Pneumatik Grundstufe...Festo Didactic schließt hiermit jegliche Haftung für Schäden des...

Arbeitsbuch TP 101

Mit CD-ROM

Festo Didactic

540671 de

PneumatikGrundstufe

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2

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1 1

2 2

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31

2

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2

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-QM1

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15 3

14 12

Bestell-Nr.: 540671

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, 73770 Denkendorf, Deutschland, 2016

Alle Rechte vorbehalten.

+49 711 3467-0 www.festo-didactic.com

+49 711 34754-88500 [email protected]

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.

© Festo Didactic 540671 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 .......................................................................................... 11 Aufgabe 3: Spannen von Brettern auf einer Sägevorrichtung ....................................................................... 17 Aufgabe 4: Verladen von Paketen ................................................................................................................. 23 Aufgabe 5: Stoppen von Milchflaschen ......................................................................................................... 33 Aufgabe 6: Öffnen und Schließen einer Rohrleitung ..................................................................................... 39 Aufgabe 7: Absperren mit Schnellabschaltung ............................................................................................. 47 Aufgabe 8: Betätigen einer Absperrvorrichtung ............................................................................................ 53 Aufgabe 9: Erweiterung der Steuerung zum Pressen von Käselaiben ........................................................... 61 Aufgabe 10: Spannen eines Werkstücks ....................................................................................................... 69 Aufgabe 11: Beladen von Gitterkörben ......................................................................................................... 77 Aufgabe 12: Ansteuern einer Schiebetür ...................................................................................................... 83 Aufgabe 13: Zuführen von Holzplatten ......................................................................................................... 91 Aufgabe 14: Pressen von Getränkedosen ..................................................................................................... 97 Aufgabe 15: Stempeln von Ventilgehäusen ................................................................................................ 105 Aufgabe 16: Montieren von Verriegelungsbügeln ....................................................................................... 113 Aufgabe 17: Etikettieren von Farbeimern .................................................................................................... 121 Aufgabe 18: Reinigen von Werkstücken ...................................................................................................... 129 Aufgabe 19: Einpressen von Typenschildern .............................................................................................. 137

Inhalt

IV © Festo Didactic 540671

Aufgaben und Arbeitsblätter

Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben ................................................................................................................ 3 Aufgabe 2: Nachlaufbremse einer Antriebswelle .......................................................................................... 11 Aufgabe 3: Spannen von Brettern auf einer Sägevorrichtung ....................................................................... 17 Aufgabe 4: Verladen von Paketen ................................................................................................................. 23 Aufgabe 5: Stoppen von Milchflaschen ......................................................................................................... 33 Aufgabe 6: Öffnen und Schließen einer Rohrleitung ..................................................................................... 39 Aufgabe 7: Absperren mit Schnellabschaltung ............................................................................................. 47 Aufgabe 8: Betätigen einer Absperrvorrichtung ............................................................................................ 53 Aufgabe 9: Erweiterung der Steuerung zum Pressen von Käselaiben ........................................................... 61 Aufgabe 10: Spannen eines Werkstücks ....................................................................................................... 69 Aufgabe 11: Beladen von Gitterkörben ......................................................................................................... 77 Aufgabe 12: Ansteuern einer Schiebetür ...................................................................................................... 83 Aufgabe 13: Zuführen von Holzplatten ......................................................................................................... 91 Aufgabe 14: Pressen von Getränkedosen ..................................................................................................... 97 Aufgabe 15: Stempeln von Ventilgehäusen ................................................................................................ 105 Aufgabe 16: Montieren von Verriegelungsbügeln ....................................................................................... 113 Aufgabe 17: Etikettieren von Farbeimern .................................................................................................... 121 Aufgabe 18: Reinigen von Werkstücken ...................................................................................................... 129 Aufgabe 19: Einpressen von Typenschildern .............................................................................................. 137

© 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, 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.

© 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.

Haben Sie Tipps, Anregungen oder Vorschläge zur Verbesserung dieses Arbeitsbuchs?

Dann senden Sie diese bitte per E-Mail an [email protected].

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.

© Festo Didactic 540671 IX

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.

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 (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.

© Festo Didactic 540671 XI

• 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.

XII © Festo Didactic 540671

• 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.

© Festo Didactic 540671 XIII

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.

XIV © Festo Didactic 540671

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.

© Festo Didactic 540671 XV

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

Lernziele

Sie kennen den Aufbau und die

Funktion eines einfachwirkenden

Zylinders.

• • •


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. • •


Funktion eines

doppeltwirkenden Zylinders.

•


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.

• •

XVI © Festo Didactic 540671

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

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. • •


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. •


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.

•

© Festo Didactic 540671 XVII

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. 540710

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

1 5/2-Wegeventil, einseitig druckluftbetätigt 576307

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

XVIII © Festo Didactic 540671

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


Drosselrückschlagventil

3/2-Wegeventil, einseitig

druckluftbetätigt

Schnellentlüftungsventil

5/2-Wegeventil mit

Wahlschalter

Druckmessgerät

(Manometer)

Wechselventil

Druckregelventil mit

Druckmessgerät

Zweidruckventil

Pneumatischer Timer, in


© Festo Didactic 540671 XIX

Komponente Symbol

5/2-Wegeventil, einseitig druckluftbetätigt

5/2-Wege-Impulsventil, beidseitig druckluftbetätigt

Druckschaltventil

Einschaltventil mit Filterregelventil

Verteilerblock

XX © Festo Didactic 540671

Zuordnung von Komponenten und Aufgaben

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

Komponente

Zylinder, einfachwirkend 1 1 1 1 1

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

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

Schnellentlüftungsventil 1 1

Druckmessgerät (Manometer) 2 1 2 1

3/2-Wegeventil mit Drucktaster,


1 2 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 1

3/2-Wege-Rollenstößelventil,


1 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

Pneumatischer Timer,


1 1

Verteilerblock 1 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 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.

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 1219-1: Fluidtechnik, Graphische Symbole und Schaltpläne, Symbole

DIN EN 81346-2: 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.

XXII © Festo Didactic 540671

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.

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Referenzkennzeichnung der Geräte

Die Referenzkennzeichnung in den Schaltplänen erfolgt nach DIN EN 81346-2:2010-05 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.

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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.


Inhalt

Aufgaben und Lösungen

Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben ................................................................................................................ 3 Aufgabe 2: Nachlaufbremse einer Antriebswelle .......................................................................................... 11 Aufgabe 3: Spannen von Brettern auf einer Sägevorrichtung ....................................................................... 17 Aufgabe 4: Verladen von Paketen ................................................................................................................. 23 Aufgabe 5: Stoppen von Milchflaschen ......................................................................................................... 33 Aufgabe 6: Öffnen und Schließen einer Rohrleitung ..................................................................................... 39 Aufgabe 7: Absperren mit Schnellabschaltung ............................................................................................. 47 Aufgabe 8: Betätigen einer Absperrvorrichtung ............................................................................................ 53 Aufgabe 9: Erweiterung der Steuerung zum Pressen von Käselaiben ........................................................... 61 Aufgabe 10: Spannen eines Werkstücks ....................................................................................................... 69 Aufgabe 11: Beladen von Gitterkörben ......................................................................................................... 77 Aufgabe 12: Ansteuern einer Schiebetür ...................................................................................................... 83 Aufgabe 13: Zuführen von Holzplatten ......................................................................................................... 91 Aufgabe 14: Pressen von Getränkedosen ..................................................................................................... 97 Aufgabe 15: Stempeln von Ventilgehäusen ................................................................................................ 105 Aufgabe 16: Montieren von Verriegelungsbügeln ....................................................................................... 113 Aufgabe 17: Etikettieren von Farbeimern .................................................................................................... 121 Aufgabe 18: Reinigen von Werkstücken ...................................................................................................... 129 Aufgabe 19: Einpressen von Typenschildern .............................................................................................. 137

Inhalt

2 © Festo Didactic 540671


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



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.



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



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 (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).

Berechnen von Kolbenfläche und Kolbenkraft

(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 = 222 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. 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



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.



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.



Verletzungsgefahr beim Einschalten der Druckluft!


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.


Inhalt

Aufgaben und Arbeitsblätter

Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben ................................................................................................................ 3 Aufgabe 2: Nachlaufbremse einer Antriebswelle .......................................................................................... 11 Aufgabe 3: Spannen von Brettern auf einer Sägevorrichtung ....................................................................... 17 Aufgabe 4: Verladen von Paketen ................................................................................................................. 23 Aufgabe 5: Stoppen von Milchflaschen ......................................................................................................... 33 Aufgabe 6: Öffnen und Schließen einer Rohrleitung ..................................................................................... 39 Aufgabe 7: Absperren mit Schnellabschaltung ............................................................................................. 47 Aufgabe 8: Betätigen einer Absperrvorrichtung ............................................................................................ 53 Aufgabe 9: Erweiterung der Steuerung zum Pressen von Käselaiben ........................................................... 61 Aufgabe 10: Spannen eines Werkstücks ....................................................................................................... 69 Aufgabe 11: Beladen von Gitterkörben ......................................................................................................... 77 Aufgabe 12: Ansteuern einer Schiebetür ...................................................................................................... 83 Aufgabe 13: Zuführen von Holzplatten ......................................................................................................... 91 Aufgabe 14: Pressen von Getränkedosen ..................................................................................................... 97 Aufgabe 15: Verpacken von Broschüren ..................................................................................................... 105 Aufgabe 16: Montieren von Verriegelungsbügeln ....................................................................................... 113 Aufgabe 17: Etikettieren von Farbeimern .................................................................................................... 121 Aufgabe 18: Reinigen von Werkstücken ...................................................................................................... 129 Aufgabe 19: Einpressen von Typenschildern .............................................................................................. 137

Inhalt




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


4 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic 540671

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.


© Festo Didactic 540671 Name: __________________________________ Datum: ____________ 5

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



c) Beschreiben Sie den Aufbau und die Funktion eines einfachwirkenden Zylinders

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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 (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).


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



b) Beschreiben Sie die Funktion des 3/2-Wegeventils.

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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.



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.



Verletzungsgefahr beim Einschalten der Druckluft!


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

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Schritt 1-2

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Schritt 2-3

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Pneumatik Grundstufe...Festo Didactic schließt hiermit jegliche Haftung für Schäden des...

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