Pneumatische Steuerungstechnik

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1 Pneumatische Steuerungstechnik Von Dipl.-Ing. Rudolf Haug Professor an der Fachhochschule für Technik Esslingen 2., neubearbeitete und erweiterte Auflage mit 224 Abbildungen B. G. Teubner Stuttgart 1991

2 Inhaltsverzeichnis i 1 Einführung X Druckluft in der Vergangenheit Anwendungsgebiete der Pneumatik Steuerungstechnik Antriebe Schlagende Werkzeuge Rotierende Antriebe Linearantriebe Unmittelbar wirkende Druckluftsysteme Vor- und Nachteile der Pneumatik Eigenschaften der Pneumatik 7 2 Grundlagen der Pneumatik Druckdefinition Übungen Chemische und physikalische Werte der Luft Chemische Zusammensetzung Physikalische Werte Luftzustandsänderung bei konstanter Temperatur Luftzustandsänderung bei konstantem Volumen Luftzustandsänderung bei konstantem Druck (Isobare) Luftzustandsänderung bei Veränderung aller drei Einflußgrößen Luftgewicht und Dichte Luftfeuchtigkeit Luftmenge (Normvolumen) Übung Grundlagen der Steuerungstechnik Aufgaben der Steuerungstechnik Digitaltechnik 29

3 -VI Begriffsdefinition Elementare Schaltfunktionen Rechenregeln der Schaltalgebra Rechenbeispiele mit den Grundfunktionen Integrierte Schaltzeichen DIN Funktionstabelle Zeitglieder Speicherglieder Dynamische Eingangssignale Taktflankensteuerung Darstellung von Ablaufsteuerungen Programmablauf plan DIN Zustandsdiagramm nach VDI Signalflußplan für Ablaufketten (Taktstufensteuerung) 61 Pneumatische Steuerungen Pneumatische Schaltzeichen Pneumatische Schaltzeichen DIN-ISO Ventile mit festen Schaltstellungen Bezeichnung der Anschlüsse nach DIN Signalerzeugung für das "positive" Steuersystem "Negatives" pneumatisches Steuersystem Pneumatische Verknüpfungsglieder DIN-ISO Realisierung der ODER-Funktionen Realisierung der UND-Funktionen Druck- und Strornventile nach DIN-ISO Druckventile Stromventile (Tafel 24) Übungen Nicht genormte Schaltzeichen nach DIN Schaltpläne nach VDI Richtlinien zur Schaltplandarstellung Anwendungsbeispiel für nicht genormte pneumatische Schaltzeichen 103

4 -vn- 3.4 Pneumatische Lösungsbeispiele für häufig wiederkehrende Steuerungsaufgaben Kombinatorische Steuerungen Beispiele für Grundsteuerungen UND-/ODER-Verknüpfungen UND-/NICHT-Verknüpfungen Zeitschaltungen Anstiegsflanken - Impulsformer Triggerbares monostabiles Schaltelement Laufzeitüberwachung (Anstiegsflanken- Impulsformer) Schaltungen mit Speicherelementen Monostabiles Kippglied (Ampelschaltung) Astabiles Kippglied (mit Startrichtimpuls) Binärstufenschaltung (T-Kippglied) Logischer Aufbau der dualcodierten Zählschaltung Zweihandsicherheitssteuerung Steuerungsarten in der Pneumatik Manuelle Steuerungen Zeitabhängige Folgesteuerung Programmschaltwerksteuerung Schrittschaltwerksteuerung Wegabhängige Folgesteuerung Taktstufentechnik (Ablaufkette) Aufbau der pneumatischen Taktkette Peripheriesteuerteil für die Taktkette Energieversorgungssteuerung Luftaufbereitung Druckluftfreigabe 144

5 - VIII - 4 Elektropneumatische Steuerung Elektropneumatischer Schaltplan Elektromechanik-Schaltplan DIN Schaltzeichen und Kennzeichnung elektrischer Schaltglieder Darstellung elektromechanischer Schaltpläne DIN Funkenlöschung Logische Gatter im Strom laufplan Beispiel Funktionsbeschreibung für den Stromlaufplan Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) Aufbau und Arbeitsweise der SPS Reaktionsverzögerung bei der SPS-Pneumatik Ausführung der SPS-Steuerung Beispiel: SPS - pneumatische Steuerung Gerätetechnischer Aufbau pneumatischer Steuerungen Pneumatische Logikbausteine , Kolbengesteuerte Wegeventile (Kolbenschieber) Längs-Flachschieberventil Drehschieberventil Sitzventile Sperrventile Wege(Sperr)sitzventile Betätigungsarten der Kolben- und Sitzventile Mechanische Steuerkolbenbetätigung Pneumatische Steuerkolbenbetätigung Elektromechanische Steuerkolbenbetätigung Membranelemente Mikromembrane lemente Folienelemente Strömungsdynamische Systeme als Wegeventile 189

6 -rx Funktionsprinzip Turbulenzverstärker Grenzschichtverstärker (Wandstrahlverstärker) Impulsverstärker Pneumatische Sensoren (strömungsdynamische Signalgeber) Luftschranke Luftschranken mit Vorverstärkung der Empfängerdüse Staudruckgeber (Rückstaufühler) Niveauabtastung Analogsignalgeber Reflexdüse (Ringdüsenfühler) Ultraschallschranken Druckmeßgeräte - Signalwandler Aussage der Druckmessung Mechanische Druckmeßgeräte (Manometer) Rohrfederdruckanzeigegerät Schraubenfederdruckmeßgerät Kapselfederdruckmeßgerät Wellenrohrfederdruckmeßgerät Flüssigkeits-Druckmeßgeräte Optische Signalgeber (Sichtanzeiger) Signalwandler (pneumatisch - elektrisch - pneumatisch) Mechanische PE-Wandler Elektromagnetische Wandler Binäre EP-Wandler Analoge EP-Wandler (Proportional- Servo-Systeme) Piezoelektrische Wandler Piezoresistive PE-Wandler Druckventile Druckbegrenzungsventile Druckregelventil (Druckminderventil) Druckgefälleventil (Differenzdruckventil) 228

7 -X- 5.5 Stromventile (Drosselventile) Eigenschaften Berechnungsgrundlagen pneumatischer Widerstände Ausführungsbeispiele Festwiderstand Verstellbare Widerstände ' Arbeitselemente Aktorik Zylinder Kolbenzylinder Doppeltwirkende Zylinder Zylinderkraft Kolbengeschwindigkeit Bewegungscharakteristik des Zylinders bei der Apluftdrosselung Zahlenbeispiel zur Bestimmung des unbeeinflußbaren Kolbenweges (abluftgedrosselt) Bewegungsverhalten bei der Zuluftdrosselung Bewegungsverhalten bei der Endlagendämpfung Luftverbrauch Einfach wirkender Zylinder Kolbenstangenlose Zylinder Sonderbauarten von Kolbenzylindern Vorschubeinheit mit Ölschleppzylinder Membranzylinder Druckluftmotoren (rotierend), Anwendungsbereich Bauarten Hubkolbenmotorem Drehkolbenmotoren Düsengeräte Spritzgeräte Sandstrahlgeräte Ausblasdüsen Schwebetisch Pneumatikfinger (Greifelemente) 278

8 -XI- 7 Installation und Zubehör für Steuerungen Wartungselemente Druckluftfilter und Wasserabscheider Öler Wartungseinheit Druckluftleitungen und Verbindungen Leitungsverbindungen Integrierte Verbindungstechnik Druckverlust im Pneumatiksystem 290 Tafelverzeichnis 294 Bilderverzeichnis 296 Literaturverzeichnis 302 Index 303

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