Arbeitsbuch TP 101
Mit CD-ROM
Festo Didactic
540671 de
PneumatikGrundstufe
1
2
3
1A1
1V2 24
35
1
1V3 1V4
1Z1 1Z2
14
1V1
2
31
1S1
1B1
1 1
2 2
2
31
1B1
12
2
31
1S2
2
11
Bestell-Nr.: 540671
Stand: 11/2012
Autoren: W. Haring, M. Metzger, R.-C. Weber
Redaktion: Frank Ebel
Grafik: Doris Schwarzenberger
Layout: 11/2012, Frank Ebel
© Festo Didactic GmbH & Co. KG, 73770 Denkendorf, 2013
Internet: www.festo-didactic.com
E-Mail: [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 GmbH & Co. KG.
Hinweis
Die Verwendung nur einer Geschlechtsform soll keine geschlechtsspezifische Benachteiligung sein,
sondern dient nur der besseren Lesbarkeit und dem besseren Verständnis der Formulierungen.
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671 III
Inhalt
Bestimmungsgemäße Verwendung __________________________________________________________ V
Vorwort ______________________________________________________________________________ VI
Einleitung ______________________________________________________________________________ IX
Arbeits- und Sicherheitshinweise _____________________________________________________________X
Trainingspaket Pneumatik (TP 100) _________________________________________________________ XII
Lernziele der Grundstufe (TP 101) ___________________________________________________________ XIII
Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben _____________________________________________________ XIV
Gerätesatz der Grundstufe (TP 101) _________________________________________________________ XVI
Zuordnung von Geräten und Aufgaben _______________________________________________________ XX
Hinweise für den Lehrer/Ausbilder __________________________________________________________ XXI
Struktur der Aufgaben ____________________________________________________________________ XXI
Bezeichnung der Geräte __________________________________________________________________ XXII
Inhalte der CD-ROM _____________________________________________________________________ XXII
Gerätesatz der Aufbaustufe (TP 102) _______________________________________________________ XXIV
Lernziele der Aufbaustufe (TP 102) _________________________________________________________ XXV
Aufgaben und Lösungen
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben ___________________________________________________________ 1
Aufgabe 2: Öffnen eines Futtermittelsilos ______________________________________________________ 9
Aufgabe 3: Spannen von Brettern auf einer Sägevorrichtung _____________________________________ 15
Aufgabe 4: Sortieren von Paketen ___________________________________________________________ 21
Aufgabe 5: Stoppen von Milchflaschen ______________________________________________________ 31
Aufgabe 6: Öffnen und Schließen einer Rohrleitung ____________________________________________ 37
Aufgabe 7: Absperren mit Schnellabschaltung ________________________________________________ 45
Aufgabe 8: Betätigen einer Absperrvorrichtung ________________________________________________ 51
Aufgabe 9: Erweiterung der Steuerung zum Pressen von Käselaiben _______________________________ 59
Aufgabe 10: Spannen eines Werkstücks ______________________________________________________ 65
Aufgabe 11: Beladen von Gitterkörben _______________________________________________________ 73
Aufgabe 12: Ansteuern einer Schiebetür _____________________________________________________ 79
Aufgabe 13: Zuführen von Holzplatten _______________________________________________________ 87
Aufgabe 14: Pressen von Getränkedosen _____________________________________________________ 93
Aufgabe 15: Verpacken von Broschüren ______________________________________________________ 99
Aufgabe 16: Montieren von Verriegelungsbügeln _____________________________________________ 105
Aufgabe 17: Etikettieren von Farbeimern ____________________________________________________ 111
Aufgabe 18: Reinigen von Werkstücken _____________________________________________________ 117
Aufgabe 19: Einpressen von Typenschildern _________________________________________________ 123
Inhalt
IV © Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671
Aufgaben und Arbeitsblätter
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben ___________________________________________________________ 1
Aufgabe 2: Öffnen eines Futtermittelsilos ______________________________________________________ 9
Aufgabe 3: Spannen von Brettern auf einer Sägevorrichtung _____________________________________ 15
Aufgabe 4: Sortieren von Paketen ___________________________________________________________ 21
Aufgabe 5: Stoppen von Milchflaschen ______________________________________________________ 31
Aufgabe 6: Öffnen und Schließen einer Rohrleitung ____________________________________________ 37
Aufgabe 7: Absperren mit Schnellabschaltung ________________________________________________ 45
Aufgabe 8: Betätigen einer Absperrvorrichtung ________________________________________________ 51
Aufgabe 9: Erweiterung der Steuerung zum Pressen von Käselaiben _______________________________ 59
Aufgabe 10: Spannen eines Werkstücks ______________________________________________________ 65
Aufgabe 11: Beladen von Gitterkörben _______________________________________________________ 73
Aufgabe 12: Ansteuern einer Schiebetür _____________________________________________________ 79
Aufgabe 13: Zuführen von Holzplatten _______________________________________________________ 87
Aufgabe 14: Pressen von Getränkedosen _____________________________________________________ 93
Aufgabe 15: Verpacken von Broschüren ______________________________________________________ 99
Aufgabe 16: Montieren von Verriegelungsbügeln _____________________________________________ 105
Aufgabe 17: Etikettieren von Farbeimern ____________________________________________________ 111
Aufgabe 18: Reinigen von Werkstücken _____________________________________________________ 117
Aufgabe 19: Einpressen von Typenschildern _________________________________________________ 123
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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 GmbH & Co. KG 540671
Vorwort
Das Lernsystem Automatisierung und Technik von Festo Didactic orientiert sich an unterschiedlichen
Bildungsvoraussetzungen und beruflichen Anforderungen. Abgeleitet hieraus ergibt sich die Gliederung des
Lernsystems:
Technologieorientierte Trainingspakete
Mechatronik und Fabrikautomation
Prozessautomation und Regelungstechnik
Mobile Robotik
Hybride Lernfabriken
Parallel zu den Entwicklungen im Bildungsbereich und in der beruflichen Praxis wird das Lernsystem
Automatisierung und Technik laufend aktualisiert und erweitert.
Die technologieorientierten Trainingspakete befassen sich mit den Technologien Pneumatik,
Elektropneumatik, Hydraulik, Elektrohydraulik, Proportionalhydraulik, 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.
Alle Trainingspakete setzen sich aus den folgenden Elementen zusammen:
Hardware
Medien
Seminare
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671 VII
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 GmbH & Co. KG 540671
Enterprise-Lizenz
Für Großunternehmen und Bildungseinrichtungen mit mehreren Standorten. Sie bestellen entweder
– eine gedruckte Version des Arbeitsbuchs in der von Ihnen gewünschten Sprache mit einer
Multimedia CD-ROM mit mehrsprachigen Inhalten
oder
– eine Multimedia CD-ROM mit mehrsprachigen Inhalten.
Die auf der Multimedia CD-ROM gespeicherten Dateien können Sie auf Ihrem PC abspeichern,
ausdrucken und bearbeiten.
Hinweis
Die vollständigen Nutzungsrechte richten sich nach den Regelungen im Impressum des erworbenen
Arbeitsbuchs.
Seminare
Ein umfassendes Seminarangebot zu den Inhalten der Trainingspakete rundet das Angebot in Aus- und
Weiterbildung ab.
Haben Sie Anregungen oder Kritikpunkte zu diesem Buch?
Dann senden Sie eine E-Mail an: [email protected]
Die Autoren und Festo Didactic freuen sich auf Ihre Rückmeldung.
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671 IX
Einleitung
Das vorliegende Arbeitsbuch ist ein Element aus dem Lernsystem Automatisierung und Technik der Firma
Festo Didactic GmbH & Co. KG. Das System bildet eine solide Grundlage für eine praxisorientierte Aus- und
Weiterbildung. Das Technologiepaket TP100 enthält ausschließlich rein pneumatische Steuerungen.
Die Grundstufe TP101 eignet sich für die Grundausbildung in pneumatischer Steuerungstechnik. Es werden
Kenntnisse über die physikalischen Grundlagen der Pneumatik sowie Funktion und Einsatz pneumatischer
Geräte vermittelt. Mit dem Gerätesatz können einfache pneumatische Steuerungen aufgebaut werden.
Die Aufbaustufe TP102 ist auf die Weiterbildung in pneumatischer Steuerungstechnik ausgerichtet. Mit dem
Gerätesatz können umfangreiche kombinatorische Schaltungen mit Verknüpfungen der Eingangs- und
Ausgangssignale sowie Steuerungen mit Taktketten-Bausteinen aufgebaut werden.
Voraussetzung für den Aufbau der Steuerungen ist ein fester Arbeitsplatz ausgestattet mit einer Festo
Didactic Profilplatte. Die Profilplatte hat 14 parallele T Nuten im Abstand von je 50 mm. Zur
Druckluftversorgung kann ein mobiler, schallgedämpfter Verdichter (230 V, maximal 800 kPa = 8 bar)
verwendet werden.
Der Arbeitsdruck soll maximal p = 600 kPa = 6 bar betragen.
Eine optimale Ablaufsicherheit erreichen Sie, wenn die Steuerung bei einem Arbeitsdruck von p = 500 kPa =
5 bar ölfrei betrieben wird.
Mit dem Gerätesatz der Grundstufe TP101 werden die kompletten Steuerungen der 19 Aufgabenstellungen
aufgebaut. Die theoretischen Grundlagen für das Verständnis dieser Aufgabensammlung können dem
Lehrbuch
Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik
entnommen werden.
Des Weiteren stehen Datenblätter der einzelnen Geräte (Zylinder, Ventile, Messgeräte usw.) zur Verfügung.
X © Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671
Arbeits- und Sicherheitshinweise
Allgemein
Die Auszubildenden dürfen nur unter Aufsicht einer Ausbilderin/eines Ausbilders an den Schaltungen
arbeiten.
Betreiben Sie elektrische Geräte (z. B. Netzgeräte, Verdichter, Hydraulikaggregate) nur in
Ausbildungsräumen, die mit einer Fehlerstromschutzeinrichtung (FI, RCD) ausgestattet sind.
Beachten Sie die Angaben der Datenblätter zu den einzelnen Komponenten, insbesondere auch alle
Hinweise zur Sicherheit!
Störungen, die die Sicherheit beeinträchtigen können, dürfen beim Schulungsbetrieb nicht erzeugt
werden und sind umgehend zu beseitigen.
Tragen Sie Ihre persönliche Schutzausrüstung (Schutzbrille, Sicherheitsschuhe), wenn Sie an den
Schaltungen arbeiten.
Mechanik
Greifen Sie nur bei Stillstand in den Aufbau.
Montieren Sie alle Komponenten fest auf die Profilplatte.
Grenztaster dürfen nicht frontal betätigt werden.
Verletzungsgefahr bei der Fehlersuche!
Benutzen Sie zur Betätigung der Grenztaster ein Werkzeug, z. B. einen Schraubendreher.
Stellen Sie alle Komponenten so auf, dass das Betätigen von Schaltern und Trenneinrichtungen nicht
erschwert wird.
Beachten Sie Angaben zur Platzierung der Komponenten.
Elektrik
Verwenden Sie nur Kleinspannungen, maximal 24 V DC.
Herstellen bzw. Abbauen von elektrischen Anschlüssen nur in spannungslosem Zustand!
Verwenden Sie für die elektrischen Anschlüsse nur Verbindungsleitungen mit Sicherheitssteckern.
Ziehen Sie beim Abbauen der Verbindungsleitungen nur an den Sicherheitssteckern, nicht an den
Leitungen.
Pneumatik
Überschreiten Sie nicht den zulässigen Druck von 600 kPa (6 bar).
Schalten Sie die Druckluft erst ein, wenn Sie alle Schlauchverbindungen hergestellt und gesichert
haben.
Entkuppeln Sie keine Schläuche unter Druck.
Verletzungsgefahr beim Einschalten von Druckluft!
Zylinder können selbsttätig aus- und einfahren.
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671 XI
Unfallgefahr durch abspringende Schläuche!
– Verwenden Sie kürzest mögliche Schlauchverbindungen.
– Beim Abspringen von Schläuchen:
Schalten Sie die Druckluftzufuhr sofort ab.
Pneumatischer Schaltungsaufbau
Verbinden Sie die Geräte mit dem Kunststoffschlauch mit 4 mm oder 6 mm Außendurchmesser. Stecken
Sie dabei den Schlauch bis zum Anschlag in die Steckverbindung.
Schalten Sie vor dem Schaltungsabbau die Druckluftversorgung ab.
Pneumatischer Schaltungsabbau
Drücken Sie den blauen Lösungsring nieder, der Schlauch kann abgezogen werden.
Befestigungstechnik
Die Trägerplatten der Geräte sind mit der Befestigungsvariante A, B oder C ausgestattet:
Variante A, Rastsystem
Leichte nicht belastbare Geräte (z.B. Wege-Ventile). Geräte einfach in die Nut der Profilplatte einklipsen.
Lösen der Geräte durch Betätigung des blauen Hebels.
Variante B, Drehsystem
Mittelschwere belastbare Geräte (z.B. Aktuatoren). Diese Geräte werden durch Hammerschrauben auf
die Profilplatte gespannt. Das Spannen bzw. Lösen erfolgt über die blaue Griffmutter.
Variante C, Schraubsystem
Für schwer belastbare Geräte bzw. Geräte die selten von der Profilplatte gelöst werden (z.B.
Einschaltventil mit Filterregelventil). Die Geräte werden mit Zylinderschrauben und Hammermutter
befestigt.
Beachten Sie die Angaben in den Datenblättern zu den einzelnen Geräten.
Notwendiges Zubehör
Zur Auswertung der aufgebauten Steuerungen wird eine Stoppuhr benötigt. Mit der Stoppuhr werden:
Drosselrückschlagventile so eingestellt, dass die Hubzeit der Zylinder vorgegebene Werte erreicht,
Verzögerungsventile eingestellt.
XII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671
Trainingspaket Pneumatik (TP 100)
Das Trainingspaket TP 100 besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Ausbildungsmitteln sowie Seminaren.
Gegenstand dieses Paketes sind ausschließlich rein pneumatische Steuerungen. Einzelne Elemente aus dem
Trainingspaket TP 100 können auch Bestandteil anderer Pakete sein.
Wichtige Elemente des TP 100
Fester Arbeitsplatz mit Festo Didactic Profilplatte
Verdichter (230 V, 0,55 kW, maximal 800 kPa = 8 bar)
Gerätesätze oder Einzelkomponenten (z.B. Zylinder, Wegeventile, Vorwahlzähler, Taktstufenbausteine,
Logikelemente, pneumatische Näherungsschalter)
Optionale Lernmittel (z.B. optische Anzeigen, 5/3-Wegeventil, ziehende/drückende Last)
Praxismodelle
Komplette Laboreinrichtungen
Ausbildungsunterlagen
Lehrbücher Grundlagen der pneumatischen Steuerungstechnik
Wartung pneumatischer Geräte und Anlagen
Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik
Arbeitsbücher Pneumatik Grundstufe (TP 101)
Pneumatik Aufbaustufe (TP 102)
Optionale Teachware Transparentfoliensätze
Zeichenschablone
Simulationssoftware FluidSIM® Pneumatik
WBT Pneumatik
Schnittmodelle Satz mit Aufbewahrungskoffer
Seminare
P100 Basiswissen Pneumatik für Maschinenbediener
P111 Grundlagen der Pneumatik und der Elektropneumatik
P121 Instandhaltung und Fehlersuche an pneumatischen und elektropneumatischen Anlagen
P-OP Der Verschwendung auf der Spur – wirtschaftlicher Einsatz der Pneumatik
P-NEU Pneumatik Auffrischung und Aktualisierung
IW-PEP Instandhaltung und Wartung in der Steuerungstechnik – pneumatische und elektropneumatische
Steuerungen
P-AL Pneumatik für die berufliche Ausbildung
P-AZUBI Pneumatik und Elektropneumatik für Auszubildende
Veranstaltungsorte, Termine und Preise entnehmen Sie bitte dem aktuellen Seminarplaner.
Weitere Ausbildungsmittel ersehen Sie aus unseren Katalogen und im Internet. Das Lernsystem
Automatisierung und Technik wird laufend aktualisiert und erweitert. Die Foliensätze, die Filme, CD-ROMs
und DVDs sowie die Fachbücher werden in mehreren Sprachen angeboten.
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671 XIII
Lernziele der Grundstufe (TP 101)
Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders.
Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise 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 Funktionsweise eines doppeltwirkenden Zylinders.
Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines 5/2-Wegeventils.
Sie können eine indirekte Ansteuerung erklären und aufbauen.
Sie kennen die Funktionsweise eines 5/2-Wegeventil mit pneumatischer Ansteuerung.
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.
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 Funktionsweise magnetischer Näherungsschalter.
Sie können 5/2-Wegeventile unterscheiden und nach Vorgaben auswählen und einsetzen.
Sie können bestehende Schaltungen weiter entwickeln.
Sie kennen Aufbau und Funktionsweise eines Druckschaltventils.
Sie können druckabhängige Steuerungen aufbauen.
Sie kennen Aufbau und Funktionsweise eines Druckregelventils.
Sie können bestehende Schaltungen analysieren und nach Vorgaben optimieren.
Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise eines Verzögerungsventils.
Sie können Schaltungen mit oszillierenden Bewegungen aufbauen.
Sie können Verzögerungsventile abhängig von Randbedingungen einsetzen.
Sie können Schaltungen mit zwei Zylindern analysieren und aufbauen.
XIV © Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671
Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben
Aufgabe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Lernziel
Sie kennen den Aufbau und die
Funktionsweise eines
einfachwirkenden Zylinders.
• • •
Sie kennen den Aufbau und die
Funktionsweise 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
Funktionsweise eines
doppeltwirkenden Zylinders.
•
Sie kennen den Aufbau und die
Funktionsweise 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.
• •
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671 XV
Aufgabe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Lernziel
Sie kennen eine Art der
Signalspeicherung in
pneumatischen Steuerungen.
•
Sie können logische
Verknüpfungen
UND/ODER/NICHT erklären und
realisieren.
• • • • •
Sie können
Selbsthalteschaltungen erklären
und aufbauen.
•
Sie kennen eine Möglichkeit der
Endlagenabfrage von Zylindern. •
Sie können logische
Verknüpfungen kombinieren. • •
Sie kennen den Aufbau und die
Funktionsweise magnetischer
Näherungsschalter.
•
Sie können 5/2-Wegeventile
unterscheiden und nach
Vorgaben auswählen und
einsetzen.
•
Sie können bestehende
Schaltungen weiter entwickeln. • •
Sie kennen Aufbau und
Funktionsweise eines
Druckschaltventils.
•
Sie können druckabhängige
Steuerungen aufbauen. • • • •
Sie kennen Aufbau und
Funktionsweise eines
Druckregelventils.
•
Sie kennen den Aufbau und die
Funktionsweise eines
Verzögerungsventils.
•
Sie können Schaltungen mit
oszillierenden Bewegungen
aufbauen.
•
Sie können Verzögerungsventile
abhängig von Randbedingungen
einsetzen.
•
Sie können Schaltungen mit zwei
Zylindern analysieren und
aufbauen.
•
XVI © Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671
Gerätesatz der Grundstufe (TP 101)
Dieser Gerätesatz ist für die Grundausbildung in pneumatischer Steuerungstechnik zusammengestellt. Er
enthält alle Elemente, die für die Erarbeitung der vorgegebenen Lernziele erforderlich sind und kann mit
anderen Gerätesätzen beliebig erweitert werden. Zum Aufbau funktionsfähiger Steuerungen werden
zusätzlich die Profilplatte und eine Druckluftquelle benötigt.
Gerätesatz der Grundstufe (TP 101)
Menge Benennung Bestell-Nr.
2 3/2-Wege-Rollenhebelventil, in Ruhestellung gesperrt 152866
1 3/2-Wegeventil mit Drucktaste, in Ruhestellung geöffnet 152861
2 3/2-Wegeventil mit Drucktaste, in Ruhestellung gesperrt 152860
1 3/2-Wegeventil mit Wahlschalter, in Ruhestellung gesperrt 152863
1 3/2-Wegeventil, einseitig druckluftbetätigt 576302
3 5/2-Wege-Impulsventil, beidseitig druckluftbetätigt 576303
1 5/2-Wegeventil mit Wahlschalter 152862
1 5/2-Wegeventil, einseitig druckluftbetätigt 576307
1 Doppeltwirkender Zylinder 152888
2 Drosselrückschlagventil 193967
2 Druckmessgerät 152865
1 Druckregelventil mit Druckmessgerät 539756
1 Druckschaltventil 152884
1 Einfachwirkender Zylinder 152887
1 Einschaltventil mit Filterregelventil 540691
2 Kunststoffschlauch 4 x 0,75 Silber 10 m 151496
2 Näherungsschalter, pneumatisch, mit Zylinderbefestigung 539775
1 Pneumatischer Timer, in Ruhestellung gesperrt 540694
1 Schnellentlüftungsventil 539772
10 Steckhülse 153251
10 T-Steckverbinder 153128
1 Verteilerblock 152896
1 Wechselventil (ODER) 539771
2 Zweidruckventil (UND) 539770
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671 XVII
Symbole des Gerätesatzes
Benennung Symbol
3/2-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung gesperrt 2
31
3/2-Wegeventil mit Drucktaster, in Ruhestellung geöffnet
5/2-Wegeventil mit Wahlschalter 24
351
3/2-Wegeventil mit Wahlschalter
Druckmessgerät (Manometer)
3/2-Wege-Rollenhebelventil, in Ruhestellung gesperrt
31
2
Pneumatischer Näherungsschalter
31
2
3/2-Wegeventil, einseitig druckluftbetätigt 2
31
12
5/2-Wegeventil, einseitig druckluftbetätigt 4 2
15
14
3
5/2-Wege-Impulsventil, beidseitig druckluftbetätigt
XVIII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671
Benennung Symbol
Wechselventil
2
11
Zweidruckventil
2
11
Pneumatischer Timer, in Ruhestellung gesperrt 2
31
t
Schnellentlüftungsventil
2
31
Drosselrückschlagventil
21
Druckschaltventil 2
3112
Einfachwirkender Zylinder
Doppeltwirkender Zylinder
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671 XIX
Benennung Symbol
Einschaltventil mit Filterregelventil
2
31
Druckregelventil mit Druckmessgerät
2
31
Verteilerblock
Anschlusselemente
XX © Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671
Zuordnung von Geräten und Aufgaben
Aufgabe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Gerät
Zylinder, einfachwirkend 1 1 1 1 1 1
Zylinder, doppeltwirkend 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Drosselrückschlagventil 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2
Schnellentlüftungsventil 1 1
Druckmessgerät
(Manometer)
2 2 1 2 1
3/2-Wegeventil, Drucktaster,
RS gesperrt
1 2 2 1 2 1 2 2 1 1 1 1
3/2-Wegeventil, Drucktaster,
RS geöffnet
1 1
3/2-Wegeventil,
Wahlschalter,
RS gesperrt
1 1 2 1
3/2-Wege-Rollenhebelventil,
RS gesperrt
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,
Wahlschalter
1 1 1
5/2-Wege-Pneumatikventil 1 1 1 1
5/2-Wege-Pneumatik-
Impulsventil
1 1 1 1 1 1 1 1
Wechselventil 1 1 1 1 1
Zweidruckventil 1 2 2 1 1 2 1 2
Druckschaltventil 1 1 1 1
Druckregelventil mit
Manometer
1 2 1 1
Verzögerungsventil, RS
geschlossen
1 1
Verteilerblock 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Einschaltventil mit
Filterregelventil
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671 XXI
Hinweise für den Lehrer/Ausbilder
Lernziele
Das Groblernziel der vorliegenden Aufgabensammlung ist der systematische Entwurf von Schaltplänen
sowie der praktische Aufbau der Steuerung auf der Profilplatte. Durch diese direkte Wechselwirkung von
Theorie und Praxis ist ein schneller und nachhaltiger Lernfortschritt gewährleistet. Die Feinlernziele sind in
der Matrix dokumentiert. Konkrete Einzellernziele sind jeder Aufgabenstellung zugeordnet.
Richtzeit
Die benötigte Zeit für das Durcharbeiten der Aufgabenstellung hängt vom Vorwissen der Lernenden ab. Mit
Facharbeiterausbildung im Metall- oder Elektrobereich: ca. 2 Wochen. Mit Techniker- oder
Ingenieurausbildung: ca. 1 Woche.
Elemente des Gerätesatzes
Aufgabensammlung und Gerätesatz sind aufeinander abgestimmt. Für alle 19 Aufgaben benötigen Sie nur
Elemente eines Gerätesatzes der Grundstufe TP 101.
Jede Aufgabe der Grundstufe kann auf einer Profilplatte aufgebaut werden.
Kennzeichnung der Lösungen
Lösungstexte und Ergänzungen in Grafiken oder Diagrammen sind grau hinterlegt.
Kennzeichnungen in den Arbeitsblättern
Zu ergänzende Texte sind durch Schreiblinien oder graue Tabellenzellen gekennzeichnet.
Zu ergänzende Grafiken sind grau hinterlegt.
Struktur der Aufgaben
Alle 19 Aufgaben haben den gleichen methodischen Aufbau. Die Aufgaben sind gegliedert in:
Titel
Lernziele
Problemstellung
Randbedingungen
Projektauftrag
Lageplan
Arbeitsblätter
Das Arbeitsbuch enthält die Lösung zu jedem Arbeitsblatt aller 19 Aufgaben.
XXII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671
Bezeichnung der Geräte
Die Bezeichnung der Elemente erfolgt in den Schaltplänen nach Norm DIN ISO 1219-2. Alle Bauteile eines
Schaltkreises besitzen dieselbe Hauptkennziffer. In Abhängigkeit des Bauteiles werden Buchstaben
vergeben. Mehrere Bauteile innerhalb eines Schaltkreises werden durchnummeriert. Druckstränge erhalten
die Bezeichnung P und werden getrennt durchnummeriert.
Zylinder: 1A1, 2A1, 2A2, ...
Ventile: 1V1, 1V2, 1V3, 2V1, 2V2, 3V1, ...
Sensoren: 1B1, 1B2, ...
Signaleingabe: 1S1, 1S2, ...
Zubehör: 0Z1, 0Z2, 1Z1, ...
Inhalte der CD-ROM
Bei den Lizenzarten Campus-Lizenz und Enterprise-Lizenz wird mit dem Arbeitsbuch eine Multimedia
CD-ROM geliefert. Das komplette Arbeitsbuch ist auf dieser CD-ROM als PDF-Datei gespeichert. Zusätzlich
stellt die CD-ROM Ihnen ergänzende Medien zur Verfügung.
Die CD-ROM enthält folgende Ordner:
Bedienungsanleitungen
Demo
Festo Katalog
FluidSIM® Schaltpläne
Industrielle Anwendungen
Präsentationen
Produkt Informationen
Videos
Bedienungsanleitungen
Bedienungsanleitungen für verschiedene Geräte des Technologiepakets stehen zur Verfügung. Diese
Anleitungen helfen bei Einsatz und Inbetriebnahme der Geräte.
FluidSIM®-Demoversion
Eine Demo-Version des Softwarepakets FluidSIM® Pneumatik ist auf der CD-ROM gespeichert. Schon diese
Version eignet sich zum Testen entwickelter Steuerungen.
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671 XXIII
Festo Katalog
Für ausgesuchte Geräte erhalten Sie Seiten aus dem Festo AG & Co. KG Katalog. Die Darstellung und
Beschreibung der Geräte in dieser Form soll zeigen, wie diese Geräte in einem industriellen Katalog
dargestellt sind. Zusätzlich finden sich hier ergänzende Informationen zu den Geräten.
FluidSIM® Schaltpläne
Für alle 19 Aufgaben des Technologiepakets sind die FluidSIM® Schaltpläne in diesem Verzeichnis
hinterlegt.
Industrielle Anwendungen
Fotos und Grafiken industrieller Anwendungen werden bereitgestellt. Hiermit können eigene
Aufgabenstellungen illustriert werden. Auch Projektpräsentationen können durch den Einsatz dieser
Abbildungen ergänzt werden.
Präsentationen
Kurzpräsentationen für Geräte des Technologiepakets sind in diesem Verzeichnis gespeichert. Diese
Präsentationen können z.B. bei der Erstellung von Projektpräsentationen verwendet werden.
Produkt Informationen
In diesem Verzeichnis stehen Ihnen die Produkt Informationen und Datenblätter der Festo AG & Co. KG für
die Geräte des Technologiepakets zur Verfügung. Es soll verdeutlicht werden, welche Informationen und
Daten für eine industrielle Komponente bereitgestellt werden.
Videos
Einige Videos industrieller Anwendungen runden die Medien zum Technologiepaket ab. In kurzen
Sequenzen werden Anwendungen in realer Umgebung dargestellt.
XXIV © Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671
Gerätesatz der Aufbaustufe (TP 102)
Dieser Gerätesatz der Aufbaustufe ist für die Weiterbildung in pneumatischer Steuerungstechnik
zusammengestellt. Die beiden Gerätesätze (TP 101 und TP 102) enthalten Elemente, die für die Erarbeitung
der vorgegebenen Lernziele erforderlich sind und können mit anderen Gerätesätzen des Lernsystems
Automatisierung und Technik beliebig erweitert werden.
Gerätesatz der Aufbaustufe (TP 102)
Menge Benennung Bestell-Nr.
1 3/2-Wege-Kipprollenventil, in Ruhestellung gesperrt 152867
2 3/2-Wegeventil mit Drucktaste, in Ruhestellung gesperrt 152860
1 3/2-Wegeventil mit Schlagtaste (rot), in Ruhestellung geöffnet 152864
4 3/2-Wegeventil, einseitig druckluftbetätigt 576302
2 5/2-Wege-Impulsventil, beidseitig druckluftbetätigt 576303
2 Doppeltwirkender Zylinder 152888
2 Drosselrückschlagventil 193967
2 Kunststoffschlauch 4 x 0,75 Silber 10 m 151496
1 Pneumatischer Timer, in Ruhestellung geöffnet 539759
2 Rückschlagventil, entsperrbare Rückschlagfunktion 540715
1 Staudruckventil 152868
10 Steckhülse 153251
1 Taktstufen-Baustein 152886
20 T-Steckverbinder 153128
1 Vorwahlzähler, pneumatisch 152877
1 Wechselventil (ODER) 539771
1 Wechselventil, 3-fach (ODER) 152882
1 Zweidruckventil, 3-fach (UND) 152883
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671 XXV
Lernziele der Aufbaustufe (TP 102)
Erkennen von Endlagen ohne Grenztaster
Speicherschaltungen verstehen und aufbauen (Flipflop, Impulsventil)
Umrüsten eines 3/2- und/oder 5/2-Wegeventils
Unterschiedlichen Sensoren bewerten, einsetzen und justieren
Funktion eines Staudruckgebers erklären
Funktion von Taktstufen(-Bausteinen) beschreiben
Taktstufen-Grundsteuerungen entwerfen (Dauerzyklus)
Realisieren einer Taktstufen-Steuerung mit Betriebsarten AUTOMATIK/MANUELL, START und RICHTEN
Realisieren der ODER-Verknüpfung von Rückmeldesignalen
Einstellen und Abstimmen von Verzögerungen
Verzögerungszeiten über eine ODER-Verknüpfung abbrechen können
Realisieren einer Taktstufen-Steuerung mit Leertakt (3 Schritte)
Variable Schrittwiederholung innerhalb eines Bewegungsablaufes durch einen Vorwahlzähler
beschreiben und aufbauen
Entwicklung einer Eingabeschaltung mit Selbsthaltung und den Funktionen AUTOMATIK/MANUELL,
START, HALT bei ZYKLUSENDE und RICHTEN
Einsatz von Sensoren zur Materialabfrage bewerten und realisieren
Ansteuerung des Stellgliedes durch zwei Taktstufen über ein Wechselventil (Doppelhub des Zylinders)
Einsatz eines Näherungsschalters im Teilhubbereich zur Realisierung der Bewegungsumkehr des
Zylinders
Entwicklung einer Eingabeschaltung für eine Taktstufen-Steuerung mit abgesicherter Steuerluft und
den Funktionen START, NOT-HALT und RICHTEN
Anhalten des Zylinders im Teilhubbereich (Positionieren) durch beidseitige Druckbeaufschlagung
(Vorspannen)
Justieren von Näherungsschaltern in den Endlagen und im Teilhubbereich
Kombinierter Einsatz von Schnellentlüftungsventil und Druckregelventil mit Manometer
Invertierung eines Zeitglied-Signals aufbauen
Realisieren einer Steuerung mit Führungsverhalten in Kombination mit einer Ablaufsteuerung in
Taktstufenausführung
XXVI © Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671 1
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
Lernziele
Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben,
kennen Sie den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders.
können Sie die Kolbenkraft eines einfachwirkenden Zylinders berechnen.
kennen Sie den Aufbau und die Funktionsweise eines 3/2-Wegeventils, in Ruhestellung gesperrt.
können Sie Betätigungsarten von Wegeventilen erkennen und skizzieren.
können Sie eine direkte Ansteuerung erklären und aufbauen.
Problemstellung
Bei der Käseherstellung werden pneumatische Zylinder zum Pressen der Käselaibe in Formen eingesetzt.
Entwickeln Sie eine Steuerung, mit der dieser Prozess durchgeführt werden kann.
Lageplan
Käseherstellung
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
2 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671
Randbedingungen
Setzen Sie einen einfachwirkenden Zylinder ein.
Führen Sie die pneumatische Steuerung des Zylinders durch ein handbetätigtes Ventil aus.
Projektauftrag
1. Beschreiben Sie die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders.
2. Beschreiben Sie die Funktionsweise eines 3/2-Wegeventils, in Ruhestellung gesperrt.
3. Vervollständigen Sie den pneumatischen Schaltplan für die Pressvorrichtung.
4. Führen Sie den Aufbau durch.
5. Überprüfen Sie den Steuerungsaufbau.
6. Beschreiben Sie die Funktionsweise der Steuerung.
7. Erstellen Sie eine Geräteliste.
Ablauf
1. Die Käselaibe werden von Hand in die Vorrichtung eingesetzt.
2. Durch Betätigen des Drucktasters fährt der Zylinder aus und drückt den Deckel auf die Vorrichtung.
3. Der Drucktaster wird solange gedrückt gehalten, bis der Pressvorgang abgeschlossen ist.
4. Wird der Drucktaster losgelassen, fährt der Zylinder wieder ein und gibt die Vorrichtung frei.
5. Der Käselaib kann entnommen werden.
Sicherheitshinweis
Bitte begrenzen Sie für diese Aufgabe den Druck an der Wartungseinheit auf max. 350 kPa (3,5 bar).
Beim Abspringen von Schläuchen: Schalten Sie die Druckluftzufuhr sofort ab.
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
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1. Aufbau und Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders
1 2 3 4 5
678
Schaltzeichen und schematische Darstellung eines einfachwirkenden Zylinders
– Vergleichen Sie das abgebildete Schaltzeichen mit der schematischen Darstellung des
einfachwirkenden Zylinders. Überprüfen Sie, ob Übereinstimmung zwischen beiden Darstellungen
besteht.
Zwischen den beiden Darstellung besteht Übereinstimmung.
– Beschreiben Sie den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders
Die Druckluft strömt in den Kolbenraum des Zylinders. Dort baut sich der Druck auf und erzeugt
über der Kolbenfläche eine Kraft. Steigt diese Kraft über die Haftreibung, dann bewegt sich der
Kolben nach vorne. Erst wenn der Kolben ganz ausgefahren ist, baut sich der Druck bis zum vollen
Betriebsdruck auf. Wenn dieser Druck abfällt, drückt die eingebaute Rückstellfeder den Kolben
wieder in die Ausgangslage zurück. Die Federkraft ist nicht so groß, dass sie schwere Lasten an der
Kolbenstange bewegen kann. Einfachwirkende Zylinder leisten daher nur in eine Richtung Arbeit.
– Ordnen Sie jedem Bauteil die entsprechende Zahl in der obigen Zeichnung zu.
Bauteil Bezeichnung
3 Zylinderrohr
1 Bodendeckel
6 Lagerdeckel
5 Kolbenstange
8 Kolben
7 Rückstellfeder
2 Druckluftanschluss
4 Entlüftungsbohrung
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
4 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671
2. Berechnung der Kolbenkraft eines einfachwirkenden Zylinders
Die theoretische Kolbenkraft wird nach folgender Formel berechnet:
Fth = A p
Fth = theoretische Kolbenkraft (N)
A = nutzbare Kolbenfläche (m2)
= 2
( )4
D
p = Arbeitsdruck (Pa)
D = Zylinderdurchmesser (m)
Für die Praxis ist die effektive Kolbenkraft Feff von Bedeutung. Bei ihrer Berechnung ist der
Reibungswiderstand zu berücksichtigen. Bei normalen Betriebsverhältnissen (Druckbereich 400 bis 800 kPa
(4 bis 8 bar)) können die Reibungskräfte (FR) mit ca. 10% der theoretischen Kolbenkraft angenommen
werden.
Für die effektive Kolbenkraft einfachwirkender Zylinder gilt:
Feff = A p – (FR + FF)
Feff = effektive Kolbenkraft (N)
FR = Reibungskraft (ca. 10% von Fth ) (N)
FF = Kraft der Rückholfeder (N)
– Berechnen Sie die effektive Kolbenkraft im Vorhub für den eingesetzten Zylinder bei einem Arbeitsdruck
von 600 kPa (6 bar).
A = )(4
3,140,022 = 0,000314
Feff = 0,9 A p – FF
Feff = 0,9 (0,000314) 600.000 – 13,6
Feff = 169,56 – 13,6 = 155,96 N
Hinweis
Entnehmen Sie die benötigten Daten aus dem Datenblatt des Zylinders.
Bei dem eingesetzten Zylinder beträgt der Kolbendurchmesser 20 mm und die Federrückzugskraft
13,6 N.
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671 5
3. Funktionsweise eines 3/2-Wegeventils, in Ruhestellung gesperrt
– Ergänzen Sie das Schaltzeichen eines 3/2-Wegeventils, handbetätigt, federrückgestellt, in Ruhestellung
gesperrt.
2
31
1
2
3
Schaltzeichen und schematische Darstellung eines 3/2-Wegeventils, in Ruhestellung gesperrt
– Beschreiben Sie die Funktionsweise des 3/2-Wegeventils.
Ein 3/2-Wegeventil hat 3 Anschlüsse und 2 Schaltstellungen. Es wird in Ruhestellung dargestellt.
In Ruhestellung gesperrt bedeutet, dass die Druckluft nicht durch das Ventil strömen kann. Wird der
Handtaster betätigt, öffnet das Ventil den Luftstrom und der Kolben eines angeschlossenen
Zylinders fährt aus.
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
6 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671
4. Pneumatischen Schaltplan vervollständigen
– Vervollständigen Sie den pneumatischen Schaltplan für die Steuerung und tragen Sie die
Anschlussbezeichnungen ein.
2
31
0Z1
0Z2
2
31
1A1
1S1
Pneumatischer Schaltplan
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671 7
5. Ablaufbeschreibung
– Bauen Sie die Steuerung auf und beschreiben Sie ihren Ablauf.
Ausgangsstellung
In der Ausgangsstellung ist das Ventil 1S1 gesperrt. Die Kolbenstange des Zylinders 1A1 ist
eingefahren.
Schritt 1-2
Wird der Drucktaster des 3/2-Wegeventils 1S1 gedrückt, strömt Druckluft in den Kolbenraum des
Zylinders 1A1 und die Kolbenstange fährt aus.
Schritt 2-3
Wird der Drucktaster losgelassen, entlüftet das Ventil 1S1 und der Zylinder 1A1 fährt aufgrund der
Wirkung der Rückstellfeder in seine Ausgangsstellung zurück.
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
8 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671
6. Geräteliste erstellen
Zu einer vollständigen Projektdokumentation gehört neben dem Schaltplan auch eine Geräteliste.
– Erstellen Sie die Geräteliste, indem Sie die benötigten Geräte und deren Anzahl in die unten stehende
Tabelle eintragen.
Menge Benennung
1 Zylinder, einfachwirkend
1 3/2-Wegeventil mit Taster, in Ruhestellung gesperrt
1 Verteilerblock
1 Einschaltventil mit Filterregelventil
1 Druckluftquelle
Geräteliste
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671 I
Inhalt
Aufgaben und Arbeitsblätter
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben ___________________________________________________________ 1
Aufgabe 2: Öffnen eines Futtermittelsilos ______________________________________________________ 9
Aufgabe 3: Spannen von Brettern auf einer Sägevorrichtung _____________________________________ 15
Aufgabe 4: Sortieren von Paketen ___________________________________________________________ 21
Aufgabe 5: Stoppen von Milchflaschen ______________________________________________________ 31
Aufgabe 6: Öffnen und Schließen einer Rohrleitung ____________________________________________ 37
Aufgabe 7: Absperren mit Schnellabschaltung ________________________________________________ 45
Aufgabe 8: Betätigen einer Absperrvorrichtung ________________________________________________ 51
Aufgabe 9: Erweiterung der Steuerung zum Pressen von Käselaiben _______________________________ 59
Aufgabe 10: Spannen eines Werkstücks ______________________________________________________ 65
Aufgabe 11: Beladen von Gitterkörben _______________________________________________________ 73
Aufgabe 12: Ansteuern einer Schiebetür _____________________________________________________ 79
Aufgabe 13: Zuführen von Holzplatten _______________________________________________________ 87
Aufgabe 14: Pressen von Getränkedosen _____________________________________________________ 93
Aufgabe 15: Verpacken von Broschüren ______________________________________________________ 99
Aufgabe 16: Montieren von Verriegelungsbügeln _____________________________________________ 105
Aufgabe 17: Etikettieren von Farbeimern ____________________________________________________ 111
Aufgabe 18: Reinigen von Werkstücken _____________________________________________________ 117
Aufgabe 19: Einpressen von Typenschildern _________________________________________________ 123
Inhalt
II Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671 I
Inhalt
Aufgaben und Arbeitsblätter
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben ___________________________________________________________ 1
Aufgabe 2: Öffnen eines Futtermittelsilos ______________________________________________________ 9
Aufgabe 3: Spannen von Brettern auf einer Sägevorrichtung _____________________________________ 15
Aufgabe 4: Sortieren von Paketen ___________________________________________________________ 21
Aufgabe 5: Stoppen von Milchflaschen ______________________________________________________ 31
Aufgabe 6: Öffnen und Schließen einer Rohrleitung ____________________________________________ 37
Aufgabe 7: Absperren mit Schnellabschaltung ________________________________________________ 45
Aufgabe 8: Betätigen einer Absperrvorrichtung ________________________________________________ 51
Aufgabe 9: Erweiterung der Steuerung zum Pressen von Käselaiben _______________________________ 59
Aufgabe 10: Spannen eines Werkstücks ______________________________________________________ 65
Aufgabe 11: Beladen von Gitterkörben _______________________________________________________ 73
Aufgabe 12: Ansteuern einer Schiebetür _____________________________________________________ 79
Aufgabe 13: Zuführen von Holzplatten _______________________________________________________ 87
Aufgabe 14: Pressen von Getränkedosen _____________________________________________________ 93
Aufgabe 15: Verpacken von Broschüren ______________________________________________________ 99
Aufgabe 16: Montieren von Verriegelungsbügeln _____________________________________________ 105
Aufgabe 17: Etikettieren von Farbeimern ____________________________________________________ 111
Aufgabe 18: Reinigen von Werkstücken _____________________________________________________ 117
Aufgabe 19: Einpressen von Typenschildern _________________________________________________ 123
Inhalt
II Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671 1
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
Lernziele
Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben,
kennen Sie den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders.
können Sie die Kolbenkraft eines einfachwirkenden Zylinders berechnen.
kennen Sie den Aufbau und die Funktionsweise eines 3/2-Wegeventils, in Ruhestellung gesperrt.
können Sie Betätigungsarten von Wegeventilen erkennen und skizzieren.
können Sie eine direkte Ansteuerung erklären und aufbauen.
Problemstellung
Bei der Käseherstellung werden pneumatische Zylinder zum Pressen der Käselaibe in Formen eingesetzt.
Entwickeln Sie eine Steuerung, mit der dieser Prozess durchgeführt werden kann.
Lageplan
Käseherstellung
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
2 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671
Randbedingungen
Setzen Sie einen einfachwirkenden Zylinder ein.
Führen Sie die pneumatische Steuerung des Zylinders durch ein handbetätigtes Ventil aus.
Projektauftrag
1. Beschreiben Sie die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders.
2. Beschreiben Sie die Funktionsweise eines 3/2-Wegeventils, in Ruhestellung gesperrt.
3. Vervollständigen Sie den pneumatischen Schaltplan für die Pressvorrichtung.
4. Führen Sie den Aufbau durch.
5. Überprüfen Sie den Steuerungsaufbau.
6. Beschreiben Sie die Funktionsweise der Steuerung.
7. Erstellen Sie eine Geräteliste.
Ablauf
1. Die Käselaibe werden von Hand in die Vorrichtung eingesetzt.
2. Durch Betätigen des Drucktasters fährt der Zylinder aus und drückt den Deckel auf die Vorrichtung.
3. Der Drucktaster wird solange gedrückt gehalten, bis der Pressvorgang abgeschlossen ist.
4. Wird der Drucktaster losgelassen, fährt der Zylinder wieder ein und gibt die Vorrichtung frei.
5. Der Käselaib kann entnommen werden.
Sicherheitshinweis
Bitte begrenzen Sie für diese Aufgabe den Druck an der Wartungseinheit auf max. 350 kPa (3,5 bar).
Beim Abspringen von Schläuchen: Schalten Sie die Druckluftzufuhr sofort ab.
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
© Festo Didactic GmbH & Co. KG Name: __________________________________ Datum: ____________ 3
1. Aufbau und Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders
1 2 3 4 5
678
Schaltzeichen und schematische Darstellung eines einfachwirkenden Zylinders
– Vergleichen Sie das abgebildete Schaltzeichen mit der schematischen Darstellung des
einfachwirkenden Zylinders. Überprüfen Sie, ob Übereinstimmung zwischen beiden Darstellungen
besteht.
_________________________________________________________________________________________
– Beschreiben Sie den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachwirkenden Zylinders
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
– Ordnen Sie jedem Bauteil die entsprechende Zahl in der obigen Zeichnung zu.
Bauteil Bezeichnung
Zylinderrohr
Bodendeckel
Lagerdeckel
Kolbenstange
Kolben
Rückstellfeder
Druckluftanschluss
Entlüftungsbohrung
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
4 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671
2. Berechnung der Kolbenkraft eines einfachwirkenden Zylinders
Die theoretische Kolbenkraft wird nach folgender Formel berechnet:
Fth = A p
Fth = theoretische Kolbenkraft (N)
A = nutzbare Kolbenfläche (m2)
= 2
( )4
D
p = Arbeitsdruck (Pa)
D = Zylinderdurchmesser (m)
Für die Praxis ist die effektive Kolbenkraft Feff von Bedeutung. Bei ihrer Berechnung ist der
Reibungswiderstand zu berücksichtigen. Bei normalen Betriebsverhältnissen (Druckbereich 400 bis 800 kPa
(4 bis 8 bar)) können die Reibungskräfte (FR) mit ca. 10% der theoretischen Kolbenkraft angenommen
werden.
Für die effektive Kolbenkraft einfachwirkender Zylinder gilt:
Feff = A p – (FR + FF)
Feff = effektive Kolbenkraft (N)
FR = Reibungskraft (ca. 10% von Fth ) (N)
FF = Kraft der Rückholfeder (N)
– Berechnen Sie die effektive Kolbenkraft im Vorhub für den eingesetzten Zylinder bei einem Arbeitsdruck
von 600 kPa (6 bar).
Hinweis
Entnehmen Sie die benötigten Daten aus dem Datenblatt des Zylinders.
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
© Festo Didactic GmbH & Co. KG Name: __________________________________ Datum: ____________ 5
3. Funktionsweise eines 3/2-Wegeventils, in Ruhestellung gesperrt
– Ergänzen Sie das Schaltzeichen eines 3/2-Wegeventils, handbetätigt, federrückgestellt, in Ruhestellung
gesperrt.
2
31
1
2
3
Schaltzeichen und schematische Darstellung eines 3/2-Wegeventils, in Ruhestellung gesperrt
– Beschreiben Sie die Funktionsweise des 3/2-Wegeventils.
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
6 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671
4. Pneumatischen Schaltplan vervollständigen
– Vervollständigen Sie den pneumatischen Schaltplan für die Steuerung und tragen Sie die
Anschlussbezeichnungen ein.
2
31
0Z1
0Z2
1A1
Pneumatischer Schaltplan
Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
© Festo Didactic GmbH & Co. KG Name: __________________________________ Datum: ____________ 7
5. Ablaufbeschreibung
– Bauen Sie die Steuerung auf und beschreiben Sie ihren Ablauf.
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
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_________________________________________________________________________________________
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_________________________________________________________________________________________
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_________________________________________________________________________________________
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Aufgabe 1: Pressen von Käselaiben
8 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 540671
6. Geräteliste erstellen
Zu einer vollständigen Projektdokumentation gehört neben dem Schaltplan auch eine Geräteliste.
– Erstellen Sie die Geräteliste, indem Sie die benötigten Geräte und deren Anzahl in die unten stehende
Tabelle eintragen.
Menge Benennung
Geräteliste
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