DV-Anwendungen Technik (Fach) / ADV BKI Abschlussprüfung 2010 (Lektion)

Kompletter Lehrplan der Aufbaustufe

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• Stoff- und Informationsflüsse im Unternehmen, technische Kommunikation Kunde > Lastenheft, Kundenzeichnung > Vertrieb Vertrieb > Lastenheft, Kundenzeichnung > Entwicklung/Konstruktion Entwicklung/Konstruktion > Fertigungszeichnung, Lastenheft > Qualitätsmanagement Qualitätsmanagement > Freigabe > Entwicklung/Konstruktion Entwicklung/Konstruktion > Fertigungszeichnung, Lastenheft, Konstruktionsstückliste > Fertigungsplanung Fertigungsplanung > Fertigungsunterlagen > Qualitätsmanagement Qualitätsmanagement > Prüfpläne, Freigabe > Fertigungsplanung Entwicklung/Konstruktion > Pflichtenheft, Genehmigungsziechnung > Vertrieb Vertrieb > Pflichtenheft > Kunde Fertigungsplanung > Fertigungsunterlagen > PPS PPS > Materialanforderung > Beschaffung Beschaffung > Bestellung > Lieferant Lieferant > Lieferschein, Rechnung, Auftragsbestätigung > Beschaffung Lieferant > Material > Fertigung/Montage/Lager Beschaffung > Rückmeldung > PPS PPS > Fertigungsauftrag, -unterlagen > Fertigung/Montage/Lager Fertigung/Montage/Lager > Prüfung, Kontrolle > Qualitätsmanagement Qualitätsmanagement > Freigabe > Fertigung/Montage/Lager Fertigung/Montage/Lager > Fertigmeldung > PPS PPS > Fertigmeldung > Vertrieb Fertigung/Montage/Lager > Endprodukt versenden > Kunde
• Flexibles Fertigungssystem (FFS) Gruppe von NC-Maschinen gemeinsames Werkstück-Transportsystem zentrales Steuerungssystem automatische Umspann- und Umrüsteinheiten
• Flexible Fertigungszelle (FFZ) Werkstück- und Palettenspeicher Be- und Entladeeinrichtung erweiterter Werkzeugspeicher Rechneranbindung Überwachungseinrichtung integrierte Messeinrichtung
• Bearbeitungszentrum (BAZ) automatischer Werkzeugwechsel Mehrseitenbearbeitung automatischer Werkstückwechsel
• CNC-Maschine 3 NC-Achsen Manueller Werkzeugwechsel Manueller Programmaufruf
• CAD-Code Aufbau Zeile 1: os (object start) + nameZeile 2: ob (Objectbox) = maximale ObjektabmessungZeile 3: co (Color) + Zahl (Farbe) = FarbdefinitionNächste Zeilen: Geometrie des ObjektsLetzte Zeile: oe (object end)
• CAD-Code Befehle ob (Xmin, Ymin, Xmax, Ymax) = Objektbox ma (X, Y) = neue Position setzen da (X, Y) = Linie Ziehen von aktueller zu gegebener Position el (Rx, Ry) = Ellipse um aktuelle Position es (Rx, Ry, W1, W2) = Ellipsenbogen. Bogen beginnt bei w1 Grad und läuft gegen den Uhrzeigersinn bis zum Winkel w2. ISt Rx negativ, dann wird der Bogen im Uhrzeigersinn gezeichnet
• Arbeitsplanung: Arbeitsablauf beim manuellen NC-Programmieren Werkstückzeichnung (von der Konstruktion) Bearbeitungsfolge planen Bestimmung der Weginformationen Festlegen der technologischen Daten NC-Programm schreiben Speicherung auf Datenträger Programm in NC-Maschine übertragen Werkstückvermessung Werkstück fertigen
• DNC: Distributed Numerical Control Einbettung von CNC Maschinen in ein Netzwerk Programme können von jedem Computer im Netzwerk in die Maschinensteuerung geladen werden
• Leitrechner Fertigungsaufträge entgegennehmen Maschinenbelegung mit Berücksichtigung der Werkzeugbestückung Eilaufträge Paletten- und Rohteilverwaltung Werkzeugverwaltung Speichermanagement der DNC Rechner Transportsteuerung Messprogramme bereitstellen Werkstattpersonalmeldungssystem
• Schichtenmodell eines Unternehmens der Fertigungsindustrie   Planungsebene: Unternehmensführung, Betriebsrechner (CAD; PPS), Büronetzwerk Leitebene: Ausführen von Aufträgen, Fertigungsleitrechner, Backbonenetzwerk Führungsebene: Verteilen von Unteraufträgen, Zellenrechner, Datei-Server, System-Feldbus Steuerebene: Ausführung von Maschinenanweisungen, Arbeitsmaschinensteuerung, NC, SPS, Aktor-Feldbus Aktor-/Sensorebene: Messwertaufnhemer, Stellglied Datenvolumen >> Reaktionszeit Dispositiv >> Operativ  
• Koordiantensysteme Werstücknullpunkt: 2 Kreise, ausgefüllte Ecke innen unten rechts Maschinennullpunkt: 2 Kreise, ausgefüllte Ecke innen oben links Referenzpunkt: 1 Kreis, ausgefüllte Ecke unten links und oben rechts Werkzeugwechselpunkt: 1 Kreis
• Gegen- und Gleichlauffräsen Gegenlauffräsen: Werkstück bewegt sich gegen die Laufrichtung des Fräsers. Welligere Oberfläche, für spröde Werkstoffe geeignet Gleichlauffräsen: Werkstück bewegt sich mit der Laufrichtung des Fräsers. Bessere Oberfläche, geringere Frästiefe, höherer Fräserverschleiss, höhere Maschinenanforderung
• NC-Programmierung nach DIN Wort: besteht aus Buchstabe und Zahl Satz: besteht aus mehreren Worten Programm: besteht aus mehreren Sätzen
• Trigonometrie sin alpha = Gegenkathete / Hypothenuse cos alpha = Ankathete / Hypothenuse tan alpha = Gegenkathete / Ankathete
• Wichtigste NC-Befehle nach DIN   G00 X Y Z: Positionierung im Eilgang G01 X Y Z: Linear-Interpolation G02 X Y I J: Kreis-Interpolation im Uhrzeigersinn, X und Y sind Koordinaten des Kreisendpunktes, I und J sind Koordianten des Kreismittelpunktes bezogen auf den Startpunkt des Kreises G02 X Y I J: Kreis-Interpolation im Gegenuhrzeigersinn G40: Aufhebung der Fräserradiuskorrektur G41: Fräserradiuskorrektur links G42: Fräserradiuskorrektur rechts G90: Absolutmaßeingabe G91: Kettenmaßeingabe M03: Spindel EIN, Rechtslauf M05: Spindel Halt M06: Werkzeugwechsel M17: Unterprogramm Ende M30: Programm Ende L: Unterprogramm F: Vorschub S: Spindeldrehzahl T: Werkzeugauswahl  
• Fräserradiuskorrektur Fräsermittelpunktbahn wird um Betrag des Fräserradius versetzt (=Äquidistante) Innerhalb der FRK darf nicht programmiert werden: Programmende, Nullpunktverschiebung, Werkzeugwechsel, Zyklus G42: Rechts von Kontur, wenn Lauf gegen den Uhrzeigersinn G41: Links von Kontur
• Schlichtzugabe seitliche Schlichtzugabe: realer Fräser kleiner als Angabe in Werkzeugspeicher vertikale Schlichtzugabe: Korrektur der Werkzeuglänge
• Fräszyklen nach PAL Startpunkt anfahren >> Zyklus aufrufen + Parameter übergeben >> Endpunkt = Startpunkt Teilkreis-Bohrzyklus Kreistaschen-Fräszyklus Nutenfräszyklus Teilkreis-Gewindebohrzyklus
• Rundungen in NC-Programmierung G1 X Y P: X und Y sind Eckpunkt, P ist Radius, danach Weiterfahren G2/3 X Y I J: X und Y sind Zielpunkt, I und J sind Mittelpunkt G2/3 XY P: Startpunkt anfahren, G2 ist Zielpunkt, P ist Radius G12/13 I P R A P B: sehr speziell mit Polen
• Konturen bei NC-Programmierung steige Kontor: gleichmäßiger Vorschub unstetige Kontur: effektiver Vorschub an Kanten = 0, Schleppfehler der Steuerung, Korrektur: Weiterlaufen bis zum Schnittpunkt der Äquidistanten, bei spitzen Winkel >> Abkürzung
• Technologiedaten bei NC-Programmierung Schnittgeschwindigkeit Vc in (m/min), meist gegeben Drehzahl n = Vc / (Pi * d), Schnittgeschwindigkeit in (1/min), d=Durchmesser in Metern Vorschub Vf = fz * z * n, fz=Vorschub je Zahn, z=Anzahl Zähne
• Numerische Steuerung: Anpasssteuerung Maschinen- und Steuersignale empfangen, mit Werten verknüpfen und resultierende Steuerbefehle ausgeben.
• Numerische Steuerung: Interpolation Kreisinterpolation Linearinterpolation
• Numerische Steuerung: Lageregelung   Antrieb pro NC-Achse , der mit numerischer Steuerung gekoppelt ist elektronisch auswertbares Wegmesssystem pro NC-Achse Positionssollwerte mit zurückgemeldeten Istwerten vergleichen und anpassen  
• Numerische Steuerung: Steuerungsarten Punktsteuerung: alle Achsen laufen gleichzeitig mit Eilgeschwindigkeit bis jede ihre Position erreicht hat Streckensteuerung (Bahnsteuerung): Zwei oder mehr Achsen verfahren im exakten Verhältnis zueinander (2D, 3D, 2 1/2D) 
• Numerische Steuerung: Modularer Steuerungsaufbau System- und Speicherverwaltung Interpolation Lagereglung Anpasssteuerung Komponenten aller Module: Prozessor, Speicher, Peripherie-Ansteuerung, verbunden durch Zentralbus mit Werkzeugmaschine
• Numerische Steuerung: Zusatzfunktionen   Arbeitsfeldbegrenzung Vorschub- und Drehzahlbegrenzung: auf zulässige Bahngeschwindigkeit, Zentrifugalkräfte Kollisionsberechnung: beim Werkzeugwechsel, Spannfutter, Werkzeugrevolver, Kollisionsschutzzonen Messsystem, Fehlerkompensation Temperatur, Fehlerkompensation Loseausgleich (Spiel zwischen ineinandergreifenden Bauteilen) Eckenverzögerung (Lageregelung, Vorschubanpassung) Parametrische Unterprogrammtechnik (Makro) Programmierbare Anpasssteuerung (z.B. beim Werkzeugwechsel) Diagnoseprogramm (Fehlermeldungsausgabe) Betriebsdatenerfassung (Menge, Laufzeiten, usw.) Werkstückvermessung (Messverfahren (indirekt, direkt mit und ohne Referenzfläche), Messen (Pre-, In-, Post-process-Messen)) Werkzeugüberwachung (Anpassung an Verschleiss, Erkennen von Bruch) Adaptive Regelung (automatische Anpassung an Rahmenbedingungen)  
• Elektrische Antriebe für NC-Werkzeugmaschinen Lageregelung von Vorschubantrieben: Geschwindigkeits- und Stromregelkreis Anbindung der Antriebe an die NC: analog (innerhalb) und digital (außerhalb) Dimensionierung von Vorschubantrieben: Nach Anforderungen
• Problem: Linearinterpolation von Kurven in NC Beschleunigungssprünge Blockzykluszeit (Rechenzeit) zu kurz >> stottern der Maschine Schwingungen/Stöße bei großen Beschleunigungssprüngen >> extreme Belastung der Achsen
• System abgegrenzte Anordnung von aufeinander einwirkenden Gebilden Abgrenzung nach Außen durch Hüllfläche Verbindungen zur Umwelt Verhalten des Systems werden durch Zustände und eingehende Eigenschaften beschrieben
• Prozess die Gesamtheit von aufeinander einwirkenden Vorgängen in einem System. Materie, Energie und Information werden umgeformt, transportiert oder gespeichert
• Automat ist ein künstliches System, das selbstständig ein Programm verfolgt
• Prozessautomatisierung Allgemein Anfangszustand: Energie, Information, Stoff technischer Prozess: Umwandlung, Speicherung, Transport Endzustand: Energie, Information, Stoff Technisches System: Name des Ganzen
• Prozessautomatisierung Speziell Prozessleittechnik (kognitiver Prozess): Menschen zur Leitung und Bedienung, Prozessbeeinflussung und Przessergebnis Prozessinformatik (Informationsprozess): Rechner- und Kommunikationsprozess, Signale zur Steuerung des technischen Prozesses, Signale aus dem technischem Prozess Prozessautomatisierung (technischer Prozess): Technisches System, in dem ein technischer Prozess abläuft
• Anforderungen an Echtzeitsysteme Verlässlichkeit: Ausfallsicherheit Vorhersehbarkeit Gleichzeitigkeit:  Rechtzeitigkeit
• Arten von Automatisierungsstrukturen Bedienung >> Rechner und Komm.-System >> Technischer Prozess in technischem System wirkungsmäßige Automatisierungsstruktur, Verteilung der Automatisierungsfunktionen (Steuerung, Regelung, usw.), gesamtes System: zentral oder dezentral Anordnung der Automatisierungsgeräte (örtlich) auf Rechner und Komm.-Systeme bezogen: zentral oder dezentral einheitlicher Prozess (zentral) oder mehrere Teilprozesse (dezentral) auf Technischer Prozess in technischem System bezogen Kriterien: Kosten, Betriebszuverlässigkeit, Flexibilität, Koordination der Teilprozesse, Bedienbarkeit
• Grafische Darstellung von technischen Prozessen einfaches Fließbild: Verfahren als Rechtecke, Stoff- oder Informationsflüsse durch Wirkungspfeile Verfahrensfließbild: zusätzliche Gerätetechnik und Betriebsbedingungen RI-Fließbild: zusätzlich gesamte technische Ausrüstung, alle Zusatzinformationen
• Sensorik Erfassung und Aufbereitung von Prozesszuständen Erfassung von vielen physikalischen Größen Aufbau Grundform: physikalische Größe >> Sensorelement >> elektrische Größe Aufbau einfacher Bauform: physikalische Größe >> mechanische Umsetzung >> Sensorelement (+Hilfsenergie) >> Signalaufbereitung >> elektrische Größe Aufbau intelligenter Sensor: physikalische Größe >> mechanische Umsetzung >> Sensorelement  >> Verstärker >> A/D Umsetzer >> Microprozessor (Kalibrierung des Sensors) >> Busausgang >> Sensorbus passive Sensoren: Impendanzänderung aktive Sensoren: liefern eine Spannung 
• Temperatursensoren Kaltleiter (PTC): Sprunghafte Widerstandserhöhung bei bestimmter Spannung Heissleiter (NTC): Abfall des Widerstands bei steigender Spannung Platin Temperatursensor (Pt): Langsame Widerstandserhöhung bei steigender Spannung Thermoelement Aufbau: Metall A und B werden an einer Messstelle verbunden. An einer entfernten Vergleichsstelle wird die Spannung der beiden gemessen
• Allgemeiner Messumformer Allgemeiner Aufbau: Messgröße >> Messumformer (Hilfsenergie) >> Einheitssignal Aufgabe: liefern eines Einheitssignals, Linearisierung des Eingangssignals Vierleiter-Messumformer: Messumformer hat 2 Leiter für die Stromversorgung (Trafo) und 2 für das Messignal (Schreiber, Regler, Anzeige) Zweileiter-Messumformer: Messumformer hat 2 Leiter für Messsignal + Speisung. Vorteile: Überwachung von Kabelbruch und Einsparung von Kabel
• Digitaler Messumformer universal einsetzbar Kompensation können mitprogrammiert werden einheitliche Software mehr Informationen verfügbar Einsparung von Kabel Standardisierung der Schnittstelle vereinfachte Wartung durch Selbstdiagnose preisgünstiger minimale Signalverfälschung kurze Übertragungswege Meldegrenzen >> Informationscharakter Abschaltgrenzen >> Sicherheitscharakter
• Erfassen von Wegen und Winkeln Messgrößenaufnahme: direkt über lineare Maßverkörperung indirekt über rotatorische Bewegung Maßverkörperung: bezifferte Strichleitungen Abtastsystem photoelektrisch: Licht durch Glasmaßstab >> Hell-Dunkel Folgen >> sinusförmige Spannungen Abtastsystem induktiv: mäanderförmige Leiterbahn Messverfahren: digital: sprungweise Änderung analog: steige Änderung Messwertbestimmung: absolut: Abstand zu Bezugsnullpunkt inkremental (relativ): Abstand zu vorhergehenden Punkt analog-absolut: Teilspannung abgreifen und mit Referenzspannung vergleichen digital-absolut: Einteilung der Strecke in Abschnitte gleicher Länge (1-aus-m-Code, Dualcode, Graycode)  
• Handhabungsfunktionen Speichern: geordnet, teilgeordnet, ungeordnet Verändern der Position und Orientierung: Drehen, Verschieben, Schwenken, Orientieren, Positionieren, Ordnen, Führen, Weitergeben Verändern der Menge: Teilen, Vereinigen, Abteilen, Zuteilen, Verzweigen, Zusammenführen Kontrollieren: Prüfen, Messen Sichern: Halten, Lösen, Spannen, Entspannen Einrichtungen: Ordnungs-, Zuführ-, Auswerf-, Zuteil-
• Definierte Anordnung eines Körpers im Raum Position: Ort im Koordiantensystem Orientierung: Winkelbeziehungen zwischen eigenem und Bezugskkoordinatensystem Positionierungsgrad: Anzahl translatorischer Freiheitsgrade. PG = 0/1/2/3 Orientierungsgrad: Anzahl rotatorischer Freiheitsgrade. OG = 0/1/2/3 Ordnungszustand OZ = OG / PG
• Robotik: Kinematik und Bauarten Achsen: Verfahrachse, Translation (nicht) fluchtend, Rotation (nicht) fluchtend Bauformen: Portalroboter, Schwenk-Kipparm-Roboter, Vertikal-Knickarm-Roboter, Horizontal-Knickarm-Roboter Hauptachsen: bestimmen Arbeitsraum des Roboters und dienen zum Positionieren Nebenachsen: bestimmen die Orientierung des Endeffekter
• Robotik: Programmierverfahren Programmierarten: Online, Offline Koordinatensysteme: Welt-KS (Roboterfuß), Basis-KS (Werkstück), Werkzeug-KS (Tool)

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