Berufsbildende Schulen Osnabrück Brinkstraße Mechatronik 1/11

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1 Mechatronik 1/11 Inhalte des Berufsschulunterrichts Mechatronik im 1. Ausbildungsjahr (Stand ) Zeitraum Themen, Inhalte Lernfeld 1 : Analysieren von Funktionszusammenhängen Feb. Juni Funktionsbeschreibungen (Deutsch u. Englisch) und Präsentationen bzw. Dokumentationen zu den technischen Systemen erstellen, die in den Lernfeldern 2, 3 und 4 behandelt werden Lernfeld 2: Herstellen mechanischer Teilsysteme (aktueller Lernträger: Handhebelpresse) September Oktober Dezember Januar Februar durchgehend in Anlehnung an die Technologiethemen Längen Längenmaße (metrisches und inch-system) und ihre Umrechnung, Längenteilung Messen von Längen mit Messschieber und Bügelmessschraube Maßtoleranzen: Allgemeintoleranzen, Passmaße, ISO-Toleranzsystem gestreckte Längen Grundlagen der Zerspanung Kraftbegriff und Darstellung von Kräften Kräftezerlegung am Keil Spanende Fertigungsverfahren: Meißeln, Sägen, Bohren, Senken, Reiben, Gewindeschneiden Werkstoffkunde Einteilung und Eigenschaften der Werkstoffe Normung von Stählen, Eisen-Guss-Werkstoffen und Nichtmetallen, Festigkeitsberechnungen Technische Kommunikation Darstellung und Bemaßung ebener Werkstücke Projektionszeichnen Einfache Zylinderschnitte Schnitt- und Halbschnittdarstellung Gewindedarstellung Schraubenverbindungen

2 Mechatronik 2/11 Inhalte des Berufsschulunterrichts Mechatronik im 1. Ausbildungsjahr 1.AJ Februar Mai Juni Lernfeld 3: Installieren elektrischer Betriebsmittel Wesen der Elektrizität Elektrische Grundgrößen: Spannung, Strom und Widerstand Messen von Strom-, Spannung und Widerstand Gesetze der Reihen- und der Parallelschaltung Gemischte Schaltungen Verhalten von Spannungsquellen Leistung, Arbeit, Wirkungsgrad, mechanische Energie Grundlagen der Messtechnik Kabel, Leitungen und Sicherungen für die Energie- und Informationsübertragung Schaltungen von Verbrauchern analysieren und dimensionieren Betriebsmittel dimensionieren und auswählen Stromwirkung auf den Organismus, Sicherheitsregeln, Hilfsmaßnahmen bei Unfällen, Maßnahmen gegen gefährliche Körperströme Kondensator, Spule Spannungsarten, Erzeugung von Wechselspannungen Kenngrößen des Wechselstromes Spule und Kondensator im Wechselstromkreis Februar Mai Kurs Grundlagen der elektrischen Schaltungstechnik Betriebsmittel auswählen und Schaltpläne erstellen, Funktionsanalyse von Schützschaltung, Motorschutzschalter, Schaltungen mit Logo realisieren Absprache mit LF 4! Lernfeld 4: Untersuchen der Energie- und Informationsflüsse in elektrischen, pneumatischen und hydraulischen Baugruppen März April Pneumatik Antriebe: Einfachwirkender Zyl., doppeltwirkender Zyl., kolbenstangenlose Zylinder Ventile: Wegeventile, Sperrventile, Stromventile Richtungssteuerungen, Geschwindigkeitssteuerungen, Steuerungen mit logischen Verknüpfungen, Steuerungen mit Speicherverhalten Funktionspläne Berechnungen: Einfache Zylinderberechnungen, Luftverbrauch, Kosten

3 Mechatronik 3/11 1.AJ Juni Lernfeld 5: Kommunizieren mit Hilfe von Datenverarbeitungssystemen Handhaben der Grundfunktionen eines Betriebssystems Umgang mit Standardsoftware Aufbau eines Computersystems Aufbau eines Netzwerkes

4 Mechatronik 4/11 Inhalte des Berufsschulunterrichts Mechatronik im 2. Ausbildungsjahr Zeitraum 2.AJ September Mai Themen, Inhalte Lernfeld 6: Planen und Organisieren von Arbeitsabläufen Dokumentation eines betrieblichen Arbeitsauftrags Schulisches Projekt oder Kooperationsprojekt mit den beteiligten Ausbildungsfirmen Funktionsbeschreibungen (Deutsch u. Englisch) und Präsentationen bzw. Dokumentationen der Anlage erstellen 2.AJ Dezember Januar März April Juli Lernfeld 7: Realisieren mechatronischer Teilsysteme Drehstromsysteme Stern- und Dreieckschaltung symmetrische und unsymmetrische Belastung Elektrische Antriebe Grundschaltung und Wirkungsweise von elektrischen Antrieben Drehstromasynchronmotoren, Einphasenmotoren, Gleichstrommotoren Betriebskennwerte und Kennlinien von Antrieben Erarbeitung mit Hilfe von Laborübungen Schutzmaßnahmen Gefahren durch Überlastung, Kurzschluss und Überspannung sowie Berechnung der erforderlichen Schutzelemente Stromwirkung auf den Organismus, Sicherheitsregeln, Hilfsmaßnahmen bei Unfällen Schutzmaßnahmen gegen gefährliche Körperströme nach geltenden Vorschriften Sensoren Wirkungsweise von Sensoren Ultraschallsensor, induktive-, kapazitive- und optische Sensoren Geeignete Sensoren für einen vorgegebenen Materialfluss auswählen Kennwerte von Sensoren messen und einstellen

5 Mechatronik 5/11 2.AJ Lernfeld 8: Design und Erstellen mechatronischer Systeme Dezember Elektropneumatik Magnetventile Grundschaltungen der Elektropneumatik Klemmenplan, Funktionsplan Weg-Schritt-Diagramm Systematische Störungssuche November Oktober November März Grundkurs SPS Aufbau und Funktionsprinzip einer SPS Grundlagen der SPS-Programmierung mit SIMATIC STEP 7: Binäre Verknüpfungen, Speicher, Zeitglieder, Zähler, Vergleicher Ablaufsteuerungen mit SPS Lineare und verzweigte Schrittketten mit Betriebsartenteil programmieren Inkrementale Wegmessung, Funktionsplan nach DIN EN GRAFCET Beispiel: Positionierung eines elektrischen Antriebes Lernträger: Drei-Achsen-Umsetzanlage

6 Mechatronik 6/11 Inhalte des Berufsschulunterrichts Mechatronik im 3. und 4. Ausbildungsjahr Zeitraum Themen, Inhalte Lernfeld 9: Untersuchen des Informationsflusses in komplexen mechatronischen Systemen 3. AJ November Regelungstechnik Kenngrößen von Steuerungen und Regelungen Verfahren zur Analyse von Reglern und Regelstrecken Physikalisches Verhalten von Regelkreisgliedern: P-, I-, D-Verhalten Reglerarten und Reglerparameter Geeigneten Regler auswählen und strukturieren Regelparameter optimal einstellen Lernträger: Temperaturregelung eines elektrischen Ofens mit mikroprozessorgesteuertem Einheitsregler (DR20) September Mai Robotertechnik Roboterbauarten Das Robotersystem: Kinematik, Antriebssystem, Messsystem Effektoren Roboterperipherie und Greifer, E/A-Anbindung Roboter/SPS Roboter als Slave Roboterprogrammierung, Projektvorbereitung s. LF13 3. AJ September Januar Lernfeld 10: Planen der Montage und Demontage Lesen von Gesamtzeichnungen, Teilzeichnungen und Stücklisten Normteilbezeichnungen Basiswissen Maschinenelemente: Welle-Nabe-Verbindungen, Lageranordnung, Wälzlager, Gleitlager, Kupplungen, Getriebebauarten Kraftwirkungen auf Einzelteile und Baugruppen (Kraft- und Energiefluss) Beanspruchungen von Bauelementen, typische Beanspruchungsarten Prüfen bei der Montage (ISO-Passungssystem, Form- und Lagetoleranzen) Montagewerkzeuge: z.b. Abziehvorrichtung, Montagehülse Arbeitsplanung der Montage und Demontage Funktionsprüfung, Erstellen von Prüfprotokollen

7 Mechatronik 7/11 Lernträger ist das in der Berufsschule vorhandene Getriebe (12 Ex.) 3. AJ September Januar Lernfeld 11: Inbetriebnahme, Fehlersuche und Instandsetzung Hydraulik Grundlagen der hydraulischen Messtechnik Druckverhältnisse und Volumenstromverhältnisse in Hydraulikanlagen, Druckaufbau, Kraftübersetzung, Druckübersetzung, Volumenstromübersetzung Komponenten der Hydraulik und ihr Betriebsverhalten: Antriebe, Wegeventile, Druckventile, Sperrventile, Stromventile Grund- und Standardschaltungen Störungssuche Lernträger ist eine hydraulische Hubstation, die am ALMAT-Stand simuliert wird. SPS, Erweiterte Operationen 3. AJ Dezember April Analoge Größen erfassen und verarbeiten mit A/D und D/A- Wandlerbaugruppen der SPS Beispiel: SPS als digitaler Regler für einen elektrischen Ofen Datenformate, Umwandlungsfunktionen für Datenformate Rechenoperationen Datenbausteine Umgang mit Funktionsbausteinen Aufgabe: Ansteuerung eines Schrittmotors Lernträger ist das Schrittmotor-Modell

8 Mechatronik 8/11 4. AJ Fortsetzung Lernfeld 11: Inbetriebnahme, Fehlersuche und Instandsetzung Grundbegriffe von Computernetzen Topologie und Verkabelung von Netzwerken Datenübertragung Beispiel: Vernetzung und Datenübertragung in Netzen am Beispiel eines Peer-to-Peer-Netzes Lernträger ist das Peer-to-Peer-Netz im SPS-Labor und der Profibus Bussysteme Oktober Aufbau und Funktion des Multi-Point-Interfaces (MPI) Aufgabe: Verbindung zweier Automatisierungsgeräte über den MPI-Bus Lernträger ist das Automatisierungssystem Simatic S7-300 Aufbau und Funktion des PROFIBUS- Systems Aufgabe: Steuerung eines Drehstromasynchronmotors mit Frequenzumrichter Programmierung eines Operatorpanels mit ProTool oder WinCC flexible und Betrieb über den PROFIBUS Lernträger sind das Automatisierungssystem Simatic S7-300, der Frequenzumrichter Micromaster sowie das Operatorpanel OP 7/OP 177 Steuerung von dezentralen Peripheriebaugruppen über PROFIBUS Aufgabe: Steuerung des Drei-Achsen-Modells über die dezentrale Peripheriebaugruppe ET200M und PROFIBUS Lernträger ist das Automatisierungssystem Simatic S7-300 mit CPU 315 DP, Peripheriebaugruppe ET200M und das Drei-Achsen-Modell

9 Mechatronik 9/11 4.AJ Januar Lernfeld 12: Vorbeugende Instandhaltung Alternativ: Begriffe und Maßnahmen der Instandhaltung nach DIN Instandhaltungsstrategien Erstellung und Anpassung von Wartungs- und Inspektionssplänen Wartungs- und Inspektionsaufgaben an ausgewählten mechanischen Einheiten (z.b. Führungen, Kupplungen, Kettengetrieben, Riemengetrieben, Zahnradgetrieben) Tribologie (Reibung, Verschleiß) Schmierung: Schmierstoffe, Schmierpläne Überprüfung von Sicherheitseinrichtungen Qualitätsmanagement Dokumentation Oder: Ausgewählte Themen der Mechatronik z.b. Proportionalhydraulik 3. AJ Mai Juni Lernfeld 13: Übergabe von mechatronischen Systemen an Kunden Abschlussprojekt der Berufsschule: Automatisierung des Multifunktionalen Produktionssystems (MPS) mit Anbindung der Roboterstation. oder Automatisierung des Produktionssystems Würfelfertigung mit Anbindung der Roboterstation. Programmierung (S7), Vernetzung (Profibus), Bedienung und Visualisierung (Pro-tool) und Inbetriebnahme eines Produktionssystems. Funktionsbeschreibungen (Deutsch u. Englisch) und Präsentationen bzw. Dokumentationen der Anlage erstellen.

10 Mechatronik 10/11 Übersicht über die Lernfelder für den Ausbildungsberuf Lernfelder 1 Analysieren von Funktionszusammenhängen in mechatronischen Systemen 2 Herstellen mechanischer Teilsysteme 3 Installieren elektrischer Betriebsmittel unter Beachtung sicherheitstechnischer Aspekte 4 Untersuchen der Energie- und Informationsflüsse in elektrischen, pneumatischen und hydraulischen Baugruppen 5 Kommunizieren mit Hilfe von Datenverarbeitungssystemen 6 Planen und Organisieren von Arbeitsabläufen 7 Realisieren von einfachen mechatronischen Komponenten 8 Design und Erstellen mechatronischer Systeme 9 Untersuchen des lnformationsflusses in komplexen mechatronischen Systemen 10 Planen der Montage und Demontage 11 Inbetriebnahme, Fehlersuche und Instandsetzung 1.Ausbildungsjahr 40 Std. 80 Std. 100 Std. 60 Std. 40 Std. 2.Ausbildungsjahr 40 Std. 100 Std. 140 Std. 3. und 4. Ausbildungsjahr 80 Std. 40 Std. 160 Std. 12 Vorbeugende Instandhaltung 80 Std. 13 Übergabe von mechatronischen 60 Std. Systemen an Kunden Summen 320 Std. 280 Std. 420 Std.

11 Mechatronik 11/11