Teil 1 von 6⏱ 7h

Zwanzig Antriebe in Abschnitt 4, ein Stau in der Spitzenstunde und drei Getriebemotoren, die seit der Inbetriebnahme des neuen Terminals mehrfach ausgefallen sind. Die Instandhaltung vermutet, dass sie beim Bau falsch ausgewählt wurden. Bevor jemand einen neuen Motor bestellt, steht fest, was zu einem Antrieb gehört und welche Last er bewegt. Das Beispiel dafür ist das Steigband 4.3, das volle Wannen 14 m weit schräg nach oben zieht.

Schritt 1 von 3. Du liest den Auftrag, ordnest ein, wo dir Antriebe schon begegnet sind, und planst mit deinem Team den Weg.

Danach: Lernangebot 1 · Antrieb zerlegen und Last bestimmen

Agil arbeiten · Sprint 1

Eure Storycard für Teil 1

Druckt sie doppelseitig aus, bevor ihr loslegt. Im Planning schreibt ihr euer Sprintziel in eigenen Worten auf und ergänzt eigene Kriterien. Am Ende prüft das andere Team gegen die Akzeptanzbedingungen, danach haltet ihr eure Retrospektive.

1 Planning2 Arbeiten mit Daily3 Review4 Retrospektive

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Das lernst du in Teil 1

AntriebsstrukturLastZugkraftLeistungDrehmomentÜbersetzungSteuerkette

Lernangebot 1 · Antrieb zerlegen und Last bestimmen →

Der wichtigste Satz auf dieser Seite: Ein Antrieb ist mehr als ein Motor: vom Netz bis zur Wanne gehört jedes Glied dazu.

Check-in: Wo ist dir das schon begegnet?

Klick bei jedem Punkt an, wo er dir schon begegnet ist: im Betrieb, privat oder in einem früheren Lernfeld. Das ist keine Bewertung.

Wozu der Check-in?

Hier stehen die Punkte, um die es in diesem Teil geht. Es geht nicht darum, was du dir zutraust, sondern darum, wo dir das schon begegnet ist: im Betrieb, privat oder in einem früheren Lernfeld. Hast du schon einmal einen Getriebemotor ausgebaut, ein Fahrrad mit Gangschaltung einen Berg hochgefahren oder in der Physik eine schiefe Ebene gerechnet? Das zählt. Der Check-in ist keine Bewertung. Er hilft dir bei der Planung, und am Ende des Teils siehst du in deinem Kompetenzmodell, was sich verschoben hat.

Darum geht es

Als Elektronikerin oder Elektroniker für Betriebstechnik möchte ich den Antrieb des Steigbands 4.3 in seine Glieder zerlegen und aus den Anlagendaten bestimmen, welche Kraft, welches Drehmoment, welche Drehzahl und welche Leistung er an der Trommel und am Motor braucht, damit mein Team in Teil 2 einen Ersatzmotor auswählen kann, der die Spitzenstunde sicher trägt, ohne unnötig groß zu sein.

Das Steigband 4.3 ist einer der drei Antriebe, die ersetzt werden, und künftig bekommt es einen Umrichter. Was du hier bestimmst, brauchst du deshalb bis Teil 4 immer wieder. Am Ende des Abschnitts holt der Gepäckschlepper aus Lernfeld 1 die Container ab: Was im Keller stockt, fehlt dort auf dem Vorfeld.

Die bewegte Vorschau braucht JavaScript. Gezeigt wird eine Wanne auf dem Steigband 4.3 und die Kräfte, die an ihr wirken, als Pfeile ohne Beträge. Alle Angaben dazu stehen in den Anlagendaten und in Lernangebot 1.

Seitenansicht des Steigbands 4.3 als Schema: Das Band steigt von links unten nach rechts oben um 10 Grad gegen die Waagerechte. Unten links die Umlenktrommel, oben rechts die Antriebstrommel mit 200 mm Durchmesser, daneben das Getriebe und darunter der Motor M1, zusammen der Getriebemotor. Die Förderlänge von Trommelmitte zu Trommelmitte beträgt 14 m. Auf einem Ausschnitt des Gurts liegen zwei Wannen mit Koffern, von Wannenanfang zu Wannenanfang 2,4 m, der übrige Gurt ist ohne Wannen gezeichnet. Ein Pfeil bergauf zeigt die Bandgeschwindigkeit v = 1,4 m/s. Lichtschranke B1 sitzt am Einlauf unten, B2 am Auslauf oben. Keine Kräfte.Steigband 4.3 in der SeitenansichtSchema mit Maßen, ohne Kräftevon 4.210°14 m2,4 mv = 1,4 m/sGetriebeM3~-M1GetriebemotorAntriebstrommelØ 200 mmUmlenktrommel-B1-B2Eigene Darstellung für den Unterricht.
Steigband 4.3 in der Seitenansicht als Schema: Förderlänge 14 m, Neigung 10° gegen die Waagerechte, Förderrichtung bergauf, Bandgeschwindigkeit 1,4 m/s. Oben die Antriebstrommel mit 200 mm Durchmesser und der Getriebemotor -M1 daneben, unten die Umlenktrommel. Auf dem Gurt ein Ausschnitt mit zwei Wannen im Abstand von 2,4 m, gemessen von Wannenanfang zu Wannenanfang, der Rest des Gurts ohne Wannen gezeichnet. Lichtschranken -B1 am Einlauf unten und -B2 am Auslauf oben. Mit Maßen, ohne Kräfte. Eigene Darstellung für den Unterricht.

Übersichtsplan von Abschnitt 4 im Gepäckkeller von Terminal 3 als Schema von oben. Links laufen die Check-in-Linien 1 und 2 auf das Sammelband 4.0, danach folgen die Zuführbänder 4.1 und 4.2 und das Steigband 4.3 mit 14 m und 10 Grad, alle mit Förderrichtung nach rechts. Das Kurvenband 4.4 dreht um 90 Grad nach unten, das Beschleunigerband 4.5 mündet an der Zusammenführung 4/5 in den Wannenstrom von Band 5.3 aus Abschnitt 5. Dahinter schiebt der Ausschleuser 4.7 Wannen auf die Rutsche zu Gate B, an ihrem Ende läuft das Rutschenband 4.6 vor und zurück. Rechts die Übergabe an die Sortierung, oben rechts grau die übrigen Bänder 4.8 bis 4.20, die nicht zum Auftrag gehören. Jeder Antrieb ist als Motor gezeichnet, an den Übergängen sitzen Lichtschranken. Links unten die Unterverteilung UV-K4 mit der Einspeisung TN-S 400/230 V 50 Hz. Hervorgehoben sind die Ersatzantriebe 4.3, 4.4 und 4.6, gestrichelt in Kursfarbe die Umbauten 4.0 und 4.7. Die Bänder 4.1, 4.2 und 4.5 gehören als Bestand zum Auftrag.Abschnitt 4 im Gepäckkeller von Terminal 3Schema von oben · hervorgehoben: die Antriebe, die der Auftrag erneuertCheck-in 1Check-in 24.04.14.24.34.44.55.3aus Abschnitt 514 m, 10°4.74.6Gate BRutschezu Gate Bzur SortierungZusammenführung 4/5M3~M3~M3~M3~M3~M3~M3~UV-K4UnterverteilungEinspeisungTN-S 400/230 V 50 Hz4.8 bis 4.20: übrigeBänder und WeichenSo liest du den PlanErsatz: 4.3, 4.4, 4.6Umbau: 4.0, 4.7im Auftrag, Bestand: 4.1, 4.2, 4.54.8 bis 4.20: nicht Teil des AuftragsNachbaranlagen: Check-in, Abschnitt 5Lichtschranke4.0 Sammelband4.1, 4.2 Zuführbänder4.3 Steigband4.4 Kurvenband, 90°4.5 Beschleunigerband4.6 Rutschenband4.7 AusschleuserEigene Darstellung für den Unterricht.
Übersichtsplan Abschnitt 4 im Gepäckkeller von Terminal 3, von oben als Schema: links die Übernahme aus zwei Check-in-Linien auf das Sammelband 4.0, danach die Zuführbänder 4.1 und 4.2, das Steigband 4.3, das Kurvenband 4.4 mit der 90°-Kurve und das Beschleunigerband 4.5 bis zur Zusammenführung 4/5, an der Abschnitt 5 einmündet. Hinter der Zusammenführung der Ausschleuser 4.7, der Wannen auf die Rutsche zu Gate B schiebt, am Rutschenende das Rutschenband 4.6. Rechts die Übergabe an die Sortierung, die übrigen Bänder und Weichen 4.8 bis 4.20 grau. Am Rand die Unterverteilung UV-K4 mit der Einspeisung TN-S 400/230 V 50 Hz, an den Übergängen die Lichtschranken, Förderrichtung als Pfeile. Hervorgehoben sind die Antriebe, die der Auftrag erneuert: 4.3, 4.4, 4.6 und der Ausschleuser 4.7. Eigene Darstellung für den Unterricht.

Erst schätzen, dann arbeiten

Das Steigband zieht volle Wannen mit 1,4 m/s über 14 m schräg nach oben, 10° steil. Wie viel Leistung muss der Motor dafür abgeben: eher 100 W, eher 1 kW oder eher 10 kW? Schreib deine Schätzung auf und einen Satz dazu, woran du dich orientierst. Am Ende von Lernangebot 1 vergleichst du sie mit deiner Rechnung.

Dein Weg in 10 Schritten

1Auftrag klären
2Rollen anmoderieren
3Schätzen
4Zerlegen
5Die Last bestimmen
6Kraft und Leistung
7Drehzahl und Drehmoment
8Wirkungsplan
9Lastdatenblatt
10Ergebnis sichern

Kursmaterial · Storycard

Die Storycard zu Teil 1. Zwei Seiten: vorne Story, Akzeptanzbedingungen, Sprintziel und „Die Lage ändert sich“, hinten Anschluss, Kompetenzmodell und Retrospektive. Druck sie doppelseitig aus und leg sie neben das Tabellenbuch.

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Mehr zu diesem Teil

Dein Weg im Einzelnen
  1. Auftrag klären
    Lies Projektauftrag und Anlagendaten. Markiere alles, was das Steigband 4.3 betrifft.
  2. Rollen anmoderieren
    Klärt im Team, wer in diesem Teil die Antriebsplanung trägt, wer das Lastdatenblatt führt und wer die Zeichnungen verantwortet. Die Projektleitung für Sprint 1 steht fest.
  3. Schätzen
    Beantworte die Schätzfrage unten, bevor du rechnest.
  4. Zerlegen
    Zerlege den Antrieb in seine Glieder und zeichne das Strukturbild.
  5. Die Last bestimmen
    Entscheidet im Team, mit welcher Koffermasse ihr auslegt, und bestimmt die Masse auf dem Band.
  6. Kraft und Leistung
    Berechne Zugkraft, Leistung an der Trommel und am Motor und wähle eine Bemessungsleistung.
  7. Drehzahl und Drehmoment
    Berechne Trommeldrehzahl, Übersetzung und Drehmomente und wähle ein Getriebe.
  8. Wirkungsplan
    Zeichne den Wirkungsplan des Steigbands als Steuerkette.
  9. Lastdatenblatt
    Führe alle Werte mit Quelle im Lastdatenblatt zusammen und lass es von der Projektleitung abzeichnen.
  10. Ergebnis sichern
    Wissensspeicher-Blatt ausfüllen, drei Prüffragen für die Expertenrunde vorbereiten, Abnahme durch das andere Team.
Fertig bist du, wenn …

Das Arbeitspaket gilt erst als fertig, wenn das andere Team alle Punkte abnimmt und die Projektleitung abzeichnet:

  • Das Strukturbild des Antriebs Steigband 4.3 zeigt alle Glieder vom Anschluss in der UV-K4 bis zur Wanne, jedes Bauteil mit Kennzeichen, dazu die Steuereinrichtung; Energiefluss und Signalfluss sind unterscheidbar gezeichnet.
  • Die Zahl der Wannen auf dem Band und die Förderleistung je Stunde sind berechnet und mit der Spitzenstunde verglichen.
  • Die Last ist für das voll belegte und für das leere Band bestimmt, die Entscheidung, mit welcher Koffermasse ausgelegt wird, ist begründet.
  • Die Zugkraft ist mit Hangabtriebskraft und Fahrwiderstand berechnet, voll und leer, jeweils mit Formel, eingesetzten Werten und Einheit.
  • Leistung an der Trommel und am Motor sind berechnet, die Bemessungsleistung ist aus der Normreihe gewählt und begründet.
  • Trommeldrehzahl und Übersetzung sind berechnet, ein Getriebe aus der Baureihe ist gewählt und die Bandgeschwindigkeit damit nachgeprüft.
  • Drehmoment an der Trommel und am Motor sind berechnet und mit dem Bemessungsmoment verglichen.
  • Der Wirkungsplan als Steuerkette zeigt Eingangs-, Stell-, Stör- und Ausgangsgröße mit den Zeichen der Karte „Größen im Regelkreis“, mit Wirkungslinien nur waagerecht und senkrecht.
  • Das Lastdatenblatt enthält jeden Wert mit Formelzeichen, Einheit und Quelle, jede Annahme ist gekennzeichnet, die Projektleitung hat es abgezeichnet.
  • Das Wissensspeicher-Blatt ist vollständig; drei Prüffragen liegen vor.
Das brauchst du dafür
  • Den abgezeichneten Projektauftrag und die Anlagendaten des Abschnitts 4 in der Lektion „Der Projektauftrag“, besonders die Zeile Steigband 4.3
  • Lernangebot 1 mit den gegebenen Werten des Steigbands und der Vorlage für das Strukturbild
  • Die Karte „Größen im Regelkreis“ in der Lektion „Wissensspeicher und Expertenrunde“ unter „Bevor du loslegst“. Du brauchst sie für den Wirkungsplan, und sie kommt in Teil 4 und Teil 6 wieder
  • Tabellenbuch Elektrotechnik und Taschenrechner, dazu den Werkstattrechner aus Lernfeld 4, wenn ihr das Lastdatenblatt digital führt
  • Die Wissensspeicher-Vorlage
Das kommt in deinen Wissensspeicher

Ein Blatt „Was treibt die Wanne?“: die Glieder eines Antriebssystems am Beispiel des Steigbands, die Kräfte am geneigten Band, die Rechenkette von der Last bis zum Motor mit allen Formeln, das Lastdatenblatt eures Teams und der Wirkungsplan als Steuerkette. Für den Wirkungsplan nimmst du die Karte „Größen im Regelkreis“ in der Lektion „Wissensspeicher und Expertenrunde“ unter „Bevor du loslegst“. Diese Karte brauchst du in Teil 4 und Teil 6 wieder, dann geht es um die Frage, ob eine Steuerkette am Band genügt.

Zusätzlich: drei Prüffragen für die Expertenrunde formulieren, eine Wissensfrage, eine Rechenfrage, eine Begründungsfrage.

Für Lehrkräfte
Für Lehrkräfte: Teil 1 · Sprint 1 (Teil 1 und 2, zusammen 16 h) · 7 h, davon etwa 1 h Auftrag und Check-in, 4 h Lernangebot 1, 1 h Rechenwege und Kontrolle, 1 h Wissensspeicher und Abnahme. Lernziele: Glieder eines Antriebssystems benennen und zuordnen; Last, Kraft, Drehmoment, Drehzahl und Leistung aus Anlagendaten rechnen; einen Wirkungsplan als Steuerkette zeichnen. Prüfungsbezug: prüfungsrelevant für die Abschlussprüfung Teil 2 (Arbeitsauftrag und Fachgespräch). Wiederholung aus Lernfeld 3 (Steuerkette am Tor 4) und aus dem Physikunterricht (schiefe Ebene), offen benannt. Offen ist die Frage, mit welcher Koffermasse ausgelegt wird: Tragfähig ist jede Auslegung, die das Team begründet und im veränderten Fall nachprüft. Wählen alle Teams dieselbe Last, ohne darüber gesprochen zu haben, lohnt eine kurze Rückfrage, ob die Offenheit unterwegs verloren gegangen ist. Fragt ein Team nach Werten, die in den Anlagendaten fehlen, lass es eine Annahme treffen und im Lastdatenblatt als Annahme kennzeichnen. Die Werte des Steigbands sind Unterrichtswerte.
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