Pneumatik Elektropneumatik

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1 Frank Ebel, Wolfgang Haring, Michel Metzger, Markus Pany, Sabine Scharf, Ralph-Christoph Weber Pneumatik Elektropneumatik Grundlagen Arbeitsheft 1. Auflage Bestellnummer 55610

2 Haben Sie Anregungen oder Kritikpunkte zu diesem Produkt? Dann senden Sie eine an Autoren und Verlag freuen sich auf Ihre Rückmeldung. Bildungsverlag EINS GmbH Hansestraße 115, Köln ISBN Copyright 2011: Bildungsverlag EINS GmbH, Köln Das Werk und seine Teile sind urheberrechtlich geschützt. Jede Nutzung in anderen als den gesetzlich zugelassenen Fällen bedarf der vorherigen schriftlichen Einwilligung des Verlages. Hinweis zu 52a UrhG: Weder das Werk noch seine Teile dürfen ohne eine solche Einwilligung eingescannt und in ein Netzwerk eingestellt werden. Dies gilt auch für Intranets von Schulen und sonstigen Bildungseinrichtungen.

3 Inhalt 3 Vorwort 4 Aufgaben und Lösungen Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben 5 Aufgabe 2: Verladen von Paketen 12 Aufgabe 3: Öffnen und Schließen einer Rohrleitung 21 Aufgabe 4: Betätigen einer Absperrvorrichtung 28 Aufgabe 5: Erweiterung der Steuerung zum Pressen von Käselaiben 36 Aufgabe 6: Spannen eines Werkstücks 42 Aufgabe 7: Ansteuern einer Schiebetür 50 Aufgabe 8: Pressen von Getränkedosen 56 Aufgabe 9: Stempeln von Ventilgehäusen 62 Aufgabe 10: Etikettieren von Farbeimern 68 Aufgabe 11: Prüfen von Getränkekisten 75 Aufgabe 12: Verschließen von Dosen 83 Aufgabe 13: Ausschieben von Brettern aus einem Schacht magazin 91 Aufgabe 14: Umlenken von Flaschen 100 Aufgabe 15: Stanzen von Montagekeilen 111 Anhang Arbeits- und Sicherheitshinweise 118 Gerätesätze zur Bearbeitung der Aufgaben 119 Zuordnung von Geräten und Aufgaben 120 Lernfelder 121 Bezeichnung der Geräte 121 Datenblätter 121

4 4 Vorwort Vorwort Mit der Neuordnung über die Berufsausbildung in den industriellen Metallberufen trägt der Gesetzgeber den sich zum Teil stark differenzierenden Anforderungen in den Unternehmen Rechnung. Durch allgemeinverbindliche Kernqualifikationen und berufsspezifische Fachqualifikationen soll den Unternehmen ermöglicht werden, die unterschiedlichen Gegebenheiten ihrer Branche, ihrer Produkte und ihrer Fertigungsprozesse angemessen zu berücksichtigen, ohne eine grundlegende Vergleichbarkeit der Ausbildung aus dem Auge zu verlieren. Dieses Arbeitsbuch eignet sich für die Grundausbildung in pneumatischer Steuerungstechnik und die Grundausbildung in elektropneumatischer Steuerungstechnik. Es werden Kenntnisse über die physikalischen Grundlagen der Pneumatik und der Elektropneumatik vermittelt. Funktion und Einsatz pneumatischer und elektropneumatischer Geräte werden erläutert. Zur Erstellung der Schaltzeichen in pneumatischen Schaltplänen wurde die DIN ISO herangezogen. Die Bezeichnung der Bauteile erfolgt in den pneumatischen Schaltplänen nach DIN ISO Für die elektrischen Schaltzeichen wurde die DIN EN verwendet. Der Kennzeichnung der Bauteile liegt DIN EN zugrunde. Das Arbeitsbuch beschreibt industrienahe Anwendungen jeweils mit Problemstellung, Randbedingungen und Arbeitsaufträgen. Arbeitsblätter unterstützen alle notwendigen Schritte von der Planung über die Durchführung bis zur Funktionskontrolle. Autoren und Verlag freuen sich über Anregungen, Verbesserungsvorschläge und Kritik. Denkendorf, im Frühjahr 2011

5 Aufgabe 2 Verladen von Paketen 13 Beschreibung des Prozesses 1. Durch Betätigung des Wahlschalters fährt der Zylinder aus und drückt den Schieber in den Materialfluss. 2. Der Zylinder bleibt auch nach Loslassen des Wahlschalters in dieser Stellung und der Materialfluss bleibt unterbrochen. 3. Durch Rückstellen des Wahlschalters fährt der Zylinder in die hintere Endlage und gibt den Materialfluss wieder frei. Er bleibt dort, bis der Wahlschalter zurückgestellt wird. Randbedingungen Da sowohl beim Vorhub als auch beim Rückhub Arbeit geleistet wird, soll ein doppeltwirkender Zylinder eingesetzt werden. Arbeitsaufträge 1. Beschreiben von Aufbau und Funktion eines doppeltwirkenden Zylinders 2. Berechnen der Kolbenkraft eines doppeltwirkenden Zylinders für den Vor- und den Rückhub 3. Beschreiben der Funktion eines 5/2-Wegeventils 4. Ergänzen des pneumatischen Schaltplans 5. Erstellen der Geräteliste 6. Aufbauen der Steuerung 7. Überprüfen des Steuerungsaufbaus 8. Beschreiben des Ablaufs der Steuerung Arbeitshilfen Datenblatt Doppeltwirkender Zylinder (siehe Anhang) Lehrbuch Pneumatik/Elektropneumatik, Bestellnummer Sicherheitshinweis Begrenzen Sie für diese Aufgabe den Druck an der Wartungseinheit auf max. 350 kpa (3,5 bar). Beim Abspringen von Schläuchen: Schalten Sie die Druckluftzufuhr sofort ab. Name

6 16 Aufgabe 2 Verladen von Paketen e) Welche Anforderungen muss ein Wegeventil erfüllen, um einen doppeltwirkenden Zylinder ansteuern zu können? f) Begründen Sie, warum die Betätigungsfunktion des Wegeventils ein Schalter sein muss. 2. Berechnen der Kolbenkraft eines doppeltwirkenden Zylinders für den Vor- und den Rückhub Information Die theoretische Kolbenkraft wird nach folgender Formel berechnet: F th = A p Für doppeltwirkende Zylinder gilt: Vorhub F eff = (A p) F R Rückhub F eff = (A p) F R F eff effektive Kolbenkraft (N) A nutzbare Kolbenfläche (m 2 ) ( D2 π ) 4 A nutzbare Kolbenringfläche (m 2 ) (D 2 d 2 ) π 4 p Arbeitsdruck (Pa) F R Reibungskraft (ca. 10 % von F th ) (N) D Kolbendurchmesser (m) d Kolbenstangendurchmesser (m) Name

7 Aufgabe 3 Öffnen und Schließen einer Rohrleitung Beschreiben der Funktion eines Druckmessgeräts Rohrfeder-Druckmessgerät Schaltzeichen und schematische Darstellung Beschreiben Sie die Funktion eines Rohrfeder-Druckmessgeräts. Name

8 52 Aufgabe 7 Ansteuern einer Schiebetür 1. Beschreiben der Funktion eines pneumatischen Näherungsschalters 2 S N N S 1 3 Pneumatischer Näherungsschalter Schaltzeichen und Schnittbild Beschreiben Sie die Funktion des pneumatischen Näherungsschalters. Information Justieren des pneumatischen Näherungsschalters 1. Fahren Sie den Zylinder in die Endlage. 2. Versorgen Sie den Anschluss 1 mit Druckluft mit 200 bis 600 kpa (2 bis 6 bar). 3. Verschieben Sie den Näherungsschalter, bis der Schaltpunkt erreicht ist (Druckluftsignal am Anschluss 2). 4. Fixieren Sie den Näherungsschalter am Zylinder. Name

9 Aufgabe 9 Stempeln von Ventilgehäusen Ergänzen des pneumatischen Schaltplans Ergänzen Sie den untenstehenden Schaltplan der Stempelvorrichtung. Ergänzen Sie fehlende Schaltzeichen. Kennzeichnen Sie die einzelnen Komponenten und tragen Sie die Anschlussbezeichnungen ein. 1A1 1B1 1 1V6 1V5 2 1V V V Hinweis Das Drossel-Rückschlagventil 1V4 dient als Bypass des Druckregelventils 1V5. Die Drossel ist vollständig zugedreht. Die Entlüftung der Druckluft beim Einfahren der Kolbenstange erfolgt über das Rückschlagventil. Name

10 Aufgabe 13 Ausschieben von Brettern aus einem Schacht magazin Ergänzen der Geräteliste Zu einer vollständigen Projektdokumentation gehört neben dem Schaltplan auch eine Geräteliste. Ergänzen Sie die Geräteliste. Tragen Sie Menge, Kennzeichnung und Benennung der benötigten Komponenten in die unten stehende Tabelle ein. Menge Kennzeichnung Benennung 1 0Z1 Verteilerblock 1 0V1 Einschaltventil mit Filterregelventil 1 Druckluftquelle Pneumatische Komponenten Menge Kennzeichnung Benennung 1 Netzgerät 24 V DC Elektrische Komponenten 6. Aufbauen des pneumatischen und elektrischen Teils 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 pneumatischen Schaltplan. Markieren Sie angeschlossene Verbindungsleitungen im elektrischen Schaltplan. Name

11 Anhang: Lernfelder 121 Lernfelder Im Folgenden ist eine Zuordnung der Lernfelder zum Ausbildungsthema Pneumatik/Elektropneumatik für ausgewählte Ausbildungsberufe dargestellt. Ausbildungsberuf Lernfeld Thema Elektroniker/in für Automatisierungstechnik 6 Anlagen analysieren und deren Sicherheit prüfen 8 Antriebssysteme auswählen und integrieren Mechatroniker/in 4 Untersuchen der Energie- und Informationsflüsse in elektrischen, pneumatischen und hydraulischen Baugruppen 7 Realisieren mechatronischer Teilsysteme 9 Untersuchen des Informationsflusses in komplexen mechatronischen Systemen 11 Inbetriebnahme, Fehlersuche und Instandsetzung Industriemechaniker 6 Installieren und in Betrieb nehmen steuerungstechnischer Systeme 13 Sicherstellen der Betriebsfähigkeit automatisierter Systeme Bezeichnung der Geräte Die Bezeichnung der Elemente erfolgt in den Schaltplänen nach den Normen DIN ISO und DIN EN Alle Bauteile eines Schaltkreises besitzen dieselbe Hauptkennziffer. In Abhängigkeit des Bauteiles werden Buchstaben vergeben. Mehrere Bauteile innerhalb eines Schaltkreises werden durchnummeriert. Zylinder: Ventile: Sensoren: Signaleingabe: Zubehör: 1A1, 2A1, 2A2, 1V1, 1V2, 1V3, 2V1, 2V2, 3V1, 1B1, 1B2, 1S1, 1S2, 0Z1, 0Z2, 1Z1, Datenblätter Für die folgenden Komponenten finden Sie die Datenblätter in nummerischer Reihenfolge. Einfachwirkender Zylinder Doppeltwirkender Zylinder Drucksensor kpa (0 10 bar), mit Schaltausgang, Analogausgang und Anzeige Pneumatischer Näherungsschalter Pneumatischer Timer, in Ruhestellung gesperrt Näherungsschalter, elektronisch

12 Anhang: Datenblätter Pneumatischer Timer, in Ruhestellung gesperrt Aufbau Der pneumatische Timer ist auf eine Funktionsplatte geschraubt, die mit den erforderlichen Steckverschraubungen versehen ist. Die Befestigung der Einheit auf der Profilplatte erfolgt über das Rastsystem mit dem blauen Hebel (Befestigungsvariante A ). Funktion Der pneumatische Timer schaltet den bei Anschluss 1 anliegenden Eingangsdruck nach der eingestellten Verzögerungszeit auf den Arbeitsanschluss 2 durch. Bei Unterbrechung der Druckluftzufuhr am Anschluss 1 wird der Arbeitsanschluss 2 wieder drucklos geschaltet. Innerhalb von 200 ms wird die Verzögerungszeit automatisch zurückgestellt. Die Verzögerungszeit ist mit einem Einstellknopf stufenlos von 2 bis 30 s einstellbar. Technische Daten Pneumatik Bauart Sitzventil mit Rückstellfeder Betriebsmedium gefilterte, nicht geölte Druckluft, Filterfeinheit 40 µm Druckbereich kpa (2 6 bar) Einschaltdruck >160 kpa (1,6 bar) Normalnenndurchfluss von Anschluss 1 50 l/min nach Anschluss 2 Verzögerungszeit 2 bis 30 s (einstellbar) Einstellgenauigkeit ±0,6 s Pause für Rückstellung >200 ms Pneumatischer Anschluss für Kunststoffschlauch mit 4 mm Außendurchmesser Änderungen vorbehalten