Pneumatik Grundstufe...Arbeitsbuch TP 101 Mit CD-ROM Festo Didactic 540671 de Pneumatik Grundstufe 1...

Arbeitsbuch TP 101

Mit CD-ROM

Festo Didactic

540671 de

PneumatikGrundstufe

1

2

3

1A1

1V2 24

35

1

1V3 1V4

1Z1 1Z2

14

1V1

2

31

1S1

1B1

1 1

2 2

2

31

1B1

12

2

31

1S2

2

11

Bestell-Nr.: 540671

Stand: 09/2014

Autoren: Wolfgang Haring, Michel Metzger, Ralph-Christoph Weber

Redaktion: Frank Ebel

Grafik: Doris Schwarzenberger

Layout: 11/2014, Frank Ebel

© Festo Didactic SE, Rechbergstraße 3, 73770 Denkendorf, Deutschland, 2015

Alle Rechte vorbehalten.

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+49 711 34754-88500 [email protected]

Dieses Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Nutzung und Verwertung,

die nicht ausdrücklich nach dem Urheberrechtsgesetz zugelassen ist bedarf der vorherigen Zustimmung der

Festo Didactic SE. Dies gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Kopien, Bearbeitungen, Übersetzungen,

Mikroverfilmungen sowie die Übertragung, Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen,

unabhängig ob ganz oder in Teilen.

Das Werk darf nur insgesamt weitergegeben werden, ohne dass Kopien, welchen Mediums auch immer

zurückbehalten werden. Bei einer Weitergabe muss sichergestellt werden, dass der Empfänger diese

Nutzungs- und Verwertungsrechte anerkennt und einhält.

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.

© Festo Didactic 540671 III

Inhalt

Bestimmungsgemäße Verwendung ____________________________________________________________ V

Vorwort ________________________________________________________________________________ VI

Einleitung ________________________________________________________________________________ IX

Arbeits- und Sicherheitshinweise ______________________________________________________________ X

Trainingspaket Pneumatik (TP 100) ___________________________________________________________ XII

Lernziele der Grundstufe (TP 101) ____________________________________________________________ XIII

Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben ______________________________________________________ XIV

Gerätesatz der Grundstufe (TP 101) __________________________________________________________ XVI

Zuordnung von Geräten und Aufgaben _________________________________________________________ XX

Hinweise für den Lehrer/Ausbilder ___________________________________________________________ XXI

Struktur der Aufgaben _____________________________________________________________________ XXI

Bezeichnung der Geräte ____________________________________________________________________ XXII

Inhalte der CD-ROM _______________________________________________________________________ XXII

Gerätesatz der Aufbaustufe (TP 102) ________________________________________________________ XXIV

Lernziele der Aufbaustufe (TP 102) ___________________________________________________________ XXV

Aufgaben und Lösungen

Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben ____________________________________________________________ 1

Aufgabe 2: Nachlaufbremse einer Antriebswelle __________________________________________________ 9

Aufgabe 3: Spannen von Brettern auf einer Sägevorrichtung ______________________________________ 15

Aufgabe 4: Sortieren von Paketen ____________________________________________________________ 21

Aufgabe 5: Stoppen von Milchflaschen ________________________________________________________ 31

Aufgabe 6: Öffnen und Schließen einer Rohrleitung ______________________________________________ 37

Aufgabe 7: Absperren mit Schnellabschaltung __________________________________________________ 45

Aufgabe 8: Betätigen einer Absperrvorrichtung _________________________________________________ 51

Aufgabe 9: Erweiterung der Steuerung zum Pressen von Käselaiben ________________________________ 59

Aufgabe 10: Spannen eines Werkstücks _______________________________________________________ 65

Aufgabe 11: Beladen von Gitterkörben ________________________________________________________ 73

Aufgabe 12: Ansteuern einer Schiebetür _______________________________________________________ 79

Aufgabe 13: Zuführen von Holzplatten _________________________________________________________ 87

Aufgabe 14: Pressen von Getränkedosen ______________________________________________________ 93

Aufgabe 15: Verpacken von Broschüren _______________________________________________________ 99

Aufgabe 16: Montieren von Verriegelungsbügeln _______________________________________________ 105

Aufgabe 17: Etikettieren von Farbeimern ______________________________________________________ 111

Aufgabe 18: Reinigen von Werkstücken _______________________________________________________ 117

Aufgabe 19: Einpressen von Typenschildern ___________________________________________________ 125

Inhalt

IV © Festo Didactic 540671

Aufgaben und Arbeitsblätter




















© Festo Didactic 540671 V

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.

VI © Festo Didactic 540671

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, Hydraulik, Elektrohydraulik, Proportionalhydraulik, 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.

© Festo Didactic 540671 VII

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.

VIII © Festo Didactic 540671

• 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.

Seminare

Ein umfassendes Seminarangebot zu den Inhalten der Trainingspakete rundet das Angebot in Aus- und

Weiterbildung ab.

Haben Sie Anregungen oder Kritikpunkte zu diesem Buch?

Dann senden Sie eine E-Mail an: [email protected]

Die Autoren und Festo Didactic freuen sich auf Ihre Rückmeldung.

© Festo Didactic 540671 IX

Einleitung

Das vorliegende Arbeitsbuch ist ein Element aus dem Lernsystem Automatisierung und Technik der Firma

Festo Didactic SE. Das System bildet eine solide Grundlage für eine praxisorientierte Aus- und

Weiterbildung. Das Technologiepaket TP100 enthält ausschließlich rein pneumatische Steuerungen.

Die Grundstufe TP101 eignet sich für die Grundausbildung in pneumatischer Steuerungstechnik. Es werden

Kenntnisse über die physikalischen Grundlagen der Pneumatik sowie Funktion und Einsatz pneumatischer

Geräte vermittelt. Mit dem Gerätesatz können einfache pneumatische Steuerungen aufgebaut werden.

Die Aufbaustufe TP102 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.

Voraussetzung für den Aufbau der Steuerungen ist ein fester Arbeitsplatz ausgestattet mit einer Festo

Didactic Profilplatte. Die Profilplatte hat 14 parallele T Nuten im Abstand von je 50 mm. Zur

Druckluftversorgung kann ein mobiler, schallgedämpfter Verdichter (230 V, maximal 800 kPa = 8 bar)

verwendet werden.

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 TP101 werden die kompletten Steuerungen der 19 Aufgabenstellungen

aufgebaut. Die theoretischen Grundlagen für das Verständnis dieser Aufgabensammlung können dem

Lehrbuch

• Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik

entnommen werden.

Des Weiteren stehen Datenblätter der einzelnen Geräte (Zylinder, Ventile, Messgeräte usw.) zur Verfügung.

X © Festo Didactic 540671

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 (FI, 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 beim Schulungsbetrieb nicht erzeugt

werden und sind umgehend zu beseitigen.

• Tragen Sie Ihre persönliche Schutzausrüstung (Schutzbrille, Sicherheitsschuhe), wenn Sie an den

Schaltungen arbeiten.

Mechanik

• Greifen Sie nur bei Stillstand in den Aufbau.

• Montieren Sie alle Komponenten fest auf die Profilplatte.

• Grenztaster dürfen 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

• Verwenden Sie nur Kleinspannungen, maximal 24 V DC.

• Herstellen bzw. Abbauen von elektrischen Anschlüssen nur in spannungslosem Zustand!

• Verwenden Sie für die elektrischen Anschlüsse nur Verbindungsleitungen mit Sicherheitssteckern.

• Ziehen Sie beim Abbauen der Verbindungsleitungen nur an den Sicherheitssteckern, nicht an den

Leitungen.

Pneumatik

• 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.

© Festo Didactic 540671 XI

• 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.

Befestigungstechnik

Die Trägerplatten der Geräte sind mit der Befestigungsvariante A, B oder C 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 Hammermutter

befestigt.

Beachten Sie die Angaben in den Datenblättern zu den einzelnen Geräten.

Notwendiges Zubehör

Zur Auswertung der aufgebauten Steuerungen wird eine Stoppuhr benötigt. Mit der Stoppuhr werden:

• Drosselrückschlagventile so eingestellt, dass die Hubzeit der Zylinder vorgegebene Werte erreicht,

• Verzögerungsventile eingestellt.

XII © Festo Didactic 540671

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 Elemente des TP 100

• Fester Arbeitsplatz mit Festo Didactic Profilplatte

• Verdichter (230 V, 0,55 kW, maximal 800 kPa = 8 bar)

• Gerätesätze oder Einzelkomponenten (z. B. Zylinder, Wegeventile, Vorwahlzähler, Taktstufenbausteine,

Logikelemente, pneumatische Näherungsschalter)

• Optionale Lernmittel (z. B. optische Anzeigen, 5/3-Wegeventil, ziehende/drückende Last)

• Praxismodelle

• Komplette Laboreinrichtungen

Ausbildungsunterlagen

Lehrbücher Pneumatische Grundsteuerungen – Praxiswissen

Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik

Arbeitsbücher Pneumatik Grundstufe (TP 101)

Pneumatik Aufbaustufe (TP 102)

Optionale Teachware DVD Elektropneumatik und Elektrohydraulik, Grundstufe

Zeichenschablone

Simulationssoftware FluidSIM® Pneumatik

WBT Pneumatik

Schnittmodelle Satz mit Aufbewahrungskoffer

Seminare

P100 Basiswissen Pneumatik

P111 Grundlagen der Pneumatik und der Elektropneumatik

P121 Vertiefung Pneumatik und Elektropneumatik mit Schwerpunkt Fehlersuche

P+ENEF Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik – Schwerpunkt Energieeffizienz

P-KOMPAKT Grundlagen und Vertiefung Pneumatik und Elektropneumatik für Instandhalter

P-NEU Auffrischung und Aktualisierung Pneumatik

P-AZUBI Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik für Auszubildende

IW-PEP Instandhaltung und Wartung in der Steuerungstechnik – Schwerpunkt pneumatische und

elektropneumatische Steuerungen

Veranstaltungsorte, Termine und Preise entnehmen Sie bitte dem aktuellen Seminarplaner.

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 540671 XIII

Lernziele der Grundstufe (TP 101)

Komponenten

• Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders.

• Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines doppeltwirkenden Zylinders.

• Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines 3/2-Wegeventils.

• Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines 5/2-Wegeventils.

• Sie kennen die Funktionsweise eines 5/2-Wegeventil mit pneumatischer Ansteuerung.

• Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise magnetischer Näherungsschalter.

• Sie kennen Aufbau und Funktionsweise eines Druckschaltventils.

• Sie kennen Aufbau und Funktionsweise eines Druckregelventils.

• Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines Verzögerungsventils.

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 Verzögerungsventile abhängig von Randbedingungen einsetzen.

• Sie können Schaltungen mit zwei Zylindern analysieren und aufbauen.

Messungen und Einstellungen

• Sie können den Druck in pneumatischen Steuerungen messen.

• Sie können Aus- und Einfahrgeschwindigkeiten von Zylindern einstellen.

XIV © Festo Didactic 540671

Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben

Aufgabe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Lernziel

Sie kennen den Aufbau und die

Funktionsweise eines

einfachwirkenden Zylinders.

• • •



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. • •



doppeltwirkenden Zylinders.

•



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.

• •

© Festo Didactic 540671 XV

Aufgabe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Lernziel

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. • •


Funktionsweise magnetischer

Näherungsschalter.

•

Sie können 5/2-Wegeventile

unterscheiden und nach

Vorgaben auswählen und

einsetzen.

•

Sie können bestehende

Schaltungen weiter entwickeln. • •

Sie kennen Aufbau und


Druckschaltventils.

•

Sie können druckabhängige

Steuerungen aufbauen. • • • •

Sie kennen Aufbau und


Druckregelventils.

•



Verzögerungsventils.

•

Sie können Schaltungen mit

oszillierenden Bewegungen

aufbauen.

•

Sie können Verzögerungsventile

abhängig von Randbedingungen

einsetzen.

•

Sie können Schaltungen mit

zwei Zylindern analysieren und

aufbauen.

•

XVI © Festo Didactic 540671

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)

Menge Benennung Bestell-Nr.

2 3/2-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung gesperrt 152860

1 3/2-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung geöffnet 152861

1 3/2-Wegeventil mit Wahlschalter, in Ruhestellung gesperrt 152863

2 3/2-Wege-Rollenstößelventil, in Ruhestellung gesperrt 152866

1 3/2-Wegeventil, einseitig druckluftbetätigt 576302

1 5/2-Wegeventil mit Wahlschalter 152862


3 5/2-Wege-Impulsventil, beidseitig druckluftbetätigt 576303

1 Einfachwirkender Zylinder 152887

1 Doppeltwirkender Zylinder 152888

2 Näherungsschalter, pneumatisch, mit Zylinderbefestigung 2764815

2 Drosselrückschlagventil 193967

1 Schnellentlüftungsventil 539772

2 Druckmessgerät 152865

1 Druckregelventil mit Druckmessgerät 539756

1 Druckschaltventil 152884

1 Wechselventil (ODER) 539771

2 Zweidruckventil (UND) 539770

1 Pneumatischer Timer, in Ruhestellung gesperrt 540694

1 Einschaltventil mit Filterregelventil 540691

1 Verteilerblock 152896

10 Steckhülse 153251

10 T-Steckverbinder 153128

2 Kunststoffschlauch 4 x 0,75 silber 10 m 151496

© Festo Didactic 540671 XVII

Symbole des Gerätesatzes

Benennung Symbol

3/2-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung gesperrt

3/2-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung geöffnet

3/2-Wegeventil mit Wahlschalter

3/2-Wege-Rollenstößelventil, in Ruhestellung gesperrt

31

2

3/2-Wegeventil, einseitig druckluftbetätigt 2

31

12

5/2-Wegeventil mit Wahlschalter

5/2-Wegeventil, einseitig druckluftbetätigt 4 2

15

14

3

5/2-Wege-Impulsventil, beidseitig druckluftbetätigt

Einfachwirkender Zylinder

XVIII © Festo Didactic 540671

Benennung Symbol

Doppeltwirkender Zylinder

Pneumatischer Näherungsschalter

31

2

Drosselrückschlagventil

21

Schnellentlüftungsventil

2

31

Druckmessgerät (Manometer)

Druckregelventil mit Druckmessgerät

2

31

Druckschaltventil 2

3112

© Festo Didactic 540671 XIX

Benennung Symbol

Wechselventil

2

11

Zweidruckventil

211

Pneumatischer Timer, in Ruhestellung gesperrt 2

31

t

Einschaltventil mit Filterregelventil

2

31

Verteilerblock

XX © Festo Didactic 540671

Zuordnung von Geräten und Aufgaben

Aufgabe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Gerät

Zylinder, einfachwirkend 1 1 1 1 1 1

Zylinder, doppeltwirkend 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Drosselrückschlagventil 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2

Schnellentlüftungsventil 1 1

Druckmessgerät (Manometer) 2 2 1 2 1

3/2-Wegeventil mit Drucktaster,

Ruhestellung gesperrt

1 2 2 1 2 1 2 2 1 1 1 1

3/2-Wegeventil mit Drucktaster,

Ruhestellung geöffnet

1 1

3/2-Wegeventil mit Wahlschalter,


1 1 2 1

3/2-Wege-Rollenstößelventil,


1 1 1

Pneumatischer Näherungsschalter 2 2 2 1 2 2 2 2

3/2-Wege-Pneumatikventil 1 1

3/2-Wege-Pneumatik-Impulsventil 1 1

5/2-Wegeventil mit Wahlschalter 1 1 1

5/2-Wege-Pneumatikventil 1 1 1 1

5/2-Wege-Pneumatik-Impulsventil 1 1 1 1 1 1 1 1

Wechselventil 1 1 1 1 1

Zweidruckventil 1 2 2 1 1 2 1 2

Druckschaltventil 1 1 1 1

Druckregelventil mit Manometer 1 2 1 1

Verzögerungsventil, RS geschlossen 1 1

Verteilerblock 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Einschaltventil mit Filterregelventil 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

© Festo Didactic 540671 XXI

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.

Elemente des Gerätesatzes

Aufgabensammlung und Gerätesatz sind aufeinander abgestimmt. Für alle 19 Aufgaben benötigen Sie nur

Elemente eines Gerätesatzes der Grundstufe TP 101.

Jede Aufgabe der Grundstufe kann auf einer Profilplatte aufgebaut werden.

Kennzeichnung der Lösungen

Lösungstexte und Ergänzungen in Grafiken oder Diagrammen sind grau hinterlegt.

Kennzeichnungen in den Arbeitsblättern

Zu ergänzende Texte sind durch Schreiblinien oder graue Tabellenzellen gekennzeichnet.

Zu ergänzende Grafiken sind grau hinterlegt.

Struktur der Aufgaben

Alle 19 Aufgaben haben den gleichen methodischen Aufbau. Die Aufgaben sind gegliedert in:

• Titel

• Lernziele

• Problemstellung

• Randbedingungen

• Projektauftrag

• Lageplan

• Arbeitsblätter

Das Arbeitsbuch enthält die Lösung zu jedem Arbeitsblatt aller 19 Aufgaben.

XXII © Festo Didactic 540671

Bezeichnung der Geräte

Die Bezeichnung der Elemente erfolgt in den Schaltplänen nach Norm DIN ISO 1219-2. Alle Bauteile eines

Schaltkreises besitzen dieselbe Hauptkennziffer. In Abhängigkeit des Bauteiles werden Buchstaben

vergeben. Mehrere Bauteile innerhalb eines Schaltkreises werden durchnummeriert. Druckstränge erhalten

die Bezeichnung P und werden getrennt durchnummeriert.

Zylinder: 1A1, 2A1, 2A2, ...

Ventile: 1V1, 1V2, 1V3, 2V1, 2V2, 3V1, ...

Sensoren: 1B1, 1B2, ...

Signaleingabe: 1S1, 1S2, ...

Zubehör: 0Z1, 0Z2, 1Z1, ...

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

• Demo

• Festo Katalog

• FluidSIM® Schaltpläne

• Industrielle Anwendungen

• Präsentationen

• Produkt Informationen

• Videos

Bedienungsanleitungen

Bedienungsanleitungen für verschiedene Geräte des Technologiepakets stehen zur Verfügung. Diese

Anleitungen helfen bei Einsatz und Inbetriebnahme der Geräte.

FluidSIM®-Demoversion

Eine Demo-Version des Softwarepakets FluidSIM® Pneumatik ist auf der CD-ROM gespeichert. Schon diese

Version eignet sich zum Testen entwickelter Steuerungen.

© Festo Didactic 540671 XXIII

Festo Katalog

Für ausgesuchte Geräte erhalten Sie Seiten aus dem Festo AG & Co. KG Katalog. Die Darstellung und

Beschreibung der Geräte in dieser Form soll zeigen, wie diese Geräte in einem industriellen Katalog

dargestellt sind. Zusätzlich finden sich hier ergänzende Informationen zu den Geräten.

FluidSIM® Schaltpläne

Für alle 19 Aufgaben des Technologiepakets sind die FluidSIM® Schaltpläne in diesem Verzeichnis

hinterlegt.

Industrielle Anwendungen

Fotos und Grafiken industrieller Anwendungen werden bereitgestellt. Hiermit können eigene

Aufgabenstellungen illustriert werden. Auch Projektpräsentationen können durch den Einsatz dieser

Abbildungen ergänzt werden.

Präsentationen

Kurzpräsentationen für Geräte des Technologiepakets sind in diesem Verzeichnis gespeichert. Diese

Präsentationen können z.B. bei der Erstellung von Projektpräsentationen verwendet werden.

Produkt Informationen

In diesem Verzeichnis stehen Ihnen die Produkt Informationen und Datenblätter der Festo AG & Co. KG für

die Geräte des Technologiepakets zur Verfügung. Es soll verdeutlicht werden, welche Informationen und

Daten für eine industrielle Komponente bereitgestellt werden.

Videos

Einige Videos industrieller Anwendungen runden die Medien zum Technologiepaket ab. In kurzen

Sequenzen werden Anwendungen in realer Umgebung dargestellt.

XXIV © Festo Didactic 540671

Gerätesatz der Aufbaustufe (TP 102)

Dieser Gerätesatz der Aufbaustufe ist für die Weiterbildung in pneumatischer Steuerungstechnik

zusammengestellt. Die beiden Gerätesätze (TP 101 und TP 102) enthalten Elemente, die für die Erarbeitung

der vorgegebenen Lernziele erforderlich sind und können mit anderen Gerätesätzen des Lernsystems

Automatisierung und Technik beliebig erweitert werden.

Gerätesatz der Aufbaustufe (TP 102)

Menge Benennung Bestell-Nr.

2 3/2-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung gesperrt 152860

1 3/2-Wegeventil mit Schlagtaster (rot), in Ruhestellung geöffnet 152864

1 3/2-Wege-Kipprollenventil, in Ruhestellung gesperrt 152867


2 5/2-Wege-Impulsventil, beidseitig druckluftbetätigt 576303

2 Doppeltwirkender Zylinder 152888

2 Drosselrückschlagventil 193967

1 Wechselventil (ODER) 539771

1 Wechselventil, 3-fach (ODER) 152882

1 Zweidruckventil, 3-fach (UND) 152883

1 Pneumatischer Timer, in Ruhestellung geöffnet 539759

1 Vorwahlzähler, pneumatisch 152877

2 Rückschlagventil, entsperrbare Rückschlagfunktion 540715

1 Staudruckventil 152868

1 Taktstufen-Baustein 152886

10 Steckhülse 153251

20 T-Steckverbinder 153128

2 Kunststoffschlauch 4 x 0,75 Silber 10 m 151496

© Festo Didactic 540671 XXV

Lernziele der Aufbaustufe (TP 102)

• Erkennen von Endlagen ohne Grenztaster

• Speicherschaltungen verstehen und aufbauen (Flipflop, Impulsventil)

• Umrüsten eines 3/2- und/oder 5/2-Wegeventils

• Unterschiedlichen Sensoren bewerten, einsetzen und justieren

• Funktion eines Staudruckgebers erklären

• Funktion von Taktstufen(-Bausteinen) beschreiben

• Taktstufen-Grundsteuerungen entwerfen (Dauerzyklus)

• Realisieren einer Taktstufen-Steuerung mit Betriebsarten AUTOMATIK/MANUELL, START und RICHTEN

• Realisieren der ODER-Verknüpfung von Rückmeldesignalen

• Einstellen und Abstimmen von Verzögerungen

• Verzögerungszeiten über eine ODER-Verknüpfung abbrechen können

• Realisieren einer Taktstufen-Steuerung mit Leertakt (3 Schritte)

• Variable Schrittwiederholung innerhalb eines Bewegungsablaufes durch einen Vorwahlzähler

beschreiben und aufbauen

• Entwicklung einer Eingabeschaltung mit Selbsthaltung und den Funktionen AUTOMATIK/MANUELL,

START, HALT bei ZYKLUSENDE und RICHTEN

• Einsatz von Sensoren zur Materialabfrage bewerten und realisieren

• Ansteuerung des Stellgliedes durch zwei Taktstufen über ein Wechselventil (Doppelhub des Zylinders)

• Einsatz eines Näherungsschalters im Teilhubbereich zur Realisierung der Bewegungsumkehr des

Zylinders

• Entwicklung einer Eingabeschaltung für eine Taktstufen-Steuerung mit abgesicherter Steuerluft und

den Funktionen START, NOT-HALT und RICHTEN

• Anhalten des Zylinders im Teilhubbereich (Positionieren) durch beidseitige Druckbeaufschlagung

(Vorspannen)

• Justieren von Näherungsschaltern in den Endlagen und im Teilhubbereich

• Kombinierter Einsatz von Schnellentlüftungsventil und Druckregelventil mit Manometer

• Invertierung eines Zeitglied-Signals aufbauen

• Realisieren einer Steuerung mit Führungsverhalten in Kombination mit einer Ablaufsteuerung in

Taktstufenausführung

XXVI © Festo Didactic 540671

© Festo Didactic 540671 1

Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben

Lernziele

Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben,

• kennen Sie den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders.

• können Sie die Kolbenkraft eines einfachwirkenden Zylinders berechnen.

• kennen Sie den Aufbau und die Funktionsweise 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


2 © Festo Didactic 540671

Randbedingungen

• Setzen Sie einen einfachwirkenden Zylinder ein.

• Führen Sie die pneumatische Steuerung des Zylinders durch ein handbetätigtes Ventil aus.

Projektaufträge

1. Beschreiben Sie den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders.

2. Berechnung Sie die Kolbenkraft eines einfachwirkenden Zylinders.

3. Beschreiben Sie die Funktionsweise 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.

Ablauf

1. Die Käselaibe werden von Hand in die Vorrichtung eingesetzt.

2. Durch Betätigen des Drucktasters fährt der Zylinder aus und drückt den Deckel auf die Vorrichtung.

3. Der Drucktaster wird solange gedrückt gehalten, bis der Pressvorgang abgeschlossen ist.

4. Wird der Drucktaster losgelassen, fährt der Zylinder wieder ein und gibt die Vorrichtung frei.

5. Der Käselaib kann entnommen werden.

Arbeitshilfen

• Tabellenbücher

• Lehrbuch Pneumatik/Elektropneumatik

• Auszüge aus Herstellerkatalogen

• Datenblätter der Komponenten

• Konstruktions- und Simulationssoftware FluidSIM® 5 P

• WBT Pneumatik

Sicherheitshinweis

Bitte begrenzen Sie für diese Aufgabe den Druck am Filterregelventil (Wartungseinheit) auf

max. 350 kPa (3,5 bar).

Beim Abspringen von Schläuchen: Schalten Sie die Druckluftzufuhr sofort ab.



1. Aufbau und Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders

Einfachwirkender Zylinder – Schaltzeichen und Schnittbild

– 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.

– 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



– Beschreiben Sie den Aufbau und die Funktionsweise 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, dann bewegt sich der

Kolben nach vorne. Erst wenn der Kolben ganz ausgefahren ist, baut sich der Druck bis zum vollen

Betriebsdruck auf. Wenn dieser Druck abfällt, 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

Die theoretische Kolbenkraft wird nach folgender Formel berechnet:

Fth = A ⋅ p

Fth = theoretische Kolbenkraft (N)

A = nutzbare Kolbenfläche (m2)

= 2

( )4

D ⋅ π

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)



– Berechnen Sie die effektive Kolbenkraft im Vorhub für den eingesetzten Zylinder bei einem Arbeitsdruck

von 600 kPa (6 bar).

Zylinderdurchmesser in m

Arbeitsdruck in Pa

Zylinderdurchmesser in cm

Arbeitsdruck in bar

A = 2 20,02 m 3,14

4( )⋅

= 0,000314 m2

Feff = 0,9 ⋅ A ⋅ p – FF

Feff = 0,9 ⋅ 0,000314 m2 ⋅ 600.000 Pa – 13,6 N

Feff = 169,56 N – 13,6 N = 155,96 N

A = 2 22 cm 3,14

( )4⋅

= 3,14 cm2

Feff = 0,9 ⋅ A ⋅ p – FF

Feff = 0,9 ⋅ 3,14 cm2 ⋅ 60 2

N

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. Funktionsweise eines 3/2-Wegeventils, in Ruhestellung gesperrt

– Ergänzen Sie das Schaltzeichen eines 3/2-Wegeventils, handbetätigt, federrückgestellt, in Ruhestellung

gesperrt.

2

31

Schaltzeichen und schematische Darstellung eines 3/2-Wegeventils, in Ruhestellung gesperrt



– Beschreiben Sie die Funktionsweise 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

Handtaster betätigt, öffnet das Ventil den Luftstrom und der Kolben eines angeschlossenen

Zylinders fährt aus.

4. Ergänzen des pneumatischen Schaltplans

– Ergänzen Sie den pneumatischen Schaltplan für die Steuerung und tragen Sie die

Anschlussbezeichnungen ein.

2

31

0Z1

0Z2

2

31

1A1

1S1

Pneumatischer Schaltplan



5. Erstellen der Geräteliste

Zu einer vollständigen Projektdokumentation gehört neben dem Schaltplan auch eine Geräteliste.

– Erstellen Sie die Geräteliste, indem Sie die benötigten Geräte und deren Anzahl in die unten stehende

Tabelle eintragen.

Menge Benennung

1 Zylinder, einfachwirkend

1 3/2-Wegeventil mit Taster, in Ruhestellung gesperrt

1 Verteilerblock

1 Einschaltventil mit Filterregelventil

1 Druckluftquelle

Geräteliste

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 auf 250 kPa (2,5 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.



8. Beschreiben des Ablaufs der Steuerung

– Beschreiben Sie die einzelnen Schritte des Steuerungsablaufs.

Ausgangsstellung

In der Ausgangsstellung ist das Ventil 1S1 gesperrt. Die Kolbenstange des Zylinders 1A1 ist

eingefahren.

Schritt 1-2

Wird der Drucktaster des 3/2-Wegeventils 1S1 gedrückt, strömt Druckluft in den Kolbenraum des

Zylinders 1A1 und die Kolbenstange fährt aus.

Schritt 2-3

Wird der Drucktaster losgelassen, entlüftet das Ventil 1S1 und der Zylinder 1A1 fährt aufgrund der

Wirkung der Rückstellfeder in seine Ausgangsstellung zurück.



Lernziele

Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben,

• kennen Sie den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders.

• können Sie die Kolbenkraft eines einfachwirkenden Zylinders berechnen.

• kennen Sie den Aufbau und die Funktionsweise 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


2 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic 540671

Randbedingungen

• Setzen Sie einen einfachwirkenden Zylinder ein.

• Führen Sie die pneumatische Steuerung des Zylinders durch ein handbetätigtes Ventil aus.

Projektaufträge

Beschreiben Sie den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders.

Berechnung Sie die Kolbenkraft eines einfachwirkenden Zylinders.

Beschreiben Sie die Funktionsweise eines 3/2-Wegeventils, in Ruhestellung gesperrt.

Ergänzen Sie den pneumatischen Schaltplan für die Pressvorrichtung.

Erstellen Sie eine Geräteliste.

Bauen Sie die Steuerung auf.

Überprüfen Sie den Aufbau der Steuerung.

Beschreiben Sie den Ablauf der Steuerung.

Ablauf

1. Die Käselaibe werden von Hand in die Vorrichtung eingesetzt.

2. Durch Betätigen des Drucktasters fährt der Zylinder aus und drückt den Deckel auf die Vorrichtung.

3. Der Drucktaster wird solange gedrückt gehalten, bis der Pressvorgang abgeschlossen ist.

4. Wird der Drucktaster losgelassen, fährt der Zylinder wieder ein und gibt die Vorrichtung frei.

5. Der Käselaib kann entnommen werden.

Arbeitshilfen

• Tabellenbücher

• Lehrbuch Pneumatik/Elektropneumatik

• Auszüge aus Herstellerkatalogen

• Datenblätter der Komponenten

• Konstruktions- und Simulationssoftware FluidSIM® 5 P

• WBT Pneumatik

Sicherheitshinweis

Bitte begrenzen Sie für diese Aufgabe den Druck am Filterregelventil (Wartungseinheit) auf

max. 350 kPa (3,5 bar).

Beim Abspringen von Schläuchen: Schalten Sie die Druckluftzufuhr sofort ab.


© Festo Didactic 540671 Name: __________________________________ Datum: ____________ 3

1. Aufbau und Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders

Einfachwirkender Zylinder – Schaltzeichen und Schnittbild

– Vergleichen Sie das abgebildete Schaltzeichen mit der schematischen Darstellung des

einfachwirkenden Zylinders. Überprüfen Sie, ob Übereinstimmung zwischen beiden Darstellungen

besteht.

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– 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



– Beschreiben Sie den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders

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2. Berechnung der Kolbenkraft eines einfachwirkenden Zylinders

Die theoretische Kolbenkraft wird nach folgender Formel berechnet:

Fth = A ⋅ p

Fth = theoretische Kolbenkraft (N)

A = nutzbare Kolbenfläche (m2)

= 2

( )4

D ⋅ π

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 Rückholfeder (N)



– Berechnen Sie die effektive Kolbenkraft im Vorhub für den eingesetzten Zylinder bei einem Arbeitsdruck

von 600 kPa (6 bar).

Hinweis

Entnehmen Sie die benötigten Daten aus dem Datenblatt des Zylinders.

3. Funktionsweise eines 3/2-Wegeventils, in Ruhestellung gesperrt

– Ergänzen Sie das Schaltzeichen eines 3/2-Wegeventils, handbetätigt, federrückgestellt, in Ruhestellung

gesperrt.

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Schaltzeichen und schematische Darstellung eines 3/2-Wegeventils, in Ruhestellung gesperrt



– Beschreiben Sie die Funktionsweise des 3/2-Wegeventils.

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4. Ergänzen des pneumatischen Schaltplans

– Ergänzen Sie den pneumatischen Schaltplan für die Steuerung und tragen Sie die

Anschlussbezeichnungen ein.

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0Z1

0Z2

1A1

Pneumatischer Schaltplan



5. Erstellen der Geräteliste

Zu einer vollständigen Projektdokumentation gehört neben dem Schaltplan auch eine Geräteliste.

– Erstellen Sie die Geräteliste, indem Sie die benötigten Geräte und deren Anzahl in die unten stehende

Tabelle eintragen.

Menge Benennung

Geräteliste

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 auf 250 kPa (2,5 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.



8. Beschreiben des Ablaufs der Steuerung

– Beschreiben Sie die einzelnen Schritte des Steuerungsablaufs.

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Pneumatik Grundstufe...Arbeitsbuch TP 101 Mit CD-ROM Festo Didactic 540671 de Pneumatik Grundstufe 1...

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