VJEŽBA V27 · MODUL 8 · PNEUMATIKA I HIDRAULIKA U ROBOTICI I ODRŽAVANJE
Vježba V27 · 2 sata
Dijagnostika i uklanjanje kvara
Ispravan elektropneumatski sklop dobiva unaprijed pripremljen kvar, a zadatak je pronaći ga sustavnim postupkom, a ne nasumičnim mijenjanjem dijelova. Mjeri se napon po mjernim točkama strujnih staza i tlak u radnim vodovima, a svaki kvar se zapisuje.
- primijeniti sustavni postupak traženja kvara u sedam koraka na elektropneumatskom sklopu
- mjeriti napon prema 0 V po mjernim točkama i iz rezultata odrediti mjesto prekida
- ispitnim manometrom razlikovati električni od pneumatskog uzroka kvara
- voditi zapisnik o kvaru sa simptomom, uzrokom, mjerenjima i zahvatom
- izračunati propuštanje sustava iz pada tlaka i procijeniti pad napona na lošem kontaktu
O vježbi
Prije vježbe proći gradivo: 4.6 Osnovni elektropneumatski sklopovi i krug samodržanja, 8.3 Održavanje pneumatskih sustava.
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
Na kraju transportne trake potiskivač prebacuje pakete na bočnu traku. Cilindar 1A (Ø40/16 mm, hod 160 mm) upravljan je monostabilnim razvodnikom 5/2 s elektromagnetom 1Y1. Pritisak na S1 uključuje relej K1 sa samodržanjem, cilindar gura paket, a na kraju hoda granična sklopka 1S2 svojim mirnim kontaktom prekida samodržanje i cilindar se vraća. S2 je STOP, a žaruljica H1 preko senzora 1B1 javlja da je potiskivač u početnom položaju. Tlak je 6 bar, napon 24 V DC.
Sklop je bio ispravan, a zatim je u njemu pripremljen jedan ili više kvarova. Operater javlja samo ono što vidi, npr. „potiskivač ne radi“. Vaš je zadatak kvar pronaći i otkloniti sustavnim postupkom, uz što manje rastavljanja, i o svakom kvaru napisati zapisnik. Nasumično mijenjanje dijelova ili ponovno spajanje cijelog sklopa nije rješenje — u pogonu to znači dulji zastoj i trošak rezervnih dijelova.
Oprema i pribor
- spojen elektropneumatski sklop prema slici V27.1 s pripremljenim kvarom;
- digitalni multimetar s ispitnim vrhovima, mjerno područje 0–200 V DC i otpor;
- ispitni manometar 0–10 bar s T-komadom i brzom spojnicom za priključke P2 i P3;
- ručno pomoćno upravljanje na razvodniku (tipka ili vijak na glavi razvodnika);
- rezervni vodiči, cijevi i ključ za prigušne ventile; zapisnik o kvaru (po jedan list za svaki kvar).
Sigurnost pri radu
Pažnja
Pri traženju kvara sklop je pod naponom i pod tlakom jer se bez toga ne može mjeriti. Zato: mjerite samo jednom rukom i samo ispitnim vrhovima, ne premošćujte kontakte vodičem „da vidite hoće li krenuti“ i nikad ne posežite u hod cilindra. Ručno pomoćno upravljanje na razvodniku pokreće cilindar bez obzira na električni dio — prije uporabe glasno najavite gibanje. Cijevi odspajajte samo kad je tlak ispušten. Svaki zahvat (zamjena vodiča, pritezanje, namještanje) izvodite bez napona i bez tlaka.
Shema
U ispravnom sklopu napon u mjernim točkama ima vrijednosti iz tablice. Kvar se traži usporedbom izmjerenog s očekivanim: u strujnoj stazi napon je 24 V sve do mjesta prekida, a iza njega je 0 V.
| Mjerna točka | U mirovanju | S1 pritisnut, cilindar se izvlači | Na kraju hoda (1S2 djeluje) |
|---|---|---|---|
| MT1 (+24 V iza izvora) | 24 V | 24 V | 24 V |
| MT2 (iza S2) | 24 V | 24 V | 24 V |
| MT3 (iza S1 ‖ K1) | 0 V | 24 V | 0 V (24 V dok se S1 drži) |
| MT4 (iza 1S2, svitak K1) | 0 V | 24 V | 0 V |
| MT5 (svitak 1Y1) | 0 V | 24 V | 0 V |
| MT6 (žaruljica H1) | 24 V | 0 V | 0 V |
| P1 / P2 / P3 | 6 / 0 / 6 bar | 6 / 6 / 0 bar* | 6 / 0 / 6 bar |
* Tijekom gibanja tlakovi ovise o prigušenju i opterećenju; u krajnjem izvučenom položaju P2 = 6 bar, P3 = 0 bar.
Postupak
- Simptom. Pokušajte pokrenuti sklop tipkalom S1 i točno zapišite što vidite i čujete: svijetli li H1, privlači li relej K1 (čujan „klik“, LED na modulu), svijetli li utikač 1Y1, giba li se cilindar, čuje li se puhanje zraka.
- Podaci. Uzmite shemu, pročitajte opis rada i usporedite ga sa simptomom. Provjerite osnovno: je li uključeno napajanje, pokazuje li manometar P1 6 bar, je li otvoren ventil na pripremnoj grupi.
- Pretpostavka. Odlučite je li kvar električni ili pneumatski. Najbrže se to vidi na utikaču 1Y1: ako svijetli, a cilindar se ne giba, kvar je gotovo sigurno pneumatski; ako ne svijetli, kvar je u električnom dijelu. Ručnim pomoćnim upravljanjem provjerite radi li pneumatski dio sam za sebe.
- Mjerenje. Kod električnog kvara mjerite napon MT1–MT5 prema 0 V dok držite S1 pritisnutim. Počnite od sredine staze (polovljenje) — npr. od MT3 — i nastavite prema polovici u kojoj je prijelaz s 24 V na 0 V. Kod pneumatskog kvara spojite ispitni manometar na P2 i P3 i usporedite s tablicom.
- Otklanjanje. Kad ste odredili mjesto, isključite napon i tlak, otklonite uzrok i zapišite što ste promijenili.
- Provjera. Uključite sklop i provjerite cijeli ciklus, a ne samo mjesto kvara: start, izvlačenje, povratak na 1S2, STOP tijekom izvlačenja, H1 u početnom položaju.
- Zapis. Popunite zapisnik o kvaru: simptom, uzrok, mjerenja koja su dovela do uzroka, zahvat i vrijeme potrebno za pronalaženje. Predajte ga nastavniku i zatražite sljedeći kvar.
| Zapisnik o kvaru | Upis |
|---|---|
| Simptom (što se vidi i čuje) | |
| Pretpostavka: električni / pneumatski dio | |
| Mjerenja (točka, izmjereno, očekivano) | |
| Uzrok i mjesto kvara | |
| Zahvat | |
| Provjera cijelog ciklusa (da / ne) | |
| Vrijeme od prijave do otklanjanja |
Pitanja i zadaci
1. Pritisnete S1: relej K1 privuče i drži, utikač 1Y1 ne svijetli, cilindar miruje. Izmjerili ste MT5 = 0 V. Gdje je kvar i kojim ćete ga mjerenjem potvrditi?
Prikaži rješenje
Staza 1 je ispravna jer K1 drži. U stazi 2 napon na svitku 1Y1 je 0 V, pa je prekid između +24 V i MT5: radni kontakt K1 u stazi 2 ili vodič do njega. Potvrda: izmjeriti napon na gornjem priključku kontakta K1 (mora biti 24 V) i na donjem (0 V znači da kontakt ne zatvara). Ako je na donjem priključku 24 V, a na MT5 0 V, prekinut je vodič između kontakta i svitka.
2. Cilindar se izvlači, ali se na kraju hoda ne vraća. Utikač 1Y1 i dalje svijetli. Navedite dva moguća uzroka i kako ćete ih razlikovati.
Prikaži rješenje
Samodržanje K1 ne prekida se jer 1S2 ne otvara. Uzrok može biti mehanički — sklopka je pomaknuta pa je klipnjača ne doseže — ili električni, npr. spojen je radni umjesto mirnog kontakta ili je kontakt premošćen. Razlika: ako pri ručnom pritisku na polugu 1S2 napon na MT4 padne na 0 V, sklopka je ispravno spojena i treba je samo namjestiti; ako ne padne, kvar je u spoju.
3. Nakon uključivanja napajanja relej K1 brzo titra (zuji), a cilindar ne radi. Koji kvar u spoju izaziva takvo ponašanje?
Prikaži rješenje
Kontakt samodržanja K1 spojen je kao mirni umjesto kao radni. U mirovanju mirni kontakt zatvara stazu i relej privuče; tada se isti kontakt otvara i relej otpusti; kontakt se ponovno zatvori i tako redom. Relej titra frekvencijom određenom vremenom privlačenja i otpuštanja. Mjerenjem na MT3 vidi se napon koji „skače“, a multimetar pokazuje nestabilnu vrijednost.
4. Utikač 1Y1 svijetli, razvodnik se čujno prebaci, ali cilindar se ne giba. Ispitni manometar pokazuje P2 = 6 bar, P3 = 5,8 bar. Što je uzrok?
Prikaži rješenje
Tlak postoji s obje strane klipa, a strana klipnjače se ne rasterećuje. Zrak iz komore klipnjače ne može izaći: zatvoren je jednosmjerni prigušni ventil u vodu 2 (prigušenje odlaznog zraka) ili je začepljen prigušivač na odzraci 3. Sile su gotovo uravnotežene pa se klip ne pomakne. Nakon otvaranja prigušnog ventila cilindar radi.
5. Računski zadatak: staza ima 16 mogućih mjesta kvara (kontakti, stezaljke i vodiči). Koliko mjerenja najviše treba ako mjerite redom od izvora, a koliko metodom polovljenja?
Prikaži rješenje
Redom od izvora u najgorem slučaju treba 15 mjerenja (nakon 15. zna se i za 16. mjesto). Polovljenjem svako mjerenje prepolovi područje: 16 → 8 → 4 → 2 → 1, dakle log2 16 = 4 mjerenja. Kod duljih staza razlika je još veća, npr. 64 mjesta: 63 prema 6 mjerenja.
6. Računski zadatak: na svitku 1Y1 (24 V, 2,5 W) izmjerili ste 21,5 V dok je na MT1 24,0 V. Koliki je otpor lošeg spoja u stazi? Je li to razlog za zahvat?
Prikaži rješenje
Struja svitka I = 2,5 / 24 ≈ 0,104 A. Pad napona na putu do svitka ΔU = 24,0 − 21,5 = 2,5 V. Otpor R = ΔU / I = 2,5 / 0,104 ≈ 24 Ω. Ispravan kontakt i vodič imaju otpor manji od 1 Ω, pa 24 Ω upućuje na oksidiran ili olabavljen spoj. Razvodnik još radi, ali pri nižem naponu mreže ili zagrijanom svitku može prestati prebacivati — spoj treba očistiti ili zamijeniti.
7. Računski zadatak: ispitujete propuštanje. Dio sustava volumena 10 l zatvorite pri 6,0 bar, a nakon 2 minute manometar pokazuje 5,4 bar. Koliko je propuštanje u Nl/min i koliko je to slobodnog zraka godišnje (16 h dnevno, 250 dana)?
Prikaži rješenje
Q = V · Δp / (pa · t)
Q = 10 l · 0,6 bar / (1,013 bar · 2 min) ≈ 2,96 Nl/min. Godišnje: 2,96 · 60 · 16 · 250 ≈ 710 000 Nl ≈ 710 m³ slobodnog zraka, koje kompresor mora proizvesti ni za što. Propuštanje se traži sluhom, sprejem za otkrivanje propuštanja ili ultrazvučnim detektorom.
8. Zašto se nakon otklanjanja kvara provjerava cijeli ciklus, a ne samo dio koji je bio neispravan?
Prikaži rješenje
U sklopu može biti više kvarova, a prvi može skrivati drugi (npr. kad se cilindar ne izvlači, ne vidi se da ni povratak na 1S2 ne radi). Osim toga, i sam zahvat može unijeti novu pogrešku — zamijenjen vodič na krivoj stezaljci, neučvršćena cijev. Tek provjera svih funkcija, uključujući STOP i početni položaj, potvrđuje da je sklop spreman za rad.
9. Dopunite shemu na slici V27.1: precrtajte stazu 1 za kvar u kojem je kontakt samodržanja K1 spojen na mirni umjesto na radni kontakt, a zatim za kvar u kojem je granična sklopka 1S2 spojena na radni kontakt. Za oba slučaja upišite očekivani napon na MT3 i MT4 u mirovanju.
Prikaži rješenje
Samodržanje na mirnom kontaktu: u paraleli s S1 crta se mirni kontakt K1 (poluga preko kvačice). U mirovanju je taj kontakt zatvoren, pa MT3 i MT4 dobivaju 24 V, relej privuče, kontakt se otvori i napon padne — na MT3 i MT4 napon titra između 0 i 24 V. Granična sklopka na radnom kontaktu: u seriji ispred svitka crta se radni kontakt 1S2. U mirovanju je MT3 = 0 V (S1 nije pritisnut), a pri pritisku na S1 MT3 = 24 V, dok MT4 ostaje 0 V jer je radni kontakt 1S2 otvoren dok klipnjača ne dođe do sklopke — sklop se uopće ne pokreće.
Za nastavnika
Otvori upute za nastavnika
Priprema
Spojite ispravan sklop na svakoj radnoj ploči i provjerite ga cijelim ciklusom. Zatim, dok studenti nisu prisutni, pripremite prvi kvar. Svaka skupina dobiva tri do četiri kvara jedan za drugim, od lakših prema težima; za svaki kvar predvidite 10–15 minuta. Kvarove ne izvodite oštećivanjem opreme. Za skriveni prekid vodiča koristite unaprijed pripremljen i označen neispravan laboratorijski vodič. Evidentirajte koji je kvar na kojoj ploči.
| Kvar | Kako ga pripremiti | Simptom | Kako se otkriva |
|---|---|---|---|
| 1. Prekid u stazi 2 | neispravan vodič između K1 i 1Y1 | K1 drži, 1Y1 ne svijetli | MT5 = 0 V, donji priključak K1 = 24 V |
| 2. STOP na radnom kontaktu | S2 spojen na NO priključke | ništa ne reagira na S1 | MT2 = 0 V, MT1 = 24 V |
| 3. Samodržanje na mirnom kontaktu | K1 u paraleli spojen na NC | relej titra nakon uključivanja | nestabilan napon na MT3 |
| 4. Granična sklopka izvan dosega | 1S2 pomaknuta 10 mm naprijed | cilindar ostaje izvučen | ručni pritisak na 1S2 vraća cilindar |
| 5. Zamijenjeni vodovi 2 i 4 | cijevi zamijenjene na cilindru | u mirovanju izvučen, na S1 se uvlači | P2 = 6 bar u mirovanju |
| 6. Zatvoren prigušni ventil | prigušni vijak u vodu 2 potpuno zatvoren | 1Y1 svijetli, cilindar miruje | P2 i P3 oba blizu 6 bar |
| 7. Nizak tlak | regulator namješten na 1,5 bar | cilindar se giba sporo, ne gura paket | P1 = 1,5 bar |
| 8. Senzor 1B1 bez napajanja | smeđi vodič senzora odspojen | H1 ne svijetli, sklop radi | LED senzora ne svijetli, MT6 = 0 V |
Tijek sata
- Uvod: sustavni postupak, polovljenje, mjerenje napona prema 0 V, pravila sigurnosti pri mjerenju pod naponom (15 min).
- Pokazni primjer: nastavnik pred skupinom traži jedan kvar i glasno govori svaki korak (10 min).
- Rad skupina: tri do četiri kvara s popunjavanjem zapisnika (55 min).
- Rasprava: koji je kvar bio najteži i zašto, usporedba vremena skupina (10 min).
Očekivani rezultati
Skupina pronalazi i otklanja najmanje tri kvara, a zapisnik za svaki sadrži mjerenja koja su dovela do uzroka. Studenti prvo odvajaju električni od pneumatskog dijela (utikač 1Y1, ručno upravljanje), a u stazi mjere polovljenjem. Računski: 4 mjerenja polovljenjem, ≈ 24 Ω, ≈ 2,96 Nl/min i ≈ 710 m³ godišnje.
Česte pogreške
- Nasumično prespajanje vodiča bez mjerenja — kvar „nestane“, ali nitko ne zna gdje je bio.
- Mjerenje napona između dviju točaka staze umjesto prema 0 V, pa se rezultat pogrešno tumači.
- Zaključak „razvodnik je neispravan“ bez provjere ručnim pomoćnim upravljanjem.
- Nakon otklanjanja provjerava se samo gibanje naprijed, ne i povratak, STOP i H1.
- Zapisnik se piše naknadno, bez stvarnih izmjerenih vrijednosti.
Vrednovanje
| Kriterij | Bodovi |
|---|---|
| Sustavni postupak (vidljiv u zapisniku: simptom, pretpostavka, mjerenja) | 6 |
| Pronađeni i otklonjeni kvarovi (po 2 boda za kvar, najviše 3 kvara) | 6 |
| Provjera cijelog ciklusa nakon zahvata | 2 |
| Točni računski zadaci | 3 |
| Sigurnost pri mjerenju pod naponom i tlakom | 3 |
| Ukupno | 20 |