Modul Montagetechnik Pneumatik - swissmechanic.ch · Art. Nr. 2412 Modul Montagetechnik Pneumatik 7. Auflage – Juni 2018 Inhaltsverzeichnis Vorschriften zur Arbeitssicherheit 7

Art. Nr. 2412

Modul Montagetechnik Pneumatik

7. Auflage – Juni 2018

InhaltsverzeichnisVorschriften zur Arbeitssicherheit 7Pneumatik 9Normen 15Pneumatische Systeme 17Elektropneumatik 51Prüfungsfragen 63

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Montagetechnik Pneumatik

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InhaltsverzeichnisVorschriften zur Arbeitssicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7Mechanische, pneumatische und elektropneumatische Montagen und Installationen von Baugruppen, Maschinen und Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7Verhaltensregeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Pneumatik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Bauelemente pneumatischer Steuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Grundlagen der Pneumatik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Eigenschaften der Druckluft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10Anwendungsgebiete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Energieeffiziente Nutzung der Druckluft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Druck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Eigenschaften von Gasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15EG-Maschinenrichtlinie 2006/42/EG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Pneumatische Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Energieversorgung, Versorgungselemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Drucklufterzeugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Verdichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Verdichterbauarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Entwässerung der Druckluft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Wartungseinheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Signalelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25Bedienungseinheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25Schalldämpfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Steuerelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26Druckventile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26Stromventil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27Rückschlagventil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27Drosselrückschlagventil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Schnellentlüftungsventil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29Folgeventil (Druckschaltventil) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Stellelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Wegeventile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303/2-Wegeventil, pneumatisch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305/2-Wegeventil, pneumatisch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Arbeitselemente (Ausgabeelemente) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Geradlinige Bewegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Einfachwirkender Zylinder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Doppeltwirkender Zylinder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Linear-Antrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34Dreh- und Schwenkantrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35Greifer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35


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Hinweise zur Inbetriebnahme einer Pneumatikanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Unfallverhütung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Darstellung pneumatischer Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Schaltzeichen und Symbole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Wegeventile: Anschlüsse und Schaltstellungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38Betätigungsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39Beispiele für Bezeichnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39Pneumatik-Sinnbilder (Symbole) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40Beispiel Schaltplanzeichnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Grundschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

Aufbau einer pneumatischen Anlage (Ablaufsteuerung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47Lageplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47Schaltplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47Weg-Schritt-Diagramm (Bewegungsdiagramm) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Grafcet (Ablaufbeschrieb) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Funktionsdiagramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

Elektropneumatik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51Elektropneumatische Steuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Steuerungsaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51Vergleich Pneumatik und Elektropneumatik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Elektro-/Elektropneumatische Bauelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Versorgungselemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Signalelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Taster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Sensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Verarbeitungselemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55Stellelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

Vorgesteuertes 5/2-Wege-Magnetventil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Ventilinseln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

Schematische Darstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57Elektropneumatische Grundsteuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

Vergleich Pneumatik - Hydraulik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

Prüfungsfragen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63



Pneumatische Systeme

Doppeltwirkender Zylinder

mit Endlagendämpfung und Permanentmagnet

Anschluss

einstellbareEndlagendämpfung

Kolben-dichtungen

Kolbenstange

Kolben

Schmutz-abstreifer

Permanentmagnet

Führung

www.festo.ch

www.festo.ch

Animation, Funktion Endlagendämpfung

Animation, Funktion Doppeltwirkender Zylinder

152888

Doppeltwirkender Zylinder

© Festo Didactic GmbH & Co. KG, 02/2009 Änderungen vorbehalten 1/1

Der doppeltwirkende Zylinder mit Schaltnocken und Steckverschraubungen ist in

einer Kunststoffaufnahme montiert. Die Befestigung der Einheit auf der Profilplatte

erfolgt über das Drehsystem mit zwei blauen Griffmuttern

(Befestigungsvariante "B").

Die Kolbenstange des doppeltwirkenden Zylinders wird durch wechselseitiges

Zuschalten der Druckluft umgesteuert. Eine beidseitige Endlagendämpfung

vermeidet das harte Aufschlagen des Kolbens auf das Zylindergehäuse. Die

Endlagendämpfung ist mit zwei Regulierschrauben einstellbar.

Auf dem Zylinderkolben befindet sich ein Permanentmagnet, über dessen

Magnetfeld Näherungsschalter betätigt werden können.

Pneumatik

Medium gefilterte, geölte oder nicht geölte Druckluft

Bauart Kolbenzylinder

Betriebsdruck max. 1000 kPa (10 bar)

Kolbendurchmesser 20 mm

Kolbenstangendurchmesser 8 mm

Hublänge max. 100 mm

Schubkraft bei 600 kPa (6 bar) 189 N

Rückzugskraft bei 600 kPa (6 bar) 158 N

Anschluss QS-G1/8-4 für Kunststoffschlauch PUN 4 x 0,75

Aufbau

Funktion

Technische Daten

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Drehantriebe werden unterteilt in Motoren mit kontinuierlicher Drehbewegung und in Drehflügelzylinder mit begrenz-tem Drehwinkel.

Bei pneumatischen Schwenkmodulen kann der Schwenkwinkel stufenlos eingestellt werden. Dies ermöglicht das abfahren beliebiger Positionen.

Die Baugruppen mit Drehwinkelbegrenzung haben entweder feste oder einstellbare Drehwinkel undkönnen abhängig von der Last und Drehgeschwindigkeit gedämpft werden.

Greifer

Grundsätzlich sind Greifer doppelwirkende Zylinder. Pneumatisch angetriebene Greifer werden zur Handhabung von Werkstücken verwendet. In der folgenden Abbildung sind verschiedene Greifertypen dargestellt. Die Auswahl von Greifertyp, Greiferbaugröße und Greiferbacken richtet sich nach Form und Gewicht der Werkstücke.

Hinweis:Die Steuerung (z.B. über Ventilfunktionen) regelt die Versorgung mit Druckluft für die zwei verschiedenen Schaltfunk-tionen NC/NO:NC (normally closed) − drucklos geschlossen d.h. Greifkraftsicherung beim schliessenNO (normally open)− drucklos offen d.h. Greifkraftsicherung beim öffnen


Dreh- und Schwenkantrieb

Pneumatischer Drehantrieb Pneumatischer Schwenkantrieb

Parallel-Greifer Winkel-Greifer



0.

.

Zylinder -M1

Zylinder -M2

Aufbau einer pneumatischen Anlage (Ablaufsteuerung)

Die Entwicklung einer Anlage (z.B. ein Aktorsystem) wird anhand von Projektbeschreibungen mit Lageplan, Schalt-plan, Weg-Schritt- und Funktionsdiagramm und Grafcet dargestellt. Ausgangspunkt ist der Lageplan.

Lageplan

Der Lageplan stellt die räumliche Anordnung der Bauelemente dar. Er zeigt die Beziehungen zwischen den Arbeits-elementen und dem Maschinenaufbau.

Beispiel, Funktionsbeschreibung eines Schaltplanes

www.meinlehrmittel.ch


Schaltplan

Unabhängig von der tatsächlichen Verschlauchung der Anlage hat der Schaltplan immer denselben Aufbau. Er zeigt die Verknüpfung aller Bauelemente einer Steuerung. Die Bauelemente werden durch Schaltzeichen dargestellt. Der Steuerungsablauf kann nur durch systematisches Überlegen nachvollzogen werden.

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Berufsbildung

0.

.

1.

2.

Zylinder -M1

Zylinder -M2

Aufbau einer pneumatischen Anlage (Ablaufsteuerung)

Die Entwicklung einer Anlage (z.B. ein Aktorsystem) wird anhand von Projektbeschreibungen mit Lageplan, Schalt-plan, Weg-Schritt- und Funktionsdiagramm und Grafcet dargestellt. Ausgangspunkt ist der Lageplan.

Lageplan

Der Lageplan stellt die räumliche Anordnung der Bauelemente dar. Er zeigt die Beziehungen zwischen den Arbeits-elementen und dem Maschinenaufbau.

Beispiel Funktionsbeschreibung eines Schaltplanes

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Schaltplan

Unabhängig von der tatsächlichen Verschlauchung der Anlage hat der Schaltplan immer denselben Aufbau. Er zeigt die Verknüpfung aller Bauelemente einer Steuerung. Die Bauelemente werden durch Schaltzeichen dargestellt. Der Steuerungsablauf kann nur durch systematisches Überlegen nachvollzogen werden.

OFT2-CAD-SimulationssoftwareOFT2-CAD-Simulationssoftware

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Zylinder 1M1

Zylinder 2M2

1

0

1

0

1 3 4 5=12

Zylinder

Wegeventil

1

0

14

12

1

0

1 3 4 5=12

1M1

1Q 1

2M2

Benennung

14

122Q 1

Kenn

-

Zylinder

Wegeventil

2B11B3

1B2

2B2

1S1

„Vorhub Zylinder 1M1“2

„Vorhub Zylinder 2M2“3

„Rückhub Zylinder 1M1“4

„Rückhub Zylinder 2M2“5

1S3

2B2

1B2

1S1 * 2 B1

1(P)3(S)

2(B)4(A)

5(R)

1(P) 3(R)

2(A)

1(P) 3(R)

2(A)

1(P) 3(R)

2(A)

14 (Z) 12 (Y)

Q 1

B1

S1 -B2

A1

-B4 -B3

1(P)3(S)

2(B)4(A)

5(R)

1(P) 3(R)

2(A)

1(P) 3(R)

2(A)

14 (Z) 12 (Y)

Q 2

-B3 B4

-B1 -B2

Weg-Schritt-Diagramm

Funktionsdiagramm Grafcet

Pneumatischer Schaltplan

Signalglieder

Stellglieder

Antriebsglieder

1(A)2(A)

3(R)1(P)

2(B)

Q3-R2

1Q 1-14

2Q 1-14

1Q 1-12

2Q 1-12

„Zylinder 1M1 ausgefahren“

„Zylinder 2M2 ausgefahren“

„Zylinder 1M1 eingefahren“

2B2 „Zylinder 2M2 eingefahren“

„Start und Startvoraussetzung“

Antriebsglieder

Stellglieder

Signalglieder

2




Elektropneumatik

ElektropneumatikElektropneumatische Steuerungen

In der Elektropneumatik wird die Steuerungsluft durch einen elektrischen Steuerteil ersetzt. Das bedeutet, dass pneumatisch angetrieben aber elektrisch gesteuert wird.Im Gegensatz zu rein pneumatischen Steuerungen erlauben elektropneumatische Steuerungen wesentlich komple-xere Funktionen, insbesondere durch Verwendung elektronischer Schaltungen wie z.B. einer SPS (Speicher-Pro-grammierbaren- Steuerung).

Steuerungsaufbau

Die elektrische Steuerung nimmt über Eingabeelemente die Schaltzustände auf.Verarbeitungselemente verarbeiten die Signale und geben sie an die elektropneumatischen Stellelemente weiter. Diese schalten die pneumatischen Arbeitselemente. Das Stellelement nimmt also die wichtige Aufgabe des «Übersetzers» war, der das elektrische Signal in ein pneuma-tisches Signal umwandelt.

Vergleich Pneumatik und Elektropneumatik

Automatisierte Verpackungsmaschine1. Verpackung füllen 2. Verpackung verschweissen 3. Verpackte Produkte

BaugleicheTeile

Pneumatik Elektropneumatik

Aktuator-Zylinder

-Anzeigen

Energieversorgung-Kompressor

Zusatzelemente

Stellelemente-Wegeventile

Steuerelemente-Prozessorsignale

Signalelemente-Sensoren/Schalter

135

4 2

A1

A2

1 1

2

11

2

31

2

24

351

Stellelemente-Wegeventile/Magnetventil

Signalelemente-Sensoren/Schalter

Steuerelemente-Relais

M1 M2

+24V

0V

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