Förderung der Mobilität von Auszubildenden im Dualen System.
Pneumatik Grundstufe...Festo Didactic schließt hiermit jegliche Haftung für Schäden des...
Transcript of Pneumatik Grundstufe...Festo Didactic schließt hiermit jegliche Haftung für Schäden des...
Arbeitsbuch TP 101
Mit CD-ROM
Festo Didactic
540671 de
PneumatikGrundstufe
1
2
3
24
2
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1 1
2 2
2
31
2
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2
11
-MM1
-QM1
-RZ1 -RZ2
-PG1 -PG2
-KH1
-SJ1
-BG1
-BG1 -SJ2
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
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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.
• • •
Sie kennen den Aufbau und die
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. • •
Sie kennen den Aufbau und die
Funktion eines
doppeltwirkenden Zylinders.
•
Sie kennen den Aufbau und die
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. • •
Sie kennen den Aufbau und die
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. •
Sie kennen den Aufbau und die
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
Ruhestellung gesperrt
Drosselrückschlagventil
3/2-Wegeventil, einseitig
druckluftbetätigt
Schnellentlüftungsventil
5/2-Wegeventil mit
Wahlschalter
Druckmessgerät
(Manometer)
Wechselventil
Druckregelventil mit
Druckmessgerät
Zweidruckventil
Pneumatischer Timer, in
Ruhestellung gesperrt
© 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,
Ruhestellung gesperrt
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,
Ruhestellung gesperrt
1 1 1
3/2-Wege-Rollenstößelventil,
Ruhestellung gesperrt
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,
Ruhestellung gesperrt
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.
© Festo Didactic 540671 XXIII
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.
XXIV © Festo Didactic 540671
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.
© Festo Didactic 540671 1
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
© Festo Didactic 540671 3
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
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
4 © 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.
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
© Festo Didactic 540671 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.
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
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
6 © Festo Didactic 540671
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)
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
© Festo Didactic 540671 7
– 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)
Berechnen von Kolbenfläche und Kolbenkraft
(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
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
8 © Festo Didactic 540671
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.
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
© Festo Didactic 540671 9
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.
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
10 © Festo Didactic 540671
Verletzungsgefahr beim Einschalten der Druckluft!
Zylinder können selbsttätig aus- und einfahren.
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.
© Festo Didactic 540671 1
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
2 © Festo Didactic 540671
© Festo Didactic 540671 3
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
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
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.
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
© 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
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
6 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic 540671
c) Beschreiben Sie den Aufbau und die Funktion eines einfachwirkenden Zylinders
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_______________________________________________________________________________________
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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)
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
© Festo Didactic 540671 Name: __________________________________ Datum: ____________ 7
– Berechnen Sie die effektive Kolbenkraft im Vorhub für den eingesetzten Zylinder bei einem Arbeitsdruck
von 600 kPa (6 bar).
Berechnen von Kolbenfläche und Kolbenkraft
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
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
8 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic 540671
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.
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
© Festo Didactic 540671 Name: __________________________________ Datum: ____________ 9
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.
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
10 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic 540671
Verletzungsgefahr beim Einschalten der Druckluft!
Zylinder können selbsttätig aus- und einfahren.
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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