Sperrventile

FluidSIM 4 Pneumatik

Lehrmaterialübersicht

Sperrventile

     

[69] Schaltsymbole Sperrventile

Das Bild zeigt die Schaltsymbole der wichtigsten Sperrventile.

Arbeiten Sie heraus, dass alle Sperrventile auf das Prinzip des Rückschlagventils zurückgeführt werden können.

[70] Rückschlagventil mit Feder

Rückschlagventile sperren den Durchfluss in einer Richtung und geben ihn bei Durchströmung in Gegenrichtung frei (mit einem geringen Druckverlust). Das Dichtelement kann eine Kugel, ein Teller oder eine Membran sein.

Diskutieren Sie die Beziehung zwischen der Auslegung der Feder und dem erforderlichen Öffnungsdruck.

[71] Zweidruckventil

Das Zweidruckventil besitzt die beiden Eingänge 1 und einen Ausgang 2. Es dient der logischen UND-Verknüpfung von Signalen und wird hauptsächlich bei Verriegelungssteuerungen und für Kontrollfunktionen verwendet. Liegt nur an einem Eingang Druck an, wird Ausgang 2 gesperrt. Liegen sowohl am linken Anschluss 1 als auch am rechten Anschluss 1 1-Signale an, wird eines der beiden Signale zum Ausgang 2 weitergeleitet. Bei Druckunterschieden wird der Eingang mit dem niedrigeren Druck zum Ausgang 2 geöffnet.

Benutzen Sie das Bild der Themen 72 - 74 als Schaltplan-Beispiel. Erläutern Sie auch, weshalb die Verwendung eines UND-Gliedes der UND-Verknüpfung durch Reihenschaltung vorzuziehen ist.

[72] Schaltplan: Zweidruckventil I

Die Kolbenstange eines doppeltwirkenden Zylinders soll nur dann ausfahren, wenn ein Handtaster betätigt ist und Teile vorhanden sind. Wird einer der Taster losgelassen, soll der Zylinder in Ausgangsstellung zurückgehen.

Diskutieren Sie Darstellung, Nummerierung und Arbeitsweise der Schaltung.

[73] Schaltplan: Zweidruckventil II

Die Eingänge des Zweidruckventils sind mit den Ausgängen von zwei 3/2-Wegeventilen verbunden. Wird 1S1 betätigt, liegt am linken Eingang 1 des Zweidruckventils ein Signal an. Ausgang 2 bleibt jedoch gesperrt.

Diskutieren Sie die logische UND-Funktion. Die nachfolgenden Folien führen dieses Thema fort.

[74] Schaltplan: Zweidruckventil III

Wird zusätzlich 1S2 betätigt, steht am Ausgang 2 des Zweidruckventils Druck an. Das Stellglied 1V2 wird umgeschaltet, die Kolbenseite des Zylinders wird mit Druck beaufschlagt und die Kolbenstange fährt aus.

Entwickeln Sie diese Folie aus der vorhergehenden.

[75] Übung: Die UND-Funktion:Zweidruckventil – Übersicht

Eine Übergabestation hebt Werkstücke vom Förderband ab. Die Kolbenstange des Zylinders 1A1 soll ausfahren, wenn ein 3/2-Rollenhebelventil durch das Werkstück und ein Handtaster durch den Bediener betätigt sind. Nach Freigabe des Tasters soll die Kolbenstange des Zylinders 1A1 wieder in ihre Ausgangsstellung zurückfahren.

[76] Übung: Die UND-Funktion:Zweidruckventil – Aufgabe

Die Aufgabe erfordert eine logische UND-Verknüpfung der Signale, die durch Rollenhebelventil und Handtaster erzeugt werden. Hierzu wird ein Zweidruckventil verwendet. Sind 1B1 (durch das Werkstück) und 1S1 (durch den Bediener) betätigt, so liegen an beiden Eingängen 1 des Zweidruckventils 1-Signale an. Die UND-Bedingung ist erfüllt, und das Signal wird zum Eingang 14 des Stellgliedes 1V2 weitergeleitet. Das Ventil schaltet um, die Kolbenseite des Zylinders 1A1 wird mit Druck beaufschlagt, und die Kolbenstange fährt aus. Nach Loslassen des Handtasters wird das 1-Signal am Eingang 2 des Zweidruckventils gelöscht, die UND-Bedingung ist nicht mehr erfüllt und der Signaleingang des Ventils 1V2 wird drucklos. Das Ventil schaltet um und die Kolbenstange fährt ein. Ein Ausfahren der Kolbenstange ist erst wieder möglich, wenn das Ventil 1B1 durch das nächste Werkstück betätigt ist.

[77] Übung: Die UND-Funktion:Zweidruckventil – Lösung

Vergleichen Sie diese Lösung mit einer UND-Verknüpfung durch Reihenschaltung und arbeiten Sie die Vorteile der gezeigten Lösung heraus (Verschlauchungsaufwand, Übersichtlichkeit der Schaltung usw.).

[78] Wechselventil

Dieses Ventil besitzt die beiden Eingänge 1 und einen Ausgang 2. Wird einer der Eingänge mit Druckluft beaufschlagt, verschließt das Dichtelement den gegenüberliegenden Eingang und die Luft strömt nur nach 2. Dieses Ventil wird auch als ODER-Glied bezeichnet. Es wird zum Beispiel häufig verwendet, um zur Signaleingabe zwei Signalglieder alternativ verwenden zu können.

Vergleichen Sie das Element in Aufbau und Funktion mit dem Zweidruckventil (Folie 71).

[79] Schaltplan: Wechselventil I

Wenn die Aufgabenstellung lautet, ein Zylinder soll beim wahlweisen Betätigen von zwei Tastern ausfahren, ist man versucht, die Ausgänge von 1S1 und 1S2 direkt zu verbinden. Diese Schaltung führt jedoch nicht zum gewünschten Erfolg, da die Druckluft durch den Entlüftungsausgang des Ventils entweicht.

Lassen Sie die Teilnehmer die Fehlfunktion der Schaltung selbst herausfinden.

[80] Schaltplan: Wechselventil II

Wenn 1S1 betätigt wird, entweicht die Druckluft durch den Entlüftungsanschluss 3 von 1S2 in die Atmosphäre. Der Druck fällt so stark ab, dass das Stellglied 1V1 nicht betätigt wird. Zur Lösung des Problems ist ein neues Element notwendig.

Vergleichen Sie die Schaltung mit der vorhergehenden Folie.

[81] Schaltplan: Wechselventil III

Das Bild zeigt die gleiche Schaltung wie die vorhergehende Folie, jedoch mit eingebautem Wechselventil.

Weisen Sie auf die Rückschlagfunktion des Dichtelements im Wechselventil hin.

[82] Schaltplan: Wechselventil IV

Ist Handtaster 1S1 oder 1S2 betätigt, wird das Signal zum Steuereingang des Stellglieds 1V2 weitergeleitet; der Zylinderkolben fährt aus.

Erarbeiten Sie die Schaltung mit der vorgehenden Folie.

[83] Übung: Die ODER-Funktion, Wechselventil – Übersicht

Zur Entnahme von Teilen aus einem Fallmagazin wird ein doppeltwirkender Zylinder verwendet. Die Kolbenstange des Zylinders soll nach Betätigung eines Handtasters oder eines Pedals bis zur vorderen Endlage ausfahren. Nach Erreichen der Endposition soll die Kolbenstange wieder einfahren. Zur Abfrage der Endposition soll ein Rollenhebelventil eingesetzt werden.

[84] Übung: Die ODER-Funktion, Wechselventil – Aufgabe

Notwendig ist eine logische ODER-Verknüpfung der Signale, die durch Pedal und Handtaster erzeugt werden. Hierzu wird ein Wechselventil benötigt. Als Stellglied dient ein Impulsventil. Bei Betätigung von 1S1 oder 1S2 liegt am linken oder rechten Eingang 1 des Wechselventils ein 1-Signal an. Die ODER-Bedingung ist erfüllt und das Signal wird an Eingang 14 des Stellgliedes weitergeleitet. Das Ventil schaltet um, die Kolbenstange des Zylinders fährt aus. Nach Freigabe des betätigten Signalgliedes wird das 1-Signal am Eingang 14 von 1V2 gelöscht. Da es sich beim Ventil 1V2 um ein Impulsventil (speichernd) handelt, ändert sich dessen Schaltstellung nicht. Erreicht die Kolbenstange die vordere Endlage, wird der Grenztaster 1B1 betätigt. Dadurch wird Steuereingang 12 des Stellgliedes 1V2 mit Druckluft beaufschlagt, das Ventil 1V2 steuert um und die Kolbenstange fährt ein.

[85] Übung: Die ODER-Funktion, Wechselventil – Lösung

Die Notwendigkeit des Wechselventils können Sie mithilfe der Bilder der Themen 79 ff erarbeiten.

[86] Schnellentlüftungsventil

Der Durchflusswiderstand wird kleingehalten, indem die Luft über eine relativ große Auslassöffnung abgeführt wird. Um störende Abluftgeräusche zu vermeiden, ist das Ventil in der Regel mit Geräuschdämpfung versehen.

[87] Schnellentlüftungsventil

Schnellentlüftungsventile dienen der Erhöhung der Kolbengeschwindigkeit bei Zylindern. Lange Rücklaufzeiten, vor allem bei einfachwirkenden Zylindern, werden dadurch verkürzt. Um den Luftwiderstand zu reduzieren, ist es am zweckmäßigsten, das Schnellentlüftungsventil direkt oder so nah wie möglich an den Zylinder zu bauen. Die Animation zeigt den Durchfluss von 1 nach 2 (3 gesperrt) sowie die Durchströmung in Gegenrichtung (2 nach 3, 1 gesperrt).

Benutzen Sie das Bild von Folie 88 als Beispiel-Schaltplan.

[88] Schaltplan: Schnellentlüftungsventil

Die Kolbengeschwindigkeit kann durch den Einbau eines Schnellentlüftungsventils erhöht werden. Dies wird erreicht, indem jeweils der Strömungswiderstand auf der Abluftseite reduziert wird.

Zur Funktionsweise vergleichen Sie bitte das Bild von Folie 70.

[89] Übung: Das Schnellentlüftungsventil – Übersicht

Wird ein Handtaster betätigt und ist ein Werkstück vorhanden, soll der Stempel einer Abkantvorrichtung ausfahren und Flachmaterial abkanten. Der Stempel wird durch einen doppeltwirkenden Zylinder angetrieben. Zur Erhöhung der Ausfahrgeschwindigkeit soll ein Schnellentlüftungsventil eingesetzt werden. Die Einfahrgeschwindigkeit soll einstellbar sein. Wird der Handtaster freigegeben, soll der Stempel in seine Ausgangsposition zurückfahren.

[90] Übung: Das Schnellentlüftungsventil – Aufgabe

Zur UND-Verknüpfung der Signale von Handtaster und Rollenhebelventil dient ein Zweidruckventil. Um die Einfahrgeschwindigkeit regulieren zu können, wird auf der Kolbenseite ein Drosselrückschlagventil benötigt. In der Ausgangsstellung sind alle Wegeventile unbetätigt und der Ausgang 3 des Schnellentlüftungsventils 1V4 ist gesperrt. Bei Betätigung der Ventile 1S1 und 1B1 liegt an beiden Eingängen 1 des Zweidruckventils 1V1 ein 1-Signal an. Die UND-Bedingung ist erfüllt, und das Signal wird an den Steueranschluss 14 des Stellgliedes 1V2 weitergeleitet. Das Ventil schaltet um und die Kolbenstange des Zylinders fährt aus. Durch das Umschalten von 1V2 wird Eingang 1 des Schnellentlüftungsventils 1V4 drucklos. Die Abluft von der Stangenseite des Zylinders strömt über Anschluss 2 und Ausgang 3 des Schnellentlüftungsventils ins Freie. Dadurch wird der Strömungswiderstand der Arbeitsleitung und des Ventils 1V2 umgangen: Die Kolbenstange fährt schneller aus.

[91] Übung: Das Schnellentlüftungsventil – Lösung

Besprechen Sie, weshalb das Schnellentlüftungsventil möglichst nah an den Zylinderanschluss montiert werden sollte.