Verfügbarkeit: Fachkunde Mechatronik | Technische Universität München

Fachkunde Mechatronik:

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Bibliographische Detailangaben
Vorheriger Titel:	Bartenschlager, Jörg Fachkunde Mechatronik
Beteiligte Personen:	Hebel, Hans (VerfasserIn), Lämmlin, Gerhard (VerfasserIn), Sartor, Carsten 197X- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	Deutsch
Veröffentlicht:	Haan-Gruiten Verlag Europa-Lehrmittel Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG 2019
Ausgabe:	6. Auflage
Schriftenreihe:	Europa-Fachbuchreihe für Mechatronik
Schlagwörter:	Mechatronik Mixed media product Fachkunde Lehrbuch Ausbildung mechatronische Systeme Steuerungstechnik Elektronik Elektrotechnik Metalltechn FS Technik Mechatronik Mechatroniker Metalltechnik
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Umfang:	672 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm, 1150 g 1 CD-ROM (12 cm)
ISBN:	9783808545294 3808545291

Internformat

MARC


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Datensatz im Suchindex

_version_	1819265121787052032
adam_text	INHALTSVERZEICHNIS 9 INTERPRETATION DER LERNFELDER LF1 ANALYSIEREN VON FUNKTIONSZUSAMMEN HAENGEN IN MECHATRONISCHEN SYSTEMEN ....... ... 9 LF2 HERSTELLEN MECHANISCHER TEILSYSTEME ......... . 10 LF3 INSTALLIEREN ELEKTRISCHER BETRIEBSMITTEL UNTER BEACHTUNG SICHERHEITSTECHNISCHER ASPEKTE ........................................................... . 12 LF4 UNTERSUCHEN DER ENERGIE- UND INFORMA TIONSFLUESSE IN ELEKTRISCHEN, PNEUMATISCHEN UND HYDRAULISCHEN BAUGRUPPEN ................... . 13 LF5 KOMMUNIZIEREN MITHILFE VON DATEN VERARBEITUNGSANLAGEN ................................... . 14 LF6 PLANEN UND ORGANISIEREN VON ARBEITS ABLAEUFEN .......................................................... . 14 LF7 REALISIEREN MECHATRONISCHER TEILSYSTEME.... . 15 LF8 DESIGN UND ERSTELLUNG MECHATRONISCHER SYSTEME .......................................................... . 16 LF9 UNTERSUCHEN DES INFORMATIONSFLUSSES IN KOMPLEXEN MECHATRONISCHEN SYSTEMEN ..... . 17 LF10 PLANEN DER MONTAGE UND DEMONTAGE .......... . 18 LF11 INBETRIEBNAHME, FEHLERSUCHE UND INSTAND SETZUNG ....................................... ................... . 19 LF 12 VORBEUGENDE INSTANDHALTUNG ....................... . 20 LF13 UEBERGABE VON MECHATRONISCHEN SYSTEMEN AN KUNDEN .................................... . 20 1 GRUNDLAGEN DER DATENVERARBEITUNG 21 1.1 BETRIEBSSYSTEME ............................................. . 23 1.1.1 AUFGABEN EINES BETRIEBSSYSTEMS ................. . 23 1.1.2 BETRIEBSSYSTEM-KATEGORIEN ........................... . 24 1.1.3 CLIENT-SERVER-BETRIEBSSYSTEM (VON WINDOWS) .............................................. . 27 1.2 OFFICE-ANWENDUNGEN ..................................... . 33 1.2.1 TEXTVERARBEITUNG .......................................... . 37 1.2.2 TABELLENKALKULATION ....................................... . 42 1.2.3 PRAESENTATIONSSOFTWARE .................................. . 47 1.2.4 DATENBANKSYSTEME ............................... ........ . 53 1.3 ERGAENZENDE SOFTWARE .................................... . 57 1.3.1 BILDBEARBEITUNG ............................................. . 57 1.3.2 ERZEUGUNG VON PDF-DOKUMENTEN ................ . 59 1.3.3 PROJEKTMANAGEMENT ................................... . 60 1.4 EINFUEHRUNG IN DIE PROGRAMMIERUNG ............. . 63 1.4.1 PROGRAMMIERSPRACHEN ............ ................... . . 63 1.4.2 DER ALGORITHMUS ............................................ . 63 1.4.3 ALLGEMEINER AUFBAU EINES PROGRAMMS ......... ..63 1.4.4 DATENTYPEN UND VARIABLEN ........................... .. 64 1.4.5 DATENTYPEN ..................................................... .. 64 1.4.6 EIN- UND AUSGABE BEI HOCHSPRACHEN ........... .. 65 1.4.7 VERKNUEPFUNG VON DATENTYPEN ................. . .. 65 1.4.8 PROGRAMMENTWICKLUNG ................................. .. 65 1.4.9 DARSTELLUNGSARTEN VON ALGORITHMEN ............. .. 66 1.4.10 PROGRAMMBEISPIEL: ........................................ .. 67 1.5 KOMMUNIKATION IN NETZEN ............................ .. 68 1.5.1 GRUNDLAGEN .................................................... .. 68 1.5.2 KOMMUNIKATIONSPROTOKOLLE .......................... .. 70 1.5.3 BEDROHUNG VON NETZEN UND COMPUTERN .... . .. 71 2 TECHNISCHE KOMMUNIKATION 73 2.1 DIE TECHNISCHE ZEICHNUNG ALS KOMMUNI KATIONSMITTEL ................................................. U 73 2.1.1 DARSTELLUNGSARTEN ......................................... . .. 74 2.1.2 EINZELTEIL-ZEICHNUNGEN -------- - * . ------------ .. 76 2.1.3 SCHNITTDARSTELLUNGEN __________________ .. 80 2.1.4 BEMASSUNG VON EINZELTEILEN ............................ 81 2.1.5 GEWINDEDARSTELLUNG ......................................... 82 2.1.6 GENORMTE EINZELHEITEN .................. 83 2.1.7 GRUPPENZEICHNUNGEN ...................................... 84 2.2 TABELLEN UND DIAGRAMME ................................. 85 2.2.1 TABELLEN ............................................................. 85 2.2.2 DIAGRAMME ....................................................... 85 2.3 TECHNISCHE KOMMUNIKATION MITHILFE VON PLAENEN ................................................................ 86 2.4 DIE SPRACHE ALS KOMMUNIKATIONSMITTEL ....... 87 2.4.1 DAS ERSTELLEN VON PROTOKOLLEN ......................... 87 2.4.2 REFERATE UND VORTRAEGE ..................................... 88 2.4.3 REFERATERSTELLUNG .............................................. 88 2.4.4 DER VORTRAG DES REFERATES ............................... 88 3 PRUEFTECHNIK 89 3.1 LAENGEN- UND WINKELPRUEFUNG ........................... 89 3.2 MECHANISCHE PRUEFMITTEL .......................... 90 3.2.1 MESSSCHIEBER .................................................... 90 3.2.2 MESSSCHRAUBEN ................................................ 91 3.2.3 MESSUHREN ........................................................ 91 3.2.4 WINKELMESSER ................ 92 3.3 PNEUMATISCHE MESSGERAETE .............................. 93 3.4 ELEKTRISCHE MESSGERAETE .................................... 93 3.5 ELEKTRONISCHE MESSGERAETE ............................... 94 3.6 PRUEFEN MIT LEHREN .............................................94 3.7 PRUEFUNG VON OBERFLAECHEN ....... ......................... 95 3.7.1 GRUNDBEGRIFFE DER OBERFLAECHENPRUEFUNG ........ 95 3.7.2 OBERFLAECHENPRUEFVERFAHREN ............................... 95 3.7.3 RAUHEITSMESSGROESSEN ....................................... 96 3.7.4 ANGABE VON OBERFLAECHENGUETEN IN TECHNISCHEN ZEICHNUNGEN .............................. 97 3.8 TOLERANZEN UND PASSUNGEN ............................. 98 3.8.1 MASSTOLERANZEN .................................................. 98 3.8.2 PASSUNGEN ..................................................... 100 3.8.3 PASSUNGSSYSTEME ......................................... 100 3.8.4 FORM-UND LAGETOLERANZEN ............................. 102 * QUALITAETSMANAGEMENT 103 I 4.1 DER QUALITAETSBEGRIFF .................................... ... 103 4.2 AUFGABEN DES QUALITAETSMANAGEMENTS ..... ... 104 4.2.1 QUALITAETSPLANUNG ........................................ ... 104 4.2.2 QUALITAETSLENKUNG ................................ . ... 105 4.2.3 QUALITAETSPRUEFUNG ........................................ ... 105 4.2.4 QUALITAETSVERBESSERUNG ............................... ... 105 4.3 QUALITAETSMANAGEMENT NACH DIN EN ISO 9000:2015 ................................................... ... 106 4.4 QUALITAET IST NICHT NUR CHEFSACHE ................. ... 106 4.5 STATISTISCHES QUALITAETSMANAGEMENT ......... ... 107 4.5.1 ZUFAELLIGE UND SYSTEMATISCHE FEHLER. .......... ... 107 4.5.2 GAUSS SCHE NORMALVERTEILUNG ..................... ... 107 4.5.3 QUALITAETSREGELKARTEN ALS INSTRUMENT DER QUALITAETSKONTROLLE ....................................... ... 108 5 WERKSTOFFTECHNIK 109 5.1 EINTEILUNG DER WERKSTOFFE ............................. 109 5.2 EIGENSCHAFTEN VON WERKSTOFFEN ..................... 110 5.2.1 PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN .......................... 110 5.2.2 CHEMISCH-TECHNOLOGISCHE EIGENSCHAFTEN.... 111 5.2.3 MECHANISCH-TECHNOLOGISCHE EIGEN SCHAFTEN ........................................................... 111 5.2.4 FERTIGUNGSTECHNISCHE EIGENSCHAFTEN ............ 113 5.2.5 OEKOLOGISCHE EIGENSCHAFTEN ----------------------- 113 INHALTSVERZEICHNIS 5.3 AUFBAU METALLISCHER STOFFE ............................ 114 5.3.1 INNERER AUFBAU DER METALLE .......................... 114 5.3.2 KRISTALLGITTERARTEN ......................................... 114 5.4 EISEN- UND STAHLWERKSTOFFE .......................... 115 5.4.1 EINTEILUNG NACH DER VERWENDUNG ................ 115 5.4.2 EINTEILUNG NACH GUETEKLASSEN ....................... 116 5.4.3 NORMUNG VON EISEN- UND STAHLWERK STOFFEN ............................................................ 116 5.4.4 WICHTIGE STAEHLE UND EISENWERKSTOFFE (AUSWAHL) ...................................................... 118 5.5 NICHTEISENMETALLE ......................................... 121 5.5.1 KUPFER UND KUPFERLEGIERUNGEN .................... 121 5.5.2 ALUMINIUM UND ALUMINIUMLEGIERUNGEN .... 122 5.6 WEITERE WICHTIGE METALLE ............................. 123 5.7 SINTERWERKSTOFFE ........................................... 124 5.7.1 HERSTELLUNG VON SINTERTEILEN ......................... 124 5.7.2 EINSATZBEREICHE VON SINTERMETALLEN ............ 124 5.8 KORROSION ....................................................... 125 5.8.1 KORROSIONSURSACHEN ..................................... 125 5.8.2 ERSCHEINUNGSFORMEN DER KORROSION ............ 126 5.8.3 KORROSIONSSCHUTZMASSNAHMEN .................... 126 5.9 KUNSTSTOFFE .................................................... 127 5.9.1 EIGENSCHAFTEN VON KUNSTSTOFFEN UND IHRE VERWENDUNGSMOEGLICHKEITEN ......................... 127 5.9.2 EINTEILUNG VON KUNSTSTOFFEN ......................... 128 5.10 VERBUNDSTOFFE ............................................... 130 5.11 HILFSSTOFFE ................................................... 131 5.12 WERKSTOFFE UND UMWELTSCHUTZ ..................... 132 6 MECHANISCHE SYSTEME 133 6.1 GRUNDLAGEN DES SYSTEMGEDANKENS ............ 133 6.1.1 DIE SYSTEMGRENZEN ........................... 134 6.1.2 DIE EIN-UND AUSGANGSGROESSEN ....................... 134 6.1.3 HAUPT- UND TEILFUNKTIONEN EINES TECHNISCHEN SYSTEMS ..................................... 134 6.2 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN VON MECHA NISCHEN SYSTEMEN .......................................... 136 6.2.1 MECHANISCHE ARBEIT ....................................... 136 6.2.2 MECHANISCHE LEISTUNG UND WIRKUNGSGRAD.. 137 6.3 FUNKTIONSEINHEITEN VON MECHANISCHEN SYSTEMEN ............................ ......................... 139 6.3.1 FUNKTIONSEINHEITEN ZUM ANTREIBEN ............. 140 6.3.2 FUNKTIONSEINHEITEN ZUR ENERGIEUEBERTRAGUNG ...................................... 140 6.3.2.1 WELLEN ...................................... 141 6.3.2.2 KUPPLUNGEN .................................................... 142 6.3.2.3 GETRIEBE .................................. 144 6.3.2.4 KENNGROESSEN VON GETRIEBEN ........................... 148 6.3.2.5 LINEARANTRIEBE ............................................. 150 6.3.3 FUNKTIONSEINHEITEN ZUM ARBEITEN .................. 151 6.3.4 FUNKTIONSEINHEITEN ZUM STUETZEN UND TRAGEN ........................................................... 151 6.3.4.1 GEHAEUSE UND GESTELLE ................... 151 6.3.4.2 FUEHRUNGEN ................................................. 152 6.3.4.3 LAGER .............................................................. 155 7 HERSTELLEN MECHANISCHER SYSTEME (FERTIGUNGSTECHNIK) 163 7.1 GRUNDLAGEN DER FERTIGUNGSTECHNIK --------------- 163 7.2 DIE FERTIGUNGSHAUPTGRUPPEN ......................... 163 7.3 DAS URFORMEN ............................................... 166 7.3.1 URFORMEN DURCH GIESSEN ________________ 166 7.3.2 URFORMEN DURCH SINTERN ................................ 167 7.3.3 ADDITIVE FERTIGUNGSVERFAHREN (3-D-DRUCK)... 168 7.4 UMFORMEN ......................................... 170 7.4.1 EINTEILUNG DER UMFORMVERFAHREN ________ 170 7.4.2 BIEGEN ...................................................... 171 7.4.2.1 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ---------------------- 171 7.4.2.2 BIEGEN VON ROHREN ...................................... 172 7.4.2.3 ZUSCHNITTLAENGEN ............................. 174 7.5 TRENNEN .................. 175 7.5.1 GRUNDLAGEN DER MECHANISCHEN TRENN VERFAHREN ....................................................... 175 7.5.2 SPANEN ......................................................... 176 7.5.3 SAEGEN ............................................................ 178 7.5.4 FEILEN ............................................................ 180 7.5.5 SPANENDE FERTIGUNG MIT WERKZEUGMA SCHINEN ......................................................... 181 7.5.6 BOHREN .......................................................... 184 7.5.7 SENKEN .................................... 189 7.5.8 REIBEN ........................................................... 190 7.5.9 GEWINDESCHNEIDEN ........................................ 191 7.5.10 DREHEN ........................................................... 195 7.5.11 FRAESEN ............................................................. 201 7.5.12 SCHLEIFEN ......................................................... 206 7.6 FUEGEN ............................................................... 209 7.6.1 EINTEILUNG UND WIRKWEISE .............................. 209 7.6.2 SCHRAUBVERBINDUNG ....................................... 210 7.6.3 STIFT- UND BOLZENVERBINDUNG ......................... 219 7.6.4 KEILVERBINDUNG ............................................... 221 7.6.5 FEDERVERBINDUNG ............................................ 222 7.6.6 LOETEN ............................................................... 223 7.6.7 SCHWEISSEN ..................................................... 226 7.6.8 KLEBEN ............................................................. 230 7.6.9 PRESSVERBINDUNGEN ........................................ 232 7.6.10 KLEMM- UND QUETSCH VERBINDUNGEN.... ........ 233 7.7 FERTIGUNGSAUTOMATISIERUNG ........................... 235 7.7.1 HISTORISCHE ENTWICKLUNG ................................ 235 7.7.2 BAUSTEINE DER FERTIGUNGSAUTOMATISIERUNG.. 237 7.8 CNC-STEUERUNGEN .......................................... 239 7.8.1 HISTORISCHE ENTWICKLUNG ___________ . * 239 7.8.2 MERKMALE VON CNC-MASCHINEN .................... 241 7.8.3 WEGMESSSYSTEME .......................................... 242 7.8.4 POSITIONSANGABE UND KOORDINATENSYSTEM .. 243 7.8.5 WERKZEUGVERMESSUNG UND WERKZEUGKORREKTUREN ---------------------------- 244 7.8.6 STEUERUNGSARTEN ______________________ 245 7.8.6.1 PUNKTSTEUERUNG __________________ ...... 245 7.8.6.2 BAHNSTEUERUNG ------------- 245 7.8.7 CNC-PROGRAMM .............................................. 248 7.8.8 PROGRAMMIEREN VON CNC-FERTIGUNGS- MASCHINEN ...................................................... 259 7.8.9 BEISPIELE NUMERISCH GESTEUERTER FERTI GUNGSMASCHINEN ............................................ 261 7.9 HANDHABUNGSTECHNIK UND ROBOTERTECHNIK.. 266 7.9.1 HANDHABUNGSEINRICHTUNGEN ......................... 267 7.9.1.1 BALANCER. ......................................................... 268 7.9.1.2 MANIPULATOREN -------------------- 269 7.9.1.3 TELEOPERATOREN _______________________ 269 7.9.1.4 MODULARE SYSTEME ----------------------------------- 269 7.9.1.5 INDUSTRIEROBOTER --------------------------------------- 270 7.9.2 KINEMATIK DES ROBOTERS -------------------------- 274 7.9.2.1 GETRIEBEFREIHEITSGRAD ------------------------------- 275 7.9.2.2 BAUARTEN UND ARBEITSRAEUME ______ ______ 276 7.9.3 ROBOTER-STEUERUNG --------------------------------- 279 7.9.4 PROGRAMMIERUNG VON IR ................................ 283 8 GRUNDLAGEN DER ELEKTROTECHNIK 285 8.1 DAS BOHFSCHE ATOMMODELL .......................... 286 8.2 LADUNGSTRENNUNG ------- ---------------------------- 287 8.2.1 ERZEUGUNG ELEKTRISCHER SPANNUNG ------------ 288 8.2.2 SPANNUNGSARTEN ______________________ 288 8.3 ELEKTRISCHER STROM ----------------------------------- 289 8.4 DER ELEKTRISCHE WIDERSTAND ----------------------- 291 8.5 DAS OHM SCHE GESETZ .................................... 292 8.6 ELEKTRISCHE ARBEIT UND ELEKTRISCHE LEISTUNG 293 INHALTSVERZEICHNIS 8.7 WIRKUNGSGRAD .............................. 294 8.8 ELEKTRISCHES FELD ............................................. 295 8.9 MAGNETISCHES FELD ......................................... 297 8.9.1 MAGNETISCHE KREISE ........................................ 298 8.9.2 GRUNDGROESSEN DES MAGNETISCHEN FELDES .... 298 8.9.3 MAGNETISCHE WERKSTOFFE ................................ 300 8.9.4 MAGNETISIERUNG FERROMAGNETISCHER WERKSTOFFE ....................................................... 301 8.9.5 KRAFTWIRKUNG AUF PARALLEL VERLAUFENDE STROMDURCHFLOSSENE LEITER ............................ 302 8.9.6 ELEKTROMAGNETISCHE INDUKTION ....................... 302 8.10 GRUNDSCHALTUNGEN ELEKTRISCHER WIDERSTAENDE .................................................... 306 8.10.1 WIDERSTANDSBAUELEMENTE IM STROMKREIS.... 306 8.10.2 WIDERSTANDSKENNZEICHNUNG .......................... 306 8.10.3 REIHENSCHALTUNG VON WIDERSTAENDEN ........... 307 8.10.4 MASCHENSATZ (ZWEITES KIRCHHOFF SCHES GESETZ)............................................................. 308 8.10.5 PARALLELSCHALTUNG VON WIDERSTAENDEN .......... 308 8.10.6 KNOTENPUNKTREGEL (ERSTES KIRCHHOFF SCHES GESETZ)............................................................. 309 8.11 GRUNDLAGEN DER WECHSELSTROMTECHNIK ....... 309 8.11.1 ERZEUGUNG VON WECHSELSPANNUNGEN UND BEGRIFFSDEFINITIONEN ........................................ 309 8.11.2 ZEIGER ZUR DARSTELLUNG VON WECHSEL GROESSEN ............................................................. 311 8.11.3 FREQUENZ UND PERIODENDAUER ........................ 311 8.11.4 KREISFREQUENZ ............................................. ;... 311 8.11.5 WELLENLAENGE ..... ................................ 312 8.11.6 EFFEKTIVWERT ..................................................... 312 8.12 DER KONDENSATOR IM STROMKREIS .................... 313 8.13 DIE SPULE IM STROMKREIS ................................ 315 8.14 DREIPHASENWECHSELSTROM (DREHSTROM) ....... 317 8.14.1 ENTSTEHUNG DER DREIPHASENWECHSEL SPANNUNG ........................................................ 317 8.14.2 VERKETTUNG ....................................................... 317 8.14.3 STERNSCHALTUNG (ZEICHEN: Y) ......................... 319 8.14.4 DREIECKSCHALTUNG (ZEICHEN: A) ................. 321 8.14.5 ANWENDUNG VON STERNSCHALTUNG UND DREIECKSCHALTUNG ............................................ 322 8.14.6 LEISTUNG BEI DREIPHASENWECHSELSTROM ....... 323 8.15 GRUNDLAGEN ELEKTRONISCHER BAUELEMENTE.... 325 8.15.1 DIE DIODE ................................................. 325 8.15.1.1 DIE ZENER-DIODE ............................................... 326 8.15.1.2 DIE LEUCHTDIODE .............................................. 326 8.15.2 DER TRANSISTOR ................................................. 327 8.15.3 BAUELEMENTE DER LEISTUNGSELEKTRONIK ......... 328 8.15.3.1 DIE LEISTUNGSDIODE ......................................... 329 8.15.3.2 DERDIAC ........................................................... 329 8.15.3.3 DER P-GATE-THYRISTOR ............................. 329 8.15.3.4 DER TRIAC .......................................................... 329 8.15.3.5 DER INSULATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR ......... 330 8.16 GRUNDLAGEN DER ELEKTRISCHEN MESSTECHNIK.. 331 8.16.1 ERFASSUNG ELEKTRISCHER GROESSEN: MESSGERAETE ..................................................... 331 8.16.2 MESSUNG DER ELEKTRISCHEN SPANNUNG ......... 332 8.16.3 MESSUNG DES ELEKTRISCHEN STROMES .............. 332 8.16.4 SPANNUNGSFEHLERSCHALTUNG ........................... 333 8.16.5 STROMFEHLERSCHALTUNG ..................... 333 8.16.6 MESSUNG ZEITABHAENGIGER ELEKTRISCHER GROESSEN ............................................................ 333 9 ELEKTRISCHE MASCHINEN 335 9.1 TRANSFORMATOREN ............................................ 336 9.1.1 EINPHASENTRANSFORMATOREN ......................... 336 9.1.1.1 LEERLAUFSPANNUNG ........................................... 336 9.1.1.2 UEBERSETZUNGEN ................................................ 337 9.1.1.3 LEERLAUF UND BELASTUNG ....................... 338 9.1.1.4 KURZSCHLUSSSPANNUNG ......................... 339 9.1.1.5 KURZSCHLUSSSTROM ................................ 340 9.1.1.6 WIRKUNGSGRAD VON TRANSFORMATOREN .......... 341 9.1.2 KLEINTRANSFORMATOREN ..................................... 342 9.1.3 SPARTRANSFORMATOREN ..................................... 343 9.2 ELEKTRISCHE ANTRIEBE ................................... 344 9.2.1 GRUNDLAGEN ELEKTRISCHER MASCHINEN ........... 345 9.2.2 DREHSTROMASYNCHRONMOTOREN ...................... 347 9.2.3 EINPHASEN-WECHSELSTROMMOTOREN .............. 350 9.2.4 GLEICHSTROMMOTOREN ...................................... 351 9.2.4.1 WIRKUNGSWEISE VON GLEICHSTROMMOTOREN... 352 9.2.4.2 ARTEN VON GLEICHSTROMMOTOREN .................... 353 9.2.4.3 SPANNUNGSSTELLUNG BEI VORHANDENEM WECHSELSPANNUNGSNETZ ................................. 355 9.2.5 VERAENDERUNG DER DREHFELDDREHZAHL BEI ASYNCHRONMOTOREN ........................................ 356 9.2.5.1 PRINZIP DES FREQUENZUMRICHTERS ............... 357 9.2.5.2 VERHALTEN DER ASYNCHRONMASCHINE BEI FREQUENZSTEUERUNG ........................................ 359 9.2.6 SERVOANTRIEBE ................................................. 360 9.2.7 SCHRITTMOTOREN ............................................... 362 9.2.8 EC-MOTOREN - MOTOREN MIT ELEKTRONISCHER KOMMUTIERUNG ............................................... 364 9.2.9 SCHUTZ ELEKTRISCHER ANTRIEBE ......................... 367 9.2.10 EINSATZ EINES VARIABLEN ANTRIEBES IN EINER APPLIKATION ...................................................... 370 9.3 ELEKTROMAGNETISCHE VERTRAEGLICHKEIT (EMV).. 373 9.3.1 EMV-MESSUNGEN .................................... 374 9.3.2 EMV-SCHUTZMASSNAHMEN .............................. 375 9.3.3 FREQUENZSPEKTRUM ELEKTROMAGNETISCHER FELDER ............................................................... 376 9.4 SCHUTZMASSNAHMEN ......................................... 377 9.4.1 GEFAHREN IM UMGANG MIT DEM ELEKTRISCHEN STROM ......................................... 377 9.4.1.1 WIRKUNGEN DES ELEKTRISCHEN STROMS IM MENSCHLICHEN KOERPER ..................................... 377 9.4.1.2 DIREKTES UND INDIREKTES BERUEHREN .................. 379 9.4.1.3 FACHBEGRIFFE SCHUTZMASSNAHMEN .............. 379 9.4.2 SICHERHEITSBESTIMMUNGEN FUER NIEDER SPANNUNGSANLAGEN ......................................... 380 9.4.2.1 SCHUTZKLASSEN ................................................. 380 9.4.2.2 IP-SCHUTZARTEN ................................................. 381 9.4.2.3 MASSNAHMEN BEI ARBEITEN AN ELEKTRISCHEN ANLAGEN ........................................................... 382 9.4.2.4 QUALIFIKATIONEN FUER ARBEITEN IN DER ELEKTRO TECHNIK ............................................................. 383 9.4.2.5 FEHLERARTEN IN ELEKTRISCHEN ANLAGEN .............. 384 9.4.2.6 SPANNUNGEN IM FEHLERFALL ............................. 384 9.4.3 SCHUTZ GEGEN ELEKTRISCHEN SCHLAG ................. 385 9.4.4 AUTOMATISCHE ABSCHALTUNG DER STROM VERSORGUNG ...................................................... 386 9.4.4.1 ANFORDERUNGEN AN DEN BASISSCHUTZ (SCHUTZ GEGEN DIREKTES BERUEHREN) ................. 386 9.4.4.2 ANFORDERUNGEN AN DEN FEHLERSCHUTZ (SCHUTZ BEI INDIREKTEM BERUEHREN) .................. 387 9.4.4.3 SCHUTZ IM TN-SYSTEM .................. ................. 388 9.4.4.4 SCHUTZ IM TT-SYSTEM ..................................... 389 9.4.4.5 SCHUTZ IM IT-SYSTEM ...................................... 390 9.4.5 DOPPELTE ODER VERSTAERKTE ISOLIERUNG ........ . 391 9.4.6 SCHUTZTRENNUNG .............................................. 391 9.4.7 SCHUTZ DURCH KLEINSPANNUNG MITTELS SELV ODER PELV ........................................................ 392 9.4.8 FEHLERSTROM-SCHUTZEINRICHTUNGEN ................. 393 9.4.8.1 HAUPTAUFGABEN DER RCDS ............................... 393 9.4.8.2 AUFBAU UND FUNKTION ..................................... 393 9.4.9 PRUEFEN DER SCHUTZMASSNAHMEN ..................... 394 INHALTSVERZEICHNIS 9.4.9.1 ERSTPRUEFUNGEN VON ORTSFESTEN ELEKTRISCHEN ANLAGEN UND BETRIEBSMITTELN NACH DIN VDE0100, TEIL 600 ................................ 395 9.4.9.2 PRUEFEN DER SCHUTZLEITER UND SCHUTZPOTEN- ZIALAUSGLEICHSLEITER ......................................... 397 9.4.9.3 MESSEN DER ISOLATIONSWIDERSTAENDE IN ELEKTRISCHEN ANLAGEN ..................................... 397 9.4.9.4 PRUEFEN DER SCHUTZMASSNAHMEN SELV, PELV UND SCHUTZTRENNUNG ............................ 398 9.4.9.5 MESSEN DES ISOLATIONSWIDERSTANDES VON FUSSBOEDEN UND WAENDEN ................................. 398 9.4.9.6 WIEDERKEHRENDE PRUEFUNGEN VON ELEKT RISCHEN ANLAGEN UND ORTSFESTEN BETRIEBSMITTELN NACH DIN VDE 0105 ............ 399 9.4.9.7 E-CHECK ALS GUETESIEGEL FUER DIE ELEKTRO ANLAGE ............................................................. 400 9.4.10 SCHUTZ GEGEN ELEKTROSTATISCHE AUFLADUNG ... 401 10 STEUERUNGSTECHNIK 403 10.1 GRUNDLAGEN ................................ 403 10.1.1 STEUERVORGAENGE .............................................. 403 10.1.2 EINTEILUNG VON STEUERUNGEN ......................... 404 10.1.3 REGELUNGSVORGAENGE ....................................... 406 10.2 DIGITALTECHNIK ................................................. 407 10.2.1 SIGNALFORMEN .................................................. 407 10.2.2 DIE LOGISCHEN GRUNDVERKNUEPFUNGEN ........... 407 10.2.3 ELEKTRONISCHE SCHALTKREISFAMILIEN ................ 410 10.2.4 ENTWERFEN LOGISCHER VERKNUEPFUNGSSCHAL TUNGEN ............. 411 10.2.5 VEREINFACHUNG VON FUNKTIONSGLEICHUNGEN.. 412 10.2.6 MINIMIERUNG MIT KV-DIAGRAMM .................... 413 10.2.7 ANALYSE LOGISCHER SCHALTUNGEN .................... 415 10.2.8 SPEICHERFUNKTIONEN ........................................ 416 10.2.8.1 JK-MASTER-SLAVE-FLIPFLOP (JK-MS-FF).......... 417 10.2.8.2 JK-MASTER-SLAVE-FLIPFLOP MIT STATISCHEN EINGAENGEN ....................................................... 418 10.2.9 ZAEHLER .............................................................. 418 10.2.9.1 ASYNCHRONE ZAEHLER ..................................... 418 10.2.9.2 SYNCHRONE ZAEHLER ........................................... 419 10.2.9.3 REGISTER .......................................................... 421 10.2.9.4 SCHIEBEREGISTER (PRINZIP) ............................... 421 10.2.10 SPEZIELLE DIGITALBAUSTEINE ............................. 423 10.2.11 ZAHLENSYSTEME ............................................... 423 10.2.12 CODES ............................................................ 424 10.2.13 CODEWANDLER ...................................... 425 10.2.14 SIGNALUMSETZER ............................................... 425 10.3 ZEICHNERISCHE DARSTELLUNG VON STEUE RUNGEN ............................................................ 427 10.3.1 BILD- UND SCHALTZEICHEN DER BAUTEILE VON PNEUMATISCHEN UND HYDRAULISCHEN STEUE RUNGEN ............................................................ 427 10.3.2 SCHALTPLAENE ..................................................... 429 10.3.3 GRAFCET ....................................................... 431 10.3.4 ZUSTANDSDIAGRAMME ...................................... 435 10.4 PNEUMATIK ...................................................... 436 10.4.1 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN ............................. 436 10.4.2 VERDICHTER ....................................................... 438 10.4.3 DRUCKLUFTAUFBEREITUNG UND -VERTEILUNG ....... 439 10.4.4 ARBEITSGLIEDER ................................................. 442 10.4.4.1 DRUCKLUFTZYLINDER ............................................ 442 10.4.4.2 ZYLINDERSONDERBAUARTEN ................................ 443 10.4.4.3 DRUCKLUFTMOTOREN .............................. 446 10.4.5 PNEUMATISCHE VENTILE .................................... 448 10.4.5.1 WEGEVENTILE .................................................... 448 10.4.5.2 SPERR- UND STROMVENTILE .................. 450 10.4.5.3 PNEUMATISCHE DRUCKVENTILE ........................... 451 10.4.6 GRUNDSCHALTUNGEN ......................................... 452 10.4.6.1 EINFACHER VOR- UND RUECKLAUF BEI ZYLINDERN.. 452 10.4.6.2 GESCHWINDIGKEITSBEEINFLUSSUNG ................... 454 10.4.6.3 VERKNUEPFUNG VON SIGNALEN ........................... 455 10.4.6.4 DRUCKABHAENGIGE STEUERUNGEN ...................... 458 10.4.6.5 SCHALTVERZOEGERUNG ......................................... 459 10.4.6.6 SIGNALUEBERSCHNEIDUNG ................................... 461 10.5 ELEKTROPNEUMATIK ........................................... 465 10.5.1 BAUTEILE IN ELEKTROPNEUMATISCHEN ANLAGEN 465 10.5.1.1 ELEKTRISCHE EINGABEELEMENTE ........................ 465 10.5.1.2 SENSOREN ........................................................ 465 10.5.1.3 RELAIS UND SCHUETZ ........................................... 466 10.5.1.4 MAGNETVENTILE ................................................ 467 10.5.2 GRUNDSCHALTUNGEN ....................................... 469 10.5.2.1 VOR- UND RUECKLAUF BEI ZYLINDERN ................... 469 10.5.2.2 VERKNUEPFUNG VON SIGNALEN ........................... 470 10.5.2.3 SCHALTVERZOEGERUNG ......................................... 472 10.5.2.4 SELBSTHALTUNG ................................................. 474 10.6 HYDRAULISCHE STEUERUNGEN ............................ 475 10.6.1 HYDRAULISCHE KREISLAEUFE ................................. 476 10.6.2 HYDRAULIKFLUESSIGKEITEN ............................. 477 10.6.3 HYDRAULIKPUMPEN UND-MOTOREN .................. 483 10.6.4 HYDRAULIKZYLINDER ............................................ 488 10.6.5 HYDRAULIKVENTILE .............................................. 494 10.6.5.1 WEGEVENTILE ................................................... 494 10.6.5.2 DRUCKVENTILE ....................... 497 10.6.5.3 STROM- UND SPERRVENTILE ................................ 499 10.6.5.4 ZUBEHOER .......................................................... 501 10.7 SENSOREN ........................................................ 503 10.7.1 BEDEUTUNG VON SENSOREN .............................. 503 10.7.2 MECHANISCHE GRENZTASTER (POSITIONSSCHALTER) .......................................... 505 10.7.3 INDUKTIVE SENSOREN (NAEHERUNGSSCHALTER).... 507 10.7.4 KORREKTURFAKTOREN ........................................... 507 10.7.5 KAPAZITIVE SENSOREN ...................................... 510 10.7.6 ULTRASCHALL-SENSOREN ..................................... 512 10.7.7 OPTISCHE SENSOREN ......................................... 515 10.7.7.1 EINWEG-LICHTSCHRANKE ...................... :............ 516 10.7.7.2 REFLEXIONSLICHTSCHRANKE ................................. 516 10.7.7.3 REFLEXIONSLICHTTASTER ....................................... 517 10.7.7.4 REFLEXIONSLICHTTASTER MIT HINTERGRUNDAUSBLENDUNG .............................. 518 10.7.7.5 SENSOREN MIT LICHTWELLENLEITER (LWL) ......... 519 10.7.7.6 ELEKTRONIK VON OPTISCHEN SENSOREN ............. 521 10.7.7.7 AUSWAHLKRITERIEN .............................. 522 10.7.8 DREHGEBER ALS SENSOREN ZUR WEG- UND WINKELMESSUNG ............................................. 524 10.7.9 SPANNUNGSVERSORGUNG UND LASTANSCHLUSS. 526 10.8 SPEICHERPROGRAMMIERBARE STEUERUNGEN SPS ................................................................. 528 10.8.1 AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE ......................... 528 10.8.1.1 KOMPAKTE SPS-STEUERUNGEN ........................ 528 10.8.1.2 MODULAR AUFGEBAUTE SPS-STEUERUNGEN ...... 528 10.8.1.3 INDUSTRIE-PC (SLOT-SPS) .................................. 528 10.8.1.4 SOFT-SPS ......................................................... 529 10.8.1.5 VERDRAHTUNG DER SPS ..................................... 529 10.8.1.6 DIE CPU (CENTRAL PROCESSING UNIT) .............. 529 10.8.1.7 PROGRAMM IN CPU LADEN; URLOESCHEN ............ 530 10.8.1.8 ZYKLISCHE BEARBEITUNG DES PROGRAMMES .... 530 10.8.1.9 EINGAENGE; EINGABEBAUGRUPPE ...................... 531 10.8.1.10 AUSGAENGE; AUSGANGSBAUGRUPPE .................. 531 10.8.1.11 MERKER ............................................................ 532 10.8.2 PROJEKTIERUNG ......................... 532 10.8.2.1 BETRIEBSSYSTEM-SOFTWARE .............................. 532 10.8.2.2 ANWENDERSOFTWARE ........................................ 532 10.8.2.3 PROGRAMMSTRUKTUR ......................................... 533 10.8.3 GRUNDFUNKTIONEN... ......................................... 536 10.8.3.1 SCHLIESSERKONTAKT; OEFFNERKONTAKT ................... 536 10.8.3.2 BINAERE VERKNUEPFUNGEN ................................... 536 10.8.3.3 UND-FUNKTION ...................... 537 INHALTSVERZEICHNIS 10.8.3.4 ODER-FUNKTION ............................................... 537 10.8.3.5 SPEICHERFUNKTIONEN ........................................ 538 10.8.3.6 FLANKENAUSWERTUNG ........................................ 540 10.8.3.7 ZEITFUNKTIONEN ................................................. 540 10.8.3.8 ZAEHLFUNKTIONEN ................................................ 541 10.8.3.9 VERGLEICHSFUNKTIONEN ..................................... 542 10.8.4 ABLAUFSTEUERUNG ......................................... 542 10.8.4.1 PROZESSUEBERWACHUNG MIT SPS-PROGRAMMEN (BEFEHL FEHLERRUECKMELDUNG) .......................... 545 10.8.4.2 BETRIEBSARTEN VON ABLAUFSTEUERUNGEN ........ 548 10.8.4.3 GRUNDFORMEN VON ABLAUFSTEUERUNGEN ....... 548 10.8.5 FUNKTIONALE SICHERHEIT VON STEUERUNGEN .... 551 11 REGELUNGSTECHNIK 555 11.1 GRUNDBEGRIFFE .......................................... . .... 555 11.2 REGELKREISELEMENTE ................................. .... 556 11.2.1 PROPORTIONALGLIED OHNE VERZOEGERUNG (P-GLIED) .................................................... .... 556 11.2.2 PROPORTIONALGLIED MIT VERZOEGERUNG 1. ORDNUNG (PT^GIIED) ............................. .... 556 11.2.3 PROPORTIONALGLIED MIT VERZOEGERUNG 2. ORDNUNG (PT 2 -GLIED) ............................ .... 557 11.2.4 INTEGRALGLIED (I-GLIED) .............................. .... 558 11.2.5 DIFFERENZIERGLIED (D-GLIED) ....................... .... 559 11.2.6 TOTZEITGLIED (T T -GLIED) .............................. .... 560 11.3 REGELEINRICHTUNGEN UND REGELGLIEDER .... .... 560 11.3.1 UNSTETIGE REGELGLIEDER ........................... .... 560 11.3.2 STETIGE REGELGLIEDER ................................ .... 561 11.3.3 DIGITALE REGELGLIEDER ............................... .... 563 11.4 STABILITAET VON REGELKREISEN ...................... .... 564 12 BUSSYSTEME IN DER AUTOMATISIERUNGS TECHNIK 565 12.1 KOMMUNIKATIONSMODELL ................................ 569 12.2 TOPOLOGIEN ...................................................... 571 12.3 UEBERTRAGUNGSMEDIEN ..................................... 573 12.4 UEBERTRAGUNGSARTEN.... ..................................... 575 12.5 BUSZUGRIFFSVERFAHREN ...................................... 576 12.5.1 MASTER/SLAVE-VERFAHREN ................................. 576 12.5.2 DAS TOKEN-PRINZIP ........................................... 577 12.5.3 DAS CSMA-VERFAHREN ..................................... 578 12.5.4 CSMA/CA ...................... 579 12.6 DATENSICHERHEIT ............................................... 579 12.7 AS-INTERFACE .................................................... 580 12.7.1 AS-INTERFACE-FUNKTIONSPRINZIP ....................... 580 12.7.2 AS-INTERFACE-VERKABELUNG ............................. 582 12.7.3 INBETRIEBNAHME EINER AS-INTERFACE-ANLAGE. 584 12.7.4 STRUKTUREN EINER AS-INTERFACE-ANLAGE ......... 586 12.7.5 DIE AS-INTERFACE-SPEZIFIKATION 2.11 ............... 589 12.7.6 DIE AS-INTERFACE-SPEZIFIKATION 3.0 ................. 591 12.7.7 AS-I-SAFETY ...................................................... 591 12.8 PROFIBUS....................................................... 591 12.8.1 PROFIBUS-DP ............................................... 592 12.8.2 PROFIBUS-PA................................................. 594 12.9 ETHERNET ........................................................... 598 12.9.1 PROFINET .............. ...... .......................... 602 12.10 ZUSAMMENFASSUNG ........................................ 603 13 INDUSTRIE 4.0 605 13.1 DAS NUTZEN WIR BISHER .................................... 605 13.2 DAS IST NEU BEI INDUSTRIE 4.0 .......................... 605 13.3 DIE REALE FABRIK UND IHR VIRTUELLES ABBILD .... 606 13.4 EINHEITLICHE STANDARDS FUER DIE DIGITALE PRODUKTION .................................................... * 608 13.5 AUFBAU EINER INDUSTRIE 4.0-KOMPONENTE .... 608 13.6 DIE VERWALTUNGSSCHALE .................................. 608 13.7 CYBER-PHYSISCHES-SYSTEM, CPS.... ..... 610 14 MECHATRONISCHE SYSTEME 613 14.1 TEILSYSTEME DES MECHATRONISCHEN SYSTEMS ........................................................... 613 14.2 DIE KOMPONENTEN DES MECHATRONISCHEN SYSTEMS .......................................................... 614 14.2.1 DAS MECHANISCHE TEILSYSTEM ......................... 614 14.2.2 DAS HYDRAULISCHE TEILSYSTEM ......................... 614 14.2.3 DAS PNEUMATISCHE TEILSYSTEM ....................... 617 14.2.4 DAS ELEKTRISCHE TEILSYSTEM ............................. 618 15 MONTAGE, INBETRIEBNAHME UND INSTAND HALTUNG MECHATRONISCHER SYSTEME 627 15.1 DIE MONTAGETAETIGKEIT FUEGEN .......................... 627 15.1.1 FORMSCHLUESSIGE VERBINDUNGEN ..................... 627 15.1.2 KRAFTSCHLUESSIGE VERBINDUNGEN ...................... 628 15.1.3 STOFFSCHLUESSIGE VERBINDUNGEN ...................... 628 15.2 MONTAGETAETIGKEIT PRUEFEN UND JUSTIEREN ....... 629 15.2.1 PRUEFTAETIGKEITEN VOR DER MONTAGE ................... 629 15.2.2 PRUEFTAETIGKEITEN WAEHREND DER MONTAGE ........ 629 15.2.3 PRUEFTAETIGKEITEN NACH DER MONTAGE ............... 629 15.3 MONTAGEPLANUNG ............................................ 630 15.3.1 DER MONTAGEPLAN ............................................ 631 15.3.2 BEISPIEL EINES MONTAGEPLANES ...................... 631 15.4 ORGANISATIONSFORMEN DER MONTAGE ............. 632 15.5 MONTAGEBEISPIELE ........................................... 634 15.5.1 BEISPIEL FUER MONTAGEPLAN EINES ELEKTRO PNEUMATISCHEN VENTILBLOCKES AUF DIN-SCHIENE ....................................... 635 15.5.2 AUSZUG AUS DEM MONTAGEPLAN EINES HANDLINGGERAETES ZUR REALISIERUNG VON HANDHABUNGSLOESUNGEN AN SPRITZGUSS MASCHINEN ....................................................... 636 15.6 ARBEITSSICHERHEIT BEI DER MONTAGE .............. 639 15.6.1 VORBEUGENDE SICHERHEITSMASSNAHMEN BEI DER ARBEIT AN MASCHINEN, ANLAGEN UND MECHATRONISCHEN SYSTEMEN ......................... 639 15.6.2 MASSNAHMEN BEI EINEM ARBEITSUNFALL ......... 640 15.6.3 BRANDSCHUTZ UND MASSNAHMEN IM BRANDFALLE ........................................................ 641 15.6.4 UMGANG MIT GEFAHRSTOFFEN ........................... 642 15.6.5 RICHTLINIEN FUER DIE MASCHINENSICHERHEIT ..... 642 15.7 INBETRIEBNAHME .............................................. 643 15.7.1 BESONDERHEITEN DER INBETRIEBNAHME .......... 643 15.7.2 GRUNDSAETZLICHES ZUM VERFAHREN DER INBETRIEBNAHME ................................... 646 15.7.3 INBETRIEBNAHME PNEUMATISCHER UND ELEK TROPNEUMATISCHER ANLAGEN ........................... 648 15.7.4 INBETRIEBNAHME HYDRAULISCHER UND ELEK TROHYDRAULISCHER ANLAGEN .............................. 648 15.7.5 INBETRIEBNAHME ELEKTRISCHER MASCHINEN .... 649 15.7.6 INBETRIEBNAHME VON SPS .............................. 650 15.7.7 FEHLER BEI DER INBETRIEBNAHME VON MECHATRONISCHEN SYSTEMEN ......................... 650 15.8 INSTANDHALTUNG VON MECHATRONISCHEN SYSTEMEN ........................................................ 653 15.8.1 VERLAUF DER SYSTEMAUSFALLRATE ...................... 653 15.8.2 INSTANDHALTUNGSTRATEGIEN .............................. 654 15.8.3 DIE WARTUNG ALS VORBEUGENDE INSTANDHALTUNGSMASSNAHME .......................... 655 15.8.4 DIE INSPEKTION ALS MASSNAHME ZUR AUSFALL VERHUETUNG ........................................................ 657 15.8.5 DIE INSTANDSETZUNG ........................ 658 15.8.6 FEHLERSUCHE ALS GRUNDLAGE DER INSTAND SETZUNG ........................................................... 658 BILDQUELLENVERZEICHNIS .................................... 661 SACHWORTVERZEICHNIS ................ 662
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