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Lernbeispiel: Packet-Rollenrutsche – energieeffizient und abgesichert
Sie sollen den Steuerkreis für die bekannte Rollenrutsche entwickeln. Hierbei soll auf Sicherheit und Energieeffizient besonderen Wert gelegt werden.
Anforderung 1: Der Hubzylinder bei Energieausfall in der momentanen Position gehalten werden, d.h. ein Absacken soll hier verhindert werden. Geben Sie zwei Lösungsmöglichkeiten und vergleichen Sie diese.
Anforderung 2: Das Aus- und Einfahren des Hubzylinders soll gedrosselt werden und dies möglichst energieeffizient.
Daraus ergibt sich folgender Schaltplan:
Analyse des Lastschaltplanes:
A1: Welche Aufgabe hat das Rückschlagventil –RM1?
A2: Welche Funktion haben die Bauteile –RM2 und -RM3 in dieser Schaltung?
A3: Welche Drosselart wird hier eingesetzt beim Hochfahren und Abwärtsfahren?
A4: Berechnen Sie die Hubkraft des Hubzylinderzylinders. Daten: Zylinder 50 / 8 / 500, Systemdruck 6 bar, , ηZyl. sei 0,95.
Lösungsvorschlag zu Arbeitsauftrag 1:
A1: -CM1 ist ein Druckspeicher. Fällt der Kompressor aus, soll die Druckluft des Speichers nicht über dieWartungseinheit entweichen. Deshalb benötigen Sie das Rückschlagventil RM1.
A2: -RM2 und RM3 sind entsperrbare Rückschlagventile, auch als Stoppventile bezeichnet - von der Konstruktion Sitzventile. Vorteil gegenüber einem 3/5-Wegeventil mit Sperrmittelstellung: Der Zylinder bleibt auch unter Last in seiner momentanen Stellung und dies auch für lange Zeit. Ein Schiebeventil, welches das 5/3-Wegeventil darstellt, ist nicht 100% dicht.
Zudem können diese Stoppventile, je nach Ausführung, direkt an die Anschlüsse des Zylinders verbaut werden.
A3: Beim Ausfahren ist der Zylinder zuluftgedrosselt. Da die Last positiv ist, d.h. entgegen der Zylinderkraft "arbeitet", gibt es hier kein Problem mit dem Stick-Slip-Effekt.
Das Einfahren hingegen ist abluftgedrosselt. Hier wirkt die Masse des Werkstückes als negative Last.
A4: AK = π D2/4 = π 502/4 mm2 ≈ 1963,5 mm2
FZyl = p * A * η = 0,6 N/mm2 * 1963,5 mm2 * 0,95 = 1,1192 kN