VJEŽBA V12 · MODUL 3 · PNEUMATSKO UPRAVLJANJE
Vježba V12 · 2 sata
VDMA metoda s tri cilindra — blokirajući signal
Na napravi za savijanje trake u oblik slova U tri cilindra rade u slijedu A+ B+ C+ B− A− C−. VDMA metodom tražite koji od tri razvodnika imaju blokirajući signal, uklanjate ga jednosmjernim valjcima i provjeravate silu, potrošnju zraka i vrijeme ciklusa.
- izvesti uvjete koraka za slijed s tri cilindra i nacrtati dijagram put–korak sa signalima
- primijeniti pravilo za prepoznavanje blokirajućeg signala bez crtanja cijelog dijagrama
- spojiti i pustiti u rad sklop s tri cilindra i dva jednosmjerna valjka
- izračunati silu savijanja, potrošnju zraka po smjeni i vrijeme ciklusa
O vježbi
Prije vježbe proći gradivo: 3.4 VDMA metoda.
Pitanja i zadaci na ovoj stranici su bez odgovora. Rješenje s postupkom otvara se gumbom Prikaži rješenje ispod svakog pitanja, a upute za nastavnika nalaze se na dnu stranice.
Zadatak
Čelična traka presjeka 20 × 2 mm savija se u oblik slova U na krutoj matrici. Radnik uloži odrezani komad trake i pritisne tipkalo S. Tada:
- cilindar A (Ø32/12 mm, hod 30 mm) steže traku odozgo na matricu,
- cilindar B (Ø50/20 mm, hod 60 mm) savija lijevi krak,
- cilindar C (Ø50/20 mm, hod 60 mm) savija desni krak,
- B se vraća, zatim A otpušta stezanje, a C se vraća posljednji. Dok je izvučen, C pridržava desni krak, pa elastični povrat materijala ne podiže komad s matrice u trenutku otpuštanja stezača.
A+ B+ C+ B− A− C−
Mreža ima 6 bar pretlaka. Probom je utvrđeno da je za savijanje jednog kraka potrebna sila od 800 N. Planirani ritam je 6 komada u minuti, a ručno ulaganje i vađenje traje oko 7 s. Ciklus smije krenuti samo iz osnovnog položaja, odnosno kad je C uvučen (c0).
U vježbi V11 blokirajući signal postojao je na oba razvodnika. S tri cilindra to više nije pravilo: neki razvodnici imaju blokirajući signal, a neki nemaju. Vaš je zadatak odrediti koji su signali blokirajući, riješiti ih jednosmjernim valjcima, spojiti sklop i provjeriti rad.
Oprema i pribor
- ploča za spajanje s pripremnom grupom i razdjelnikom (najmanje 8 izlaza);
- tri dvoradna cilindra s nosačima graničnih ventila (u vježbi se smiju zamijeniti manjim cilindrima);
- tri razvodnika 5/2 s obostranim pneumatskim upravljanjem;
- četiri granična ventila 3/2 s valjkom (a0, b1, c0, c1) i dva s jednosmjernim valjkom (a1, b0);
- ventil 3/2 s tipkalom (S);
- za dopunski zadatak dva jednosmjerna prigušna ventila;
- cijevi Ø4 i Ø6 mm, T-spojnice, čepovi, rezač cijevi, štoperica, radni list s praznim dijagramom.
Sigurnost pri radu
Pažnja
Tri cilindra znače tri zone gnječenja. Prije otvaranja zraka provjerite da nitko nema ruke na ploči, da su sve cijevi utaknute do kraja i da su neiskorišteni priključci razdjelnika začepljeni. Prvo puštanje radite pri 3 bar. Ako se sklop zaustavi u međupoložaju, prvo zatvorite zrak i odzračite sustav, a tek onda tražite uzrok; razvodnici su bistabilni i zadržavaju položaj, pa cilindar može krenuti čim se zrak ponovno otvori.
Shema
Razvodnik 3V1 dobiva signale b1 i a0 preko običnih valjaka. Pokušajte prije rješavanja pitanja 2 i 3 sami provjeriti zašto na njemu nije potreban jednosmjerni valjak.
Postupak
- Napišite tablicu uvjeta za šest koraka (pitanje 1) i nacrtajte dijagram put–korak sa signalima (pitanje 2).
- Montirajte cilindre i razvodnike. Obične valjke postavite tako da ih klipnjača pritisne u krajnjem položaju, jednosmjerne valjke a1 i b0 2–3 mm prije krajnjeg položaja u smjeru strelice.
- Spojite energetske vodove: razdjelnik → 1 na svakom razvodniku, 4 → strana klipa, 2 → strana klipnjače.
- Spojite upravljačke vodove prema shemi: S → ulaz 1 ventila c0, c0 → 14 na 1V1; b0 → 12 na 1V1; a1 → 14 na 2V1; c1 → 12 na 2V1; b1 → 14 na 3V1; a0 → 12 na 3V1.
- Postavite sve razvodnike u položaj uvlačenja (ručne pomoćne tipke) i otvorite zrak na 3 bar.
- Pokrenite jedan ciklus tipkalom S. Pratite gibanja i u dijagram na radnom listu upišite stvarni redoslijed.
- Namjerno zamijenite jednosmjerni valjak a1 običnim valjkom u krajnjem položaju. Zapišite u kojem se koraku sklop zaustavio. Vratite jednosmjerni valjak.
- Pri 6 bar izmjerite vrijeme od pritiska na S do povratka C u c0, pet puta, i izračunajte srednju vrijednost.
- Po želji izvedite dopunski zadatak s prigušnim ventilima (pitanje 8), zatim rastavite sklop bez tlaka.
Pitanja i zadaci
1. Napišite za svaki korak slijeda A+ B+ C+ B− A− C− signal koji ga pokreće i priključak razvodnika na koji taj signal djeluje.
Prikaži rješenje
| Korak | Gibanje | Signal | Priključak |
|---|---|---|---|
| 1 | A+ | S · c0 | 14 na 1V1 |
| 2 | B+ | a1 | 14 na 2V1 |
| 3 | C+ | b1 | 14 na 3V1 |
| 4 | B− | c1 | 12 na 2V1 |
| 5 | A− | b0 | 12 na 1V1 |
| 6 | C− | a0 | 12 na 3V1 |
2. Nacrtajte dijagram put–korak za sva tri cilindra i ispod njega trake trajanja svih šest graničnih signala. Označite korake u kojima neki razvodnik istodobno dobiva signal za izvlačenje i za uvlačenje.
Prikaži rješenje
U koraku 1 signal b0 još traje (B je uvučen od kraja prošlog ciklusa), a S·c0 traži A+. U koraku 4 signal a1 još traje (A je izvučen), a c1 traži B−. Blokirajući signali su b0 i a1. Na razvodniku 3V1 preklapanja nema: kad b1 traži C+, a0 ne postoji jer je A izvučen, a kad a0 traži C−, b1 ne postoji jer se B već vratio.
3. Signal koji pokreće neko gibanje traje sve dok se cilindar koji ga je dao ponovno ne pomakne. Na temelju te činjenice oblikujte pravilo za prepoznavanje blokirajućeg signala samo iz zapisa slijeda i provjerite ga za sva tri cilindra.
Prikaži rješenje
Pravilo: gibanje X+ pokreće kraj gibanja nekog drugog cilindra Y. Ako se X− mora dogoditi prije nego što se Y ponovno pomakne, signal od Y još postoji kad treba X−, pa je blokirajući. Isto vrijedi obrnuto za signal koji pokreće X−.
Provjera: B+ pokreće a1; B− (korak 4) dolazi prije A− (korak 5) → a1 je blokirajući. C+ pokreće b1; B se ponovno giba u koraku 4, prije C− u koraku 6 → nema blokade. A− pokreće b0 (korak 5); B se ponovno giba tek u koraku 2 sljedećeg ciklusa, a A+ dolazi već u koraku 1 → b0 je blokirajući. Ostali signali (c0, c1, a0) provjere se jednako i nisu blokirajući.
4. Izračunajte stvarnu silu izvlačenja cilindra B pri 6 bar uz stupanj djelovanja 0,9. Kolika je rezerva prema potrebnih 800 N i koji je najmanji tlak pri kojem B još savija krak?
Prikaži rješenje
A = π · 50² / 4 = 1963,5 mm² → F = 0,9 · 0,6 · 1963,5 ≈ 1060 N
Rezerva: 1060 / 800 ≈ 1,33, tj. oko 33 %. Najmanji tlak: p = F / (η · A) = 800 / (0,9 · 1963,5) ≈ 0,453 N/mm² = 4,53 bar. Ispod oko 4,5 bar krak se neće potpuno saviti; to je podatak za namještanje tlačne sklopke ili za upute rukovatelju.
5. Izračunajte potrošnju zraka po ciklusu, u minuti pri 6 ciklusa/min i u smjeni od 7,5 sati neprekidnog rada. Zadano: 6 bar, 1,013 bar atmosferski tlak, promjeri i hodovi iz zadatka.
Prikaži rješenje
Omjer kompresije: (6 + 1,013) / 1,013 = 6,923.
A: (804,2 + 691,2) mm² · 30 mm = 44 860 mm³ = 44,9 cm³ → 44,9 · 6,923 ≈ 0,31 Nl.
B i C (svaki): (1963,5 + 1649,3) mm² · 60 mm = 216 770 mm³ = 216,8 cm³ → 216,8 · 6,923 ≈ 1,50 Nl.
Ukupno ≈ 0,31 + 1,50 + 1,50 = 3,31 Nl po ciklusu → 3,31 · 6 ≈ 19,9 Nl/min → 19,9 · 60 · 7,5 ≈ 8 940 Nl ≈ 8,9 m³ po smjeni (bez gubitaka u cijevima i propuštanja).
6. Klipnjača A giba se brzinom 0,1 m/s, a klipnjače B i C brzinom 0,2 m/s u oba smjera. Svako prebacivanje razvodnika s punjenjem upravljačkog voda traje oko 30 ms. Procijenite trajanje ciklusa i provjerite može li se uz 7 s ručnog rukovanja ostvariti ritam od 6 komada u minuti.
Prikaži rješenje
Gibanja: A 2 · 30 mm / 100 mm/s = 0,6 s; B 2 · 60 / 200 = 0,6 s; C 0,6 s. Zbroj 1,8 s, uz 6 · 0,03 = 0,18 s prebacivanja → oko 2,0 s. S ručnim rukovanjem 2,0 + 7 = 9,0 s po komadu, a ritam 6 komada/min dopušta 10 s. Cilj je ostvariv uz rezervu od oko 1 s. Izmjereno vrijeme na ploči bit će nešto dulje zbog manjih cilindara, duljih vodova i prigušenja.
7. U koraku 7 postupka umjesto jednosmjernog valjka a1 ugrađen je obični valjak. U kojem se koraku sklop zaustavlja, u kojem su položaju tada cilindri i kako biste taj kvar opisali serviseru koji ne zna shemu?
Prikaži rješenje
Sklop se zaustavlja na početku koraka 4: A, B i C su izvučeni, a B se ne vraća. Na 2V1 istodobno djeluju a1 (14) i c1 (12). Opis za servisera: „Nakon savijanja desnog kraka lijevi savijač ostaje naprijed; na razvodniku 2V1 tlak postoji na oba upravljačka priključka.“ Takav opis, s položajem svih cilindara i mjestom gdje je tlak, brže vodi do uzroka nego „naprava je stala“.
8. Dopuna sheme: brzinu savijanja cilindra B treba smanjiti, a povrat ostaviti brzim. Na shemu V12.1 ucrtajte jednosmjerni prigušni ventil, označite na kojem vodu stoji i kako je okrenut nepovratni ventil.
Prikaži rješenje
Jednosmjerni prigušni ventil ugrađuje se u vod između priključka 2 razvodnika 2V1 i strane klipnjače cilindra B. Pri B+ zrak izlazi iz strane klipnjače kroz prigušnicu (prigušivanje odlaznog zraka), a nepovratni ventil je zatvoren. Pri B− zrak ulazi u stranu klipnjače kroz otvoreni nepovratni ventil, pa je povrat brz. Nepovratni ventil je dakle okrenut tako da propušta prema cilindru. Prigušivanje odlaznog zraka daje mirnije gibanje od prigušivanja dolaznog zraka jer je klip „uklješten“ između dva stupca zraka.
Za nastavnika
Otvori upute za nastavnika
Priprema
Vježba se nadovezuje na V11. Provjerite ima li svako radno mjesto tri cilindra i šest graničnih ventila, od toga dva jednosmjerna. Ako je pribora malo, cilindar C može se prikazati simulacijom na računalu, a na ploči spojiti samo A i B uz ručno zadani signal c0 i c1. Pripremite radni list s praznim dijagramom za šest koraka i šest signala.
Tijek sata
- 0–10 min: ponavljanje blokirajućeg signala iz V11, zadatak i slijed.
- 10–25 min: tablica uvjeta, dijagram signala, pravilo iz pitanja 3 (u parovima).
- 25–60 min: spajanje i puštanje u rad pri 3 bar, pokus s običnim valjkom a1.
- 60–75 min: mjerenje vremena ciklusa, računski zadaci 4–6.
- 75–85 min: dopuna sheme prigušnim ventilom i provjera na ploči.
- 85–90 min: rastavljanje i osvrt.
Očekivani rezultati
Polaznik pronalazi oba blokirajuća signala i obrazlaže zašto 3V1 nema blokadu. Sklop radi u slijedu i staje u osnovnom položaju. Računski: 1060 N i najmanji tlak oko 4,5 bar, 3,31 Nl/ciklus i oko 8,9 m³ po smjeni, vrijeme ciklusa oko 2 s.
Česte pogreške
- jednosmjerni valjak stavljen i na mjesto a0 „za svaki slučaj“ — tada C− ovisi o kratkom impulsu i sklop postaje nepouzdan bez potrebe;
- zamjena signala a0 i c0 (oba su „početni“ položaji), pa A+ ovisi o A umjesto o C;
- u pravilu iz pitanja 3 promatra se samo sljedeći korak, a ne ciklički nastavak slijeda u novi ciklus;
- prigušni ventil ugrađen s okrenutim nepovratnim ventilom, pa se usporava povrat umjesto savijanja.
Vrednovanje
| Kriterij | Bodovi |
|---|---|
| Tablica uvjeta i dijagram signala | 4 |
| Pravilo za blokirajući signal i provjera za tri cilindra | 3 |
| Sklop radi u slijedu, zaustavlja se u osnovnom položaju | 5 |
| Računski zadaci 4–6 | 5 |
| Opis kvara (pitanje 7) i dopuna sheme (pitanje 8) | 2 |
| Sigurnost i urednost | 1 |
| Ukupno | 20 |