Lernfeld 6 · Prüfung Teil 1

Pneumatische Bauteile und Schaltpläne

Pneumatik für Industriemechaniker: Wegeventile, Anschlüsse, Kennzeichnung nach DIN ISO 1219, Wartungseinheit, Drosseln und Kolbenkraft.

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Darum geht es

Pneumatische Steuerungen arbeiten mit Druckluft, meist mit 6 bar. Ein Kompressor erzeugt sie, ein Trockner entzieht ihr Wasser, und vor jeder Anlage bereitet eine Wartungseinheit sie auf. Filter mit Wasserabscheider halten Schmutz und Kondensat zurück, das Druckregelventil hält den Arbeitsdruck konstant, das Manometer zeigt ihn an. Feuchte Druckluft lässt Ventile korrodieren und im Winter einfrieren. Pneumatik ist sauber, schnell und überlastsicher, wegen der Zusammendrückbarkeit der Luft aber für große Kräfte und gleichmäßig langsame Bewegungen weniger geeignet.

Wegeventile werden nach Anschlüssen und Schaltstellungen benannt; ein 5/2-Wegeventil hat fünf Anschlüsse und zwei Schaltstellungen. Die Anschlüsse sind mit Ziffern gekennzeichnet, 1 Druckluftanschluss, 2 und 4 Arbeitsleitungen, 3 und 5 Entlüftungen, 12 und 14 Steueranschlüsse. Der Steueranschluss 14 verbindet beim Schalten 1 mit 4. Im Schaltplan nach DIN ISO 1219-2 tragen Bauteile eine Kennung aus Kreisnummer, Kennbuchstabe und Zählnummer, etwa A für Antriebe, V für Ventile und S für Signalglieder.

Die Geschwindigkeit doppeltwirkender Zylinder stellt man meist mit Drossel-Rückschlagventilen in der Abluft ein. Der Kolben wird so zwischen zwei Luftpolstern geführt und läuft gleichmäßiger als bei Zuluftdrosselung. Die Kolbenkraft ergibt sich aus Druck mal Kolbenfläche abzüglich der Reibung; beim Einfahren wirkt nur die Ringfläche ohne Kolbenstange. Bei der Inbetriebnahme baut man den Druck langsam auf, prüft Schläuche und Verschraubungen und lässt die Zylinder zuerst mit gedrosselter Geschwindigkeit laufen.

Das solltest du dir merken

5/2 heißt fünf Anschlüsse und zwei Schaltstellungen.
Anschluss 1 Druck, 2 und 4 Arbeit, 3 und 5 Entlüftung.
Doppeltwirkende Zylinder meist in der Abluft drosseln.
1 bar entspricht 0,1 N/mm² oder 10 N/cm².
Beim Einfahren wirkt nur die Ringfläche, die Kraft ist kleiner.

Formeln

Kolbenfläche: $A = \frac{π \cdot D ^{2}}{4}$; $A$ in mm², $D$ Kolbendurchmesser in mm
Wirksame Kolbenkraft: $F = p \cdot A \cdot η$; $F$ in N, $p$ Überdruck in N/mm² (1 bar = 0,1 N/mm²), $A$ in mm², $η$ Wirkungsgrad wegen Reibung
Ringfläche beim Einfahren: $A_{R} = \frac{π \cdot ( D ^{2} - d ^{2} )}{4}$; $D$ Kolbendurchmesser, $d$ Kolbenstangendurchmesser, beide in mm, $A_{R}$ in mm²

Typische Fehler in der Prüfung

Den Druck in bar direkt mit der Fläche in mm² multipliziert, ohne mit 0,1 umzurechnen.
Den Kolbendurchmesser statt des Radius in $π \cdot r^{2}$ eingesetzt.
Die Reibung als Zuschlag statt als Abzug von der theoretischen Kraft gerechnet.
Die Ziffern 12 und 14 an den Ventilen mit den Arbeitsanschlüssen verwechselt.

Tipps aus der Werkstatt

Wegeventile: erste Zahl Anschlüsse, zweite Zahl Schaltstellungen. Anschluss 1 ist die Versorgung, 2 und 4 gehen zum Antrieb, 3 und 5 sind Entlüftungen. Im Schaltplan sind alle Ventile in Ruhestellung gezeichnet.

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16 Aufgaben zu „Pneumatische Bauteile und Schaltpläne“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Industriemechaniker, Lernfeld 6 (Installieren und Inbetriebnehmen steuerungstechnischer Systeme). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.