De uitdaging De oplossing

De uitdaging 2003-2004 – De oplossing

Datum

Keuze van de vermogenselementen op de machine

O.ref

De A-cilinder moet een slaglengte van 500 mm hebben en een massa van 75 kg opheffen. De cilinder moet overgedimensioneerd worden omdat hij deze massa in beweging moet kunnen brengen.

1 juni 2004

GIP-proef 2003-2004 De oplossing«Customer_ID»

Uit de Missing Link over aandrijvingen weten we dat bij normale bedrijfsomstandigheden de externe belasting niet meer dan 70 % van de door de cilinder geleverde kracht mag bedragen. De cilinderkracht moet bijgevolg gelijk of groter zijn dan 750 N/O,7 = 1071 N. Omdat de gekozen cilinders moeten voldoen aan de ISO- en VDMA-normen, kiezen we voor een cilinder type DNC. Een cilinder met zuiger-∅ 40 mm geeft een duwkracht van 754 N bij druk 0,6 MPa. Een cilinder met zuiger-∅ 50 mm geeft een duwkracht van 1178 N bij druk 0,6 MPa. Een cilinder met zuiger-∅ 63 mm geeft een duwkracht van 1870 N bij druk 0,6 MPa. De keuze valt dus op een cilinder met zuigerdiameter 50 mm. De overeenkomstige cilinder is de cilinder type DNC-50-500-PPV-A ref. 163380. Om de cilinder te monteren is een flensbevestiging nodig. De juiste bevestiging volgens de catalogus is de flens type FNC-50 ref. 174378. Om de zuigerstang vast te maken aan de heftafel werd een aangepaste koppeling gevraagd. De juiste bevestiging volgens de catalogus is een flexokoppeling type FKM16x1,5 ref. 6142. Vaak voorkomende fouten bij de inzendingen • Keuze van een cilinder type DNC-40-500-PPV-A. Deze cilinder zal met zijn kracht van 754N de massa van 75 kg echter niet kunnen optillen, omdat we een evenwicht hebben tussen de opwaartse kracht geleverd door de cilinder en de neerwaartse kracht geleverd door de last. • Keuze van een cilinder type DNC-63-500-PPV-A. De kostprijs van deze cilinder met zijn toebehoren ligt hoger dan deze van een cilinder met zuigerdiameter 50 mm. Deze cilinder wordt slechts belast op 40 % van zijn capaciteit met een slecht rendement tot gevolg. Het energieverbruik van deze cilinder ligt ongeveer 59 % hoger dan het energieverbruik van de cilinder met diameter 50. Indien men zeer hoge snelheden had gevraagd zou een cilinderdiameter 63 mm aangewezen geweest zijn (zie Missing Link over cilinders). De B-cilinder moet een slaglengte van 400 mm hebben en een kracht van 250 N overwinnen. De cilinder moet overgedimensioneerd worden omdat hij deze kracht moet kunnen overwinnen.

Festo Belgium nv Kolonel Bourgstraat 101 BE-1030 Brussel Festo Belgium sa Rue Colonel Bourg 101 BE-1030 Bruxelles Tel.: +32 2 702 32 11 Fax: +32 2 726 90 11 [email protected] www.festo.com

Uit Missing Link aandrijvingen weten we dat bij normale bedrijfsomstandigheden de externe belasting niet meer dan 70 % van de door de cilinder geleverde kracht mag bedragen. De cilinderkracht moet dus gelijk of groter zijn dan 250 N/O,7 = 357 N.

Datum

Vermits de gekozen cilinders moeten voldoen aan de ISO- en VDMA-normen, kiezen we voor een cilinder type DNC. Een cilinder met zuiger-∅ 25 mm geeft een duwkracht van 294 N bij druk 0,6 MPa. Een cilinder met zuiger-∅ 32 mm geeft een duwkracht van 483 N bij druk 0,6 MPa. Een cilinder met zuiger-∅ 40 mm geeft een duwkracht van 754 N bij druk 0,6 MPa. De keuze valt dus op een cilinder met zuigerdiameter 32 mm. De overeenkomstige cilinder is de cilinder type DNC-32-400-PPV-A ref. 163315.

GIP-proef 2003-2004

1 juni 2004 O.ref De oplossing«Customer_ID»

De montage van cilinder B gebeurt aan de hand van 2 voetjes. De juiste bevestiging volgens de catalogus is de voetbevestiging type HNC-32, ref. 174369.

Oplossing aan de gestelde specifieke eisen Bij drukuitval moet cilinder A op zijn positie blijven. Hiertoe gebruiken we een gestuurde terugslagklep. Omdat de cilinder een aansluiting van ¼” heeft, kiezen we voor een terugslagklep type HGL ¼- ref. 12939. Vaak voorkomende fouten bij de inzendingen • Montage van de gestuurde terugslagklep aan de verkeerde zijde. • Keuze van de verkeerde gestuurde terugslagklep. Omdat cilinder A een aansluitingsdiameter heeft van ¼”, kiest u best een gestuurde terugslagklep met dezelfde aansluitingsschroefdraad.

2

2

21

2

4 14

1

21

2

4

12

5

1

1

3

Foute opstelling

14

12

5

1

3

Juiste opstelling

HGL foutopstelling De beide snelheden van cilinder A moeten regelbaar zijn. Hiervoor gebruiken we aangepaste snelheidsregelventielen. Omdat de cilinder een aansluiting van ¼” heeft kiezen we voor 2 snelheidsregelventielen type GRLA-1/4-B ref. 151172. De uitgangssnelheid van cilinder B moeten regelbaar zijn. Hiervoor gebruiken we een aangepast snelheidsregelventiel. Omdat de cilinder een aansluiting van 1/8” heeft, kiezen we voor een snelheidsregelventiel type GRLA-1/8-B ref. 151165.


Datum

Vaak voorkomende fout bij de inzendingen • Keuze van dezelfde soort snelheidsregelaars voor beide cilinders. Omdat cilinder B echter een andere aansluitingsdiameter heeft dan cilinder A, moeten we opteren voor 2 verschillende types snelheidsregelaars.

1 juni 2004

De terugloopsnelheid van cilinder B moet zo hoog mogelijk zijn. Hiervoor gebruiken we aangepast snelontluchtingsventiel. Omdat de cilinder een aansluiting van 1/8” heeft, kiezen we voor een snelontluchtingsventiel type SEU-1/8 ref. 4616.

oplossing«Customer_ID»

O.ref GIP-proef 2003-2004 De

Sensoren voor het sturen van de machine De correcte positionering van de colli's op de heftafel wordt door twee rolbediende ventielen, die in deze tafel zijn ingebouwd, vastgesteld. Hiervoor gebruiken we 2 rolbediende ventielen type RS-3-1/8 ref. 2272. Pneumatische naderingsschakelaars staan in voor de detectie van de cilinderposities. Deze sensoren moeten op de cilinders worden gemonteerd (a0 en a1 op cilinder A, b0 en b1 op cilinder B). Omdat de gevraagde sturing een zuiver pneumatische sturing moet zijn, gebruiken we hier 4 magneetgestuurde 3/2-ventielen type SMPO-8-E ref. 178563 met hun overeenkomstige bevestigingstoebehoren type SMB-8E ref. 178230. Vaak voorkomende fout bij de inzendingen. • Keuze van magneetgestuurde ventiel type SMPO-1-H-B. Dit ventiel kan echter niet gemonteerd worden op de gevraagde normcilinders.

Het aan- en uitschakelen van de machine Door een druk op de startknop wordt de cyclus in gang gezet. Hiervoor werd gekozen voor een paneelinbouwventiel type SV-3-M5 ref. 6817 met aangepaste startknop type T-30-SW ref. 9291. Aan de hand van twee stopknoppen, die zich op een verschillende plaats in de fabriek bevinden, kan de cyclus worden stopgezet. Elke stopknop heeft voorrang op de startknop. Omdat de stop voorrang moet hebben op de start, werd hier geopteerd voor een overnamecontact waarbij de stopknoppen het startsignaal onderbreken. Voor de stopknoppen is het om veiligheidsredenen niet aangewezen om voorgestuurde ventielen te gebruiken. Bij te lage voedingsdruk zouden deze stopventielen immers niet schakelen. Er werd geopteerd om als stopknoppen rechtstreeks gestuurde 5/2ventielen te gebruiken waarvan de niet-gebruikte uitgangspoort wordt afgesloten. Hiervoor werd gekozen voor een paneelinbouwventiel type SV-5-M5-B ref. 11914 met aangepaste noodstopknop type T-30-RT ref. 10014.


Het voordeel inzake veiligheid van deze start/stopschakeling ten opzichte van de andere schakelingen die worden voorgesteld, is dat bij het wegvallen van de voedingsdruk de machine terug moet worden opgestart.

Datum

1 juni 2004 O.ref GIP-proef 2003-2004 De oplossing«Customer_ID»

2

12 1 4

3

2

STOP-2 5

3

1

4

2

STOP-1 5

X

1

3

A

Y

2

START

1

3


Enkele andere ingezonden schakelingen die voldoen aan de opdracht

Datum

1 juni 2004

1e: Gebruik van een differentieelventiel met de grootste stuurzijde aan de stopsturing.

O.ref GIP-proef 2003-2004 De oplossing«Customer_ID»

12

14

X

2

A

Y

2

2

START

1

3

STOP-1

1

3

STOP-2

1

3

2e: Het onderbreken van de voedingsdruk van de startknop bij het inschakelen van één van de stopknoppen, variante 1.

2

START

1

3

2

1

2

3

1

2

3

Festo Belgium nv

STOP-1

1

3

Kolonel Bourgstraat 101 BE-1030 Brussel

2

Festo Belgium sa

STOP-2

1

3

Rue Colonel Bourg 101 BE-1030 Bruxelles Tel.: +32 2 702 32 11 Fax: +32 2 726 90 11 [email protected] www.festo.com

3e: Het onderbreken van de voedingsdruk van de startknop bij het inschakelen van één van de stopknoppen, variante 2.

Datum

1 juni 2004 O.ref GIP-proef 2003-2004 De oplossing«Customer_ID»

2

1

START

3

2

1 2

3

1

3

X

A

Y

2

STOP-1

1

2

3

STOP-2

1

3

Bepalen van vermogenventielen voor de cilinders De keuze viel op het ventiel type J-5/2-D-02 ref. 161083 (2 stuks) met bijbehorende basisplaat type NAW-1/8-02-VDMA-VL ref 161111 (2 stuks) en bijbehorende eindplatenset type NEV-02-VDMA. Het voorgestelde ventiel geeft bij 0,6 Mpa een debiet van 500 l/min. Uit de Missing Link over aandrijvingen, hoofdstuk “Dimensioneren en luchtverbruik” kunnen we het maximale luchtdebiet berekenen dat naar de cilinder zal vloeien. Om na te gaan of het debiet van 500 l/min. voldoet voor het aansturen van de cilinders nemen we even de debieten van de vier cilinderbewegingen onder de loep.

Festo Belgium nv

Maximaal debiet bij de uitgaande slag van cilinder A De maximale zuigersnelheid van een cilinder met diameter 50 mm, bestukt met snelheidsregelventielen bedraagt ongeveer 250 mm/s. Omdat cilinder A belast wordt op 64 % van zijn capaciteit (1178 N duwkracht t.o.v. 750 N belasting), kunnen we stellen dat de maximale zuigersnelheid ongeveer 65% van de maximale onbelaste cilindersnelheid zal bereiken, m.a.w. de cilinder A zal met een maximale snelheid van

Rue Colonel Bourg 101

Kolonel Bourgstraat 101 BE-1030 Brussel Festo Belgium sa BE-1030 Bruxelles Tel.: +32 2 702 32 11 Fax: +32 2 726 90 11 [email protected] www.festo.com

ongeveer 162 mm/s kunnen uitgaan. Het maximale debiet dat naar cilinder A zal vloeien tijdens de uitgaande slag is dus Q = A x l x (p + 1) = 19,62 cm2 x 16,20 cm/s x (6 + 1) = 2.224,88 cm3/s = 133.494,48 cm3/min = 133,49 l/min.

Datum

Maximaal debiet bij de ingaande slag van cilinder A Omdat cilinder A onbelast weerkeert naar zijn rustpositie, behoudt hij 95 % van zijn maximale snelheid 250 mm/s = 237,50 mm/s. Het maximale debiet dat naar cilinder A zal vloeien tijdens de ingaande slag is dus Q = A x l x (p + 1) = 19,62 cm2 x 23,75 cm/s x (6 + 1) = 3.261,82 cm3/s = 195.709,20 cm3/min = 195,71 l/min.

GIP-proef 2003-2004


Maximaal debiet bij de uitgaande slag van cilinder B De maximale zuigersnelheid van een cilinder met diameter 32 mm, bestukt met snelheidsregelventielen bedraagt ongeveer 350 mm/s. Omdat cilinder B belast wordt op 52 % van zijn capaciteit (483 N duwkracht t.o.v. 250 N belasting), kunnen we stellen dat de maximale zuigersnelheid ongeveer 65% van de maximale onbelaste cilindersnelheid zal bereiken, m.a.w. de cilinder B zal met een maximale snelheid van ongeveer 227,50 mm/s kunnen uitgaan. Het maximale debiet dat naar cilinder B zal vloeien tijdens de uitgaande slag is dus Q = A x l x (p + 1) = 8,04 cm2 x 22,75 cm/s x (6 + 1) = 1.280,37 cm3/s = 76.822,20 cm3/min = 76,82 l/min. Maximaal debiet bij de ingaande slag van cilinder B De maximale zuigersnelheid van een cilinder met diameter 32 mm, bestukt met een snelontluchtingsventiel bedraagt ongeveer 900 mm/s. Omdat cilinder B onbelast weerkeert naar zijn rustpositie, behoudt hij 95 % van zijn maximale snelheid: 95 % van 900mm/s = 855,00mm/s. Het maximale debiet dat naar cilinder B zal vloeien tijdens de ingaande slag is dus Q = A x l x (p + 1) = 8,04 cm2 x 85,50 cm/s x (6 + 1) = 4.811,94 cm3/s = 288.716,40 cm3/min = 288,71 l/min. Het geleverde debiet van 500 l/min. volstaat dus ruimschoots om de cilinders te voeden.

Persluchtconditionering Om de machine van perslucht te voorzien, bevindt er zich dicht bij de machine een persluchtleiding met koppeling type KD-1/4-S. Om de machine te kunnen aansluiten aan deze koppeling, heeft men een snelkoppeling type KSS6-1/4-6-B ref. 151779 met aangepaste aansluiting type QSF-1/4-6-B ref. 153024 nodig. De druk in de leiding bedraagt 0,8 Mpa, de werkdruk nodig voor het goed functioneren van de machine bedraagt 0,6 MPa. Om de goede werking van de componenten te verzekeren, moet de persluchtkwaliteit verbeterd worden. Een filter-waterafscheider met drukreduceerventiel is dus nodig. Een 5 µu of 40µu filtering aangewezen (klasse 3 of 5, Missing Link over persluchtverzorging).

Festo Belgium nv

Het maximale debiet dat door de filtergroep moet vloeien is het debiet nodig om beide cilinders gelijktijdig te doen inschuiven. Dit debiet bedraagt maximaal 195,71 l/min + 288,71 l/min = 484,42 l/min.

BE-1030 Bruxelles

Kolonel Bourgstraat 101 BE-1030 Brussel Festo Belgium sa Rue Colonel Bourg 101

Tel.: +32 2 702 32 11 Fax: +32 2 726 90 11 [email protected] www.festo.com

Als filtergroep werd geopteerd voor een filter-waterafscheider met drukreduceerventiel type LFR-1/8-D-MINI ref. 159630 met bevestigingsbeugel type HFOE-D-MINI ref. 159638.

Datum

Een elektrisch afsluitventiel moet de ontluchting van de machine mogelijk maken (sturing van dit ventiel behoort niet tot het project). Als afsluitventiel kiezen we een hoofdafsluiter die kan worden gecombineerd met de gekozen conditioneereenheid. Het bijbehorende ventiel is type HEE-D-MINI-24 ref. 172956 met bijbehorende connector en aansluitkabel type KMEB-1-24-2,5-LED ref. 152688.

GIP-proef 2003-2004


Schema De gevraagde cyclus

is A+ / B+ / A- / B-

Onderstaand schema beantwoordt aan de gestelde eisen, maar cilinder B zal met een lichte vertraging ten opzichte van cilinder A zijn ingaande slagbeweging aanvatten. Sensor b1 kan het 5/2-ventiel van cilinder B slechts negatief sturen nadat a1 niet meer geschakeld is. DNC-50-500-PPV-A FNC-50 FK-M16x1,5

a0

a1

b0

b1

DNC-32-400-PPV-A HNC-32

2

HGL-1/4 21

1

GRLA-1/4-B

SEU-1/8

GRLA-1/4-B

A

GRLA-1/8-B

R

P

QSTF-1/4-6-B 4

2

14

X

A

4

12

J-5/2-D-02 5 3 NAW-1/8-02-VDMA-VL 1

2

14

12

5

NEV-02-VDMA

J-5/2-D-02

1

3 NAW-1/8-02-VDMA-VL

Y

ZK-1/8-B QST-4

QST-4 U-3/8 2

12

U-3/8

2

2

RS-3-1/8 U-1/8 1

3 VL/O-3-1/8-B

a1

3

1

12

1

3

SMPO-8E U- M5 SMB-8E

2

b1 12

1

3


U-1/8 4

2

2

RS-3-1/8 U-1/8

SV-5-M5-B T-30-RT U- M5

STOP-2 5

3

1

4

SV-5-M5-B T-30-RT U- M5 1

3

2

2

STOP-1 5

1

a0 1 3

3

2

b0 X

A


Y

1 3


OS-1/8-B

2 START

3

SV-3-M5 T-30-SW U- M5

12

1

Festo Belgium nv 3

2

1

KSS6-1/4-A

LFR-1/4-D-MINI HFOE-D-MINI

HEE-D-MINI-24 KMEB-1-24-2,5-LED U-1/8

FR-8-1/8

Kolonel Bourgstraat 101 BE-1030 Brussel Festo Belgium sa Rue Colonel Bourg 101 BE-1030 Bruxelles Tel.: +32 2 702 32 11 Fax: +32 2 726 90 11 [email protected] www.festo.com

Datum

Het schema hieronder beantwoordt aan de gestelde eisen en B zal zijn ingaande slagbeweging gelijktijdig met cilinder A aanvatten. De oplossing werd geboden door aan de hand van een tijdvertragingsventiel het stuursignaal B+ te laten wegvallen voor het stuursignaal B- opkomt. A a1

O.ref GIP-proef 2003-2004 De oplossing«Customer_ID»

B

a0

DNC-50-500-PPV-A FNC-50 FK-M16x1,5

1 juni 2004

b0

b1

DNC-32-400-PPV-A HNC-32

Text

2

HGL-1/4 1

21

GRLA-1/4-B

SEU-1/8

GRLA-1/4-B

A

GRLA-1/8-B

R

P

QSTF-1/4-6-B 4

2

14

X

A

4

12

J-5/2-D-02 5 3 NAW-1/8-02-VDMA-VL 1

2

14

12

5

NEV-02-VDMA

J-5/2-D-02

1

3 NAW-1/8-02-VDMA-VL

Y

ZK-1/8-B

QST-4

QST-4 U-3/8 2

2

RS-3-1/8 U-1/8 1

U-3/8

2

12 3 VL/O-3-1/8-B

3

1

110 (Z)

VZO-3-PK-3

U-1/8 4

2

2

5

STOP-1 1

a0 1 3

3

X

12

1

3

33 (R)

2


a1


12

1

3

2

b0 A

11 (P)

3

2

2

SV-5-M5-B T-30-RT U- M5 5

1

3

1

4

6

RS-3-1/8 U-1/8

SV-5-M5-B T-30-RT U- M5

STOP-2

b1

2 (A)

Y

1 3


OS-1/8-B

2 START

3

SV-3-M5 T-30-SW U- M5

12

1

3

2

1

KSS6-1/4-A

LFR-1/4-D-MINI

FR-8-1/8

HEE-D-MINI-24


Het schema hieronder beantwoordt eveneens aan de gestelde eisen en B zal zijn ingaande slagbeweging gelijktijdig met cilinder A aanvatten. De oplossing werd geboden door aan de hand van een geheugenventiel het stuursignaal B+ te laten wegvallen voor het stuursignaal B- opkomt

Datum

1 juni 2004 O.ref GIP-proef 2003-2004 De

Text

oplossing«Customer_ID»

2

1

21

A R

P

4

2

14

12

5

X

1

4

2

5

3

14

12

3

1

Y

2

12

4

A

1

2

3

2

3

1

a1

2

2

12

1

3

STOP-2 1 5

3

3

1

4

2

STOP-1

4

2

5

3

14 5

X

1

A

1

2

a0

Y

OS-1/8-B

2

12

3

2

1 3

b1 12

1

START

2

3

b0

3

1 3

3

2

1

12

1

Overige stuurventielen Om het schema te kunnen uitvoeren werd er nog een “OF”-ventiel type OS-18-B ref. 6681, een “EN”-ventiel type ZK-1/8-B ref. 6680 en een luchtgestuurd 3/2-ventiel type VL/O-3-1/8-B ref. 7803 gekozen. Aansluitingen en toebehoren Voor de pneumatische aansluitingen werd geopteerd voor leidingen met buitendiameter 4 mm voor de stuurleidingen en leidingen met buitendiameter 6 mm voor de vermogenleidingen. Een verdeelblok met aangepaste koppelingen laat de verdeling van de persluchttoevoer naar alle ventielen toe.

Festo Belgium nv Kolonel Bourgstraat 101

Stuklijst Klik hier voor de stuklijst van de oplossing van de uitdaging.

BE-1030 Brussel Festo Belgium sa Rue Colonel Bourg 101 BE-1030 Bruxelles Tel.: +32 2 702 32 11 Fax: +32 2 726 90 11 [email protected] www.festo.com

De winnaars van 2003-2004

Hier zijn de drie teams die een antwoord hebben gegeven dat de oplossing van Festo het meest benadert en zij winnen bijgevolg de uitdaging van dit jaar. Wij wensen hen nogmaals proficiat! Wij wensen iedereen een prettige vakantie en zien elkaar graag terug in de volgende Missing Link en de nieuwe GIP-proef.

De grote winnaars: Zij slepen de gouden medaille in de wacht! Benoît Danze en Jonathan Houbrechts 5e TQEA van Institut Don Bosco te Huy Rue des Cotillages, 2 4500 Huy

Zij eindigen op de 2e plaats en winnen de zilveren medaille! Frédéric Prevost en Denis Bosch 2e Elektromechanica van Haute Ecole Blaise Pascal te Seraing Rue de la Glacière, 39 4100 Seraing

Zij behalen de 3e plaats en de bronzen medaille! Lucas Di Dio en Grégory Piron 7e Industriële elektriciteit van Athénée Royal Jourdan te Fleurus Rue de Fleurjoux, 3 6220 Fleurus

© 2007 Festo Belgium

2 Dossier

De uitdaging De oplossing

Recommend Documents