Pneumatik Grundstufe. Arbeitsbuch TP 101. Mit CD-ROM. Festo Didactic de -MM1 -BG1 -RZ1 -RZ2 -QM1 -KH1 -SJ1 -SJ2 -BG1

Transkript

1 Pneumatik Grundstufe Arbeitsbuch TP 101 Mit CD-ROM -MM1 -BG1 -PG1 -PG2 -RZ RZ2 -QM KH SJ1 2 -BG1 2 -SJ Festo Didactic de

2 Bestell-Nr.: Stand: 04/2016 Autoren: Wolfgang Haring, Michel Metzger, Ralph-Christoph Weber Redaktion: Frank Ebel Grafik: Doris Schwarzenberger Layout: 06/2016, Frank Ebel Festo Didactic SE, Rechbergstraße 3, Denkendorf, Deutschland, 2016 Alle Rechte vorbehalten Der Käufer erhält ein einfaches, nicht-ausschließliches, zeitlich unbeschränktes und geografisch nur auf die Nutzung innerhalb des Standortes/Sitz des Käufers beschränktes Nutzungsrecht wie folgt. Der Käufer ist berechtigt, die Inhalte des Werkes zur Fortbildung seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, des Standortes zu nutzen und hierzu auch Teile der Inhalte zur Erstellung eigener Fortbildungsunterlagen zur Fortbildung seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Standortes unter Angabe der Quelle zu verwenden und für die Fortbildung am Standort zu kopieren. Bei Schulen/Hochschulen und Ausbildungsstätten umfasst das Nutzungsrecht auch die Nutzung für deren Schüler, Lehrgangsteilnehmer und Studenten des Standortes für den Unterricht. Ausgeschlossen ist in jedem Fall das Recht zur Veröffentlichung sowie zur Einstellung und Nutzung in Intranet- und Internet- sowie LMS-Plattformen und Datenbanken wie z. B. Moodle, die den Zugriff einer Vielzahl von Nutzern auch außerhalb des Standortes des Käufers ermöglichen. Weitere Rechte zu Weitergabe, Vervielfältigungen, Kopien, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen sowie die Übertragung, Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen, unabhängig ob ganz oder in Teilen, bedürfen der vorherigen Zustimmung der Festo Didactic. Hinweis Soweit in diesem Arbeitsbuch nur von Lehrer, Schüler etc. die Rede ist, sind selbstverständlich auch Lehrerinnen, Schülerinnen etc. gemeint. Die Verwendung nur einer Geschlechtsform soll keine geschlechtsspezifische Benachteiligung sein, sondern dient nur der besseren Lesbarkeit und dem besseren Verständnis der Formulierungen.

3 Inhalt Bestimmungsgemäße Verwendung Fehler! Textmarke nicht definiert. Vorwort Fehler! Textmarke nicht definiert. Einleitung Fehler! Textmarke nicht definiert. Arbeits- und Sicherheitshinweise Fehler! Textmarke nicht definiert. Trainingspaket Pneumatik (TP 100) Fehler! Textmarke nicht definiert. Lernziele der Grundstufe (TP 101) Fehler! Textmarke nicht definiert. Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben Fehler! Textmarke nicht definiert. Gerätesatz der Grundstufe (TP 101) Fehler! Textmarke nicht definiert. Zuordnung von Komponenten und Aufgaben Fehler! Textmarke nicht definiert. Hinweise für den Lehrer/Ausbilder Fehler! Textmarke nicht definiert. Struktur der Aufgaben Fehler! Textmarke nicht definiert. Referenzkennzeichnung der Geräte Fehler! Textmarke nicht definiert. Inhalte der CD-ROM Fehler! Textmarke nicht definiert. Aufgaben und Lösungen Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben... Fehler! Textmarke nicht definiert. Aufgabe 2: Nachlaufbremse einer Antriebswelle Aufgabe 3: Spannen von Brettern auf einer Sägevorrichtung Aufgabe 4: Verladen von Paketen Aufgabe 5: Stoppen von Milchflaschen Aufgabe 6: Öffnen und Schließen einer Rohrleitung Aufgabe 7: Absperren mit Schnellabschaltung Aufgabe 8: Betätigen einer Absperrvorrichtung Aufgabe 9: Erweiterung der Steuerung zum Pressen von Käselaiben Aufgabe 10: Spannen eines Werkstücks Aufgabe 11: Beladen von Gitterkörben Aufgabe 12: Ansteuern einer Schiebetür Aufgabe 13: Zuführen von Holzplatten Aufgabe 14: Pressen von Getränkedosen Aufgabe 15: Stempeln von Ventilgehäusen Aufgabe 16: Montieren von Verriegelungsbügeln Aufgabe 17: Etikettieren von Farbeimern Aufgabe 18: Reinigen von Werkstücken Aufgabe 19: Einpressen von Typenschildern Festo Didactic

4 Inhalt Aufgaben und Arbeitsblätter Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben... 3 Aufgabe 2: Nachlaufbremse einer Antriebswelle Aufgabe 3: Spannen von Brettern auf einer Sägevorrichtung Aufgabe 4: Verladen von Paketen Aufgabe 5: Stoppen von Milchflaschen Aufgabe 6: Öffnen und Schließen einer Rohrleitung Aufgabe 7: Absperren mit Schnellabschaltung Aufgabe 8: Betätigen einer Absperrvorrichtung Aufgabe 9: Erweiterung der Steuerung zum Pressen von Käselaiben Aufgabe 10: Spannen eines Werkstücks Aufgabe 11: Beladen von Gitterkörben Aufgabe 12: Ansteuern einer Schiebetür Aufgabe 13: Zuführen von Holzplatten Aufgabe 14: Pressen von Getränkedosen Aufgabe 15: Stempeln von Ventilgehäusen Aufgabe 16: Montieren von Verriegelungsbügeln Aufgabe 17: Etikettieren von Farbeimern Aufgabe 18: Reinigen von Werkstücken Aufgabe 19: Einpressen von Typenschildern IV Festo Didactic

5 Bestimmungsgemäße Verwendung Das Trainingspaket Pneumatik, Grundstufe ist nur zu benutzen: für die bestimmungsgemäße Verwendung im Lehr- und Ausbildungsbetrieb in sicherheitstechnisch einwandfreiem Zustand Die Komponenten des Trainingspakets sind nach dem heutigen Stand der Technik und den anerkannten sicherheitstechnischen Regeln gebaut. Dennoch können bei unsachgemäßer Verwendung Gefahren für Leib und Leben des Benutzers oder Dritter und Beeinträchtigungen der Komponenten entstehen. 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. Festo Didactic V

6 Vorwort Das Lernsystem Automatisierung und Technik von Festo Didactic orientiert sich an unterschiedlichen Bildungsvoraussetzungen und beruflichen Anforderungen. Abgeleitet hieraus ergibt sich die Gliederung des Lernsystems: Technologieorientierte Trainingspakete Mechatronik und Fabrikautomation Prozessautomation und Regelungstechnik Mobile Robotik Hybride Lernfabriken Parallel zu den Entwicklungen im Bildungsbereich und in der beruflichen Praxis wird das Lernsystem Automatisierung und Technik laufend aktualisiert und erweitert. Die technologieorientierten Trainingspakete befassen sich mit den Technologien Pneumatik, Elektropneumatik, Regelpneumatik, Hydraulik, Elektrohydraulik, Proportionalhydraulik, Regelhydraulik, Mobilhydraulik, Speicherprogrammierbare Steuerungen, Sensorik, Elektrotechnik, Elektronik und elektrischen Antrieben. Der modulare Aufbau des Lernsystems ermöglicht Anwendungen, die über die Grenzen der einzelnen Trainingspakete hinausgehen. Beispielsweise sind SPS-Ansteuerungen von pneumatischen, hydraulischen und elektrischen Antrieben möglich. VI Festo Didactic

7 Alle Trainingspakete setzen sich aus den folgenden Elementen zusammen: Hardware Medien Seminare Hardware Die Hardware der Trainingspakete besteht aus didaktisch aufbereiteten Industriekomponenten und Systemen. Die Komponentenauswahl und Ausführung in den Trainingspaketen ist speziell an die Projekte der begleitenden Medien angepasst. Medien Die Medien zu den einzelnen Themengebieten sind den Bereichen Teachware und Software zugeordnet. Die praxisorientierte Teachware umfasst: Fach- und Lehrbücher (Standardwerke zur Vermittlung fundamentaler Kenntnisse) Arbeitsbücher (praktische Aufgaben mit ergänzenden Hinweisen und Musterlösungen) Lexika, Handbücher, Fachbücher (bieten Fachinformationen zu vertiefenden Themenbereichen) Foliensammlungen und Videos (zur anschaulichen und lebendigen Unterrichtsgestaltung) Poster (für die übersichtliche Darstellung von Sachverhalten) Aus dem Bereich Software werden Programme für die folgenden Anwendungen bereitgestellt: Digitale Lernprogramme (didaktisch und medial aufbereitete Lerninhalte) Simulationssoftware Visualisierungssoftware Software zur Messdatenerfassung Projektierungs- und Konstruktionssoftware Programmiersoftware für Speicherprogrammierbare Steuerungen Die Lehr- und Lernmedien sind in mehreren Sprachen verfügbar. Sie sind für den Einsatz im Unterricht konzipiert, aber auch für ein Selbststudium geeignet. Lizenzarten der Arbeitsbücher Für Arbeitsbücher bieten wir Ihnen die drei folgenden Lizenzarten an: HomeUse-Lizenz Für den privaten Anwender. Sie bestellen das Arbeitsbuch online als PDF-Dokument. Alle Seiten des Arbeitsbuchs sind mit einem Wasserzeichen versehen. Das PDF-Dokument können Sie auf Ihrem PC abspeichern, ausdrucken und bearbeiten. Die Multimedia CD-ROM ist nicht im Lieferumfang enthalten. Campus-Lizenz Der Standard für den kommerziellen Einsatz. Sie bestellen eine gedruckte Version des Arbeitsbuchs mit Multimedia CD-ROM in der von Ihnen gewünschten Sprache. Die auf der Multimedia CD-ROM gespeicherten Dateien können Sie auf Ihrem PC abspeichern, ausdrucken und bearbeiten. Festo Didactic VII

8 Enterprise-Lizenz Für Großunternehmen und Bildungseinrichtungen mit mehreren Standorten. Sie bestellen entweder eine gedruckte Version des Arbeitsbuchs in der von Ihnen gewünschten Sprache mit einer Multimedia CD-ROM mit mehrsprachigen Inhalten oder eine Multimedia CD-ROM mit mehrsprachigen Inhalten. Die auf der Multimedia CD-ROM gespeicherten Dateien können Sie auf Ihrem PC abspeichern, ausdrucken und bearbeiten. Hinweis Die vollständigen Nutzungsrechte richten sich nach den Regelungen im Impressum des erworbenen Arbeitsbuchs. Haben Sie Tipps, Anregungen oder Vorschläge zur Verbesserung dieses Arbeitsbuchs? Dann senden Sie diese bitte per an Die Autoren und Festo Didactic freuen sich auf Ihre Rückmeldung. Seminare Ein umfassendes Seminarangebot zu den Inhalten der Trainingspakete rundet das Angebot in Aus- und Weiterbildung ab. VIII Festo Didactic

9 Einleitung Das vorliegende Arbeitsbuch ist ein Element aus dem Lernsystem Automatisierung und Technik von Festo Didactic. Das System bildet eine solide Grundlage für eine praxisorientierte Aus- und Weiterbildung. Das Trainingspaket TP 100 enthält ausschließlich rein pneumatische Steuerungen. Die Grundstufe TP 101 eignet sich für die Grundausbildung in pneumatischer Steuerungstechnik. Es werden Kenntnisse über die physikalischen Grundlagen der Pneumatik sowie Funktion und Einsatz pneumatischer Komponenten vermittelt. Mit dem Gerätesatz können einfache pneumatische Steuerungen aufgebaut werden. Die Aufbaustufe TP 102 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. Technische Voraussetzungen für den Aufbau der Steuerungen sind: Ein Learnline oder Learntop-S Arbeitsplatz ausgestattet mit einer Festo Didactic Profilplatte. Die Profilplatte hat 14 parallele T Nuten im Abstand von je 50 mm. Ein mobiler, schallgedämpfter Verdichter (230 V, maximal 800 kpa = 8 bar) zur Druckluftversorgung. 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 TP 101 werden die kompletten Steuerungen der 19 Aufgabenstellungen aufgebaut. Die theoretischen Grundlagen für das Verständnis der Aufgaben dieses Arbeitsbuchs können dem Lehrbuch Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik entnommen werden. Des Weiteren stehen Datenblätter der einzelnen Komponenten (Zylinder, Ventile, Messgeräte usw.) zur Verfügung. Festo Didactic IX

10 Arbeits- und Sicherheitshinweise Allgemein Die Auszubildenden dürfen nur unter Aufsicht einer Ausbilderin/eines Ausbilders an den Schaltungen arbeiten. Betreiben Sie elektrische Geräte (z. B. Netzgeräte, Verdichter, Hydraulikaggregate) nur in Ausbildungsräumen, die mit einer Fehlerstromschutzeinrichtung (RCD) ausgestattet sind. Beachten Sie die Angaben der Datenblätter zu den einzelnen Komponenten, insbesondere auch alle Hinweise zur Sicherheit! Störungen, die die Sicherheit beeinträchtigen können, dürfen nicht erzeugt werden. Tragen Sie Ihre persönliche Schutzausrüstung (Schutzbrille, Sicherheitsschuhe), wenn Sie an den Schaltungen arbeiten. Mechanik Energieversorgung ausschalten! Schalten Sie sowohl die Arbeitsenergie als auch die Steuerenergie aus, bevor Sie an der Schaltung arbeiten. Greifen Sie nur bei Stillstand in den Aufbau. Beachten Sie mögliche Nachlaufzeiten von Antrieben. Montieren Sie alle Komponenten fest auf die Profilplatte. Stellen Sie sicher, dass Grenztaster nicht frontal betätigt werden. Verletzungsgefahr bei der Fehlersuche! Benutzen Sie zur Betätigung der Grenztaster ein Werkzeug, z. B. einen Schraubendreher. Stellen Sie alle Komponenten so auf, dass das Betätigen von Schaltern und Trenneinrichtungen nicht erschwert wird. Beachten Sie Angaben zur Platzierung der Komponenten. Elektrik Spannungsfrei schalten! Schalten Sie die Spannungsversorgung aus, bevor Sie an der Schaltung arbeiten. Beachten Sie, dass elektrische Energie in einzelnen Komponenten gespeichert sein kann. Informationen hierzu finden Sie in den Datenblättern und Bedienungsanleitungen der Komponenten. Verwenden Sie nur Schutzkleinspannungen, maximal 24 V DC. Herstellen bzw. Abbauen von elektrischen Anschlüssen Stellen Sie elektrische Anschlüsse nur in spannungslosem Zustand her. Bauen Sie elektrische Anschlüsse nur in spannungslosem Zustand ab. X Festo Didactic

11 Verwenden Sie für die elektrischen Anschlüsse nur Verbindungsleitungen mit Sicherheitssteckern. Verlegen Sie Verbindungsleitungen so, dass sie nicht geknickt oder geschert werden. Verlegen Sie Leitungen nicht über heiße Oberflächen. Heiße Oberflächen sind mit einem Warnsymbol entsprechend gekennzeichnet. Achten Sie darauf, dass Verbindungsleitungen nicht dauerhaft unter Zug stehen. Ziehen Sie beim Abbauen der Verbindungsleitungen nur an den Sicherheitssteckern, nicht an den Leitungen. Pneumatik Drucklos schalten! Schalten Sie die Druckluftversorgung aus, bevor Sie an der Schaltung arbeiten. Prüfen Sie mit Druckmessgeräten, ob die komplette Schaltung drucklos ist. Beachten Sie, dass in Druckspeichern Energie gespeichert sein kann. Informationen hierzu finden Sie in den Datenblättern und Bedienungsanleitungen der Komponenten. 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 ausfahrende Zylinder! Platzieren Sie pneumatische Zylinder immer so, dass der Arbeitsraum der Kolbenstange über den gesamten Hubbereich frei ist. Stellen Sie sicher, dass die Kolbenstange nicht gegen starre Komponenten des Aufbaus fahren kann. Unfallgefahr durch abspringende Schläuche! Verwenden Sie kürzest mögliche Schlauchverbindungen. 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. Festo Didactic XI

12 Lärm durch ausströmende Druckluft Lärm durch ausströmende Druckluft kann schädlich für das Gehör sein. Reduzieren Sie den Lärm durch den Einsatz von Schalldämpfern oder tragen Sie einen Gehörschutz, falls der Lärm sich nicht vermeiden lässt. Alle Abluftanschlüsse der Komponenten der Gerätesätze sind mit Schalldämpfern versehen. Entfernen Sie diese Schalldämpfer nicht. Befestigungstechnik Die Trägerplatten der Geräte sind mit der Befestigungsvariante A, B, C oder D ausgestattet: Variante A, Rastsystem Leichte nicht belastbare Geräte (z. B. Wegeventile). Geräte einfach in die Nut der Profilplatte einklipsen. Lösen der Geräte durch Betätigung des blauen Hebels. Variante B, Drehsystem Mittelschwere belastbare Geräte (z. B. Antriebe). 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 Hammermuttern befestigt. Variante D, Stecksystem Leichte nicht belastbare Geräte mit Steckbolzen (z. B. Meldeeinrichtung). Sie werden mit Steckadaptern befestigt. Notwendiges Zubehör Zur Auswertung der aufgebauten Steuerungen wird eine Stoppuhr benötigt. Mit der Stoppuhr werden: Drosselrückschlagventile so eingestellt, dass die Aus- oder Einfahrzeit der Zylinder vorgegebene Werte erreicht, Pneumatische Timer eingestellt. XII Festo Didactic

13 Trainingspaket Pneumatik (TP 100) Das Trainingspaket TP 100 besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Ausbildungsmitteln sowie Seminaren. Gegenstand dieses Paketes sind ausschließlich rein pneumatische Steuerungen. Einzelne Elemente aus dem Trainingspaket TP 100 können auch Bestandteil anderer Pakete sein. Wichtige Komponenten des TP 100 Fester Arbeitsplatz mit Festo Didactic Profilplatte Gerätesätze oder Einzelkomponenten (z. B. Zylinder, Wegeventile, Vorwahlzähler, Taktstufenbausteine, Logikelemente, pneumatische Näherungsschalter) Optionale Lernmittel (z. B. optische Anzeigen, 5/3-Wegeventil, ziehende/drückende Last) Komplette Laboreinrichtungen Medien Die Teachware zum Trainingspaket TP 100 besteht aus einem Lehrbuch und Arbeitsbüchern. Das Lehrbuch vermittelt die physikalischen und technischen Grundlagen der Pneumatik und der Elektropneumatik. Die Arbeitsbücher enthalten zu jeder Aufgabe die Aufgabenblätter, die Lösungen zu jedem einzelnen Arbeitsblatt und eine CD-ROM. Ein Satz gebrauchsfertiger Aufgaben- und Arbeitsblätter zu jeder Aufgabe wird mit jedem Arbeitsbuch geliefert. Datenblätter zu den Hardware-Komponenten werden mit dem Gerätesatz zur Verfügung gestellt. Medien Lehrbuch Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik Arbeitsbücher Pneumatik, Grundstufe (TP 101) Pneumatik, Aufbaustufe (TP 102) Optionale Teachware Pneumatische Grundsteuerungen Praxiswissen Simulationssoftware FluidSIM Pneumatik WBT Pneumatik Schnittmodelle Satz mit Aufbewahrungskoffer Als Software zum Trainingspaket TP 100 stehen FluidSIM P und das digitale Lernprogramm Pneumatik zur Verfügung. FluidSIM P unterstützt bei der Unterrichtsvorbereitung. Pneumatische Steuerungen können erstellt und simuliert werden. Das digitale Lernprogramm Pneumatik vermittelt die Grundlagen pneumatischer Steuerungen. Anhand von Beispielen aus der industriellen Praxis erarbeitet der Lernende die Grundlagen der Pneumatik und lernt die Komponenten pneumatischer Anlagen kennen. 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. Festo Didactic XIII

14 Lernziele der Grundstufe (TP 101) Komponenten Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines einfachwirkenden Zylinders. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines doppeltwirkenden Zylinders. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines 3/2-Wegeventils. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines 5/2-Wegeventils. Sie kennen die Funktion eines 5/2-Wegeventil mit pneumatischer Ansteuerung. Sie kennen den Aufbau und die Funktion magnetischer Näherungsschalter. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines Druckschaltventils. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines Druckregelventils. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines pneumatischen Timers. Schaltungen Sie können Betätigungsarten von Wegeventilen erkennen und skizzieren. Sie können eine direkte Ansteuerung erklären und aufbauen. Sie können Schaltungen analysieren und bewerten. Sie können eine indirekte Ansteuerung erklären und aufbauen. Sie kennen den Unterschied zwischen einem Signalglied und einem Steuerglied. Sie können Drosselungsarten unterscheiden und nach Vorgaben einsetzen. 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 können 5/2-Wegeventile unterscheiden und nach Vorgaben auswählen und einsetzen. Sie können bestehende Schaltungen weiter entwickeln. Sie können druckabhängige Steuerungen aufbauen. Sie können bestehende Schaltungen analysieren und nach Vorgaben optimieren. Sie können Schaltungen mit oszillierenden Bewegungen aufbauen. Sie können pneumatische Timer abhängig von Randbedingungen einsetzen. Sie können zeitabhängige Steuerungen aufbauen. Sie können den GRAFCET für einen Ablauf erstellen. Sie können Schaltungen mit zwei Zylindern analysieren und aufbauen. Messungen, Einstellungen und Berechnungen Sie können den Druck in pneumatischen Steuerungen messen. Sie können Aus- und Einfahrgeschwindigkeiten von Zylindern einstellen. XIV Festo Didactic

15 Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben Lernziele Aufgabe Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines einfachwirkenden Zylinders. Sie kennen den Aufbau und die Funktion 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 Funktion eines doppeltwirkenden Zylinders. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines 5/2-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. Sie kennen eine Art der Signalspeicherung in pneumatischen Steuerungen. Festo Didactic XV

16 Aufgabe Lernziel 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 Funktion magnetischer Näherungsschalter. Sie können 5/2-Wegeventile unterscheiden und nach Vorgaben auswählen und einsetzen. Sie können bestehende Schaltungen weiter entwickeln. Sie kennen Aufbau und Funktion eines Druckschaltventils. Sie können druckabhängige Steuerungen aufbauen. Sie kennen Aufbau und Funktion eines Druckregelventils. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines pneumatischen Timers. Sie können den GRAFCET für einen Ablauf erstellen. Sie können Schaltungen mit oszillierenden Bewegungen aufbauen. Sie können pneumatische Timer abhängig von Randbedingungen einsetzen. Sie können Schaltungen mit zwei Zylindern analysieren und aufbauen. XVI Festo Didactic

17 Gerätesatz der Grundstufe (TP 101) 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 (TP 101), Bestell-Nr Menge Benennung Bestell-Nr. 2 3/2-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung gesperrt /2-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung geöffnet /2-Wegeventil mit Wahlschalter, in Ruhestellung gesperrt /2-Wege-Rollenstößelventil, in Ruhestellung gesperrt /2-Wegeventil, einseitig druckluftbetätigt /2-Wegeventil mit Wahlschalter /2-Wegeventil, einseitig druckluftbetätigt /2-Wege-Impulsventil, beidseitig druckluftbetätigt Einfachwirkender Zylinder Doppeltwirkender Zylinder Näherungsschalter, pneumatisch, mit Zylinderbefestigung Drosselrückschlagventil Schnellentlüftungsventil Druckmessgerät Druckregelventil mit Druckmessgerät Druckschaltventil Wechselventil (ODER) Zweidruckventil (UND) Pneumatischer Timer, in Ruhestellung gesperrt Einschaltventil mit Filterregelventil Verteilerblock Steckhülse T-Steckverbinder Kunststoffschlauch 4 x 0,75, silber, 10 m Festo Didactic XVII

18 Symbole des Gerätesatzes Komponente Symbol Komponente Symbol 3/2-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung gesperrt Einfachwirkender Zylinder 3/2-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung geöffnet Doppeltwirkender Zylinder 3/2-Wegeventil mit Wahlschalter Pneumatischer Näherungsschalter 3/2-Wege- Rollenstößelventil, in Ruhestellung gesperrt Drosselrückschlagventil 3/2-Wegeventil, einseitig druckluftbetätigt Schnellentlüftungsventil 5/2-Wegeventil mit Wahlschalter Druckmessgerät (Manometer) Wechselventil Druckregelventil mit Druckmessgerät Zweidruckventil Pneumatischer Timer, in Ruhestellung gesperrt XVIII Festo Didactic

19 Komponente Symbol 5/2-Wegeventil, einseitig druckluftbetätigt 5/2-Wege-Impulsventil, beidseitig druckluftbetätigt Druckschaltventil Einschaltventil mit Filterregelventil Verteilerblock Festo Didactic XIX

20 Zuordnung von Komponenten und Aufgaben Aufgabe Komponente Zylinder, einfachwirkend Zylinder, doppeltwirkend Drosselrückschlagventil Schnellentlüftungsventil 1 1 Druckmessgerät (Manometer) /2-Wegeventil mit Drucktaster, Ruhestellung gesperrt 3/2-Wegeventil mit Drucktaster, Ruhestellung geöffnet 3/2-Wegeventil mit Wahlschalter, Ruhestellung gesperrt 3/2-Wege-Rollenstößelventil, Ruhestellung gesperrt Pneumatischer Näherungsschalter /2-Wege-Pneumatikventil 1 1 3/2-Wege-Pneumatik-Impulsventil 1 1 5/2-Wegeventil mit Wahlschalter /2-Wege-Pneumatikventil /2-Wege-Pneumatik-Impulsventil Wechselventil Zweidruckventil Druckschaltventil Druckregelventil mit Manometer Pneumatischer Timer, Ruhestellung gesperrt 1 1 Verteilerblock Einschaltventil mit Filterregelventil XX Festo Didactic

21 Hinweise für den Lehrer/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. 2 Wochen. Mit Techniker- oder Ingenieurausbildung: ca. 1 Woche. Komponenten des Gerätesatzes Lehrbuch, Arbeitsbuch und Gerätesatz sind aufeinander abgestimmt. Für alle 19 Aufgaben benötigen Sie nur die Komponenten eines Gerätesatzes TP 101. Jede Aufgabe kann auf einer Profilplatte mit mindestens 700 mm Breite aufgebaut werden. Normen Im vorliegenden Arbeitsbuch werden die folgenden Normen angewendet: ISO : Fluidtechnik, Graphische Symbole und Schaltpläne, Symbole DIN EN : Industrielle Systeme, Anlagen und Ausrüstungen und Industrieprodukte; Strukturierungsprinzipien und Referenzkennzeichnung Kennzeichnung der Lösungen Lösungstexte und Ergänzungen in Grafiken oder Diagrammen sind rot dargestellt. Kennzeichnungen in den Arbeitsblättern Zu ergänzende Texte sind durch Schreiblinien oder graue Tabellenzellen gekennzeichnet. Zu ergänzende Grafiken sind durch Raster hinterlegt. Hinweise für den Unterricht Hier werden zusätzliche Informationen zu den einzelnen Komponenten und den aufgebauten Steuerungen gegeben. Diese Hinweise sind in den Arbeitsblättern nicht enthalten. Festo Didactic XXI

22 Lösungen Die in diesem Arbeitsbuch angegebenen Lösungen sind Ergebnisse von Testmessungen. Die Resultate Ihrer Messungen können von diesen Daten abweichen. Lernfelder Im Folgenden ist eine Zuordnung der Lernfelder der Berufsschule auf das Ausbildungsthema Fluidtechnik für ausgewählte Ausbildungsberufe dargestellt. Ausbildungsberuf Lernfeld Thema Elektroniker/in für Automatisierungstechnik 3 Steuerungen analysieren und anpassen 6 Anlagen realisieren und deren Sicherheit prüfen Industriemechaniker/in 6 Installieren und In Betrieb nehmen steuerungstechnischer Systeme Mechatroniker/in 4 Untersuchen der Energie- und Informationsflüsse in elektrischen, pneumatischen und hydraulischen Baugruppen 7 Realisieren mechatronischer Teilsysteme Struktur der Aufgaben Alle 19 Aufgaben haben den gleichen methodischen Aufbau. Die Aufgaben sind gegliedert in: Titel Lernziele Problemstellung Lageplan Randbedingungen Arbeitsaufträge Arbeitshilfen Arbeitsblätter Das Arbeitsbuch enthält die Lösung zu jedem Arbeitsblatt aller 19 Aufgaben. XXII Festo Didactic

23 Referenzkennzeichnung der Geräte Die Referenzkennzeichnung in den Schaltplänen erfolgt nach DIN EN : Industrielle Systeme, Anlagen und Ausrüstungen und Industrieprodukte Strukturierungsprinzipien und Referenzkennzeichnung Teil 2: Klassifizierung von Objekten und Kennbuchstaben von Klassen. Der produktbezogene Aspekt der Geräte wird betrachtet, daher beginnen alle Referenzkennzeichen mit einem Bindestrich. Abhängig vom Gerät werden Kennbuchstaben vergeben. Haben mehrere Geräte innerhalb eines Schaltkreises den gleichen Kennbuchstaben, werden diese Geräte durchnummeriert. Zylinder: -MM1, -MM2,... Ventile: -QM1, -QM2, -KH1, -KH2, -RM1, -RZ1, Sensoren: -BG1, -BG2, -BF1, -BP1,... Signaleingabe: -SF1, -SF2, -SJ1, -SJ2,... Zubehör: -AZ1, -AZ2, -XM1, -XM2, -PG1, Inhalte der CD-ROM Bei den Lizenzarten Campus-Lizenz und Enterprise-Lizenz wird mit dem Arbeitsbuch eine Multimedia CD-ROM geliefert. Das komplette Arbeitsbuch ist auf dieser CD-ROM als PDF-Datei gespeichert. Zusätzlich stellt die CD-ROM Ihnen ergänzende Medien zur Verfügung. Die CD-ROM enthält folgende Ordner: Bedienungsanleitungen Bilder FluidSIM Schaltpläne Präsentationen Videos Bedienungsanleitungen Bedienungsanleitungen für verschiedene Geräte des Trainingspakets stehen zur Verfügung. Diese Anleitungen helfen bei Einsatz und Inbetriebnahme der Geräte. Bilder Fotos und Grafiken von Komponenten und industriellen Anwendungen werden bereitgestellt. Hiermit können eigene Aufgabenstellungen illustriert werden. Auch Projektpräsentationen können durch den Einsatz dieser Abbildungen ergänzt werden. FluidSIM Schaltpläne Für alle Aufgaben des Trainingspakets sind die FluidSIM Schaltpläne in diesem Verzeichnis hinterlegt. Festo Didactic XXIII

24 Präsentationen Kurzpräsentationen für Geräte des Trainingspakets sind in diesem Verzeichnis gespeichert. Diese Präsentationen können z.b. bei der Erstellung von Projektpräsentationen verwendet werden. Videos Einige Videos industrieller Anwendungen runden die Medien zum Trainingspaket ab. In kurzen Sequenzen werden Anwendungen in realer Umgebung dargestellt. XXIV Festo Didactic

25 Inhalt Aufgaben und Lösungen Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben... 3 Aufgabe 2: Nachlaufbremse einer Antriebswelle Aufgabe 3: Spannen von Brettern auf einer Sägevorrichtung Aufgabe 4: Verladen von Paketen Aufgabe 5: Stoppen von Milchflaschen Aufgabe 6: Öffnen und Schließen einer Rohrleitung Aufgabe 7: Absperren mit Schnellabschaltung Aufgabe 8: Betätigen einer Absperrvorrichtung Aufgabe 9: Erweiterung der Steuerung zum Pressen von Käselaiben Aufgabe 10: Spannen eines Werkstücks Aufgabe 11: Beladen von Gitterkörben Aufgabe 12: Ansteuern einer Schiebetür Aufgabe 13: Zuführen von Holzplatten Aufgabe 14: Pressen von Getränkedosen Aufgabe 15: Stempeln von Ventilgehäusen Aufgabe 16: Montieren von Verriegelungsbügeln Aufgabe 17: Etikettieren von Farbeimern Aufgabe 18: Reinigen von Werkstücken Aufgabe 19: Einpressen von Typenschildern Festo Didactic

26 Inhalt 2 Festo Didactic

27 Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben Lernziele Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben, kennen Sie den Aufbau und die Funktion eines einfachwirkenden Zylinders. können Sie die Kolbenkraft eines einfachwirkenden Zylinders berechnen. kennen Sie den Aufbau und die Funktion eines 3/2-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 Pressvorrichtung Festo Didactic

28 Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben Beschreibung des Prozesses 1. Die Käselaibe werden von Hand in die Vorrichtung eingesetzt. 2. Durch Betätigen des Drucktasters fährt die Kolbenstange des Zylinders aus und drückt den Deckel auf die Form. 3. Der Drucktaster wird solange gedrückt gehalten, bis der Pressvorgang abgeschlossen ist. 4. Wird der Drucktaster losgelassen, fährt die Kolbenstange wieder ein und gibt die Form frei. 5. Der Käselaib kann entnommen werden. Randbedingungen Setzen Sie einen einfachwirkenden Zylinder ein. Führen Sie die pneumatische Steuerung des Zylinders durch ein handbetätigtes Ventil aus. Arbeitsaufträge 1. Beschreiben Sie den Aufbau und die Funktion eines einfachwirkenden Zylinders. 2. Berechnung Sie die Kolbenkraft eines einfachwirkenden Zylinders. 3. Beschreiben Sie die Funktion eines 3/2-Wegeventils, in Ruhestellung gesperrt. 4. Ergänzen Sie den pneumatischen Schaltplan für die Pressvorrichtung. 5. Erstellen Sie eine Geräteliste. 6. Bauen Sie die Steuerung auf. 7. Überprüfen Sie den Aufbau der Steuerung. 8. Beschreiben Sie den Ablauf der Steuerung. Arbeitshilfen Tabellenbücher Lehrbuch Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik Datenblätter der Komponenten Konstruktions- und Simulationssoftware FluidSIM P WBT Pneumatik Sicherheitshinweise Begrenzen Sie für diese Aufgabe den Druck am Filterregelventil (Wartungseinheit) auf maximal 350 kpa (3,5 bar). Beim Abspringen von Schläuchen: Schalten Sie die Druckluftzufuhr sofort ab. 4 Festo Didactic

29 Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben 1. Aufbau und Funktion eines einfachwirkenden Zylinders Einfachwirkender Zylinder Schaltzeichen und Schnittbild a) Vergleichen Sie das abgebildete Schaltzeichen mit der schematischen Darstellung des einfachwirkenden Zylinders. Überprüfen Sie, ob Übereinstimmung zwischen beiden Darstellungen besteht. Zwischen den beiden Darstellungen besteht Übereinstimmung. Dargestellt ist ein einfachwirkender Zylinder. In der Ruhestellung ist die Kolbenstange durch die Rückstellfeder eingefahren. Am Kolben ist ein Permanentmagnet zur Positionsabfrage montiert. b) Ordnen Sie jedem Bauteil die entsprechende Zahl in der obigen Zeichnung zu. Bauteil Bezeichnung 4 Zylinderrohr 1 Abschlussdeckel 8 Lagerdeckel 6 Kolbenstange 10 Kolben 3 Magnetring 11 Kolbendichtung 9 Rückstellfeder 2 Druckluftanschluss 7 Führungsbuchse 5 Entlüftungsbohrung Festo Didactic

30 Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben c) Beschreiben Sie den Aufbau und die Funktion 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 bewegt sich der Kolben nach vorne. Erst wenn der Kolben ganz ausgefahren ist, baut sich der Druck bis zum vollen Betriebsdruck auf. Fällt der Druck ab, 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. 2. Berechnung der Kolbenkraft eines einfachwirkenden Zylinders Information Die theoretische Kolbenkraft wird nach folgender Formel berechnet: Fth = A p Fth theoretische Kolbenkraft (N) A nutzbare Kolbenfläche (m 2 ) 2 D π ( ) 4 p Arbeitsdruck (Pa) D Zylinderdurchmesser (m) Für die Praxis ist die effektive Kolbenkraft Feff 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 (FR) mit ca. 10% der theoretischen Kolbenkraft angenommen werden. Für die effektive Kolbenkraft einfachwirkender Zylinder gilt: Feff = A p (FR + FF) Feff effektive Kolbenkraft (N) FR Reibungskraft (ca. 10% von Fth) (N) FF Kraft der Rückstellfeder (N) 6 Festo Didactic

31 Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben Berechnen Sie die effektive Kolbenkraft im Vorhub für den eingesetzten Zylinder bei einem Arbeitsdruck von 600 kpa (6 bar). Berechnen von Kolbenfläche und Kolbenkraft (Zylinderdurchmesser in m, Arbeitsdruck in Pa) 2 2 0,02 m 3,14 A = ( ) = 0, m 2 4 Feff = 0,9 A p FF Berechnen von Kolbenfläche und Kolbenkraft (Zylinderdurchmesser in cm, Arbeitsdruck in bar) cm 3,14 A = ( ) = 3,14 cm 2 4 Feff = 0,9 A p FF Feff = 0,9 0, m Pa 13,6 N Feff = 169,56 N 13,6 N = 155,96 N Feff = 0,9 3,14 cm 2 60 N 2 cm 13,6 N Feff = 169,56 N 13,6 N = 155,96 N Hinweis Entnehmen Sie die benötigten Daten aus dem Datenblatt des Zylinders. Hinweis für den Unterricht Bei dem eingesetzten Zylinder beträgt der Kolbendurchmesser 20 mm und die Federrückstellkraft 13,6 N. 3. Funktion eines 3/2-Wegeventils, in Ruhestellung gesperrt a) Ergänzen Sie das Schaltzeichen eines 3/2-Wegeventils, handbetätigt, federrückgestellt, in Ruhestellung gesperrt. 3/2-Wegeventil, handbetätigt, federrückgestellt, in Ruhestellung gesperrt Schaltzeichen und Schnittbild Festo Didactic

32 Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben b) Beschreiben Sie die Funktion des 3/2-Wegeventils. Ein 3/2-Wegeventil hat 3 Anschlüsse und 2 Schaltstellungen. Es wird in Ruhestellung dargestellt. In Ruhestellung gesperrt bedeutet, dass die Druckluft nicht durch das Ventil strömen kann. Wird der Drucktaster betätigt, öffnet das 3/2-Wegeventil den Luftstrom. Der Kolbenraum eines angeschlossenen Zylinders wird belüftet und die Kolbenstange fährt aus. 4. Ergänzen des pneumatischen Schaltplans Ergänzen Sie den pneumatischen Schaltplan für die Pressvorrichtung. Ergänzen Sie unvollständige Schaltzeichen. Kennzeichnen Sie die einzelnen Komponenten und tragen Sie die fehlenden Anschlussbezeichnungen ein. 8 Festo Didactic

33 Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben 5. Erstellen der Geräteliste Erstellen Sie die Geräteliste. Tragen Sie Menge, Kennzeichnung und Benennung der benötigten Komponenten in die unten stehende Tabelle ein. Menge Kennzeichnung Benennung 1 -MM1 Zylinder, einfachwirkend 1 -SJ1 3/2-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung gesperrt 1 -XM1 Verteilerblock 1 -AZ1 Einschaltventil mit Filterregelventil 1 Druckluftquelle 6. Aufbauen der Steuerung Beachten Sie beim Aufbau der Steuerung die folgenden Punkte: Benutzen Sie den Schaltplan. Bezeichnen Sie die Komponenten. Verlegen Sie die Druckluftschläuche möglichst kurz. Stecken Sie die Druckluftschläuche bis zum Anschlag in die Steckverbindung. Markieren Sie angeschlossene Druckluftschläuche im Schaltplan. 7. Überprüfen des Steuerungsaufbaus Beachten Sie bei der Inbetriebnahme der Steuerung die folgenden Punkte: Kontrollieren Sie alle Schlauchverbindungen. Reduzieren Sie für den ersten Probelauf den Druck am Filterregelventil (Wartungseinheit) auf 350 kpa (3,5 bar). Schalten Sie die Druckluftzufuhr an der Wartungseinheit ein. Kontrollieren Sie die Funktion der Steuerung. Erhöhen Sie den Druck auf den Wert, der in der Aufgabenstellung vorgegeben ist. Lassen Sie die Steuerung mehrmals einen kompletten Zyklus durchlaufen. Festo Didactic

34 Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben Verletzungsgefahr beim Einschalten der Druckluft! Zylinder können selbsttätig aus- und einfahren. Verletzungsgefahr beim Abspringen von Druckluftschläuchen! Schalten Sie beim Abspringen von Druckluftschläuchen die Druckluftzufuhr sofort ab. 8. Beschreiben des Ablaufs der Steuerung Beschreiben Sie die einzelnen Schritte des Steuerungsablaufs. Ausgangsstellung In der Ausgangsstellung ist das 3/2-Wegeventil -SJ1 gesperrt. Die Kolbenstange des Zylinders -MM1 ist eingefahren. Schritt 1-2 Wird der Drucktaster des 3/2-Wegeventils -SJ1 gedrückt, strömt Druckluft in den Kolbenraum des Zylinders -MM1 und die Kolbenstange fährt aus. Schritt 2-3 Wird der Drucktaster losgelassen, entlüftet das 3/2-Wegeventil -SJ1 und die Kolbenstange des Zylinders -MM1 fährt aufgrund der Wirkung der Rückstellfeder in die Ausgangsstellung zurück. 10 Festo Didactic

35 Inhalt Aufgaben und Arbeitsblätter Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben... 3 Aufgabe 2: Nachlaufbremse einer Antriebswelle Aufgabe 3: Spannen von Brettern auf einer Sägevorrichtung Aufgabe 4: Verladen von Paketen Aufgabe 5: Stoppen von Milchflaschen Aufgabe 6: Öffnen und Schließen einer Rohrleitung Aufgabe 7: Absperren mit Schnellabschaltung Aufgabe 8: Betätigen einer Absperrvorrichtung Aufgabe 9: Erweiterung der Steuerung zum Pressen von Käselaiben Aufgabe 10: Spannen eines Werkstücks Aufgabe 11: Beladen von Gitterkörben Aufgabe 12: Ansteuern einer Schiebetür Aufgabe 13: Zuführen von Holzplatten Aufgabe 14: Pressen von Getränkedosen Aufgabe 15: Verpacken von Broschüren Aufgabe 16: Montieren von Verriegelungsbügeln Aufgabe 17: Etikettieren von Farbeimern Aufgabe 18: Reinigen von Werkstücken Aufgabe 19: Einpressen von Typenschildern Festo Didactic

36 Inhalt 2 Festo Didactic

37 Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben Lernziele Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben, kennen Sie den Aufbau und die Funktion eines einfachwirkenden Zylinders. können Sie die Kolbenkraft eines einfachwirkenden Zylinders berechnen. kennen Sie den Aufbau und die Funktion eines 3/2-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 Pressvorrichtung Festo Didactic

38 Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben Beschreibung des Prozesses 1. Die Käselaibe werden von Hand in die Vorrichtung eingesetzt. 2. Durch Betätigen des Drucktasters fährt die Kolbenstange des Zylinders aus und drückt den Deckel auf die Form. 3. Der Drucktaster wird solange gedrückt gehalten, bis der Pressvorgang abgeschlossen ist. 4. Wird der Drucktaster losgelassen, fährt die Kolbenstange wieder ein und gibt die Form frei. 5. Der Käselaib kann entnommen werden. Randbedingungen Setzen Sie einen einfachwirkenden Zylinder ein. Führen Sie die pneumatische Steuerung des Zylinders durch ein handbetätigtes Ventil aus. Arbeitsaufträge 1. Beschreiben Sie den Aufbau und die Funktion eines einfachwirkenden Zylinders. 2. Berechnung Sie die Kolbenkraft eines einfachwirkenden Zylinders. 3. Beschreiben Sie die Funktion eines 3/2-Wegeventils, in Ruhestellung gesperrt. 4. Ergänzen Sie den pneumatischen Schaltplan für die Pressvorrichtung. 5. Erstellen Sie eine Geräteliste. 6. Bauen Sie die Steuerung auf. 7. Überprüfen Sie den Aufbau der Steuerung. 8. Beschreiben Sie den Ablauf der Steuerung. Arbeitshilfen Tabellenbücher Lehrbuch Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik Datenblätter der Komponenten Konstruktions- und Simulationssoftware FluidSIM P WBT Pneumatik Sicherheitshinweise Begrenzen Sie für diese Aufgabe den Druck am Filterregelventil (Wartungseinheit) auf maximal 350 kpa (3,5 bar). Beim Abspringen von Schläuchen: Schalten Sie die Druckluftzufuhr sofort ab. 4 Name: Datum: Festo Didactic

39 Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben 1. Aufbau und Funktion eines einfachwirkenden Zylinders Einfachwirkender Zylinder Schaltzeichen und Schnittbild a) Vergleichen Sie das abgebildete Schaltzeichen mit der schematischen Darstellung des einfachwirkenden Zylinders. Überprüfen Sie, ob Übereinstimmung zwischen beiden Darstellungen besteht. b) Ordnen Sie jedem Bauteil die entsprechende Zahl in der obigen Zeichnung zu. Bauteil Bezeichnung Zylinderrohr Abschlussdeckel Lagerdeckel Kolbenstange Kolben Magnetring Kolbendichtung Rückstellfeder Druckluftanschluss Führungsbuchse Entlüftungsbohrung Festo Didactic Name: Datum: 5

40 Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben c) Beschreiben Sie den Aufbau und die Funktion eines einfachwirkenden Zylinders 2. Berechnung der Kolbenkraft eines einfachwirkenden Zylinders Information Die theoretische Kolbenkraft wird nach folgender Formel berechnet: Fth = A p Fth theoretische Kolbenkraft (N) A nutzbare Kolbenfläche (m 2 ) 2 D π ( ) 4 p Arbeitsdruck (Pa) D Zylinderdurchmesser (m) Für die Praxis ist die effektive Kolbenkraft Feff 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 (FR) mit ca. 10% der theoretischen Kolbenkraft angenommen werden. Für die effektive Kolbenkraft einfachwirkender Zylinder gilt: Feff = A p (FR + FF) Feff effektive Kolbenkraft (N) FR Reibungskraft (ca. 10% von Fth ) (N) FF Kraft der Rückstellfeder (N) 6 Name: Datum: Festo Didactic

41 Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben Berechnen Sie die effektive Kolbenkraft im Vorhub für den eingesetzten Zylinder bei einem Arbeitsdruck von 600 kpa (6 bar). Berechnen von Kolbenfläche und Kolbenkraft Hinweis Entnehmen Sie die benötigten Daten aus dem Datenblatt des Zylinders. 3. Funktion eines 3/2-Wegeventils, in Ruhestellung gesperrt a) Ergänzen Sie das Schaltzeichen eines 3/2-Wegeventils, handbetätigt, federrückgestellt, in Ruhestellung gesperrt. 3/2-Wegeventil, handbetätigt, federrückgestellt, in Ruhestellung gesperrt Schaltzeichen und Schnittbild Festo Didactic Name: Datum: 7

42 Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben b) Beschreiben Sie die Funktion des 3/2-Wegeventils. 4. Ergänzen des pneumatischen Schaltplans Ergänzen Sie den pneumatischen Schaltplan für die Pressvorrichtung. Ergänzen Sie unvollständige Schaltzeichen. Kennzeichnen Sie die einzelnen Komponenten und tragen Sie die fehlenden Anschlussbezeichnungen ein. 8 Name: Datum: Festo Didactic

43 Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben 5. Erstellen der Geräteliste Erstellen Sie die Geräteliste. Tragen Sie Menge, Kennzeichnung und Benennung der benötigten Komponenten in die unten stehende Tabelle ein. Menge Kennzeichnung Benennung 1 Verteilerblock 1 Einschaltventil mit Filterregelventil 1 Druckluftquelle 6. Aufbauen der Steuerung Beachten Sie beim Aufbau der Steuerung die folgenden Punkte: Benutzen Sie den Schaltplan. Bezeichnen Sie die Komponenten. Verlegen Sie die Druckluftschläuche möglichst kurz. Stecken Sie die Druckluftschläuche bis zum Anschlag in die Steckverbindung. Markieren Sie angeschlossene Druckluftschläuche im Schaltplan. 7. Überprüfen des Steuerungsaufbaus Beachten Sie bei der Inbetriebnahme der Steuerung die folgenden Punkte: Kontrollieren Sie alle Schlauchverbindungen. Reduzieren Sie für den ersten Probelauf den Druck am Filterregelventil (Wartungseinheit) auf 350 kpa (3,5 bar). Schalten Sie die Druckluftzufuhr an der Wartungseinheit ein. Kontrollieren Sie die Funktion der Steuerung. Erhöhen Sie den Druck auf den Wert, der in der Aufgabenstellung vorgegeben ist. Lassen Sie die Steuerung mehrmals einen kompletten Zyklus durchlaufen. Festo Didactic Name: Datum: 9

44 Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben Verletzungsgefahr beim Einschalten der Druckluft! Zylinder können selbsttätig aus- und einfahren. Verletzungsgefahr beim Abspringen von Druckluftschläuchen! Schalten Sie beim Abspringen von Druckluftschläuchen die Druckluftzufuhr sofort ab. 8. Beschreiben des Ablaufs der Steuerung Beschreiben Sie die einzelnen Schritte des Steuerungsablaufs. Ausgangsstellung Schritt 1-2 Schritt Name: Datum: Festo Didactic