KG 54067

23 Lernziele der Aufbaustufe (TP0) Erkennen von Endlagen ohne Grenztaster Speicherschaltungen verstehen und aufbauen (Flipflop, Impulsventil) Umrüsten eines /- und/oder 5/-Wegeventils Unterschiedlichen Sensoren bewerten, einsetzen und justieren Funktion eines Staudruckgebers erklären Funktion von Taktstufen(-Bausteinen) beschreiben Taktstufen-Grundsteuerungen entwerfen (Dauerzyklus) Realisieren einer Taktstufen-Steuerung mit Betriebsarten AUTOMATIK/MANUELL, START und RICHTEN Realisieren der ODER-Verknüpfung von Rückmeldesignalen Einstellen und Abstimmen von Verzögerungen Verzögerungszeiten über eine ODER-Verknüpfung abbrechen können Realisieren einer Taktstufen-Steuerung mit Leertakt ( Schritte) Variable Schrittwiederholung innerhalb eines Bewegungsablaufes durch einen Vorwahlzähler beschreiben und aufbauen Entwicklung einer Eingabeschaltung mit Selbsthaltung und den Funktionen AUTOMATIK/MANUELL, START, HALT bei ZYKLUS ENDE und RICHTEN Einsatz von Sensoren zur Materialabfrage bewerten und realisieren Ansteuerung des Stellgliedes durch zwei Taktstufen über ein Wechselventil (Doppelhub des Zylinders) Einsatz eines Näherungsschalters im Teilhubbereich zur Realisierung der Bewegungsumkehr des Zylinders Entwicklung einer Eingabeschaltung für eine Taktstufen-Steuerung mit abgesicherter Steuerluft und den Funktionen START, NOT-AUS und RICHTEN Anhalten des Zylinders im Teilhubbereich (Positionieren) durch beidseitige Druckbeaufschlagung (Vorspannen) Justieren von Näherungsschaltern in den Endlagen und im Teilhubbereich Kombinierter Einsatz von Schnellentlüftungsventil und Druckregelventil mit Manometer Invertierung eines Zeitglied-Signals aufbauen Realisieren einer Steuerung mit Führungsverhalten in Kombination mit einer Ablaufsteuerung in Taktstufenausführung Festo Didactic GmbH & Co. KG XXIII

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25 Aufgabe : Pressen von Käselaiben Lernziele Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben kennen Sie den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders. können Sie die Kolbenkraft eines einfachwirkenden Zylinders berechnen. kennen Sie den Aufbau und die Funktionsweise eines /-Wegeventils, in Ruhestellung gesperrt. können Sie Betätigungsarten von Wegeventilen erkennen und skizzieren. können Sie eine direkte Ansteuerung erklären und aufbauen. Problemstellung Bei der Käseherstellung werden pneumatische Zylinder zum Pressen der Käselaibe in Formen eingesetzt. Entwickeln Sie eine Steuerung, mit der dieser Prozess durchgeführt werden kann. Lageplan Käseherstellung Festo Didactic GmbH & Co. KG 54067

26 Aufgabe : Pressen von Käselaiben Randbedingungen Setzen Sie einen einfachwirkenden Zylinder ein. Führen Sie die pneumatische Steuerung des Zylinders durch ein handbetätigtes Ventil aus. Projektauftrag. Beschreiben Sie die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders.. Beschreiben Sie die Funktionsweise eines /-Wegeventils, in Ruhestellung gesperrt.. Vervollständigen Sie den pneumatischen Schaltplan für die Pressvorrichtung. 4. Führen Sie den Aufbau durch. 5. Überprüfen Sie den Steuerungsaufbau. 6. Beschreiben Sie die Funktionsweise der Steuerung. 7. Erstellen Sie eine Geräteliste Ablauf. Die Käselaibe werden von Hand in die Vorrichtung eingesetzt.. Durch Betätigen des Drucktasters fährt der Zylinder aus und drückt den Deckel auf die Vorrichtung.. Der Drucktaster wird solange gedrückt gehalten, bis der Pressvorgang abgeschlossen ist. 4. Wird der Drucktaster losgelassen, fährt der Zylinder wieder ein und gibt die Vorrichtung frei. 5. Der Käselaib kann entnommen werden. Sicherheitshinweis Bitte begrenzen Sie für diese Aufgabe den Druck an der Wartungseinheit auf max. 50 kpa (,5 bar). Beim Abspringen von Schläuchen: Schalten Sie die Druckluftzufuhr sofort ab. Festo Didactic GmbH & Co. KG 54067

27 Aufgabe : Pressen von Käselaiben Aufbau und Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders Schaltzeichen und schematische Darstellung eines einfachwirkenden Zylinders Vergleichen Sie das abgebildete Schaltzeichen mit der schematischen Darstellung des einfachwirkenden Zylinders. Überprüfen Sie, ob Übereinstimmung zwischen beiden Darstellungen besteht. Zwischen den beiden Darstellung besteht Übereinstimmung. Beschreiben Sie den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders Die Druckluft strömt in den Kolbenraum des Zylinders. Dort baut sich der Druck auf und erzeugt über der Kolbenfläche eine Kraft. Steigt diese Kraft über die Haftreibung, dann bewegt sich der Kolben nach vorne. Erst wenn der Kolben ganz ausgefahren ist, baut sich der Druck bis zum vollen Betriebsdruck auf. Wenn dieser Druck abfällt, drückt die eingebaute Rückstellfeder den Kolben wieder in die Ausgangslage zurück. Die Federkraft ist nicht so groß, dass sie schwere Lasten an der Kolbenstange bewegen kann. Einfachwirkende Zylinder leisten daher nur in eine Richtung Arbeit. Ordnen Sie jedem Bauteil die entsprechende Zahl in der obigen Zeichnung zu. Bauteil Bezeichnung Zylinderrohr Bodendeckel 6 Lagerdeckel 5 Kolbenstange 8 Kolben 7 Rückstellfeder Druckluftanschluss 4 Entlüftungsbohrung Tabelle Bauteilbezeichnungen Festo Didactic GmbH & Co. KG 54067

28 Aufgabe : Pressen von Käselaiben Berechnung der Kolbenkraft eines einfachwirkenden Zylinders Die theoretische Kolbenkraft wird nach folgender Formel berechnet: F th = A p F th = theoretische Kolbenkraft (N) A = nutzbare Kolbenfläche (m ) D π = ( ) 4 p = Arbeitsdruck (Pa) D = Zylinderdurchmesser (m) Für die Praxis ist die effektive Kolbenkraft F eff von Bedeutung. Bei ihrer Berechnung ist der Reibungswiderstand zu berücksichtigen. Bei normalen Betriebsverhältnissen (Druckbereich 400 bis 800 kpa (4 bis 8 bar)) können die Reibungskräfte (F R ) mit ca. 0% der theoretischen Kolbenkraft angenommen werden. Für die effektive Kolbenkraft einfachwirkender Zylinder gilt: F eff = A p (F R + F F ) F eff = effektive Kolbenkraft (N) F R = Reibungskraft (ca. 0% von F th ) (N) F F = Kraft der Rückholfeder (N) Berechnen Sie die effektive Kolbenkraft im Vorhub für den eingesetzten Zylinder bei einem Arbeitsdruck von 600 kpa (6 bar). 0,0,4 A = ( ) 4 = 0,0004 F eff = 0,9 A p F F F eff = 0,9 (0,0004) ,5 F eff = 69,56,6 = 55,96 N Hinweis Entnehmen Sie die benötigten Daten aus dem Datenblatt des Zylinders. Bei dem eingesetzten Zylinder beträgt der Kolbendurchmesser 0 mm und die Federrückzugskraft,6 N. 4 Festo Didactic GmbH & Co. KG 54067

29 Aufgabe : Pressen von Käselaiben Funktionsweise eines /-Wegeventils, in Ruhestellung gesperrt Ergänzen Sie das Schaltzeichen eines /-Wegeventils, handbetätigt, federrückgestellt, in Ruhestellung gesperrt. Schaltzeichen und schematische Darstellung eines /-Wegeventils, in Ruhestellung gesperrt Beschreiben Sie die Funktionsweise des /-Wegeventils. Ein /-Wegeventil hat Anschlüsse und Schaltstellungen. Es wird in Ruhestellung dargestellt. In Ruhestellung gesperrt bedeutet, dass die Druckluft nicht durch das Ventil strömen kann. Wird der Handtaster betätigt, öffnet das Ventil den Luftstrom und der Kolben eines angeschlossenen Zylinders fährt aus. Festo Didactic GmbH & Co. KG

30 Aufgabe : Pressen von Käselaiben Pneumatischen Schaltplan vervollständigen Vervollständigen Sie den pneumatischen Schaltplan für die Steuerung und tragen Sie die Anschlussbezeichnungen ein. A S 0Z 0Z Pneumatischer Schaltplan 6 Festo Didactic GmbH & Co. KG 54067

31 Aufgabe : Pressen von Käselaiben Ablaufbeschreibung Bauen Sie die Steuerung auf und beschreiben Sie ihren Ablauf. Ausgangsstellung In der Ausgangsstellung ist das Ventil S gesperrt. Die Kolbenstange des Zylinders A ist eingefahren. Schritt - Wird der Drucktaster des /-Wegeventils S gedrückt, strömt Druckluft in den Kolbenraum des Zylinders A und die Kolbenstange fährt aus. Schritt - Wird der Drucktaster losgelassen, entlüftet das Ventil S und der Zylinder A fährt aufgrund der Wirkung der Rückstellfeder in seine Ausgangsstellung zurück. Festo Didactic GmbH & Co. KG

32 Aufgabe : Pressen von Käselaiben Geräteliste erstellen Zu einer vollständigen Projektdokumentation gehört neben dem Schaltplan auch eine Geräteliste. Erstellen Sie die Geräteliste, indem Sie die benötigten Geräte und deren Anzahl in die unten stehende Tabelle eintragen! Menge Benennung Zylinder, einfachwirkend /-Wegeventil mit Taster, in Ruhestellung geöffnet Verteilerblock Einschaltventil mit Filterregelventil Druckluftquelle Geräteliste 8 Festo Didactic GmbH & Co. KG 54067