Inhalt Grundlagen der Pneumatik 1 2 Vorteile der Pneumatik 2 Ein wenig Geschichte Pneumatische Systeme und Komponenten 3 4 Druckluftverteilung Druckluftaufbereitung Bewegungserzeugung und -steuerung 5 5 5 Pneumatische Funktionsmodelle 10 Scherenhubtisch Luftballon-Pumpe Doppelschiebetür Spannvorrichtung 10 12 13 14 Pneumatische Spielmodelle Wenn etwas nicht richtig funktioniert Noch mehr Pneumatik 16 16 17 1 Inhalt
Grundlagen der Pneumatik ■ Druckluft ist aus dem Alltag kaum noch wegzudenken. Du begegnest ihr wahrscheinlich täglich indirekt oder direkt. Das kann schon bei deinem Frühstücksei am Morgen anfangen, das vielleicht mit Hilfe pneumatischer Sauggreifer verpackt wurde. Oder beim Zahnarzt, wenn er dir mit einem druckluftbetriebenen Bohrer dein Zahnloch verarztet.
■ Bereits vor mehr als 2.000 Jahren entwickelte der griechische Techniker und Erfinder Ktesibios erste, mit Druckluft betriebene Maschinen, wie zum Beispiel ein Katapult, das mit Druckluft Kugeln und Speere fortschleuderte. Eine sehr bekannte Druckluftanlage ist die von Heron von Alexandria, welcher mit dem Altarfeuer Druckluft erzeugte und somit die großen Tempeltüren wie von Geisterhand zum Öffnen brachte.
Pneumatische Systeme und Komponenten ■ • • • • • Eine pneumatische Anlage besteht aus fünf Teilsystemen. Drucklufterzeugung Druckluftverteilung Druckluftaufbereitung Bewegungserzeugung durch Pneumatikzylinder Steuerung der Bewegung durch Ventile ■ Druckluft kann mit einem Kompressor, Verdichter oder einer Luftpumpe erzeugt und in Druckluftflaschen und anderen Druckbehältern gespeichert werden.
■ Mit den blauen Schläuchen wird die Druckluft dorthin transportieret, wo sie benötigt wird. Du kannst vom Kompressor bis zu den Ventilen und Zylindern die Luftleitungen legen. ■ Damit in der Industrie die Pneumatik Komponenten richtig funktionieren ist es wichtig, dass die Druckluft entsprechend aufbereitet wird. Dazu muss die Luft gefiltert, gekühlt, entfeuchtet und das Öl entfernt werden. Bei den Modellen des Baukastens Pneumatic 3 ist dies allerdings nicht notwendig.
eingefahren werden kann, nennt man den Zylinder „doppeltwirkender Zylinder“. Um dies in der Praxis anzuschauen führe einen Versuch durch. Versuch: Befestige an dem Anschluss A eines Zylinders ein Stück des blauen Schlauches und verbinde ihn mit dem Schlauchanschluss des Kompressors, der bereits an den Batteriehalter angeschlossen ist. Wenn du den Kompressor dann einschaltest fährt die Kolbenstange aus.
Versuch: Jetzt fährst du den Kolben des Zylinders nochmal aus indem du wieder deinen blauen Schlauch, der mit dem Kompressor verbunden ist, an den Anschluss A ansteckst und Druckluft zuleitest. Nachdem die Kolbenstange ausgefahren ist, wechselst du den Schlauchanschluss auf B und hälst dabei den Anschluss A mit dem Finger zu.
Ventile ■ In der Pneumatik hat ein Ventil die Aufgabe, den Luftstrom zum Pneumatikzylinder so zu steuern, dass der Zylinder entweder aus- oder einfährt. Ein Ventil kann man mechanisch, elektrisch, pneumatisch oder von Hand betätigen. Im Baukasten Pneumatic 3 sind Handventile enthalten. Diese Ventile besitzen jeweils vier Anschlüsse: A P B R Über den mittleren Anschluss P wird die Druckluft vom Kompressor zugeführt.
Drehe den Schalter des Ventils danach nach rechts und schalte wiederum den Kompressor ein. Tippe währenddessen mit einem Finger immer auf die freigelassenen Stutzen A und B. Mache dasselbe wenn du den Ventilschalter nach links gedreht hast. Beobachtung: Die Luft strömt immer durch den Anschluss A wenn du den blauen Schalter des Ventils nach rechts drehst und durch den Anschluss B wenn du den Schalter nach links drehst.
Pneumatische Funktions modelle Scherenhubtisch ■ Jetzt wollen wir das, was wir gerade gelernt haben, an selbst aufgebauten Modellen, die auch in der Realität oft pneumatisch ausgeführt werden, genauer betrachten. Dazu bauen wir nacheinander die vier Modelle auf und machen dazu jeweils ein bis zwei Versuche um noch besser zu verstehen wie alles funktioniert. ■ Hubtische werden als Hilfsmittel genutzt um schwere Lasten zu heben. Sie werden vor allem bei der Verladung von Werkstücken eingesetzt.
Gegenstand Gewicht in Gramm Hebebühne fährt noch oben Ja/Nein Scherenhubtisch – Aufgabe 3: Hast du eine Idee wie die Hebebühne noch schwerere Gewichte heben kann? Überlege dir wie die Hebeleistung des Scherenhubtisches vergrößert werden kann. Lösung: Wenn die Kraft eines Zylinders nicht ausreicht um schwerere Lasten zu heben nimm dir einen zweiten Pneumatikzylinder dazu.
Luftballon-Pumpe ■ Bestimmt hast du schon viele Luftballone aufgeblasen. Dann hat dir dein Mund sicher nach einiger Zeit wehgetan und dir ist die Puste ausgegangen, oder? Damit ist jetzt Schluss! Mit unserem nächsten Modell Luftballon-Pumpe kann dir das nicht mehr passieren, denn mit dieser Pumpe kannst du die Luftballone pneumatisch aufblasen lassen. Um zu zeigen wie das geht baue nun mit Hilfe der Bauanleitung das Modell auf.
Erklärung: Im aufgeblasenen Luftballon ist Luft enthalten. Luft hat ein Gewicht und übt Druck aus. Galileo Galilei war der erste, der dies im 16. Jahrhundert feststellte. Ein Liter Luft wiegt ca. 1,3 Gramm. Die Luft ist aber nicht immer gleich schwer. Wärmere Luft ist leichter als kältere Luft, denn sie hat viel weniger Moleküle. 1,3 Gramm klingt zwar nach wenig aber rund um die Erde befindet sich eine dichte Lufthülle, die etwa 100 Kilometer dick ist. Damit drücken etwa 5.500 kg Luft auf unseren Körper.
Programmierer legt fest in welcher Reihenfolge die Ventile betätigt werden sollen, speichert das Ganze ab und schon funktioniert die Anlage automatisch. Wie du deine Modelle mit fischertechnik automatisieren kannst, ist im Kapitel „Noch mehr Pneumatik“ beschrieben. Spannvorrichtung ■ Habt ihr zuhause eine Schraubstock? Dann kannst du damit hervorragend Teile einspannen, die du beararbeiten möchtest. Feilen, bohren oder einfach nur zusammendrücken.
■ Um beim ersten Modell die Spannvorrichtung ganz zu öffnen, musstest du den Kompressor wieder einschalten. Das ist umständlich – findest du nicht? Im ersten Modell war dein Kompressor ohne Luftspeicher, direkt an den mittleren Anschluss P des Handventils angeschlossen. In unserem nächsten Modell bauen wir nun drei Luftspeicher ein. Das bedeutet für das folgende Modell, dass die Druckluft vom Kompressor nicht direkt zum Handventil, sondern zu den weiteren Zylindern geleitet wird.
An dieser Stelle sind wir am Ende unseres Einführungskapitels angekommen. Du siehst, die Pneumatik hat es ganz schön in sich und ist sehr interessant. Im nächsten Kapitel kannst du dich den Spielmodellen des Baukastens Pneumatic 3 zuwenden. Pneumatische Spielmodelle ■ Der Baukasten Profi Pneumatic 3 enthält neben den Funktionsmodellen vier weitere Modelle mit spannenden Spielfunktionen. Es handelt sich hierbei um die realitätsnahen Modelle Heuballengreifer, Baumstammgreifer, Frontlader und Bagger.
■ Das faszinierende Thema Pneumatik ist mit diesem Baukasten Profi Pneumatic 3 noch nicht abgeschlossen. Im Kapitel „Doppelschiebetür“ haben wir bereits angesprochen, dass in der Realität pneumatische Modelle automatisiert sind. Der Baukasten ROBO TX ElectroPneumatic ist genau der Richtige, um herauszufinden wie sich Modelle elektropneumatisch und mit Vakuum automatisieren lassen.
