Modul Montagetechnik Pneumatik - swissmechanic.ch · Art. Nr. 2412 Modul Montagetechnik Pneumatik...
Transcript of Modul Montagetechnik Pneumatik - swissmechanic.ch · Art. Nr. 2412 Modul Montagetechnik Pneumatik...
Art. Nr. 2412
Modul Montagetechnik Pneumatik
7. Auflage – Juni 2018
InhaltsverzeichnisVorschriften zur Arbeitssicherheit 7Pneumatik 9Normen 15Pneumatische Systeme 17Elektropneumatik 51Prüfungsfragen 63
Montagetechnik Pneumatik
© 2018 by Swissmechanic 5
InhaltsverzeichnisVorschriften zur Arbeitssicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7Mechanische, pneumatische und elektropneumatische Montagen und Installationen von Baugruppen, Maschinen und Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7Verhaltensregeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Pneumatik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Bauelemente pneumatischer Steuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Grundlagen der Pneumatik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Eigenschaften der Druckluft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10Anwendungsgebiete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Energieeffiziente Nutzung der Druckluft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Druck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Eigenschaften von Gasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15EG-Maschinenrichtlinie 2006/42/EG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Pneumatische Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Energieversorgung, Versorgungselemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Drucklufterzeugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Verdichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Verdichterbauarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Entwässerung der Druckluft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Wartungseinheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Signalelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25Bedienungseinheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25Schalldämpfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Steuerelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26Druckventile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26Stromventil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27Rückschlagventil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27Drosselrückschlagventil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Schnellentlüftungsventil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29Folgeventil (Druckschaltventil) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Stellelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Wegeventile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303/2-Wegeventil, pneumatisch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305/2-Wegeventil, pneumatisch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Arbeitselemente (Ausgabeelemente) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Geradlinige Bewegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Einfachwirkender Zylinder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Doppeltwirkender Zylinder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Linear-Antrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34Dreh- und Schwenkantrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35Greifer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Montagetechnik Pneumatik
6 © 2018 by Swissmechanic
Hinweise zur Inbetriebnahme einer Pneumatikanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Unfallverhütung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Darstellung pneumatischer Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Schaltzeichen und Symbole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Wegeventile: Anschlüsse und Schaltstellungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38Betätigungsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39Beispiele für Bezeichnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39Pneumatik-Sinnbilder (Symbole) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40Beispiel Schaltplanzeichnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Grundschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Aufbau einer pneumatischen Anlage (Ablaufsteuerung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47Lageplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47Schaltplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47Weg-Schritt-Diagramm (Bewegungsdiagramm) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Grafcet (Ablaufbeschrieb) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Funktionsdiagramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Elektropneumatik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51Elektropneumatische Steuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Steuerungsaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51Vergleich Pneumatik und Elektropneumatik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Elektro-/Elektropneumatische Bauelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Versorgungselemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Signalelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Taster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Sensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Verarbeitungselemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55Stellelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Vorgesteuertes 5/2-Wege-Magnetventil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Ventilinseln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Schematische Darstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57Elektropneumatische Grundsteuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Vergleich Pneumatik - Hydraulik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Prüfungsfragen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Montagetechnik Pneumatik
© 2018 by Swissmechanic 33
Pneumatische Systeme
Doppeltwirkender Zylinder
mit Endlagendämpfung und Permanentmagnet
Anschluss
einstellbareEndlagendämpfung
Kolben-dichtungen
Kolbenstange
Kolben
Schmutz-abstreifer
Permanentmagnet
Führung
www.festo.ch
www.festo.ch
Animation, Funktion Endlagendämpfung
Animation, Funktion Doppeltwirkender Zylinder
152888
Doppeltwirkender Zylinder
© Festo Didactic GmbH & Co. KG, 02/2009 Änderungen vorbehalten 1/1
Der doppeltwirkende Zylinder mit Schaltnocken und Steckverschraubungen ist in
einer Kunststoffaufnahme montiert. Die Befestigung der Einheit auf der Profilplatte
erfolgt über das Drehsystem mit zwei blauen Griffmuttern
(Befestigungsvariante "B").
Die Kolbenstange des doppeltwirkenden Zylinders wird durch wechselseitiges
Zuschalten der Druckluft umgesteuert. Eine beidseitige Endlagendämpfung
vermeidet das harte Aufschlagen des Kolbens auf das Zylindergehäuse. Die
Endlagendämpfung ist mit zwei Regulierschrauben einstellbar.
Auf dem Zylinderkolben befindet sich ein Permanentmagnet, über dessen
Magnetfeld Näherungsschalter betätigt werden können.
Pneumatik
Medium gefilterte, geölte oder nicht geölte Druckluft
Bauart Kolbenzylinder
Betriebsdruck max. 1000 kPa (10 bar)
Kolbendurchmesser 20 mm
Kolbenstangendurchmesser 8 mm
Hublänge max. 100 mm
Schubkraft bei 600 kPa (6 bar) 189 N
Rückzugskraft bei 600 kPa (6 bar) 158 N
Anschluss QS-G1/8-4 für Kunststoffschlauch PUN 4 x 0,75
Aufbau
Funktion
Technische Daten
Montagetechnik Pneumatik
© 2018 by Swissmechanic 35
Drehantriebe werden unterteilt in Motoren mit kontinuierlicher Drehbewegung und in Drehflügelzylinder mit begrenz-tem Drehwinkel.
Bei pneumatischen Schwenkmodulen kann der Schwenkwinkel stufenlos eingestellt werden. Dies ermöglicht das abfahren beliebiger Positionen.
Die Baugruppen mit Drehwinkelbegrenzung haben entweder feste oder einstellbare Drehwinkel undkönnen abhängig von der Last und Drehgeschwindigkeit gedämpft werden.
Greifer
Grundsätzlich sind Greifer doppelwirkende Zylinder. Pneumatisch angetriebene Greifer werden zur Handhabung von Werkstücken verwendet. In der folgenden Abbildung sind verschiedene Greifertypen dargestellt. Die Auswahl von Greifertyp, Greiferbaugröße und Greiferbacken richtet sich nach Form und Gewicht der Werkstücke.
Hinweis:Die Steuerung (z.B. über Ventilfunktionen) regelt die Versorgung mit Druckluft für die zwei verschiedenen Schaltfunk-tionen NC/NO:NC (normally closed) − drucklos geschlossen d.h. Greifkraftsicherung beim schliessenNO (normally open)− drucklos offen d.h. Greifkraftsicherung beim öffnen
Pneumatische Systeme
Dreh- und Schwenkantrieb
Pneumatischer Drehantrieb Pneumatischer Schwenkantrieb
Parallel-Greifer Winkel-Greifer
Montagetechnik Pneumatik
© 2018 by Swissmechanic 47
0.
.
Zylinder -M1
Zylinder -M2
Aufbau einer pneumatischen Anlage (Ablaufsteuerung)
Die Entwicklung einer Anlage (z.B. ein Aktorsystem) wird anhand von Projektbeschreibungen mit Lageplan, Schalt-plan, Weg-Schritt- und Funktionsdiagramm und Grafcet dargestellt. Ausgangspunkt ist der Lageplan.
Lageplan
Der Lageplan stellt die räumliche Anordnung der Bauelemente dar. Er zeigt die Beziehungen zwischen den Arbeits-elementen und dem Maschinenaufbau.
Beispiel, Funktionsbeschreibung eines Schaltplanes
www.meinlehrmittel.ch
Pneumatische Systeme
Schaltplan
Unabhängig von der tatsächlichen Verschlauchung der Anlage hat der Schaltplan immer denselben Aufbau. Er zeigt die Verknüpfung aller Bauelemente einer Steuerung. Die Bauelemente werden durch Schaltzeichen dargestellt. Der Steuerungsablauf kann nur durch systematisches Überlegen nachvollzogen werden.
© 2014 by SWISSMECHANIC 45
Montagetechnik Pneumatik
Berufsbildung
0.
.
1.
2.
Zylinder -M1
Zylinder -M2
Aufbau einer pneumatischen Anlage (Ablaufsteuerung)
Die Entwicklung einer Anlage (z.B. ein Aktorsystem) wird anhand von Projektbeschreibungen mit Lageplan, Schalt-plan, Weg-Schritt- und Funktionsdiagramm und Grafcet dargestellt. Ausgangspunkt ist der Lageplan.
Lageplan
Der Lageplan stellt die räumliche Anordnung der Bauelemente dar. Er zeigt die Beziehungen zwischen den Arbeits-elementen und dem Maschinenaufbau.
Beispiel Funktionsbeschreibung eines Schaltplanes
www.meinlehrmittel.ch
Pneumatische Systeme
Schaltplan
Unabhängig von der tatsächlichen Verschlauchung der Anlage hat der Schaltplan immer denselben Aufbau. Er zeigt die Verknüpfung aller Bauelemente einer Steuerung. Die Bauelemente werden durch Schaltzeichen dargestellt. Der Steuerungsablauf kann nur durch systematisches Überlegen nachvollzogen werden.
OFT2-CAD-SimulationssoftwareOFT2-CAD-Simulationssoftware
© O
meg
on T
each
war
e. A
llri
ghts
res
erve
d.
Zylinder 1M1
Zylinder 2M2
1
0
1
0
1 3 4 5=12
Zylinder
Wegeventil
1
0
14
12
1
0
1 3 4 5=12
1M1
1Q 1
2M2
Benennung
14
122Q 1
Kenn
-
Zylinder
Wegeventil
2B11B3
1B2
2B2
1S1
„Vorhub Zylinder 1M1“2
„Vorhub Zylinder 2M2“3
„Rückhub Zylinder 1M1“4
„Rückhub Zylinder 2M2“5
1S3
2B2
1B2
1S1 * 2 B1
1(P)3(S)
2(B)4(A)
5(R)
1(P) 3(R)
2(A)
1(P) 3(R)
2(A)
1(P) 3(R)
2(A)
14 (Z) 12 (Y)
Q 1
B1
S1 -B2
A1
-B4 -B3
1(P)3(S)
2(B)4(A)
5(R)
1(P) 3(R)
2(A)
1(P) 3(R)
2(A)
14 (Z) 12 (Y)
Q 2
-B3 B4
-B1 -B2
Weg-Schritt-Diagramm
Funktionsdiagramm Grafcet
Pneumatischer Schaltplan
Signalglieder
Stellglieder
Antriebsglieder
1(A)2(A)
3(R)1(P)
2(B)
Q3-R2
1Q 1-14
2Q 1-14
1Q 1-12
2Q 1-12
„Zylinder 1M1 ausgefahren“
„Zylinder 2M2 ausgefahren“
„Zylinder 1M1 eingefahren“
2B2 „Zylinder 2M2 eingefahren“
„Start und Startvoraussetzung“
Antriebsglieder
Stellglieder
Signalglieder
2
Montagetechnik Pneumatik
© 2018 by Swissmechanic 51
Elektropneumatik
ElektropneumatikElektropneumatische Steuerungen
In der Elektropneumatik wird die Steuerungsluft durch einen elektrischen Steuerteil ersetzt. Das bedeutet, dass pneumatisch angetrieben aber elektrisch gesteuert wird.Im Gegensatz zu rein pneumatischen Steuerungen erlauben elektropneumatische Steuerungen wesentlich komple-xere Funktionen, insbesondere durch Verwendung elektronischer Schaltungen wie z.B. einer SPS (Speicher-Pro-grammierbaren- Steuerung).
Steuerungsaufbau
Die elektrische Steuerung nimmt über Eingabeelemente die Schaltzustände auf.Verarbeitungselemente verarbeiten die Signale und geben sie an die elektropneumatischen Stellelemente weiter. Diese schalten die pneumatischen Arbeitselemente. Das Stellelement nimmt also die wichtige Aufgabe des «Übersetzers» war, der das elektrische Signal in ein pneuma-tisches Signal umwandelt.
Vergleich Pneumatik und Elektropneumatik
Automatisierte Verpackungsmaschine1. Verpackung füllen 2. Verpackung verschweissen 3. Verpackte Produkte
BaugleicheTeile
Pneumatik Elektropneumatik
Aktuator-Zylinder
-Anzeigen
Energieversorgung-Kompressor
Zusatzelemente
Stellelemente-Wegeventile
Steuerelemente-Prozessorsignale
Signalelemente-Sensoren/Schalter
135
4 2
A1
A2
1 1
2
11
2
31
2
24
351
Stellelemente-Wegeventile/Magnetventil
Signalelemente-Sensoren/Schalter
Steuerelemente-Relais
M1 M2
+24V
0V