Elektropneumatik für industrielle Metallberufe II
Unterrichtseinheit
Vorgestellt werden komplexe elektropneumatische Steuerungen mit einem Zylinder unter Verwendung von Klemmleisten auf Prüfungsniveau für die Abschlussprüfung Teil I Industriemechaniker. Diese Unterrichtseinheit baut auf den Grundlagenkurs Elektropneumatik auf.Pneumatische Steuerungen sind heute Kernelemente der modernen Technik. Pneumatische Zylinder bewegen Werkstücke, nehmen Lasten auf, positionieren Komponenten, verschrauben PKW-Reifen, spannen Bauteile, heben Blechtafel an und so weiter. Im Bereich der Fördertechnik, der Handhabungstechnik, der Fertigungstechnik, der Montage, allgemein in automatisierten Anlagen sind sie überall anzutreffen. In der Ausbildung zur Industriemechanikerin / zum Industriemechaniker hat die Elektropneumatik deshalb einen besondere Stellenwert. Diese Unterrichtssequenz beschäftigt sich mit elektropneumatischen Steuerungen auf erhöhtem Niveau. Bearbeitet werden unter anderem Stromlaufpläne, Pneumatikschaltpläne, Klemmenbelegungspläne, Funktionsdiagramme, Wertetabellen und Funktionspläne.Die hier vorgestellte Unterrichtssequenz dient der Ausbildung von Industriemechanikerinnen und Industriemechanikern im zweiten Ausbildungsjahr. Vorausgesetzt werden Kenntnisse im Grundlagenbereich der Elektropneumatik. Die Inhalte sind abgestimmt auf die Abschlussprüfung Teil I für Industriemechaniker. Weiterhin können die Unterlagen in Berufsfachschulen, Fachoberschulen und in industriellen und handwerklichen Ausbildungsberufen eingesetzt werden. Ablauf der Unterrichtssequenz und Arbeitsmaterialien Die Auszubildenden sollen die Funktion einer komplexen Steuerung mit Betriebsartenwahl erfassen. Dazu stehen hier umfangreiche Arbeitsmaterialien zum Download bereit. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen Verständnis für komplexe elektropneumatische Anlagen entwickeln. elektropneumatische Schaltungen anhand der Lernsituationen entwerfen. schaltungstechnische Unterlagen wie Stromlaufplan, Pneumatikplan, Funktionsdiagramm, Wertetabelle, Funktionsplan nach Grafcet lesen und erstellen. Fehler in Anlagen eingrenzen und beheben. die Eigenschaften wichtiger elektropneumatische Komponenten kennen lernen. die Bedeutung der einzelnen Komponenten in der Schaltung erläutern. elektropneumatische Bauteile auswählen und funktionsgerecht montieren. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen ihre Lösungen mit modernen Medien präsentieren. ihre Kenntnisse im Fachgespräch darstellen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen im Team Lösungen entwickeln und technisch realisieren. Die Aufgaben werden in der Regel in Kleingruppen, bei umfangreicheren Ausgabenstellungen auch in Vierergruppen bearbeitet. Die Funktionskontrolle an den Pneumatikständen sowie der Aufbau der Schaltungen findet in Zweiergruppen statt. Die Aufgaben zu den einzelnen Steuerungen werden im Plenum oder in Vierergruppen besprochen. Die Funktion einer komplexen Steuerung mit Betriebsartenwahl (Einzelbetrieb und Dauerbetrieb) soll erfasst werden. Dazu werden Fragen bearbeitet, ein Funktionsplan nach Grafcet, ein Funktionsdiagramm, eine Wertetabelle und eine Stückliste erstellt sowie die Schaltung praktisch installiert. Zum Verständnis dieser etwas komplexeren Steuerung eignet sich die Software FluidSim besonders gut. Für die Darstellung benötigen Sie lediglich einen Browser. Anhand eines einfachen Schaltplans wird die Struktur der Klemmenbelegung bei der Verwendung von Klemmleisten erläutert. Zweckmäßig ist dabei, Haftelemente mit E-Pneumatiksymbolen zur Erläuterung an der Tafel zu nutzen. Die Software von FluidSim ermöglicht in Verbindung mit einem Schaltplan eine sehr einfache Erstellung eines Klemmenbelegungsplans. Der Plan muss dafür lediglich in das Zeichenfeld gezogen werden. Die Software weicht aber etwas von den PAL-Vorgaben ab und sollte daher nur zur Darstellung des Funktionsablaufs genutzt werden. Für das Verständnis der Steuerung ist sie an dieser Stelle aber sehr hilfreich. Anhand des Schülerinformationsblatts und der Erkenntnisse aus der vorangegangenen Stunde (Klemmenbelegung_Info_Schueler.ppt, siehe ZIP-Ordner) sollen die Auszubildenden in dem Arbeitsblatt die Klemmen einfügen, benennen und in den Klemmenbelegungsplan eintragen. Die Schaltung soll anschließend in Betrieb genommen werden. Eine Besprechung des Plans an der Tafel (Haftelemente mit E-Pneumatiksymbolen nutzen) ist unbedingt sinnvoll. Dazu kann gegebenenfalls das Arbeitsblatt mit Schaltplan zum Einzeichnen der Ein- und Ausfahrbewegung genutzt werden (Aufgabe im Schüleraufgabenblatt). Zur Wiederholung und als Ergänzungsaufgabe wird ein Schaltplan mit einem 5/2 Wegeventil mit Federrückstellung eingeführt. Ziel ist die Erfassung des Funktionsablaufs mithilfe der Software FluidSim und die Funktionskontrolle durch Montage der Steuerung an den Arbeitsplätzen (Einbindung der Klemmleiste). Es folgen in den nächsten drei bis acht Doppelstunden weitere Übungen mit Klemmleisten. Zu den einzelnen Plänen werden jeweils Fragen gestellt und damit auf das Fachgespräch während der Prüfung vorbereitet. Die Schülerinnen und Schüler können in Gruppen ihr Arbeitstempo weitgehend selbst bestimmen. Die Ergebnisse können mit den Musterlösungen verglichen werden. Nach erfolgreicher Abarbeitung einer Schaltung wird die nächste Aufgabe zur Verfügung gestellt. Hier ist die Nutzung der FluidSim-Software recht sinnvoll. Schaltung XXIII Einzel-/Dauerbetrieb mit Raste (Impulsventil als Steuerglied) Schaltung XXIV Einzel-/Dauerbetrieb mit Raste (Umschaltventil als Steuerglied) Schaltung XXV Einzel-/Dauerbetrieb mit Selbsthaltung (ohne Raste, Impulsventil als Steuerglied) Schaltung XXVI Einzel-/Dauerbetrieb mit Selbsthaltung (Umschaltventil als Steuerglied) Schaltung XXVII Einzelbetrieb, Dauerbetrieb mit Zeitverhalten (Impulsventil als Steuerglied, Raste, Anzugverzögerung) Schaltung XXVIII Einzelbetrieb, Dauerbetrieb mit Zeitverhalten (Umschaltventil als Steuerglied, Raste, Anzugverzögerung) Schaltung XXIX Steuerung mit vier Schaltern (Impulsventil als Steuerglied) Schaltung XXX Steuerung mit vier Schaltern (Umschaltventil als Steuerglied) Schaltung XXXI Stanze (Impulsventil als Steuerglied) Schaltung XXXII Stanze, drei Zyklen zeitabhängig, abfallverzögert Schaltung XXXIII Stanze, drei Zyklen zeitabhängig, anzugsverzögert Schaltung XXXIV Trocknersteuerung, zeitabhängig, anzug- und abfallverzögert (Umschaltventil) Schaltung XXXV Trocknersteuerung, zeitabhängig, anzugverzögert
