Frank Ebel, Wolfgang Haring, Michel Metzger, Markus Pany, Sabine Scharf, Ralph-Christoph Weber

PneumatikElektropneumatikGrundlagenArbeitsheft

1. Auflage

Bestellnummer 55610

www.bildungsverlag1.de

Bildungsverlag EINS GmbHHansestraße 115, 51149 Köln

ISBN 978-3-427-55610-7

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| Inhalt | 3 |

Vorwort ____________________________________________________________________ 4

Aufgaben und LösungenAufgabe 1: Pressen von Käselaiben _______________________________________________ 5Aufgabe 2: Verladen von Paketen _________________________________________________ 12Aufgabe 3: Öffnen und Schließen einer Rohrleitung __________________________________ 21Aufgabe 4: Betätigen einer Absperrvorrichtung ______________________________________ 28Aufgabe 5: Erweiterung der Steuerung zum Pressen von Käselaiben ___________________ 36Aufgabe 6: Spannen eines Werkstücks _____________________________________________ 42Aufgabe 7: Ansteuern einer Schiebetür _____________________________________________ 50Aufgabe 8: Pressen von Getränkedosen ____________________________________________ 56Aufgabe 9: Stempeln von Ventilgehäusen __________________________________________ 62Aufgabe 10: Etikettieren von Farbeimern ___________________________________________ 68Aufgabe 11: Prüfen von Getränkekisten ____________________________________________ 75Aufgabe 12: Verschließen von Dosen ______________________________________________ 83Aufgabe 13: Ausschieben von Brettern aus einem Schacht magazin ___________________ 91Aufgabe 14: Umlenken von Flaschen ______________________________________________ 100Aufgabe 15: Stanzen von Montagekeilen ___________________________________________ 111

AnhangArbeits- und Sicherheitshinweise __________________________________________________ 118Gerätesätze zur Bearbeitung der Aufgaben _________________________________________ 119Zuordnung von Geräten und Aufgaben _____________________________________________ 120Lernfelder _________________________________________________________________ 121Bezeichnung der Geräte _________________________________________________________ 121Datenblätter _________________________________________________________________ 121

| 4 | Vorwort |

Vorwort

Mit der Neuordnung über die Berufsausbildung in den industriellen Metallberufen trägt der Ge-setzgeber den sich zum Teil stark differenzierenden Anforderungen in den Unternehmen Rech-nung. Durch allgemeinverbindliche Kernqualifikationen und berufsspezifische Fachqualifikationen soll den Unternehmen ermöglicht werden, die unterschiedlichen Gegebenheiten ihrer Branche, ihrer Produkte und ihrer Fertigungsprozesse angemessen zu berücksichtigen, ohne eine grund-legende Vergleichbarkeit der Ausbildung aus dem Auge zu verlieren.

Dieses Arbeitsbuch eignet sich für• die Grundausbildung in pneumatischer Steuerungstechnik und• die Grundausbildung in elektropneumatischer Steuerungstechnik.

Es werden Kenntnisse über die physikalischen Grundlagen der Pneumatik und der Elektropneu-matik vermittelt. Funktion und Einsatz pneumatischer und elektropneumatischer Geräte werden erläutert.

Zur Erstellung der Schaltzeichen in pneumatischen Schaltplänen wurde die DIN ISO 1219-1 he-rangezogen. Die Bezeichnung der Bauteile erfolgt in den pneumatischen Schaltplänen nach DIN ISO 1219-2. Für die elektrischen Schaltzeichen wurde die DIN EN 60617 verwendet. Der Kenn-zeichnung der Bauteile liegt DIN EN 81346-2 zugrunde.

Das Arbeitsbuch beschreibt industrienahe Anwendungen jeweils mit Problemstellung, Rand-bedingungen und Arbeitsaufträgen. Arbeitsblätter unterstützen alle notwendigen Schritte von der Planung über die Durchführung bis zur Funktionskontrolle.

Autoren und Verlag freuen sich über Anregungen, Verbesserungsvorschläge und Kritik.

Denkendorf, im Frühjahr 2011

| Aufgabe 2 | Verladen von Paketen | 13 |

Name

Beschreibung des Prozesses

1. Durch Betätigung des Wahlschalters fährt der Zylinder aus und drückt den Schieber in den Materialfluss.

2. Der Zylinder bleibt auch nach Loslassen des Wahlschalters in dieser Stellung und der Ma-terialfluss bleibt unterbrochen.

3. Durch Rückstellen des Wahlschalters fährt der Zylinder in die hintere Endlage und gibt den Materialfluss wieder frei. Er bleibt dort, bis der Wahlschalter zurückgestellt wird.

Randbedingungen

Da sowohl beim Vorhub als auch beim Rückhub Arbeit geleistet wird, soll ein doppeltwirkender Zylinder eingesetzt werden.

Arbeitsaufträge

1. Beschreiben von Aufbau und Funktion eines doppeltwirkenden Zylinders2. Berechnen der Kolbenkraft eines doppeltwirkenden Zylinders für den Vor- und den Rück-

hub3. Beschreiben der Funktion eines 5/2-Wegeventils4. Ergänzen des pneumatischen Schaltplans5. Erstellen der Geräteliste6. Aufbauen der Steuerung7. Überprüfen des Steuerungsaufbaus8. Beschreiben des Ablaufs der Steuerung

Arbeitshilfen

• Datenblatt Doppeltwirkender Zylinder (siehe Anhang)• Lehrbuch Pneumatik/Elektropneumatik, Bestellnummer 55600

SicherheitshinweisBegrenzen 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.

Name

| 16 | Aufgabe 2 | Verladen von Paketen

e) Welche Anforderungen muss ein Wegeventil erfüllen, um einen doppeltwirkenden Zylinder ansteuern zu können?

f) Begründen Sie, warum die Betätigungsfunktion des Wegeventils ein Schalter sein muss.

2. Berechnen der Kolbenkraft eines doppeltwirkenden Zylinders für den Vor- und den Rückhub

InformationDie theoretische Kolbenkraft wird nach folgender Formel berechnet:

Fth = A · p

Für doppeltwirkende Zylinder gilt:Vorhub Feff = (A · p) – FR

Rückhub Feff = (A’ · p) – FR

Feff effektive Kolbenkraft (N)A nutzbare Kolbenfläche (m2)

(D2 · π

4)

A’ nutzbare Kolbenringfläche (m2)

(D2 – d2) · π4

p Arbeitsdruck (Pa)FR Reibungskraft (ca. 10 % von Fth) (N)D Kolbendurchmesser (m)d Kolbenstangendurchmesser (m)

| Aufgabe 3 | Öffnen und Schließen einer Rohrleitung | 23 |

Name

1. Beschreiben der Funktion eines Druckmessgeräts

Rohrfeder-Druckmessgerät – Schaltzeichen und schematische Darstellung

• Beschreiben Sie die Funktion eines Rohrfeder-Druckmessgeräts.

Name

| 52 | Aufgabe 7 | Ansteuern einer Schiebetür

1. Beschreiben der Funktion eines pneumatischen Näherungsschalters

31

2

SN S

N

Pneumatischer Näherungsschalter – Schaltzeichen und Schnittbild

• Beschreiben Sie die Funktion des pneumatischen Näherungsschalters.

InformationJustieren des pneumatischen Näherungsschalters1. Fahren Sie den Zylinder in die Endlage.2. Versorgen Sie den Anschluss 1 mit Druckluft mit 200 bis 600 kPa (2 bis 6 bar).3. Verschieben Sie den Näherungsschalter, bis der Schaltpunkt erreicht ist

(Druckluftsignal am Anschluss 2).4. Fixieren Sie den Näherungsschalter am Zylinder.

| Aufgabe 9 | Stempeln von Ventilgehäusen | 65 |

Name

2. Ergänzen des pneumatischen Schaltplans

• Ergänzen Sie den untenstehenden Schaltplan der Stempelvorrichtung. Ergänzen Sie fehlende Schaltzeichen. Kennzeichnen Sie die einzelnen Komponenten und tragen Sie die Anschluss-bezeichnungen ein.

1V3 24

351

14 12

2

31

1V5

1V6

1A11B1

1V1 2

3112

1

1V4 1

2

2

HinweisDas Drossel-Rückschlagventil 1V4 dient als Bypass des Druckregelventils 1V5. Die Drossel ist vollständig zugedreht. Die Entlüftung der Druckluft beim Einfahren der Kol-benstange erfolgt über das Rückschlagventil.

| Aufgabe 13 | Ausschieben von Brettern aus einem Schacht magazin | 97 |

Name

5. Ergänzen der Geräteliste

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

• Ergänzen Sie die Geräteliste. Tragen Sie Menge, Kennzeichnung und Benennung der benö-tigten Komponenten in die unten stehende Tabelle ein.

Menge Kennzeichnung Benennung

1 0Z1 Verteilerblock

1 0V1 Einschaltventil mit Filterregelventil

1 – Druckluftquelle

Pneumatische Komponenten

Menge Kennzeichnung Benennung

1 – Netzgerät 24 V DC

Elektrische Komponenten

6. Aufbauen des pneumatischen und elektrischen Teils 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 pneumatischen Schaltplan.• Markieren Sie angeschlossene Verbindungsleitungen im elektrischen Schaltplan.

| Anhang: Lernfelder | 121 |

Lernfelder

Im Folgenden ist eine Zuordnung der Lernfelder zum Ausbildungsthema „Pneumatik/Elektropneu-matik“ für ausgewählte Ausbildungsberufe dargestellt.

Ausbildungsberuf Lernfeld Thema

Elektroniker/in für Auto-matisierungstechnik

6 Anlagen analysieren und deren Sicherheit prüfen

8 Antriebssysteme auswählen und integrieren

Mechatroniker/in 4 Untersuchen der Energie- und Informationsflüsse in elektri-schen, pneumatischen und hydraulischen Baugruppen

7 Realisieren mechatronischer Teilsysteme

9 Untersuchen des Informationsflusses in komplexen mecha-tronischen Systemen

11 Inbetriebnahme, Fehlersuche und Instandsetzung

Industriemechaniker6 Installieren und in Betrieb nehmen steuerungstechnischer

Systeme

13 Sicherstellen der Betriebsfähigkeit automatisierter Systeme

Bezeichnung der Geräte

Die Bezeichnung der Elemente erfolgt in den Schaltplänen nach den Normen DIN ISO 1219-2 und DIN EN 81346-2. Alle Bauteile eines Schaltkreises besitzen dieselbe Hauptkennziffer. In Abhängig-keit des Bauteiles werden Buchstaben vergeben. Mehrere Bauteile innerhalb eines Schaltkreises werden durchnummeriert.

Zylinder: 1A1, 2A1, 2A2, …Ventile: 1V1, 1V2, 1V3, 2V1, 2V2, 3V1, …Sensoren: 1B1, 1B2, …Signaleingabe: 1S1, 1S2, …Zubehör: 0Z1, 0Z2, 1Z1, …

Datenblätter

Für die folgenden Komponenten finden Sie die Datenblätter in nummerischer Reihenfolge.

Einfachwirkender Zylinder _____________________________________________________ 152887Doppeltwirkender Zylinder ____________________________________________________ 152888Drucksensor 0 – 1000 kPa (0 – 10 bar), mit Schaltausgang,Analogausgang und Anzeige ___________________________________________________ 539757Pneumatischer Näherungsschalter _____________________________________________ 539775Pneumatischer Timer, in Ruhestellung gesperrt __________________________________ 540694Näherungsschalter, elektronisch _______________________________________________ 540695

| Anhang: Datenblätter | 127 |

540694 Pneumatischer Timer, in Ruhestellung gesperrt

AufbauDer pneumatische Timer ist auf eine Funktionsplatte geschraubt, die mit den erforderlichen Steckverschraubungen versehen ist. Die Befestigung der Einheit auf der Profilplatte erfolgt über das Rastsystem mit dem blauen Hebel (Befestigungsvariante „A“).

FunktionDer pneumatische Timer schaltet den bei Anschluss 1 anliegenden Eingangsdruck nach der eingestellten Verzögerungszeit auf den Arbeitsanschluss 2 durch. Bei Unterbrechung der Druck-luftzufuhr am Anschluss 1 wird der Arbeitsanschluss 2 wieder drucklos geschaltet. Innerhalb von 200 ms wird die Verzögerungszeit automatisch zurückgestellt. Die Verzögerungszeit ist mit einem Einstellknopf stufenlos von 2 bis 30 s einstellbar.

Technische Daten

Pneumatik

Bauart Sitzventil mit Rückstellfeder

Betriebsmedium gefilterte, nicht geölte Druckluft, Filterfeinheit 40 µm

Druckbereich 200 – 600 kPa (2 – 6 bar)

Einschaltdruck >160 kPa (1,6 bar)

Normalnenndurchfluss von Anschluss 1 nach Anschluss 2

50 l/min

Verzögerungszeit 2 bis 30 s (einstellbar)

Einstellgenauigkeit ±0,6 s

Pause für Rückstellung >200 ms

Pneumatischer Anschluss für Kunststoffschlauch mit 4 mm Außendurchmesser

Änderungen vorbehalten