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la pneumatica moderna

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1. J L E i7 A i i L 4 v H O 6 O A Eh V O A A 7 LL O X I CL Q O V z A x i L O gt 0a 0a 5 da st DA O O DA A P 3 S Funzioni per stelo in uscita Funzioni per stelo in ingresso Entrambe le direzioni Le combinazioni sono ottenibili in tutte le versioni del freno oleoidraulico bene ricordare che corse oltre i 500mm sono difficilmente ottenibili per difficolt costruttive 6 Capitolo 18 ELASTOMERI E GUARNIZIONI DI TENUTA ELASTOMERI E chiamato elastomero qualsiasi componente costruito con un materiale che abbia la caratteristica di possedere Memoria elastica cio di ritornare dopo una compressio ne alla forma originale Questa caratteristica tipica della gomma Elastomeri vengono quindi definiti genericamente gli elementi di tenuta o guarnizioni comunemente utilizzati nella costruzione delle apparecchiature ad aria compressa L argomento vasto e complesso quindi l intendimento di questo capitolo quello di fornire indicazioni utili su funzioni e caratteristiche delle guarnizioni Le guarnizioni sono utilizzate per ottenere Tenute statiche Tenute dinamiche Le tenute statiche riguardano quegli elementi tra cui non esiste moto relativo vengo no interposte tra due pezzi e per deformaz
2. Ta lt t 6 Capitolo 15 VALVOLE AUSILIARIE 15 1 Valvole regolatrici di flusso 15 2 Valvole di non ritorno 15 3 Valvole di scarico rapido 15 4 Valvole selettrici 15 5 Pressostati VALVOLE AUSILIARIE Le valvole ausiliarie sono cos definite perch eseguono funzioni di ausilio ad un cir culto come ad esempio selezionare un segnale regolare un flusso oppure trasformare un segnale pneumatico in elettrico e cos via 15 1 VALVOLE REGOLATRICI DI FLUSSO Sono queste le valvole che assolvono il compito di regolare le velocit di un cilindro Sono sostanzialmente costituite da una strozzatura variabile regolata da una mano oola combinata con una vite che chiude od apre gradualmente un luce di passaggio Ne esistono di due tipi Capitolo 15 Valvole ausiliarie PNEUMAX Unidirezionale Bidirezionale Flusso regolato Flusso libero Il simbolo rappresenta molto bene il funzionamento del regolatore e mostra la stroz zatura variabile in parallelo ad una valvola di non ritorno Il flusso regolato in una direzione nella direzione opposta invece alza la val
3. SN ZA a 4 i N p N VIZZZZZIZZZZZZZIZZZZZZZZZZZ ZI DALLA N ESLASA N A KAYA Na Z IKN RR SSS NSX N f l IZRZIIZZIZRZA 7 CZ BS y gt SZ N L gt SSZ 7 lt XZYI TA DAD AKAI CK N SZ SZ N TILL LII ININ OI INSS N LV SZ lt X7 N PIZZIIZIZIZIZI ZZZ ZI ZZZ ZZZ IZ AN NIN IN ZN 7 XIXI X XXX P ISSIS KIX XLI X i LX IALIA LI N so EIAN Lo spaccato del lubrificatore evidenzia la tazza contenente lolio con il relativo tubo di aspirazione ed il gocciolatoio trasparente nella parte superiore che consente la visua lizzazione del flusso di olio con la propria valvola regolatrice l ingrandimento laterale mostra invece la valvola Venturi le frecce indicano la direzione del flusso con Il foro centrale che rappresenta la restrizione Delle alette flessibili laterali consentono il pas saggio di portate pi elevate rispetto alla capacit della valvola Venturi L aria infatti scavalca la restrizione piegando le alette assicurando la portata necessa ria L apporto di olio regolato dall utente che dovr dosare tramite la manopola di regolazione il numero di gocce sufficienti per la corretta lubrificazione Circa 10 gocce di olio per ogni m di aria consumata bastano pe
4. L E LA LN T A i W k i 47 008 PS a Sac e Mii gt x s a 2 b z Ci rta i PE 1 aU Ex X i K EA N n gt nr x j 5 gt LS N be bd a 2 i 9 1 COMPRESSORI compressori si dividono in volumetrici e dinamici Nelle trasmissioni pneumatiche vengono impiegati volumetrici che si dividono in alternativi e rotativi Capitolo 9 U Produzione dell aria compressa o 9 2 TIPI DI COMPRESSORI compressori alternativi si dividono in due categorie a pistone ed a membrana Nella maggior parte delle applicazioni pneumatiche vengono usati i compressori a pistone i secondi cio quelli a membrana sono di scarsa importanza ed utilizzati solo in qualche semplice applicazione hobbistica I compressori volumetrici rotativi sono di tre tipi ad ingranaggio lobi a palette ed a vite Compressore alternativo a pistoni Si adatta alla generazione di pressioni basse medie ed alte Per la generazione di pressioni alte si utilizzano compressori a pi stadi Fino a 1 bar mono stadio Fino a 15 bar a due stadi Oltre i 15 bar a tre o pi stadi Il principio di funzionamento basato sul sistema composto da un cilindro ed un pli stone che alternativamente scorre al suo interno movimentato da una trasmissione biella albero a gomito Due valvole sulla testata del cilindro controllano il flusso dell aria in aspirazione e com pressione Capitolo 9 Produzione dell aria compres
5. Quando la bobina viene eccitata il nucleo mobile viene risucchiato verso l alto chiu dendo la via di scarico tramite il gommino superiore e contemporaneamente libera la luce di passaggio inferiore permettendo all aria di fluire verso l uscita Sono apparecchi idonei per piccole portate per i motivi che ora andremo a spiegare Esaminiamo innanzitutto le forze che si contrappongono in un sistema di questo tipo FORZE AGENTI SULL OTTURATORE DELL ELETTROVALVOLA Condizione d equilibrio Fp Fm Nella posizione di riposo agiscono verso il basso forza della molla e peso del nucleo mobile verso l alto la forza della pressione per la superficie della sezione esposta Le forze che agiscono verso il basso devono essere vinte dalla forza magnetica gene rata Per mantenere chiusa la sede di passaggio dell aria questa forza Fm deve essere in grado di mantenere il nucleo spinto verso il basso per contrastare Fp che spinge verso l alto La bobina viene dimensionata in funzione di queste forze S N CCA PECCLCCCCL CC lt lt y K AS ELETTROVALVOLA AD AZIONAMENTO INDIRETTO U Capitolo 14 A Valovie di controllo direzionale Per potere esprimere grandi portate dovremmo avere grosse forze in gioco perch con sezioni di passaggio elevate Fp sarebbe di notevole entit e di conseguenza an che Fm che la contrasta La bobina dimensionata di conseguenza dovr essere di potenza pi eleva
6. centri alimentati 4 2 4 2 513 513 centri chiusi 4 2 centri aperti 14 12 513 centri alimentati La posizione centrale viene mantenuta meccanicamente con fermi o molle calibrate ai due lati di comando le posizioni laterali di lavoro si ottengono inviando i comandi a 12 e 14 Queste valvole salvo casi particolari sono unistabili Riepilogo numerazione degli attacchi PNEUMATICA Capitolo 14 Valovie di controllo direzionale 6 Dopo avere analizzato le funzioni delle valvole attraverso simboli vediamo il loro funzionamento tramite sezioni semplificate Le sezioni ci introducono alla tipologia costruttiva delle valvole stesse 14 2 METODI DI COSTRUZIONE Il simbolo che stampigliato sul corpo della valvola ci d indicazioni precise sulla funzione della valvola stessa ma non ne definisce ne la taglia ne come essa costrui ta modi di costruire una valvola sono diversi ma solo due di questi sono oggi usati principalmente costruzione a spola o cassetto costruzione ad otturatore Costruzione a spola o cassetto Questo tipo di valvola utilizza un albero opportunamente sagomato che scorre all in terno di un corpo valvola equipaggiato di guarnizioni tenute in sede da distanziali Lateralmente sul corpo vengono ricavati gli attacchi filettati delle corrispondenti vie 3 2 N C La valvola rappresentata affiancata dal simbolo ci aiuta a comprendere il funziona mento La f
7. A Circuiti complemenetari Capitolo 22 requisiti devono essere l antiripetitivit la contemporaneit Innanzi tutto i due pulsanti di avvio debbono avere una distanza tale luna dall altro da non poter essere azionati con l uso di una sola mano i segnali devono essere emessi in contemporanea nell arco di circa 0 5 secondi ed il rilascio di uno solo dei due pulsanti disattiva Il segnale in uscita Se il pulsante rilasciato viene di nuovo premuto non ci do vr essere uscita E necessario il rilascio di entrambi i pulsanti e la successiva pressione contemporanea per avere nuovamente un altro segnale di uscita Il principio di funzionamento sulla elaborazione dei due segnali in ingresso rilasciati dai due pulsanti tramite una opportuna circuitazione come mostrato sullo schema che segue Generalmente il dispositivo costituito da un apparecchio composito e se omologato accompagnato dai relativi documenti attestanti la omologazione stessa comunque possibile assemblare i componenti a formare il circuito con le caratteri stiche di cui sopra USCITA Foe NT I rie gt e E i CE ENON i E L e E 7 I gt i IAT I ADI AI I Li i i E d PT y lisi lurtio Prc 12 12 due ingressi sono i segnali liberati dai due pulsanti che vengono convogliati agli at tacchi di ingresso della OR 1 e della AND 2 Se i segnali liberati dai pulsanti sono distanti nel tempo tra loro l uscita della
8. DS SIR ca ta ate Fiere pi t a a A b cari ti ci IIS TH ai m ni Tim H pA IA ae LI Ji i L F E a ji b aa li ta a a DAN ER i RA i ID SS kared ME sr P LI pin j PE F si HI pts i set i TA k fa aa far ENA EA R E 5 micron coalescente Il prefiltro arresta le impurit solide con diametro nominale di 5 o pi micron il se condo oltre ad arrestare le rimanenti impurit solide fino a O micron trasforma in stato liquido le particelle d acqua e di olio in sospensione e le convoglia sul fondo del bicchiere F utile ricordare che tutti i filtri hanno bisogno di periodica Manutenzione per la rimo zione e sostituzione delle cartucce contaminate dallo sporco e per l evacuazione del liquido accumulato nella tazza quando lo scarico sia manuale Una cartuccia satura produce perdite di carico pi elevate del normale a parit di por tata Il dimensionamento viene fatto considerando le portate richieste e la caduta di pres sione ammessa tra ingresso ed uscita Per un buon funzionamento il filtro deve avere una caduta di almeno O bar Il costruttore indica nella documentazione tecnica dati di portata caduta a differenti pressioni di alimentazione ricavabili da diagrammi che consentono la corretta scelta dell apparecchio Capitolo 11 rA Trattamento ed utilizzo dell aria compressa Pressione di alimentazione oO 600 900 1200 15
9. Forza Pressione x area del pistone La forza sviluppata non la stessa nelle due direzioni perch nella direzione di rientro dobbiamo detrarre all area nominale del pistone quella fisicamente occupata dallo stelo La forza ricavata moltiplicando area e pressione una forza teorica in quanto a que sto valore bisogna detrarre ci che serve per vincere gli attriti e movimentare il peso costituito da stelo e pistone Capitolo 13 Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa 6 Gli attriti sono causati dallo strisciamento delle guarnizioni di tenuta del pistone e dello stelo Bisogna per distinguere tra attrito di primo distacco pi noto con la de finizione di aderenza ed attrito dinamico o di scorrimento Quando il pistone staziona per un certo periodo in una delle due posizioni le guarni zioni di tenuta compresse contro le pareti della camicia e sulla superficie dello stelo tendono ad espellere il lubrificante interposto tra esse e la superficie di scorrimento lungo la generatrice di tenuta Tali condizioni sono influenzate dalle propriet elasti che dei materiali durezza ed elasticit e dallo stato delle superfici rugosit Ven gono meno cos le condizioni di lubrificazione ed allo spunto debbono superare una superficie con assenza di lubrificazione o quasi IMmediatamente dopo si ritrovano le condizioni di normale idrodinamicit ed il valore dell attrito diminuisce drasticamente In generale il suo va
10. Manuale di didattica LA PNEUMATICA MODERNA Componenti per l automazione pneumatica didactic Luciano Zaghis LA PNEUMATICA MODERNA INTRODUZIONE Al PRINCIPI DELL ARIA COMPRESSA PNEUMAX PREMESSA La tendenza sempre pi intensa verso l automazione dei sistemi di produzione dall arti gianato alla grande industria trova nella pneumatica un valido sostegno alla risoluzione veloce economica e razionale dei problemi sia semplici che complessi La pneumatica per la grande variet dei componenti leggerezza sicurezza affidabilit integrabilit con altre tecnologie risulta ancora oggi il mezzo applicativo pi usato com binato sempre con maggiore frequenza alla tecnologia elettronica Pur essendo evidenti alcuni limiti della tecnica pneumatica necessario un approccio equi librato affinch non si pretendano prestazioni impossibili ma al contrario si riconoscano e si sfruttino in pieno le possibilit reali Con questo testo ci proponiamo di presentare una raccolta di nozioni fondamentali nella speranza che siano di stimolo e di aiuto per una migliore conoscenza della tecnica pneu Matica AVVERTENZE L uso improprio dei prodotti indicati in questo catalogo pu essere fonte di pericolo per persone e o cose dati tecnici indicati per ciascun prodotto del presente catalogo possono essere soggetti a variazioni anche per eventuali modifiche costruttive che la societ si riserva di apportar
11. sione per vincere la resistenza di attrito dovuta alla rugosit delle pareti del tubo ed ai raccordi L entit della caduta di pressione dipende dal diametro e dalla lunghezza del tubo dalla sua forma dalla rugosit delle sue pareti e dalla velocit del fluido che vi transita Una caduta di pressione una perdita di energia e comporta quindi un costo opera tivo Una installazione corretta quando la perdita di carico che ha luogo nelle tubazioni dal serbatoio del compressore sino agli utilizzi nell ordine di 10000 30000 Pa 0 1 0 3 bar ed in generale consigliabile che non superi il 5 della pressione di eserci zio La velocit dell aria nelle tubazioni non deve superare i 10 m s Nell introdurre la lunghezza della tubazione occorre tenere conto delle con nessioni e dei raccordi Per comodit di calcolo le perdite di carico che si determinano in questi elementi vengono equiparati ad un tubo la cui lunghezza presenti le medesi me perdite di carico La sezione della condotta principale in funzione di Pressione nominale Differenza di pressione tra compressore ed ultimo utilizzo Capitolo 10 Distribuzione dell aria compressa 6 Massima portata istantanea conteggiata con il numero massimo di utilizzi in funzione Lunghezza totale della condotta principale Raccordi valvole di intercettazione curve etc che determinano cadute di pressione Si supponga di avere una rete di distribuzione ch
12. 6 9 13 8 25 1 21 1 39 3 33 0 49 5 84 1 50 3 100 5 150 8 RECITA 122 7 245 4 114 7 229 4 3440 201 1 402 1 6032 188 5 377 0 565 5 i 80 10 1 12 1 141 458 7 pressione in bar 2 0 3 0 6 3 5 3 59 EO 90 10 2 113 68 76 85 16 1 18 1 20 1 13 8 156 17 3 25 1 28 3 314 21 1 238 264 39 3 44 2 49 1 33 0 37 1 412 64 3 72 4 55 3 100 5 113 1 125 7 84 4 95 0 105 6 157 1 176 7 1963 131 9 148 4 164 9 15 dI 5 E _6 8 34 42 5 1 ze 6 9 10 4 12 6 157 188 10 6 132 15 8 T 12 1 22 0 185 19 6 245 29 5 34 4 16 5 ai 247 32 2 40 2 48 3 27 6 346 41 5 50 3 62 8 764 42 2 i 9 di ET 115 5 982 1 93 5 124 7 1559 1870 218 2 249 4 280 6 311 7 140 2 224 2 252 3 280 3 301 6 402 1 452 4 502 7 _317 5 362 9 406 2 453 6 201 1 si 181 4 226 8 272 1 5 3682 441 8 515 4 589 0 662 7 736 3 is one 736 3 859 0 981 7 1104 5 1227 2 5734 688 1 802 7 917 4 1032 1 1146 8 1206 4 1407 4 1608 5 1809 6 2010 6 1131 0 1319 5 1508 0 1696 5 1885 0 1885 0 2199 1 2513 3 2827 4 3141 6 804 2 1005 3 754 0 942 5 301 6 603 2 904 8 Terr 1809 6 2111 124127 2714 3 3015 9 380 1 760 3 na 1208 1607 22m0 2660 9 3041 1 3421 2 3801 3 360 5 721 0 0 2523 5 0 3244 5 3605 0 L 1 490 9 981 7 Trace 3927 0 0 4417 9
13. A e B che si muovono secondo la sequenza A B A B Dovremo iniziare destinando due spazi per i relativi diagrammi di moto in colonna e distanziati tra loro 1 START A A i HERE 3 3 IYIN DO 1 2 3 In seguito descriveremo graficamente la sequenza letterale indicata 2 ed infine inse riremo i segnali di comando che la governano 3 E cos definito il ciclo nelle sue varie fasi Si legga fase 1 Start provoca A fase 2 a provoca Bt fase b provoca A fase 4 a provoca B fae o Oy Provoca STOP CICIO o riavvio automatico FASI Capitolo 21 gt PNEUMAX Tecnica circuitale I comandi sono forniti da valvole di fine corsa azionate direttamente dagli steli dei ci lindri Con questo sistema si ha la certezza che la sequenza programmata venga rigo rosamente rispettata comandi di partenza di arresto e di emergenza vengono inviati da valvole con comando manuale Tutti i comandi emessi dalle valvole menzionate vengono diretti verso distributori principali che attivano i relativi cilindri o le funzioni di arresto ed emergenza Se osserviamo il diagramma di sequenza descritto in precedenza notiamo che se gnali liberati dai fine corsa durano nel tempo Ad esempio a attivo dalla fase 2 alla fase b dalla fase alla fase 4 aO dalla fase 4 alla fase 5 e b dalla fase 5 che pu coincidere con la fase 1 in caso di riavvio automatico alla fase 2 Il fine
14. E costretta infatti in direzione di una valvola regolatrice di flusso prima di ritrovare la via naturale di scarico e la pressione che si crea agisce sul pistone creando una forza che si contrappone al moto La velocit diminuisce e l impatto violento sulla testata del pistone viene notevolmente ridotto La regolazione dell ammortizzo si ottiene agendo manualmente sulla valvola regola trice di flusso la quale a seconda della regolazione rende pi o meno efficace lam Mortizzo La guarnizione toroidale dell ammortizzo garantisce tenuta all aria quando nel proprio alloggiamento viene spinta dall ogiva nella direzione del moto Quando il cilindro deve invertire il moto e la camera messa precedentemente in sca rico viene pressurizzata la guarnizione dell ammortizzo che non effettua tenuta nella direzione opposta viene scavalcata dall aria compressa che investe l intera area del pistone garantendo una pronta partenza 13 6 CILINDRI CON ANELLO MAGNETICO Per potere rilevare la posizione del pistone di un cilindro si possono utilizzare diversi metodi uno dei quali quello di captare un flusso magnetico adeguato all esterno della camicia emesso da un anello magnetico montato sul pistone del cilindro Un sensore esterno in grado di sentire il flusso emesso e di fornire un segnale elet trico che assicura la presenza in quel punto del pistone materiali utilizzabili per la costruzione della camicia debbono essere necessar
15. Er MIL A Teis Impianto con tecnologia seriale Il medesimo impianto come si pu vedere alleggerito con l eliminazione delle strutture dedicate alla circuitazione elettrica con connessione parallela Protocolli di comunicazione Le caratteristiche e le modalit di funzionamento di qualsiasi sistema di comunicazio ne digitale possono essere estrapolate dall insieme delle specifiche che definiscono il protocollo di comunicazione Si pu dire che un protocollo di comunicazione un insieme di regole e comportamenti che due entit diverse devono rispettare per scambiare informazioni tra di loro Trasferimento dati fra le applicazioni 6 Presentazione Formattazione dati utente 5 Sessione Definizione delle interfacce per l uso del sistema di trasporto Predisposizione dei canali di trasporto dati 3 Rete 0 Definizione del percorso dati in rete Definizione del formato dati e tipo accesso per la trasmissione 1 Livello fisico Definizione delle caratteristiche delle linee di trasmissione e dei livelli di segnale Lo scambio in generale un operazione che coinvolge pi fasi intermedie ciascuna delle quali regolata da un proprio protocollo Ogni fase intermedia individua il suo livello del processo di comunicazione e l insieme delle regole che ne governano il comportamento Questo il protocollo di quello specifico livello Quando la comunicazione avviene fra macchine come computer dispositivi di campo
16. Per facilitare le operazioni di cablaggio si sono realizzati cavi in rame con forma speciale come ad esempio quelli utilizzati per il protocollo ASI Interface Per trasmettere i segnali elettrici in Modo seriale si utilizzano tre standard p oa RS 422 RS 485 primi due standard sono adatti per la comunicazione tra due punti ad esempio il mouse si collega al computer attraverso l interfaccia RS 232 Per connettere una rete multiutente come un bus di campo viene normalmente utilizzato l interfaccia RS 485 che assicura una elevata Immunit ad eventuali disturbi elettromagnetici Agli estremi di una rete il segnale digitale si propaga a frequenze molto alte Si pre senta il fenomeno della riflessione del segnale che tornando in linea si sovrappone a quello originale disturbandolo Per eliminare le riflessioni bisogna aggiungere una resistenza di terminazione ad ogni estremit della rete come nell esempio illustrato in figura PROFIBUS Unit 2 Unit 4 Terminatore Terminatore di linea di linea Unit 1 Unit 3 Accesso al bus Il bus di campo inoltre caratterizzato dalla Modalit di accesso cio il Modo nel qua le il dispositivo master e gli slave si scambiano le informazioni e ne regolano il traffico dei dati Il modo pi semplice per stabilire la modalit di accesso l architettura master slave cio di attribuire il ruolo di gestore ad un solo nodo della rete il master padrone tutti gli altri nodi
17. Quando le due forze sono squilibrate vi richiesta di aumento o riduzione della pres sione Un altro principio si basa sul sistema tegolo ugello Inviando il segnale di co mando una lamina piezoelettrica si deforma otturando un ugello in perdita di aria compressa Questo aumenta la pressione in una camera che insiste su di una membra na la quale spinge la valvola ad otturatore principale esattamente come accade nel riduttore di pressione pilotato Il sistema lavora solo con perdita di aria Un altro sistema utilizza la tecnica di controllo in PWM Pulse With Modulation che consiste nell invio di segnali di comando elettrici in frequenza di ampiezza differente Questi segnali vengono inviati a due elettrovalvole che hanno il compito di caricare o scaricare la camera di pilotaggio di un riduttore di pressione di precisione come mo strato sullo schema di funzionamento illustrato in precedenza MICROPROCESSORE CONNETTORE ELETTRICO E d Ni aeS J z LI TRASDUTTORE DI PRESSIONE EV DI RIEMPIMENTO EV DI SCARICO AN pi dl on CAMERA DI BILANCIAMENTO MEMBRANA CONNESSIONE DI ij s SCARICO OTTURATORE DI SCARICO CONNESSIONE DI UTILIZZO i CONNESSIONE DI ii ALIMENTAZIONE i OTTURATORE DI ALIMENTAZIONE L ampiezza del segnale elettrico pilota sar pi grande durante la fase di incremento di pressione in uscita o di scarico diminuisce gradualmente la propria ampiezza in p
18. Regolatore proporzionale Tecnica circuitale Circuiti complementari Uso e manutenzione e simboli pneumatici BIBLIOGRAFIA Atlas Copco Manuale Cinisello Balsamo Mi G Belforte Pneumatica Tecniche nuove MI U Belladonna A Mombelli Tecniche circuitali pneumatiche Hoepli Mi D Bouteille G Belforte Automazione flessibile Pneumatica ed Elettropneumatica Tecni che Nuove Mi M Roudier L aria compressa Ingersoll Rand G Forneris La pneumatica e le sue applicazioni pratiche Assofluid MI M Barezzi Comandi automatici sistemi pneumatici elettropneumatici e PLC Editrice San Marco PNEUMAX S p A 24050 Lurano BG Italia Via Cascina Barbellina 10 Tel 035 4192777 Fax 035 4192740 035 4192741 info pneumaxspa com www pneumaxspa com D MN 003 IT 07 2009 PRINTED IN ITALY 04 2012 PNEUMAX
19. Valovie di controllo direzionale di elettrovalvole montate modularmene in batteria ivi compresi in molti casi i colle gamenti elettrici Il sistema tradizionale prevede collegamenti punto a punto con due fili elettrici per ognuna delle elettrovalvole della batteria Il vantaggio in questo caso costituito dalla riduzione dei tempi di assemblaggio ri feriti solo alla parte pneumatica dell isola Freguentemente alla batteria arriva un cavo gi assemblato contenente tutti fili ne cessari per il collegamento delle singole elettrovalvole i cui terminali sono connessi ad un connettore a vaschetta con i terminali femmina Il connettore multipolare verr collegato alla batteria con una unica operazione E evidente anche in questo caso quale sia la riduzione dei tempi di assemblaggio sulla macchina Il passo immediatamente successivo rappresentato dal collegamento seriale in cui con un unico cavo a due fili pi l alimentazione elettrica si in grado di comandare l isola con eccellenti risultati Si parler di questi sistemi nel capitolo loro dedicato La continua ricerca di flessibilit ed affidabilit ha stimolato la realizzazione di nuo ve generazioni di elettrovalvole concepite per soddisfare anche le applicazioni pi sofisticate con dimensioni di ingombro sempre pi ridotte senza peraltro trascurare l aspetto estetico che risulta oggi sempre pi gradevole Capitolo 14 N Valovie di controllo direzio
20. apparecchio l aria costretta a passare attraverso una cartuccia filtrante che ha Il compito di trattenere le impurit pi piccole per poi transitare verso l uscita OUT La cartuccia o elemento filtrante viene classificata in base alla propria porosit e determina la particella di impurit pi piccola che in grado di trattenere Ad esempio un filtro da 50 micron trattiene tutte le particelle che abbiano diametro nominale uguale o superiore a 50 micron Vengono comunque previste cartucce per filtrazioni pi spinte 5 e 20 micron La tazza realizzata con materiali trasparenti ad alta resistenza come il policarbonato od il nylon e protetta da involucri di tecnopolimero antiurto Sono previste per le taglie pi grandi o per applicazioni particolari protezioni metalliche Nella parte inferiore della tazza situato un dispositivo di scarico della condensa che pu essere un semplice rubinetto azionato manualmente oppure di tipo automatico a galleggiante z amp 4 A My Fa NN r A fa ol TER PAZ Mi Piante AIA TTT Sl pre sana ati nd secco LI CSO LI e Di p ji EA E i TE n gn pa da PR k zn Bi ca T a Ap ty ai ua ADE Po EP ge aan INS RE A Pi A A CI r e e Ma j CAR j TERASA ae DS e T NN cs A B DEA A io La D coi pa SESSE LA ErETET RISE DO ESE Sy co A EA A Aa Sa TOT m N
21. vel SI SE E 99 yYYSS NN LA 7 PNE i H Za 5 iS VA Il principio di funzionamento rimane identico la differenza che il circuito idraulico di controllo viene ricavato utilizzando lo spazio all interno dello stelo cavo del cilindro pneumatico Questa soluzione penalizza un poco la forza espressa dal cilindro nella corsa di ritorno perch lo stelo ha diametro superiore rispetto allo standard proprio per ottenervi all interno detto circuito
22. 49087 471 2 942 5 ru 8881 2356 2 2827 4 3298 7 3769 9 4241 1 4712 4 4021 2 4 5629 7 gasan 7298 7238 2 8042 5 773 1 1546 1 2319 2 3092 3 3865 4 4638 4 5411 5 61846 6957 7 7730 7 N Capitolo 13 A Unit di lavoro pneumatiche 4 dell aria compressa PNEUMAX Per un cilindro a doppio effetto questo valido sia per la corsa in uscita che per la corsa in entrata La forza sviluppata in spinta in un cilindro a doppio effetto con stelo singolo non la stessa nelle due direzioni Nella corsa di rientro trazione la superficie del pistone investita dalla pressione minore di quella in spinta per la presenza su quel lato dello stelo la cui area deve essere detratta da quella nominale del pistone La tabella riportata nella pagina precedente indica le forze teoriche sviluppate dal ci lindri alle varie pressioni nelle due direzioni indicando anche il diametro dello stelo Alle forze teoriche calcolate bisogna sempre detrarre il 10 15 del valore totale per le perdite di carico dovute agli attriti delle guarnizioni In prima battuta bisogna conoscere il peso del carico applicato e scegliere quel cilin dro che sviluppi la forza sufficiente nelle direzione desiderata per Muoverlo ponendo attenzione al rapporto di carico che non deve superare il 70 Per rapporto di carico si intende che il peso da movimentare sia come valore il 70 max rispetto la forza sviluppata dal cilindro incluse le perdite La forza disponibile in eccesso
23. CIA CAN in Automation che ha sede in Germania In una rete CANopen ad ogni dispositivo deve essere assegnato un indirizzo e questa operazione avviene nella fase di installazione E necessario settare anche il baude rate che deve essere uguale per tutti i nodi e deve tenere conto della lunghezza della linea Ogni costruttore deve fornire un file EDS Electronic Data Sheet allo scopo di descri vere le caratteristiche del dispositivo e quali siano gli oggetti implementati Anche in questo protocollo possibile scollegare un nodo senza che la comunicazione sia interrotta agli altri partecipanti attivi Protocollo secondo norme ISO 11898 EN 50325 Struttura master slave Velocit di trasmissione da 10 kbits sec a 1 Mbits sec Numero massimo di partecipanti 128 Tipo di collegamento in linea Interfaccia seriale RS 485 con 2 fili e comune Distanza massima del bus vedi tabella La rete richiede le resistenze di terminazione File di configurazione EDS Lunghezza cavo fino a 40m Bauderate 1000 Kbit sec da 40 a 300 m Bauderate 500 Kbit sec da 300 a 600 m Bauderate 100 Kbit sec da 600 a 1 000 m Bauderate 50 Kbit sec Capitolo 16 U Sistemi seriali o DeviceNet DeviceNet DeviceNet stato introdotto dal costruttore di PLC Allen Bradley L ente di riferi mento ODVA Open DeviceNet Vendor Association organizzazione indipendente che si occupa di gestire le specifiche e di promuovere
24. Capitolo 11 TRATTAMENTO ED UTILIZZO DELL ARIA COMPRESSA UE 11 2 Riduttori di pressione 1 3 Lubrificatori 11 4 Gruppi F R L 1 5 Scelta delle apparecchiature 11 6 Avviatore progressivo 11 7 Filtro riduttore 11 8 Moltiplicatore di pressione TRATTAMENTO DELL ARIA COMPRESSA Una volta distribuita l aria compressa necessita di un successivo trattamento allo scopo di renderla idonea alle apparecchiature pneumatiche che andr ad alimentare Renderla idonea significa separare corpi estranei ancora contenuti nell aria eliminando le impurit con una adeguata filtrazione ridurre e stabilizzare la pressione che in rete va riabile ad un valore pi basso e costante di quello esistente nell impianto di distribuzione Quando necessario fornire olio lubrificante sotto forma di nebbia o micronebbia alle parti in Movimento degli apparecchi La struttura di un gruppo di trattamento aria costituito da Filtro Riduttore di pressione e manometro Lubrificatore quando necessario 11 1 FILTRI filtri hanno la funzione di eliminare dall aria compressa eventuali particelle solide e l umidit condensata Capitolo 11 dell aria compressa Trattamento ed utilizzo Lao a amp tl 5 Ni noto che aria non contiene solo vapor d acqua ma anche particelle solide e vapori 3 di olio degradato provenienti dal compressore ecc Il compito del filtro nelle utenze quello di completare l oper
25. Lu 2 v j a NI De Si LS Rd NAZ THE A nm ULSS A AA En RL r n STONE TA LS Cp E AA AAAA EEEE TR A TR AS ji joel a nitro n h CATO a m aa a a g ri PE He E H SEN an cao ali si e Si RIE na AS k z ANANN Mi a i ESTE iy Mii Fi p EA x UE Via I TAAIE S ia AREY LE kia TRE a n Be o CAO CE TRA S ES ge e to i RE N RI AA EIT e Css nea ninna AA qa Li RE TZ xe or Scarico manuale Scarico automatico Capitolo 11 Trattamento ed utilizzo dell aria compressa PNEUMAX Per applicazioni dove la filtrazione deve essere pi spinta o per particolari esigenze si pu utilizzare un filtro che in grado di togliere all aria le particelle di olio e la resi dua micro condensa favorendo l agglomerazione delle particelle liquide fino a formare gocce che precipitano sul fondo del bicchiere La porosit della cartuccia formata da fibre avvolte di O1 micron e permette di avere dell aria tecnicamente esente da olio al 99 97 Detti filtri utilizzano il principio fisico della coalescenza per questo vengono chiamati micro filtri a coalescenza E necessario per che questo filtro venga preceduto da un pre filtro con soglia di filtrazione di 5 micron per impedire una rapida contaminazione della cartuccia coale scente a i Ti o e repon Jon rot ono ACEA AI RA canta pa Ne
26. NI min Altrettanto facilmente se si conoscono portata e pressione di alimentazione si pu risalire alla caduta di pressione tra ingresso ed uscita Capitolo 14 Valovie di controllo direzionale rA HAI N pan A Valvole Serie 105 M5 3 2 E 5 2 Quando si scelto il cilindro e deciso il tempo a ciclo dello stesso bisogna abbinare la valvola che abbia una portata corretta affinch le condizione imposte siano soddisfat te Ad esempio se dobbiamo compiere una corsa di andata e ritorno in 1 secondo con un cilindro 980 corsa 200mm dovremo procedere in questo modo Scelta del distributore Calcolare il volume totale delle camere del cilindro in dm Moltiplicare il risultato per i cicli al minuto Moltiplicare per la pressione assoluta Il volume delle due camere 1 65 dm Il fabbisogno totale sar 1 63 x 60 frequenza x 7 pressione assoluta 628 NI min Adoperiamo anche un fattore di sicurezza K 1 2 e troviamo la portata necessaria con pressione di alimentazione 6 bar e AP 1 La portata sar di circa 820 NI min Sceglieremo una valvola che soddisfi come mini mo il valore di portata ricavato 14 6 EVOLUZIONE NEI CABLAGGI Lo sviluppo dell automazione in tutti i settore industriali ha notevolmente aumentato la complessit dei circuiti aumentando anche i tempi di assemblaggio e di cablaggio Allo scopo per ridurre costi di manodopera sempre pi spesso vengono fornite isole N Capitolo 14 amp
27. Ovunque sia necessario eseguire automaticamente un movimento facile trovare la pneumatica Altre ragioni del crescente impiego sono dovute al limitato costo all elevata affidabili t che determinano minori costi produttivi e migliore qualit settori produttivi toccati sono innumerevoli e solo per citare alcuni esempi la trovia mo in settori quali macchine di assemblaggio macchine per la lavorazione del legno macchine tessili ed alimentari macchine per l imballaggio etc Non si pensi per che il minore costo di produzione sia dovuto ad un basso costo dell aria compressa In realt comprimere l aria un operazione costosa ma i vantaggi che se ne ricavano compensano abbondantemente i costi di produzione 8 2 STRUTTURA CIRCUITALE DI UNA AUTOMAZIONE PNEUMATICA Se si considera la struttura di una moderna apparecchiatura automatica facile con statare come coesistano elementi e componenti di natura diversa elettrica meccani ca pneumatica oleoidraulica E in questo contesto che la pneumatica trova una sua collocazione ed un suo motivo di sviluppo perch ognuna della varie tecnologie offre vantaggi che la rendono idonea per certe applicazioni pi di altre Questo spiega perch pur potendo in linea di principio ognuna delle tecnologie citate realizzare da sola un intero Impianto in pratica i sistemi sono per lo pi ibridi per poter utilizzare al meglio vantaggi offerti da ogni tipo di elemento D Capitol
28. compressa PNEUMAX 11 3 LUBRIFICATORI Il lubrificatore ha la funzione di inviare olio di lubrificazione verso le apparecchiature dell impianto quando questo sia necessario Ormai la lubrificazione tende ad essere sempre meno usata in quanto gli apparecchi che vengono utilizzati sono idonei al funzionamento senza apporto ulteriore di olio lubrificante La necessit di lubrificare nasce in applicazioni particolari quali presta zioni a frequenze elevate oppure in presenza di attuatori con lunghe corse e velocit elevate di attuazione Quando ad un impianto si fornisce lubrificazione anche una sola volta bisogna conti nuare a lubrificare sempre anche se le apparecchiature sono dichiarate idonee per un funzionamento senza apporto di lubrificante Infatti l olio tende a dilavare i grassi utilizzati all atto del montaggio sui particolari in movimento e quindi se non venisse erogata la lubrificazione dopo alcune manovre si verificherebbe la condizione di funzionamento a secco Anche il lubrificatore sfrutta per il suo funzionamento il principio di Venturi quindi ha bisogno di essere attraversato da un flusso di aria che inneschi il fenomeno Al Tubo di Venturi A Valvola di regolazione lt _ _ _ _ _ __ Serbatoio c t__ Il disegno mostra schematicamente il funzionamento del lubrificatore e come la neb bia di olio venga trasportata in sospensione lungo le condotte dell aria compressa Si
29. con il nome di Effetto di Hall Esistono dei particola ri interruttori elettronici che sfruttando l effetto di Hall si attivano elettricamente si chiudono in presenza di un campo magnetico esterno sufficientemente grande Il sensore ad effetto di Hall include uno di questi interruttori magnetici Poich sempre richiesta la presenza di corrente che attraversa il conduttore o semi conduttore risulta necessario alimentarlo con una tensione continua Ci implica che i sensori ad effetto di Hall sono a tre fili e non possibile alimentarli con corrente al ternata Dato che l interruttore elettronico ha una struttura paragonabile a quella di un transistor non presente alcun contatto metallico in movimento Questo comporta la mancanza di usura Meccanica per cui questo sensore ha una vita media notevolmen te maggiore rispetto ai sensori che utilizzano l ampolla REED A seconda del particolare tipo di elettronica collegata all interruttore magnetico esi stono sensori ad effetto di Hall in cui l uscita del sensore filo nero viene internamente connessa con il segnale positivo filo marrone PNP figura a sinistra viene internamente connessa con il segnale negativo filo blu NPN figura a destra Sensor type D Sensor type D Inoltre i sensori ad effetto di Hall si suddividono anche in base al comportamento in relazione alla presenza del campo magnetico esterno In particolare il sensore consente il passag
30. condenser Capitolo 5 Fisica dei gas Esempio 5m di aria atmosferica a 20 C con U R 60 vengono compressi a 6 bar relativi Quanta acqua condenser A 20 C 5m di aria possono contenere al massimo 10 61 g m3 x 5m3 53 05 g Il volume compresso a 6 bar relativi sar pl p1 x V1 p2xV2 da cui V1 V2 p2 1 013 bar atmosferici x 5 0 722 m 6 1 013 0 722 m3 di aria a 20 C contengono al massimo 17 7 g m x 0 722 mi 12 78 g La quantit di acqua condensata sar 53 05 g 12 78 g 40 27 g L acqua condensata dovr essere rimossa prima di essere distribuita in rete 6 Capitolo 6 PRESSIONE 6 1 Pressione 6 1 PRESSIONE La pressione viene indicata con p ed la grandezza fisica che sta ad indicare la distri buzione di una forza sulla superficie a cui essa applicata Il suo valore determinato dalla forza che agisce staticamente sull unit di superficie Pertanto la pressione p la forza F esercitata da un fluido perpendicolarmente sull uni t di superficie A di un corpo e cio Nel sistema SI la pressione misurata in N Newton su m a tale unit si assegna Il nome di Pascal Pa 1N 1 Pa m2 In pratica essendo il Pa una unit di misura molto piccola vengono generalmente usati i multipli quali il kPa Attualmente viene ancora usata ed ammessa dal sistema SI come unit di misura della pressione il bar 1bar 10 Pa Nei paesi anglosassoni l unit
31. controllo direzionale deviano un flusso di aria compressa tra le vie inter ne mediante azionamenti o comandi esterni Le valvole sono caratterizzate da numero di vie numero di posizioni tipo di azionamento Numero di vie e di posizioni Molto semplicemente il numero di vie di una valvola pu essere individuato contando il numero di attacchi presenti sul corpo escludendo quelli dedicati al comandi Se una valvola possiede due attacchi sul corpo la possiamo definire a due vie se ne possiede tre a tre vie ecc Il numero di posizioni quello che la valvola pu assumere quando azionata dai co mandi compresa la posizione di riposo Nella prassi comune una valvola 2 2 definisce una apparecchiatura che possiede due vie due posizioni Il primo numero identifica il numero di vie e il secondo dopo la barra il numero di posizioni U Capitolo 14 amp Valovie di controllo direzionale Per valvole 2 2 e 3 2 importante identificare la funzione della posizione preferenziale O di riposo per sapere se l aria compressa intercettata alla bocca di alimentazione e consente una uscita solo in presenza di un segnale di comando oppure libera di fluire verso l uscita ed annullata con il segnale di comando Nel primo caso la definiamo normalmente chiusa N C e nel secondo normalmente aperta N A simboli che identificano le valvole sono concepiti per descrivere in ma niera completa la funzione il numero di vie di posizioni e
32. corsa bO infatti sempre azionato quando il cilindro B in posizione meno quindi anche quando il ciclo si trova nella fase 1 di partenza Possiamo definire questi segnali continui in quanto perdurano nel tempo START GO A B B A La sequenza in figura evidenzia che il segnale liberato da b un segnale impulsivo perch la sua linea di sosta ridotta ad un punto Abbiamo incontrato nelle due sequenze due tipi di segnali segnali impulsivi segnali continui segnali continui si dividono rispettivamente in segnali continui semplici segnali continui bloccanti I segnali continui semplici durano nel tempo e la loro presenza anche dopo aver svolto il compito assegnato non provocano problemi allo svolgimento del ciclo program mato segnali continui bloccanti invece perdurando nel tempo non permettono lo svolgimento del ciclo bloccandolo in una fase con la loro presenza E necessario quindi riconoscerli e limitarne la durata in modo da renderli dei segnali continui semplici Se osserviamo la sequenza appena descritta quando A assume la posizione attiva al per il comando di B Quando interviene b che ordina la posizio ne del cilindro B il ciclo si blocca perche il segnale liberato da b contrastato dalla presenza di a Capitolo 21 Tecnica circuitale START GO Sul diagramma possiamo infatti osservare che al emette il segnale di B anche quan do b impartisce l ordine di B Il segnal
33. della membrana stata infatti creata una terza camera P3 connessa a P2 attraverso un piccolo foro situato nel punto di restrizione in direzione dell uscita ricreando la si tuazione del tubo Venturi In una simile situazione la parte sottostante della membrana sente una pressione in feriore a quella realmente presente in uscita P2 costringendo la molla ad estendersi ulteriormente e di conseguenza all otturatore di aprire di pi Ci permette di incrementare la portata e di fornire pi aria di quanta se ne stia con sumando Un tubetto con l estremit tagliata obliqua orientata verso l uscita situato al centro del flusso in corrispondenza della restrizione accentua l effetto Venturi com pensando adeguatamente la portata Compensazione della pressione bilanciamento dell otturatore La pressione in ingresso P1 sottoposta alle oscillazioni presenti nella rete di distribu zione oscillazioni che influenzano la pressione regolata P2 Infatti si possono notare aumenti di pressione in P2 quando P1 diminuisce di valore e diminuzioni in P2 quan do P1 cresce Questo fenomeno causato da differenti valori di superfici esposte alla pressione sulle due facce dell otturatore sufficiente che le forze in gioco contrap poste si eguaglino per annullarsi a vicenda in modo tale che le oscillazioni di pressione in ingresso non influenzino pi la pressione regolata in uscita Capitolo 11 Trattamento ed utilizzo 4 dell ari
34. di misura utilizzata il psi libbra pollice 1 psi 0 07 bar 14 5 psi 1 00 bar U Capitolo 6 A Pressione La tabella successiva compara le diverse unit di misura utilizzate come unit di misu ra della pressione Pressione kPa bar psi 1 kPa 0 01 0 145 lbar 1 14 5 lpsi 0 069 1 1kg cm 0 0981 14 2 Nella potenza a fluido salvo diverse prescrizioni ci si riferisce sempre alla pressione relativa quando ci si riferisce ad una pressione di esercizio di una apparecchiatura o di un impianto 7 1 7 2 6 Capitolo 7 PORTATA DEI GAS 7 1 Normal litro 7 2 Portata NORMAL LITRO Nel sistema SI la portata dei gas e perci dell aria viene espressa in m s o m h portata volumetrica kg s o kg min portata massica In pratica in pneumatica si fa riferimento all aria allo stato libero e perci viene impie gato il normal litro indicato simbolicamente NI Sarebbe preferibile usare la lettera minuscola per non confonderla con N Newton ma di uso comune l utilizzo della lettera maiuscola Impiegando come unit di misura del volume il metro cubo si parler di normal metro cubo Gim Il normal litro viene generalmente utilizzato come unit di misura e data la sua prati cit viene ammessa come il bar dal sistema internazionale PORTATA Nei definisce portata volumetrica Q il volume di fluido che passa attraverso una sezio ne nota nell unit di tempo V m Q c t S L
35. di pressione in uscita si mantiene solo con portata zero introducendo consumi la pressione in uscita diminuisce e con assorbimenti di 300 NI min il fattore di moltiplicazione diviene uno Il moltiplicatore continua a pompare ma non ottiene alcun risultato E necessario quindi procedere come si gi detto considerando anche che l apparec chio necessita di un certo tempo per caricare un certo volume al valore di pressione desiderato Curva del tempo di riempimento di un serbatoio di 10 litri 2 0 27 III III III ATA ANNZANNNNNNENE A di O Rapporto K P2 P1 P1 Pressione in ingresso bar P2 Pressione serbatoio bar N A A LIIILIIIO AA 6 pP Ri E dI f 0 8 B E J Tempo sec Capitolo 11 Trattamento ed utilizzo dell aria compressa 6 E possibile calcolare il tempo di riempimento di un volume noto per passare dalla pressione iniziale alla pressione finale tramite il moltiplicatore rapporto uguale a 2 P pressione di ingresso del moltiplicatore P pressione iniziale nel serbatoio P2 pressione finale nel serbatoio V volume del serbatoio Bisogna inizialmente calcolare il rapporto K tra la pressione iniziale nel serbatoio e la pressione in ingresso del moltiplicatore P2 P1 Calcolare poi il rapporto K tra la pressione finale nel serbatoio e la pressione in ingres so del moltiplicatore P2 P1 Sul grafico individuare il punto di inserz
36. flusso quando la bobina viene eccitata Questo serve ad aprire e chiudere alterna tivamente le sedi di passaggio dell aria grazie a guarnizioni montata sul nucleo mobile come mostra la figura ANELLO IN RAME COZZA lt NYRER N ee N A T l SS lS TRAFERRO sld N Y X y Y Ny Y Y Y Y Y y V y f AUU NG ASS Uff 777 NZ La forza magnetica dipende principalmente dal traferro cio dalla distanza che esiste tra armatura fissa e Mobile Il diagramma riportato alla pagina seguente illustra questo concetto Nella posizione di riposo la forza di circa 4 N a met della corsa ha raggiunto i 6 N ed alla fine ha raggiunto 10 N Questo significa che la velocit aumenta notevolmente durante la corsa Per solenolidi in corrente alternata bisogna considerare due fatti l induttivit cambia con la posizione dell armatura mobile la corrente e con essa la forza magnetica scende a zero due volte per ogni periodo Inizialmente con traferro massimo la forza e la resistenza induttiva sono molto basse Significa che una corrente di forte intensit sta passando nella bobina Capitolo 14 Valovie di controllo direzionale PNEUMAX FORZA 8 MAGNETICA POSIZIONE ARMATURA A RIPOSO D FORZA IN N 0 2 0 4 0 6 1 TRAFERRO mm Per questo motivo la reazione pi violenta rispetto ad una bobina in corrente con tinua Quando il traferro chiuso la resistenza total
37. genera la forza agendo sul singolo pistone dovr essere doppia rispetto a quella che genera la medesima forza agendo su due pistoni In uscita quindi otterremo una pressione doppia rispetto a quella in ingresso Alcune volte pu accadere che sia necessario avere a disposizione in un solo punto dell impianto un pressione pi alta rispetto quella di utilizzo nella parte rimanente ed il moltiplicatore pu risolvere il problema senza dovere dimensionare tutto il circuito per la pressione pi alta di utilizzo ivi compreso il compressore Bisogna per ricordare che questa apparecchiatura deve essere utilizzata solo per moltiplicare la pressione e conoscendo il consumo dell utenza interessata inserire un serbatoio di volume idoneo per l accumulo Al momento del bisogno il serbatoio prov veder alla fornitura di aria con pressione pi alta all utenza interessata Capitolo 11 Trattamento ed utilizzo dell aria compressa E necessario questo accorgimento perch in presenza di assorbimenti di aria il molti plicatore continuerebbe ad oscillare inseguendo il consumo senza mai raggiungere il valore di pressione desiderato P1 7 bar P1 6 bar P1 Pressione in ingresso bar T 2 uo 2 2 k O E Cc O Vv ep ke am TS T FT TTT A V Y 200 300 400 500 Portata NI min Come si pu vedere dal diagramma seguendo ad esempio la curva riferita ai 4 bar in alimentazione il valore doppio
38. ghiera per la chiusura con una sede per alloggiare l ogiva ed una filettatura che sposa quella del corpo Per le tubazioni in plastica sono reperibili anche raccordi a calzamento Il tubo viene infatti infilato su un codolo portagomma con estremit ingrossata Il tubo cos calzato viene poi bloccato con un dado di serraggio 6 Capitolo 13 UNIT DI LAVORO PNEUMATICHE 153 2 ls 15 4 155 15 6 15 7 15 8 159 15 10 sali 1E 2 EE 15 14 1315 13 16 15 17 15 18 119 Caratteristiche dei cilindri pneumatici Cilindri lineari Cilindri a semplice effetto Cilindri a doppio effetto Ammortizzamento di fine corsa Cilindri con anello magnetico Cilindri a stelo passante Cilindri tandem Cilindri a pi posizioni Cilindri ovali ed a sezione quadrata Cilindri ad asta gemellate Cilindri a corsa breve e compatti Cilindri senza stelo Normative e componenti di fissaggio Sensori di fine corsa Dimensionamento Attuatori rotanti Manipolazione pinze o mani di presa unit di traslazione Regolazione della velocit e blocco meccanico dello stelo ELEMENTI PNEUMATICI DI LAVORO Gli elementi pneumatici di lavoro attuatori sono gli organi finali di un sistema che compiono un lavoro meccanico svolgendo molteplici funzioni Gli attuatori che compiono spostamenti o rotazioni con movimenti alternativi vengo no chiamati cilindri Capitolo 13 Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa PNEUMAX 13 1 CARA
39. in entrambe le direzioni da un meccanismo a doppia ganascia ll bloccaggio avviene in maniera negativa cio Il meccanismo interviene ponendo allo scarico il segnale pneu matico di comando una molla provvede ad azionare le ganasce di blocco Non si deve considerare un dispositivo di sicurezza ma un componente che pu esse re inserito in un sistema che deve essere omologato Capitolo 13 gt Unit di lavoro pneumatiche O dell aria compressa 4 PNELUMAX La forza di serraggio in funzione della taglia dell apparecchio che possibile montare su microcilndri ISO 6432 a partire dal 20 e su cilindri ISO 15555 dal 32 al 125 Bisogna sempre utilizzare steli con superficie dura con riporto di cromo e nel caso di necessit di acciai inossidabili montare steli inox cromati N Capitolo 13 A Unit di lavoro pneumatiche 4 dell aria compressa PNEUMAX RIEPILOGO SIMBOLI Cilindro s e in spinta Cilindro s e in trazione Cilindro doppio effetto ammortizzato Cilindro doppio effetto Cilindro doppio stelo Cilindro senza stelo Attuatore rotante Pinza a doppio effetto agi i DI 6 Capitolo 14 VALVOLE DI CONTROLLO DIREZIONALE 14 1 Valvole di controllo direzionale 14 2 Metodi di costruzione 14 3 Comandi delle valvole 14 4 Elettrovalvole 14 5 Portate dei distributori 14 6 Evoluzione nei cablaggi di isole di elettrovalvole 14 1 VALVOLE DI CONTROLLO DIREZIONALE Le valvole di
40. in precedenza laria esercita una pressione di 1 033 kg su ogni cm perci questa pressione la si ha anche sulla superficie del mercurio contenuto nella vaschetta Nella parte superiore del tubo dopo che si rovesciato completamente vuoto di mercurio e di aria Si creato il vuoto e la pressione atmosferica viene a mancare to talmente In questo caso la pressione atmosferica invece di esercitare la sua azione dallalto e dal basso nell intero del tubo agisce solo dal basso verso l alto Come ci mostra l esperienza questa spinta sull unit di superficie equivale al peso della colonna di mercurio rapportata alla sezione del tubo spinta atmosferica 10 033 kg cm p tano dali peso kg eso unitario della lt 033kg cm colonna di mercurio sezione cm vuoto 1 cm 760 mm pressione atmosferica Nel tubo di Torricelli il mercurio si innalza a causa della pressione atmosferica procedendo con le stesse operazioni impiegando acqua al posto del mercurio utiliz zando un tubo lungo 11 metri si vedr che il livello dell acqua nell interno del tubo si porta a 10 055 m dal pelo della vaschetta Questa spinta equivale rapportata alla sezione del tubo ad 1 033 kg sulla superficie dilem Capitolo 3 La pressione atmosferica 3 3 UNIT DI MISURA DELLA PRESSIONE Quando si parla di pressione si deve distinguere pressione atmosferica pressione causata dal peso dell aria circa 1 kg cm
41. m ora Se un compressore a pistoni ha una portata di 50 m ora necessiter di un serbatoio a valle di 0 85 m 8350 litri Sceglieremo un serbatoio standard di 1000 litri compressori rotativi provvisti di regolazione in aspirazione non necessiterebbero di serbatolo a valle comungue in caso di necessit si pu utilizzare la formula che segue C Q 600 Per un compressore a palette con le medesime caratteristiche di portata del prece dente il serbatoio sar di 0 085 m 83 litri Sceglieremo un serbatoio standard di 100 litri E opportuno ricordare che i serbatoi di capacit superiore ai 25 litri sono sottoposti a collaudo dagli enti preposti per la prevenzione e sicurezza del lavoro 9 4 REFRIGERATORI ED ESSICCATORI Durante la compressione la temperatura dell aria aumenta ad un valore tale da assu mere una capacit di assorbimento al di sopra del valore di vapore d acqua contenuto all atto dell aspirazione dall atmosfera E assolutamente necessario eliminare drasti camente la possibilit che l acqua contenuta nell aria possa in qualche modo essere inviata lungo le condutture di distribuzione Se l aria surriscaldata si immette direttamente nella rete di distribuzione poich lungo il percorso si raffredda il punto di rugiada si abbassa ed il vapore d acqua condensa nelle tubazioni e scorre verso gli utilizzi e quindi alle apparecchiature Capitolo 9 gt PNEUMAX Produzione dell aria co
42. nord questo sar il polo della calamita definito nord poli di versi si attraggono poli uguali si respingono Se due magneti sono posti in serie luno con l altro il campo magnetico uguale a quello generato da una unica calamita delle stesse dimensioni Elettromagnetismo La corrente elettrica ed il magnetismo sono stretta mente correlati perch se un cavo percorso da cor rente elettrica genera un campo magnetico che deve essere visto come una serie di linee di forza che for mano anelli concentrici chiusi attorno al filo A Valovle di controllo direzionale Capitolo 14 Induzione Se attraverso questo campo magnetico si muove un cavo in esso si genera una cor rente elettrica Questa produzione di corrente elettrica viene chiamata induzione elet tromagnetica ll fenomeno viene usato nella dinamo e nei generatori dove si induce una corrente in una bobina che ruota in un campo magnetico statico Si pu produrre rispettivamente corrente continua od alternata Principio del trasformatore Un trasformatore formato da due o pi bobine avvolte comunemente attorno ad un nucleo di ferro come illustrato nella figura che segue Secondo il principio di azione e reazione una corrente alternata genera un campo magnetico alternato cos come un campo magnetico alternato genera una corrente alternata in una bobina che si trovi al proprio interno Se l avvolgimento primario ha un numero di spire maggiore rispetto al seco
43. per caso consultare i manuali tecnici dei produttori per acquisire informazioni sull utilizzo pi dettagliate Fare sempre attenzione quando si utilizza il lubrificatore di introdurre nell apparecchio olio compatibile con le mescole utilizzate 6 Capitolo 19 IL VUOTO IL VUOTO Il vuoto definito come la condizione in cui si trova uno spazio privo di materia o con tenente solo gas rarefatti L atmosfera terrestre esercita sulla superficie del pianeta a livello del mare una pres sione pari a 101 kPa 1 015 bar Il valore di tale pressione influenzato dalla altitudine ad esempio a 5000 m di quota la pressione vale 70 kPa La pressione atmosferica strettamente correlata con il vuoto Si ha il vuoto quando il valore di pressione inferiore a quello atmosferico si ha il vuo to assoluto quando la pressione atmosferica nulla La legge dei gas perfetti Boyle Mariotte afferma che a temperatura costante la pressione P inversamente proporzionale al volume V cio un aumento di volume comporta una diminuzione di pressione P x V cost Il livello del vuoto la misura per la pressione negativa e pu essere espressa utilizzan do differenti unit di misura bar Pa Torr mmHg di vuoto ecc DN Capitolo 19 A Il vuoto Il campo di impiego del vuoto si suddivide in tre settori principali soffiatori o basso vuoto da O a 20 kPa per ventilazione raffreddamento e pulizia vuoto indu
44. periodicamente sostituiti perch saturi Gli essiccatori ad adsorbimento sfruttano il principio di adesione capacit di tratte nere l acqua sulla propria superficie di materiali come il gel di silice Vengono periodicamente rigenerati con aria che soffia l elemento adsorbente 6 Capitolo 10 DISTRIBUZIONE DELL ARIA COMPRESSA 10 1 Tubazioni 10 2 Reti di distribuzione 10 3 Separatori di condensa 10 4 Perdite di carico e dimensionamenti 10 1 TUBAZIONI Nelle applicazioni industriali la rete dell aria compressa rappresenta un servizio gene rale e come l impianto elettrico ed idrico deve essere opportunamente dimensionato Il tipo di impianto pu variare con l uso e le applicazioni ma in ogni caso deve soddi sfare esigenze quali minimizzare la caduta di pressione tra compressore ed utenze ridurre al minimo i trafilamenti di aria nelle giunzioni garantire la separazione della condensa e l evacuazione della stessa L aria compressa viene distribuita ai punti di utilizzo attraverso una serie di tubazioni principali che rappresentano le arterie del sistema Il dimensionamento di queste tubazioni deve essere tale che anche nel punto pi lon tano della rete le caratteristiche di portata e pressione sino mantenute accettabili e la caduta di pressione dovuta alle perdite di carico sia contenuta entro valori intorno agli 0 5 bar 10 2 RETI DI DISTRIBUZIONE Da realizzazione di un sistema di distrib
45. possono realizzare tre precise posizioni Con un solo cilindro sarebbe impossibile realizzare un sistema che determini tre posizioni precise e ripetibili Con opportuni accorgimenti potremmo cercare di realizzare fermate intermedie ma avremmo enormi difficolt per ripetere in maniera precisa la fermata sempre nel me desimo punto Capitolo 13 Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa PNEUMAX A FTEOR iRNiNZZZA bE DE lt FA Z W ANA i SY TRE NA F AN S AN VA 7a _M N F a HH N UL 7 ESS NV ZAN JN CCL Ij N ESA NN G ARA Per un simile impiego l ancoraggio del cilindro deve essere fatto con gli steli ed con sigliabile utilizzare cilindri con corse brevi Due cilindri accoppiati in serie con steli separati e corse diverse possono anch essi de terminare tre posizioni Il cilindro posteriore quando attivato spinge quello anteriore per la propria corsa dopodich attivandolo finisce la propria corsa determinando la posizione finale Per entrambe le soluzioni le tre posizioni sono 1 posizione con cilindri a riposo 2 posizione con un cilindro attivato posizione con entrambi i cilindri attivati DOZZA Y 4 4 f 4 f f 4 f 4 n y A 4 4 f 9A 4 VA si Ri 4 AY A 7 A 7 A H LLA NJS S A VI VIZ ZA SSS A J gt 7 aT N IZ A NARED ANN di E S dh 77 H 4 ZAER Utilizzando la soluzione di cilindri abbinati c
46. pressione relativa pressione al di sopra della pressione atmosferica ed quella mi surata da strumenti chiamati manometri pressione assoluta somma delle due pressioni precedenti pressione relativa pressione atmosferica depressione pressione relativa minore di quella atmosferica misurata da strumenti chiamati vacuometri I suo valore massima si riferisce al vuoto barometrico o vuoto assoluto Nel sistema internazionale SI la pressione atmosferica vale al livello del mare 100 000 Pa che equivalgono a O Mpa Nel sistema fisico tale pressione vale 101 525 Pa 0 1015 MPa 6 Capitolo 4 STRUMENTI DI MISURA DELLA PRESSIONE 4 1 Manometri 3 2 Vacuometri o vuotometri 41 MANOMETRI Industrialmente la pressione relativa si misura con strumenti detti manometri di cui Il tipo pi usato il Bourdon Esso si basa sulla deformazione elastica di una molla metallica tubolare a sezione lenticolare ripiegata a forma semicircolare e soggetta interamente alla pressione esercitata dal fluido Una estremit della molla aperta e fissata ad un manicotto filettato esternamente per permettere il fissaggio dello strumento rimane in comunicazione con il fluido di cui si vuole misurare la pressione L altra estremit chiusa ed libera di muoversi sotto l azione del fluido che premen do internamente tende a raddrizzarla provocando un movimento dell estremit chiu sa proporzionale alla pressione applic
47. scarico ha infatti una sezione di passaggio notevole per consentire tale funzione Capitolo 21 TECNICA CIRCUITALE 21 1 Circuiti elementari 21 2 Diagrammi di flusso 21 3 Circuiti per cicli automatici e semiautomatici 21 4 Temporizzatori 21 5 Funzioni logiche INTRODUZIONE In questo capitolo saranno rappresentati alcuni circuiti pneumatici ed elettropneu matici a partire dai pi semplici sino ad arrivare a quelli relativamente complessi che realizzano movimentazioni con cicli fissi in maniera automatica o semiautomatica Le macchine con cicli di lavoro complessi e con alto numero di cilindri sono ormai governate da PLC che permettono cicli flessibili e modificabili semplicemente cam biando il programma Automazioni completamente pneumatiche sono sempre meno frequenti si limitano a cicli fissi molto semplici oppure utilizzate in ambienti con pe ricolo di esplosione Nella rappresentazione grafica di schemi pneumatici le apparecchiature sotto forma di simbolo vengono sempre disegnate nella posizione in cui si trovano con macchina a riposo Se un fine corsa attivato o premuto nella situazione descritta verr rappre sentato nello schema in quella condizione Nella schermistica elettrica le normative prevedono invece che il simbolo sia rappresentato nella propria posizione di riposo anche se a macchina ferma in realt attivo Capitolo 21 Tecnica circuitale 21 1 CIRCUITI ELEMENTARI La situazione di colle
48. semplice effetto la pri ma in alto la versione in spinta e la seconda in trazione con i relativi simboli grafici Si ricorda che i cilindri a semplice effetto sono limitati nella corsa proprio per la pre senza della molla che per propria natura non consente lunghezze illimitate e deve comunque essere alloggiata all interno del cilindro stesso Tranne casi particolari sono di piccolo alesaggio con corse brevi IN ODE TAANE lt 13 4 CILINDRI A DOPPIO EFFETTO Questo tipo di attuatore sviluppa una forza sia in spinta che in trazione inviando pres sione alternativamente ai due lati del pistone La forza in spinta e quella in trazione sono di diverso valore come gi detto Le applicazioni sono di diverso tipo ed in questo caso il carico pu essere vincolato allo stelo Dimensionando l apparecchio in maniera corretta possibile movimentare il carico applicato controllando facilmente la velocit Nei cilindri in generale il compito di fermare il carico viene affidato alle testate che rappresentano il riscontro meccanico di fine corsa EB lee Ae amp AL GS ENNA 7 Doppio effetto ammortizzato con cuscino d aria E fi Capitolo 13 Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa PNEUMAX Doppio effetto ammortizzato con paracolpi elastici Le immagini mostrano due differenti sistemi per attutire l energia cinetica finale affin ch le testate non subiscan
49. sono slave servo Capitolo 16 Sistemi seriali N Lo slave in ricezione e risponde solo se interrogato dal master Ogni nodo compo nente la rete ha un indirizzo proprio Se il master vuole raccogliere informazioni su tut ta la rete deve interrogare ciclicamente polling tutti i nodi uno per volta protocolli che usano questa modalit di accesso sono Profibus AS interface e CAN Interbus INTERBUS Interbus creato dalla tedesca Phoenix Contact ed presente da parecchi anni sul mercato Diffuso in Germania nell industria automobilistica Le informazioni partono da un unico master e viaggiano attraverso la linea di colle gamento in un unica direzione raggiungendo tutti i partecipanti della rete e di nuovo dai partecipanti verso il master Il tempo ciclo costante e non necessita di un file di configurazione in guanto il master dopo ogni accensione o reset invia una sequenza di messaggi che gli permettono di autoconfigurare la rete Ogni nodo della rete funziona da amplificatore di segnale quindi come detto consen te di coprire grandi distanze Non possibile disattivare alcun nodo durante il funzio namento Protocollo secondo norme DIN 19258 EN 50254 Struttura master slave Velocit di trasmissione 500 kbits sec Numera massimo di slave 256 Numero massimo ingressi uscite 4096 Collegamento ad anello chiuso Trasmissione RS 485 andata e ritorno sullo stesso cavo 4 fili Dis
50. taglia della valvola Le valvole di successive generazioni sono state progettate per ottimizzare al mas simo il rapporto dimensione portata Oggi diviene sempre pi importante ridurre dimensioni e pesi cercando di migliorare le prestazioni ed allungare la vita delle appa recchiature Nascono valvole che portano a bordo della spola le guarnizioni di tenuta spariscono i distanziali e le guarnizioni fisse con notevole razionalizzazione delle luci di passaggio Le portate aumentano notevolmente a parit di dimensione Le guarnizioni si muovono con la spola e le possiamo definire attive L immagine successiva mostra la sezione della valvola 5 2 con azionamento pneumatico e ritorno pneumatico differenziale interno che compie la funzione di una vera e propria molla Frrr 5 3 12 L area del comando pneumatico 14 superiore a quella di 12 quindi 14 prevale su 12 L alimentazione di aria compressa verso 12 viene inviata con un piccolo canale ricava to internamente al corpo direttamente dalla alimentazione principale 1 Capitolo 14 gt Valovie di controllo direzionale o Costruzione ad otturatore La costruzione ad otturatore caratterizzata da un tenuta frontale senza organi in strisciamento Il sistema di tenuta costituito da un disco provvisto di guarnizione che si stacca assialmente da una sede valvola In questa maniera si mettono in comuni cazione le vie della valvola Si ottengono tenute perfette e grosse portate anche co
51. varia tra i 100 e 400m La velocit di trasmissione viene impostata direttamente in fase di configurazione e settata automaticamente a tutti i dispositivi Protocollo secondo norme DIN E 19245 EN 50170 Struttura master slave Velocit di trasmissione da 9 6 kbits sec a 12 Mbits sec Numero massimo di partecipanti 32 126 con repeater Collegamento struttura in linea Interfaccia seriale RS 485 con due fili Lunghezza totale del bus alla massima velocit 100m La rete richiede resistenze di terminazione File di configurazione GSD Capitolo 16 Sistemi seriali CAN Il sistema CAN Controller Area Network stato sviluppato dalla Bosch allo sco po di ridurre drasticamente il cablaggio all interno di autoveicoli Il bus molto ve loce perch il protocollo di comunicazione semplice ed i messaggi sono brevi L uso del CAN dal settore automobilistico si esteso a tutti i settori industriali ed in modo particolare verso il livello basso di sensori attuatori A differenza dei moduli Profibus ed Interbus che vengono acquistati completi in que sto caso si possono comprare microprocessori da commercio ed utilizzando le speci fiche di ogni protocollo scrivere il software Partendo dal CAN Bosch nascono vari protocolli standard i cui due pi importanti sono CANopen DeviceNet CANopen CANopen CANopen tra tutti i bus di campo quello pi in espansione L ente di riferimento la
52. verificare il corretto tensionamento della fune e nel cilindro senza stelo quello della bandella di tenuta interna Per le particolari caratteristiche dei cilindri citati molte volte utile che l intervento di manutenzione venga effettuato dal personale del costruttore che in possesso di tutte le informazioni e gli strumenti per procedere ad un corretto intervento Anche gli accessori di fissaggio debbono essere controllati in particolare quelli oscil lanti che prevedono accoppiamenti perno foro In questi casi bisogna provvedere alla verifica dei giochi tra perno e bronzine e proce dere alle corretta e periodica lubrificazione delle parti Vale la pena di ricordare che i componenti pneumatici sono progettati per l impiego con aria compressa ad un valore massimo di 10 bar e la pressione generalmente usata in un impianto si attesta attorno ai 5 6 bar controllati da un regolatore di pressione che ne stabilizza il valore Il campo di pressione di funzionamento di ogni singola apparecchiatura riportato nelle relative sezioni sui cataloghi dei costruttori La fonte principale di guasti che si verificano sulle valvole da attribuire alla presen za di corpi estranei nell impianto che provocano danni alle guarnizioni di tenuta Per questo motivo essenziale l utilizzo di adeguati filtri capaci di trattenere le impurit liquide e solide Il filtro deve essere scaricato frequentemente con la semplice operazione di apertura di un rubine
53. 00 1800 2100 2400 Portata NI min Filtro standard 5 50 micron Curve di portata Pressione di alimentazione bar Portata massima consigliata un funzionamento ottimale i an dd I n D die a D g O Portata Nl min Filtro a coalescenza 0 1 micron amp Capitolo 11 Trattamento ed utilizzo 4 dell aria compressa PNELUMAX Questi diagrammi servono come esempio per la scelta del filtro corretto Se il fabbisogno in portata fosse per un filtro standard di 900 NI min con pressione di alimentazione di circa 6 bar risalendo dall asse delle portate sino ad incontrare la curva relativa di 6 3 bar potremo riscontrare una caduta di pressione sul relativo asse verticale di 0 55 bar Significa che durante l assorbimento della portata citata la pres sione a valle del filtro decade a circa 5 9 bar Il diagramma evidenzia inoltre che se il fabbisogno di aria dovesse aumentare consi derevolmente la caduta aumenta con essa fino a diventare inaccettabile quando Il suo valore circa 1 bar Scegliere in questi casi l apparecchio di taglia superiore Per i filtri a coalescenza la portata inferiore a parit di taglia a causa della porosit della cartuccia e per un funzionamento ottimale bene attenersi alle indicazioni de scritte dal diagramma relativo Tutti i valori di portata caduta contenuti nell area sottostante la linea tratteggiata sono da considerarsi corretti 11 2 RID
54. 13 Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa 6 I punti di incrocio tra forza e lunghezza che cadono all interno dell area delimitata dal diametro dello stelo relativo sono da considerarsi corretti La figura successiva mostra tutte le varianti di vincolo e le relative lunghezze di pres so flessione da considerare Lo corsa SITUAZIONE A LLLA HA 4 f f f f f f f f SITUAZIONE B A LL LSLLSLA4 Carico laterale La forza laterale che lo stelo di un cilindro pu sopportare dipende quasi per intero da guanto lo stelo stesso sporge E evidente che maggiore sar la corsa maggiore sar la sporgenza a Capitolo 13 o Unit di lavoro pneumatiche 4 dell aria compressa PNEUMAX E noto che il cilindro pneumatico male sopporta simili sollecitazioni si pu per ap prossimativamente calcolarne il valore con la seguente relazione Fpxl F 0 085 l L c dove Fp forza in spinta del pistone a 6 bar distanza minima tra mezzeria del pistone e guida dello stelo L Distanza minima tra punto di applicazione del carico e guida dello stelo c corsa del pistone Le distanze ed L sono quote da richiedere al costruttore del cilindro Temperatura di esercizio e contaminanti Un ultimo punto che merita attenzione l ambiente nel quale il cilindro sar destinato a lavorare Considerare sempre la temperatura di esercizio che nelle apparecchiature standard copre una forchetta m
55. 6 Dedicheremo l uscita 2 della valvola alla linea del primo gruppo l uscita 4 a quella del secondo e chiameremo la valvola selettore La fase successiva consiste nel collegare i fine corsa alle due linee dedicate secondo questo criterio collegare le alimentazioni attacco 1 di tutti i fine corsa appartenenti ai cilindri del primo gruppo tranne l ultimo alla linea del primo gruppo Nel nostro caso colleghe remo a lasciando libero l ultimo b Collegare inoltre l alimentazione della valvola di START alla stessa linea Collegare le alimentazioni attacco 1 di tutti i fine corsa appartenenti ai cilindri del secondo gruppo tranne l ultimo alla linea del secondo gruppo Collegheremo b lasciando libero l ultimo aj AUTOMATICO start 2 gt Do q 1 3 A AN pS AN am 1 3 1 3 1 MANUALE 1 gruppo 4 2 ren cm D A E 3 5 1 Dalla sequenza possiamo notare che il fine corsa b rappresenta l ultimo segnale li berato nel primo gruppo e lo abbiamo riconosciuto come impulsivo Lo adoperiamo quindi per attivare la linea del secondo gruppo inviandolo al comando 14 del selettore Identica situazione la abbiamo con a nel secondo gruppo infatti l ultimo segnale liberato a fine ciclo e servir inviando il proprio segnale al comando 12 del selettore a ripristinare le condizioni di partenza per un nuovo ciclo AUTOMATICO start Capitolo 21 Tecnica circuitale Ora non rimane che inviare alle valvole
56. ANTI In molte applicazioni vi la necessit di trasformare un movimento lineare in uno an golare per traslare degli oggetti tramite rotazione L angolo di rotazione pu essere pi o meno ampio Per angoli fino a 90 si pu usare un cilindro lineare vincolato con snodi alle estremit che aziona una leva con i medesimi vincoli e che trasformi la cor sa lineare in angolo di rotazione La figura mostra l applicazione in modo schematico ed evidenzia la scomposizione delle forza Fc generata dal cilindro nelle due componenti Fm ed Fx Fm la componente che dovr azionare la leva ed Fx la componente non attiva persa per compressione sulla leva La componente Fm sar uguale ad Fc con Fx O quando la leva ortogonale all asse del cilindro Durante la rimanente rotazione Fx lavora in trazione rispetto alla leva Supponiamo di dovere dimensionare il nostro cilindro in una situazione analoga Si desidera fare compiere ad una leva lunga 100mm una escursione angolare di 60 ed il momento da vincere pari a 20 Nm La pressione di esercizio di 6 bar Capitolo 13 Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa Per controbilanciare un momento di 20 Nm sono richiesti 20 Nm 0 1m 200 N Momento lunghezza leva in m La forza totale Fc del cilindro sar quindi 200 N sen 60 200 0 866 231 N 23 1 daN Conoscendo ora la forza necessaria e la pressione di esercizio possiamo calcolare l
57. CA VALVOLE ED ELETTROVALVOLE funzione simbo 4 HJE 2 312 normalchiusai ta Te 10 i 2 ui i Li 9 ii i F4 13 fe 12 13 s SIA 4 5 3 centri chiusi IA fe Ss Elettrici na solenoide diretta te solenoide gautoglim Cp solenoide olrnn esterna Riposizionamenti e azionamenti Meccanici 1 mola pa fermo mecc 2 posizioni pon fermo mecc 3 posizioni 5 sfera z E rullo tri rullo unirez _K rullo sensibile mE pedale A levo sensibile m i Pneumatici a pneumatico n pneumatico ritorno al centro pneumatico in depressione differenziale molla pneum differanziale _R alim esterna D Capitolo 23 Uso e manutenzione PNEUMAX SIMBOLOGIA PNEUMATICA CILINDRI Cilindri semplice effetto Cilindri con bloccastelo pistone magnetico n metaman aaa ritorno con molla AME pistone non magnetico ammortizzamenti regolabili Cilindrio doppio effetto Cilindri senza stelo stelo semplice con pistone magnetico stelo doppio passante con ammortizzamenti regolabili con ammortizzamenti non regolabili Cilindri a fune i QE con pistone magnetico l l l H con ammortizzamenti regolabili H H Cilindri a fune con pistone non magnetica con pistone magnetico con pistone magnetico 5 con ammortizzamenti regolabili H Cilindri telescopici semplice effetto
58. Cilindri montati in tandem doppio effetto in spinta stelo comune i Cilindri vari in spinta steli indipendenti Gilindri rotanti steli contrapporti Cilindri ad angola di contrapposti stelo comune rotazione limitato Cilindri a soffietto Cilindri non rotanti F Moltiplicatori di pressione doppia effetto stelo semplice H aria aria doppio effetto asta doppia doppio effetto asta doppia aria olio stelo passante accumulatore oleopneumatica sil Cilindri compatti guidati UI 11 15 17 21 25 27 29 57 43 69 71 107 139 145 157 161 165 173 181 205 209 Premessa Capitolo Capitolo Capitolo Capitolo Capitolo Capitolo Capitolo Capitolo Capitolo Capitolo Capitolo Capitolo Capitolo Capitolo Capitolo Capitolo Capitolo Capitolo Capitolo 18 19 Capitolo 20 Capitolo 2i Capitolo 22 Capitolo 23 6 INDICE Sistema Internazionale e unit di misura SI Amosfera Aria Pressione atmosferica Strumenti per la Misura della pressione Fisica dei gas Pressione Portata dei gas Pneumatica Produzione dell aria compressa Rete di distribuzione dell aria compressa Trattamento ed utilizzo dell aria compressa Raccordi tubi ed innesti rapidi Unit di lavoro pneumatiche Valvole di controllo direzionale Valvole ausiliarie Sistemi seriali Sistemi di controllo oleoidraulici Elastomeri e guarnizioni di tenuta Componenti per Il vuoto
59. E N A D Capitolo 15 U Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa A PNELUMAX La figura mostra come esempio le dimensioni da rispettare nei differenti diametri per cilindri pneumatici sottoposti alla ISO 15552 Le norme complete sono reperibili presso l ente nazionale di unificazione UNI Oltre alle dimensioni del cilindro base sono previste tabelle recepite da ISO rilasciate da enti unificatori nazionali come DIN ente di unificazione tedesco che salvo diver si accordi con il cliente indicano le tolleranze sulle corse dei cilindri DIN ISO 6431 E bene osservare che le tolleranze riferite alle corse prevedono sempre il segno pi Necessariamente anche gli accessori di fissaggio come flangie piedini cerniere ed altro vengono sottoposte a vincoli dimensionali per permettere una perfetta inter cambiabilit FLANGIA ANTERIORE DI FISSAGGIO F ere E La figura mostra come esempio le quote vincolate di una flangia anteriore Altri tipi di cilindri come gi citato si attengono a normative nazionali francesi come UNITOP ed il caso dei cilindri compatti con alesaggi da 212 a 100 Anche gli alesaggi dei cilindri sono standardizzati secondo la seguente cadenza Per microcilindri ISO 6432 8 10 12 16 20 25 Per cilindri ISO 15552 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 Anche cilindri non sottoposti a vincoli normativi mantengono le medesime cadenze ad ese
60. LOTAGGIO TENSIONE diagrammi mostrano l andamento del segnale in uscita assimilabile ad una retta in funzione di quello in ingresso Nelle applicazioni industriali la regolazione pi utilizzata quella elettrica gestita da schede elettroniche che ne elaborano il segnale PRESSIONE bar TENSIONE V Il diagramma illustra l assimilazione alla retta Capitolo 20 N Regolatore proporzionale A La gestione pu essere ad anello aperto oppure ad anello chiuso ANELLO APERTO m gt I Li Re DR Esempio di controllo della pressione ANELLO APERTO inputi dei Regolazione Regolatori sensori pneumatica ar agli attuatori meccanici o agli attuatori Q r A Unit elettronica proporzionale Nella gestione ad anello aperto il sistema non permette correzioni nel caso forze ester ne disturbino la prestazione dell organo finale gestito dal segnale di uscita della pro porzionale l errore si trascina fino a quando il disturbo non scompare L anello chiuso prevede invece il segnale di retroazione che confronta continuamente il valore di uscita con quello di riferimento ed in caso di errore procede alla correzione La figura alla pagina seguente mostra lo schema di funzionamento del regolatore elettronico proporzionale La retroaz
61. La potenza erogata dalla pompa il prodotto tra portata in aspira zione e livello di vuoto Potenza portata x livello di vuoto La potenza erogata strettamente legata alla taglia della pompa e ci consente solo di capire a quale livello di vuoto preferibile lavorare e non confrontare due pompe dif ferenti Conoscendo per il consumo di aria dell eiettore e la portata erogata in aspira zione possibile risalire alla efficienza indipendentemente dalla taglia della pompa Portata erogata Efficienza Portata in consumo Rappresentando il valore della efficienza a differenti livelli di vuoto possibile indivi duare quale pompa sfrutta meglio l energia assorbita nelle varie condizioni operative Portata NI s Grado di vuoto KPa Potenza erogata ow o o e Quando si realizza un sistema di manipolazione basato sul vuoto occorre sviluppare una forza sufficiente per una manipolazione sicura Capitolo 19 Il vuoto 6 A questo scopo fondamentale il ruolo della ventosa EFFICIENZA POTENZA EROGATA 0 0 20 40 60 80 0 20 40 60 80 Grado di vuoto kPa Grado di vuoto kPa Ventose L unit di presa nei sistemi a vuoto la ventosa Sviluppa la sua azione grazie al fatto che la pressione atmosferica circostante la preme contro l oggetto da reggere La forza che mantiene l oggetto premuto contro la ventosa nasce dalla diff
62. La velocit del cilindro pneumatico viene controllata quindi con un fluido non com primibile eliminando gli inconvenienti precedentemente descritti La figura mostra in modo molto schematico il principio di funzionamento che per nella realt sar com pbletato con una serie di altre valvole accessorie in grado di controllare oltre che la ve locit le fermate intermedie il raggiungimento della velocit massima in una direzione oppure nelle due direzioni Inoltre il dispositivo sar equipaggiato con un serbatoio addizionale per consentire di compensare la differenza di volume delle due camere del freno dovute alla presenza dello stelo Le combinazioni ottenibili sono molte e verranno illustrate con i simboli successiva mente Il dispositivo non pu essere utilizzato singolarmente perch non ha possibilit di generare alcun moto deve essere connesso meccanicamente ancorando il proprio stelo a quello del cilindro La figura illustra un freno di tipo parallelo con a bordo tutte le funzioni di stop di skio massima velocit e regolazione della velocit il tutto in entrambe le direzioni conformazione completa E possibile comunque avere dispositivi cos fatti integrati con cilindro pneumatico Questo consente come intuibile un notevole risparmio di spazio Capitolo 17 N Sistemi di comtrollo A oleoidraulici ha P NEUMAX 11 Tec a bos Mr A O MUUMMe e W FeFy r F F W WWWWy Wwwskw akxk 773 2 i E
63. OR 1 subito inviata al comando della valvola 3 attra verso la funzione di ritardo costituita dalla valvola regolatrice di flusso unidirezionale e dal piccolo serbatoio in serie ad essa Se questo segnale arriva per primo si afferma su quello liberato dalla AND 2 e commuta la valvola 3 chiudendo la via normalmente aperta Il segnale di uscita non attivo in quanto mancata la contemporaneit Se questa ci fosse stata l uscita della AND 2 sarebbe arrivata per prima per confermare la posizione disegnata in quanto libera da temporizzazioni Capitolo 22 J PNEUMAX Circuiti complemenetari Il segnale avrebbe raggiunto l uscita attraverso la via normalmente aperta della valvola 3 Se uno dei due pulsanti venisse rilasciato verrebbe a mancare il segnale in uscita della AND 2 e immediatamente l uscita della OR 1 avrebbe Il sopravvento sul suo lato di comando riferito alla valvola 3 chiudendone la via aperta Anche se il pulsante rilasciato venisse ripremuto immediatamente la situazione alla valvola 3 non cambierebbe e l uscita del dispositivo continuerebbe ad essere nulla Bisogna rilasciare entrambi i pulsanti e ripremerli una seconda volta per ottenere nuo vamente un segnale di uscita Circuito oscillante La funzione di oscillazione permette di connettere direttamente il dispositivo ad un cilindro ed una volta che il tutto sia alimentato con aria compressa il cilindro stesso comincia a compiere corse di andata e ritorno s
64. TTERISTICHE DEI CILINDRI PNEUMATICI cilindri pneumatici se dimensionati correttamente sono apparecchi insensibili a so vraccarichi sviluppano velocit elevate possono effettuare rapide inversioni di dire zione non influenzano in alcuna maniera l ambiente in cui lavorano forza sviluppata e velocit possono essere facilmente controllate ed hanno requisiti di manutenzione decisamente semplici Sono costituiti da una camicia generalmente cilindrica all interno della quale scorre un pistone ancorato ad uno stelo con guarnizioni di tenuta Sui due lati della camicia vengono posti due coperchi di chiusura uno dei quali con un foro centrale per permettere la fuoriuscita dello stelo coperchi definite testate sono ancorati meccanicamente alla camicia DI VW nA A ZZZ Il disegno mostra la composizione del cilindro in modo schematico Il movimento dello stelo nelle due direzioni viene attivato inviando aria compressa alternativamente nella camera anteriore o nella camera posteriore attraverso fori fi lettati ricavati sulle testate comunicanti con le due camere del cilindro 13 2 CILINDRI LINEARI Qono definiti lineari quei cilindri che eseguono un movimento rettilineo con il proprio stelo dalla posizione di stelo retratto alla posizione di stelo esteso e viceversa Compiono un lavoro meccanico esercitando una forza adeguata nel punto di applica zione La forza sviluppata da un cilindro pneumatico data da
65. UTTORI DI PRESSIONE Il riduttore di pressione un dispositivo che consente di ridurre e stabilizzare la pres sione dell aria a disposizione nell impianto Funziona secondo il principio della proporzionalit erogando in uscita una pressione proporzionale ad un segnale di riferimento Il suo utilizzo sempre necessario per fornire alle apparecchiature a valle la pressione corretta per il loro funzionamento Il segnale di riferimento nella maggior parte dei casi costituito dalla forza sviluppata caricando una molla attraverso una vite di regolazione Pi alta sar la forza sviluppata pi alta sar la pressione restituita all uscita Funzionamento Per impostare una pressione secondaria che dovr per forza essere minore di quella di alimentazione bisogna agire su di una vite che carica la molla di regolazione la quale agendo su di una membrana spinge un asta solidale con un otturatore Capitolo 11 Trattamento ed utilizzo dell aria compressa gt PNEUMAX Questa azione permette l apertura di un passaggio d aria dall ingresso verso l uscita Chiameremo P1 la pressione primaria e P2 la pressione secondaria P2 che alimenta l impianto a valle sale e comincia a reagire sulla superficie inferiore della membrana contrastando la forza della molla che agisce sulla parte superiore Al raggiungimento dell equilibrio tra le due forze la valvola ad otturatore si riporta nella posizione di chiusura Quando richie
66. VELOCITA 0 n Q Vv gt 5 Vv par Cc Q u e9 O O 0 2 0 4 0 6 0 8 1 1 2 1 4 1 6 18 2 velocit massima m sec Nel caso di sollecitazioni combinate ossia con momenti che agiscono contempora neamente pu risultare utile utilizzare la seguente equazione M M M K 100 e a aae e s100 Ms max M max M max Kmaxs K Nel caso di sollecitazioni pi gravose si possono applicare ai cilindri accessori quali guide lineari esterne alle quali ancorare il carico lasciando al cursore il compito di tra scinamento oppure guide supplementari da montare sul carrello esistente Capitolo 13 Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa 13 14 NORMATIVE E COMPONENTI DI FISSAGGIO In sede internazionale l ente di unificazione ISO ha provveduto ad emettere norme che regolano le dimensioni di base di alcuni cilindri La standardizzazione permette l intecambiabilit completa di cilindri costruiti da di versi produttori consentendo una facile reperibilit per il ricambio ed una ampia scelta di fornitori per il costruttore di macchine Le tabelle ISO 6432 standardizzano le dimensioni del microcilindro base i cui alessaggi vanno dal 28 al 225 ISO international standard organisation Per cilindri di diametri superiori dal 32 al 320 sono in vigore le norme ISO 15552 ex ISO 6451 VDMA 24562 DIMENSIONI CILINDRI E STELI D E S
67. a compressa PNEUMAX Dimensionamento del riduttore Il riduttore deve essere dimensionato per potere soddisfare la portata richiesta con una accettabile caduta della pressione impostata La capacit di portata dell apparec chio dipende dalla taglia ed i dati caratteristici vengono riportati sui diagrammi che costruttori di apparecchiature pneumatiche inseriscono nelle proprie documentazioni tecniche La curva rappresentata nel diagramma divisa in tre settori 1 Condizione iniziale con otturatore aperto con una piccola luce di passaggio che non consente alcuna regolazione vista la richiesta di aria in portata molto bassa Impos sibile qualsiasi risposta al variare della richiesta di aria in portata 2 Campo di regolazione utilizzabile 3 Condizione critica in cui otturatore completamente aperto con massima richiesta di aria in portata L aria raggiunge la Massima velocit consentita e la pressione P2 decade vertiginosamente La zona indicata con il numero 2 quella che viene rappresentata nei diagrammi per la scelta del riduttore Vengono tagliate le zone 1 e 3 che rappresentano condizioni non idonee per il funzionamento corretto dell apparecchio Un ampio campo di regolazione richiede una molla con caratteristiche di reazione pi forti che quelle previste per un campo meno ampio visto che lo spazio disponibile per l alloggiamento della molla fisso Se ad esempio volessimo impostare una pressione in uscita P2 d
68. a di pulizia dell aria ini ziata all atto della produzione quando i filtri di aspirazione e quelli di linea hanno effettuato la prima grossolana azione di filtraggio Scarico manuale Scarico automatico CS fs J I SSR N N N N N DSSS NA KSSS i Y a N SSA AVIRA N N NARE IEIS ES rn N ER PN SN Deflettore ad alette Schermo separatore L AV LD SLI Te 4 ITSFRATDKKXTI RRIA SEHR A ooo RTITA TTETT LLII TSIN sa SI SAX SS N TLTT TVO CV lt lt I TESI ARRREZES SAAS b LI A j Too TTT ST Wa SASIA Capitolo 11 U Trattamento ed utilizzo O dell aria compressa 4 PNELUMAX Riferendoci alla figura l aria entra nella parte superiore dell apparecchio IN ed incon tra un deflettore fisso ad alette inclinate che gli impone un andamento rotatorio piut tosto violento Le gocce d acqua e le impurit solide di dimensioni pi grandi vengono per effetto della forza centrifuga proiettate contro la parete del bicchiere e cadono per gravit sul fondo dello stesso Il contenuto del bicchiere protetto dalla zona turbolenta superiore da un separatore che fa da schermo mantenendo la parte inferiore in quiete Questo permette che lac qua rimanga sul fondo senza essere risucchiata in rete Prima di uscire dall
69. a portata pu essere calcolata moltiplicando la velocit del fluido per l area A della sezione di passaggio Q UXxXA Capitolo 7 Portata dei gas Essendo la velocit u espressa in m s e l area in m si avr m m m3 s S Nel SI l unit di misura della portata il m s ammesso esprimerla anche in s litri al secondo dove 1 l s 1 dm5 s Calcolare la portata di un fluido gassoso complesso dato che la sua velocit ca ratterizzata da molti parametri dovuti alla sua comprimibilit Il diagramma ch esegue mostra la relazione tra pressione e portata per un orifizio avente sezione di 1 mm SEZIONE EQUIVALENTE 1mm LIL OS LL SIISONLI ISIN JDN NIN IL NNO ANDATO IL NZ RARA HANI HAUSEN 100 120 QI min O Tp U Yi ma zZ zZ Lul Z O TE U Lul o o GAYUN PORTATA La zona delimitata dalla linea tratteggiata evidenzia la zona dove l aria raggiunge una velocit molto elevata molto vicina a quella del suono flusso sonico velocit che non pu aumentare anche se dovesse aumentare la differenza di pressione Entro questa area le curve assumono un andamento verticale Con differenza di pressione uguale a zero tra ingresso ed uscita non si avr alcuna portata Introducendo un AP si riscontrer una portata che sar pi elevata quanto pi grande sar Il AP l aria infatti scorrer sempre pi veloce attraverso l orifizio sino a quando la sua velocit
70. a sollevare di 120 Kg e la corsa del cilindro di 0 4 m 120 M Fax 0 4 S _ _ T__ P V 2 60 Fa 1 150N 0 4 Ritorniamo ora alla 2 F mg Fa 120 x 9 81 150 1327 2 N 132 7 daN Dalla tabella delle forze sviluppate dai cilindri alla pressione di 6 bar in spinta sceglie remo il cilindro decurtando alla forza teorica il 15 La scelta cade sul cilindro 63 che esprime una forza reale di 159 daN a 6 bar Saremo costretti ad utilizzare regolatori di flusso per limitare la velocit perch la for za disponibile per raggiungere 1 m sec esuberante Se il movimento del carico fosse invertito e fosse discendente bisogna sottrarre alla forza di accelerazione il peso del carico resistente quindi F Fa mg Di sicuro il segno della forza F sar un segno negativo questo significa che la forza peso anzich opporsi al movimento lo favorisce ed incrementa la forza che genera accelerazione Utilizzeremo regolatori di flusso per limitare la velocit Capitolo 13 Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa Carico orizzontale Quando invece il carico sostenuto e la posizione di lavoro orizzontale la forza resi stente che insiste sul piano deve essere moltiplicata per il coefficiente di attrito Questo coefficiente varia a seconda dei materiali che entrano in contatto I F Fa umg Se assumiamo O0 il valore medio del coefficiente di attrito u si capisce chiaramente c
71. ale o Maggiore al valore calcolato Il sistema pignone cremagliera il pi utilizzato esistono per altri apparecchi che sono costituiti da un rotore inserito in una sede cilindrica ll rotore dotato di guarni zioni di tenuta per la separazione delle due camere Fermi meccanici regolabili deter minano langolo di rotazione ALETTA ROTANTE 13 18 MANIPOLAZIONE PINZE O MANI DI PRESA UNIT DI TRASLAZIONE Questi attuatori sono prodotti per servire il settore di automazione che si occupa di robotica manipolazione assemblaggio etc Sono apparecchiature particolari ed il cilindro pneumatico che le aziona permette la chiusura o l apertura delle dita che possono afferrare diversi oggetti Ne esistono di svariati tipi e di svariate dimensioni per potere servire i settori citati nella maniera pi completa possibile Il dimensionamento della mani di presa si diffe renzia completamente dagli altri cilindri La forza di presa totale espressa la somma aritmetica della forza di ogni singolo dito e deve avere un valore di 10 o 20 volte il peso dell oggetto che andr ad afferrare Il motivo di un simile dimensionamento che nella stragrande maggioranza dei casi la pinza si muove su di un altro attuatore per trasferire il pezzo e molte volte il movimento di rotazione veloce La pinza in virt della forza centrifuga o del coefficiente di attrito del materiale costituente l oggetto potrebbe rilasciare il pezzo durante il lavoro C
72. alit a condizione che il protocollo usato sia il medesimo principali protocolli standard sono Interbus Profibus CANopen DeviceNet AS interface protocolli standard differiscono tra loro per alcune caratteristiche tecniche quali Tipologia della rete Tipologia di comunicazione Velocit di trasmissione Numero dei partecipanti master compreso Lunghezza della rete Mezzo di trasmissione Prima di illustrare le caratteristiche principali dei bus di campo spieghiamo il significa to di alcuni termini che incontreremo in seguito Nodi Dispositivi che compongono la rete Master Dispositivo che controlla il bus di campo PLC PC schede dedicate ecc Slave Dispositivo provvisto di uscite che riceve comandi dal master e li trasferisce agli attuatori valvole Motori lampade etc Se dispone di ingressi invia le informazio ni che arrivano dai sensori pulsanti finecorsa ecc direttamente al master Repeater Amplificatore che permette di migliorare i segnali elettrici in rete per copri re distanze maggiori Gateway Passerella che permette di collegare tra loro due protocolli diversi Capitolo 16 Sistemi seriali Baude rate Indica la velocit di trasmissione di un sistema di comunicazione in Bit al secondo Interfaccia Standard utilizzato per trasmettere i segnali elettrici Serial Polling Interrogazione ciclica del master ai nodi della rete Tempo ciclo Tempo tota
73. amentali SI 1 2 Unit derivate SI multipli e sottomultipli 1 3 Scale di temperatura 11 UNIT FONDAMENTALI SI Il sistema internazionale SI il sistema che valuta per mezzo di unit di misura tecni camente stabilite ed accettate internazionalmente tutte le grandezze fisiche Esso si basa su sette unit fondamentali vedi tabella da cui vengono derivate le unli t di tutte le altre grandezze b UNITA SI UNIT AMMESSE RELAZIONI OO TTo o Massa chilogrammo grammo g 19 0 001kg tonnellata t It 1000 kg Tempo secondo minuto min ora h giorno d Le e GRANDEZZE Imin 60s 1h 36005 ld 864405 Intensit d ampere corrente elettrica Temperatura Kelvin grado Celsius 0 C 273 15K m kg S A K cd mol Capitolo 1 Sistema internazionale e unit di misura SI 12 UNIT DERIVATE Le unit derivate che interessano il settore della pneumatica sono riportate nella ta bella che segue DI te UNIT SI UNIT AMMESSE E nome simsoro nome smeoro Forza Newton N Kgm s Pressione Pascal Pa N m bar lbar 100000Pa millibar Imbar 100Pa Lavoro Energia Joule J Calore Nm kilowattora kwh Ikwh 3 6MJ Potenza watt W J s 1W 1J s Frequenza herz Hz 1 S Volume metrocubo 11 1dm litro m Im 1000 In alcune applicazioni la forza viene ancora espressa in kp chilogrammi peso II N Newton ora diventato di uso comune si ricorda la relazione esis
74. apitolo 13 N Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa A PNELUMAX L apertura e la chiusura delle dita pu essere parallela angolare a 50 e 180 oppure con funzione autocentrante nel caso delle pinze a tre dita Ogni famiglia di pinze offre differenti prestazioni in funzione dei diametri e della lun ghezza degli accessori che si montano sulle dita N ZA AN aa 7 La sezione mostra il sistema di leverismo adottato per il movimento parallelo delle dita Per la manipolazione di pezzi di grandi dimensioni si utilizzano mani a grande corsa di apertura e le dita sono sincronizzate da un sistema pignone cremagliera Per ognuna di queste mani sono previste tre differenti corse Capitolo 13 Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa PNEUMAX Per ognuna delle pinze la forza totale di presa diminuisce all aumentare della quota H I cataloghi indicano sui diagrammi la relazione tra forza e quota H Il programma di manipolazione viene completato dalle unit lineari di traslazione e da attuatori rotanti dedicati su cui molto spesso vengono montate le mani di presa per formare veri e propri manipolatori Semislitte slitte e cilindri comp
75. apri e chiudi sono posti per favorire la let tura dello schema in modo pulito rispettivamente sul lato destro e sul lato sinistro In realt saranno incrociati sui due versanti della porta con un apri ed un chiudi Nella versione elettropneumatica il selettore non necessario perch non dobbiamo preoccuparci in presenza di segnali elettrici di inibire la via di scarico N mM sg l N n SI pe F 1 I pulsanti elettrici sono semplicemente collegati in parallelo Anche in questo caso il permanere di uno qualsiasi dei comandi inibisce il segnale op posto sia nella versione pneumatica che in quella elettrica Capitolo 21 Tecnica circuitale 21 2 DIAGRAMMI DI FLUSSO DESCRIZIONE DELLA SEQUENZA Quando uno o pi cilindri si muovono secondo una sequenza preordinata necessa rio che questa sia descritta in modo chiaro e preciso Innanzi tutto le posizioni di stelo retratto e di stelo esteso di un cilindro saranno indi cate con il segno meno ed il segno pi Ogni cilindro sar etichettato con una lettera dell alfabeto maiuscola Se un cilindro possiede etichetta A A indicher la posizione di stelo esteso ed A la posizione dello stelo retratto Ogni sensore di quel cilindro avr la medesima etichetta ma con lettera minuscola con pedice O se il sensore rileva la posizione meno
76. aratteristiche Pressione di alimentazione bar 2 5 4 2 i O p W O pan aN co o U 600 800 1000 1200 1400 Portata NI min La scelta del lubrificatore viene determinata dal valore della portata necessaria per alimentare l impianto e dalla relativa perdita di carico che si viene a determinare Il diagramma mostra con tre differenti pressioni di alimentazione quali siano le diffe renti perdite di carico a parit di portata 11 4 GRUPPI F R L gruppi di condizionamento costituiscono un unit indispensabile affinch l aria forni ta al componenti pneumatici sia secca e pulita regolata come pressione e lubrificata se necessario Capitolo 11 Trattamento ed utilizzo 4 dell aria compressa PNELUMAX Sono costituiti da un filtro da un riduttore di pressione e da un lubrificatore intercon nessi in un unico blocco Vengono chiamati F R L che sono le iniziali dei singoli com ponenti e vengono montati a monte delle apparecchiature nell ordine indicato 11 5 SCELTA DEL GRUPPO F R L Per una scelta del gruppo occorre analizzare i diagrammi di impiego che le aziende del settore elaborano tenendo comunque presente i requisiti necessari per una cor retta applicazione Tali requisiti sono rappresentati dal grado di filtrazione richiesto dalla portata d aria necessaria dalla pressione ridotta e dalla necessit o meno di l
77. area del pistone Area Forza Pressione 23 1 6 3 85 cm Che corrisponde ad una circonferenza di diametro 22 14 mm Il cilindro che dovremo considerare per il momento il 25 Sappiamo per che il rapporto di carico deve essere al massimo uguale al 70 cosa che ci fa decidere di utilizzare il O 32 Passiamo ora al calcolo della corsa definendo la corda che sottende l arco di circonferenza direttamente in mm Lunghezza della leva x sen 30 x 2 100 x 0 5 x 2 100 mm Per consentire maggiori angoli di rotazione si utilizza invece un cilindro dedicato chia mato attuatore rotante Sono apparecchi muniti di meccanismo pignone cremagliera come mostrato nella figura riportata alla pagina seguente L albero che fuoriesce dal blocco centrale collegato ad un pignone che ingrana su di una cremagliera mossa alternativamente da due pistoni Viene cos generata una cop pia la cui entit dipende dalle dimensioni dell attuatore e dalla pressione di esercizio Il dimensionamento di questo apparecchio viene fatto tenendo in considerazione la velocit di rotazione e l angolo di attuazione In presenza di velocit di rotazione lenta 90 in pi di 2 secondi la coppia generata il principale valore da considerare conoscendo massa e raggio di applicazione Se in vece la rotazione avviene velocemente 90 in meno di 1 secondo necessario fare attenzione alla energia cinetica da smorzare Capitolo 13 Unit di lavoro pn
78. ata Per mezzo dell ingranamento di un settore con una rotella il movimento di questa estremit non vincolata viene amplificato in modo che un indice fissato sull asse della rotella indichi il valore della pressione Manometro di Bourdon U Capitolo 4 Strumenti di misura 4 della pressione PNEUMAX 4 2 VACUOMETRI O VUOTOMETRI vacuometri sono manometri per la misura di pressioni inferiori alla pressione atmo sferica Negli impianti industriali la depressione si misura con strumenti di tipo Bourdon che possono essere graduati in decimi di bar in cm di mercurio o mm di acqua a seconda dello scopo a cui sono destinati 6 Capitolo 5 FISICA DEI GAS 5 1 Forze di coesione forze di repulsione 5 2 Legge di Boyle Mariotte 5 53 Legge di Gay Lussac 5 4 Umidit dell aria 5 1 FORZE DI COESIONE FORZE DI REPULSIONE L aria atmosferica un composto gassoso e come corpi solidi costituito da mole cole La molecola la pi piccola combinazione di atomi che costituiscono un composto chimico Come gi accennato Nei solidi le molecole sono soggette a forze di attrazione di elevata intensit che ren dono coese le molecole obbligandole a mantenere posizioni ben precise Nei liquidi tale intensit meno accentuata per cui le forze di coesione sono deboli liquidi infatti hanno un volume proprio ed assumono la forma del recipiente che li contiene Nei gas e quindi nell aria fra le mo
79. ate 2 e 4 significa intrappolare nelle due camere del cilindro la pressione in quel momento presente Il cilindro continuer la propria corsa fino a quando le forze che agiscono sui due lati del pistone raggiungono l equilibrio A questo punto lo stelo del cilindro si ferma E una valvola utilizzata quindi per effettuare fermate intermedie ma senza possibilit di ripetere la medesima posizione una seconda volta e in caso di tra filamenti dai rac cordi lo stop precario perch le forze contrapposte si squilibrano Pu essere impiegato come gi accennato con meccanismi di blocco dello stelo Capitolo 14 Valovle di controllo direzionale 5 3 centri aperti o allo scarico La differenza con la precedente valvola sta nella posizione centrale In questo caso l alimentazione viene intercettata e le mandate 2 e 4 sono allo scarico attraverso e 5 Le camere dell attuatore comandato sono a pressione atmosferica Un cilindro pu es sere liberamente mosso lungo tutta la corsa manualmente Una delle applicazioni pu essere rappresentata dal comando di un motore pneumatico con senso di rotazione orario od antiorario a seconda dei comandi 12 e 14 la posizione centrale ne determina la fermata Capitolo 14 Valovie di controllo direzionale 6 5 3 centri alimentati o in pressione La posizione centrale alimenta le due camere del cilindro ed intercetta entrambi gli scari chi E molto utile nelle applicazioni con blocco
80. ati tecnici forniti dai costruttori sui loro cataloghi per la verifica dell applicabilit A volte sono disponibili sulle do cumentazioni tecniche diagrammi sui quali conoscendo massa velocit e pressione di alimentazione si pu immediatamente verificare il corretto dimensionamento del cilindro Alesaggio cilindro mm alimentazione 6 bar 3 KIT O TF a E T TNA T e T T RM Lio o MIL I ATTTTTTTT ILE 1 DOP Velocit del pistone m sec 1000 1500 2000 3000 4000 5000 Carico in movimento Kg Tutti i punti riferiti a massa e velocit che si ritrovano all interno dell area compresa di ogni singolo cilindro considerato sono da ritenersi valori corretti per un buon funzio namento dell ammortizzo Ora verifichiamo ad esempio i dati calcolati per l utilizzo del cilindro in posizione ver ticale che con un alesaggio da 65 mm movimentava una massa di 120 Kg ad una velocit di 1 m sec Congiungendo i valori conosciuti sul diagramma ci accorgiamo che il punto cade al di fuori dell area contenuta dal 63 questo vuole dire che in simili condizioni il cilindro non sopporterebbe gli urti Bisogna scegliere il cilindro in grado di assorbirli nel nostro caso l alesaggio di 80 mm sar appena sufficiente Capitolo 13 Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa Carico di punta Il carico di punta la sollecitazione composta di presso flessione che si manifesta su un asta nel nostro caso d
81. atti guidati sono le unit di traslazione gli attuatori ro tanti a singola e doppia cremagliera le unit di rotazione Le unit lineari possono essere dimensionate come un qualsiasi cilindro cos come le unit di rotazione seguono criteri di dimensionamento degli attuatori rotanti Capitolo 13 J PNEUMAX Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa 13 19 REGOLAZIONE DELLA VELOCIT Per tutte le tipologie di attuatori incontrate sino ad ora la regolazione della velocit di attuazione viene effettuata controllando laria della camera in scarico salvo casi particolari Essendo comunque l aria un gas comprimibile la regolazione risulta difficoltosa so prattutto alle basse velocit Non possibile ottenere velocit costanti perch qual siasi variazione dovuta al carico resistente a sbalzi di temperatura o di pressione si traducono in variabili che influenzano la regolazione Per semplicit illustreremo in modo schematico il sistema di regolazione della velocit SPINTA A CARICO ACCELERAZIONE PNEUMATICO B i o ALLISIIA ALLISIZA 7 SLLLS La KAA G OUA STROZZATURA Quando si alimenta la camera posteriore la camera anteriore posta in scarico e tra via di evacuazione della valvola di comando e cilindro viene interposta una strozzatu ra variabile che controlla la portata nella direzione della freccia Quello c
82. bbe causare malfunzionamenti dell apparecchio Filtrare l aria con una cartuccia di almeno 20 micron o Regolatore proporzionale Capitolo 20 Non necessariamente il valore minimo del segnale di riferimento corrisponde ad una uscita in pressione di valore zero L inclinazione e l origine della retta possono essere variate cos come altri parametri operativi quali l unit di misura della pressione la pressione minima per la quale l apparecchio interviene sulla regolazione etc Queste operazioni sono consentite agendo nella modalit set up del display oppure in assenza di quest ultima i parametri operativi desiderati possono essere settati di rettamente dalla casa produttrice ed in questo caso non modificabili dall utilizzatore Il regolatore elettronico proporzionale deve per proprie caratteristiche mantenere il pi possibile costante una pressione impostata anche con grandi richieste di aria a valle naturalmente entro i valori permessi 7 00 6 00 5 00 4 00 3 00 2 00 1 00 LDL 0 00 Pressione di uscita bar 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 30 40 50 60 70 80 90 Portata NI min Pressione di uscita bar In alimentazione In scarico Altrettanto pronto nella risposta deve essere nel caso di ripristino della pressione quando l apparecchio posto in scarico La via di
83. ca distribuita comunemente ha una forma d onda sinusoidale ed il va lore misurato in V non il picco pi alto dell onda ma un valore inferiore indicato con la linea tratteggiata sul diagramma che viene definito di tensione efficace Veff N Capitolo 14 amp Valovie di controllo direzionale Sine Wave La frequenza La frequenza il numero di cicli di andata e ritorno che vengono effettuati in un se condo La frequenza si misura in Hz Herz In Europa la corrente alternata ha frequen za di 50 Hz in America di 60 Hz gt Ce GO tz i Corrente continua La corrente continua caratterizzata da un flusso di corrente di intensit e direzione costanti nel tempo In corrente continua a differenza della alternata molto impor tante rispettare il verso della corrente ovvero la polarit La resistenza Un conduttore a seconda del materiale di cui costituito si oppone al passaggio di corrente offrendo una resistenza A parit di materiale un cavo corto e di grande dia metro ha una resistenza inferiore a quella di un cavo lungo e sottile Il paragone con i tubi pneumatici corretto anche se in pneumatica non esiste alcuna unit di misura per la resistenza ma per il suo contrario e cio la conduttanza La capacit di flusso misurata con la sezione equivalente in mm o con fattori di flusso kv o Cv L unit di misura elettrica della resistenza Ohm La resistenza anche un compo nente elettr
84. che per un determinato quantitativo di gas il prodotto del volume per la pressione assoluta costante p xV p xV p xV _T_ costante 5 3 LEGGE DI GAY LUSSAC Al volume di una quantit di gas a pressione costante direttamente proporzionale alla temperatura e di conseguenza a volume costante la pressione varia in proporzione diretta al va riare della temperatura p p 1 i T da cui si deduce che passando da una pressione iniziale ad una pressione finale pi elevata si ha un aumento della temperatura e viceversa passando ad una pressione pi bassa la temperatura diminuisce La compressione genera calore e l espansione assorbe calore Le leggi di Boyle Mariotte e Gay Lussac sono valide in modo esatto solamente nel caso di gas perfetti gas reali puri come l idrogeno l ossigeno l azoto o Miscele di gas come l aria seguono comunque con buona approssimazione le suddette leggi special mente guando le pressioni sono modeste e le temperature non troppo basse Nella pneumatica le variazioni di temperatura sono minime mentre sono notevoli quelle di pressione e volume La legge di Boyle Mariotte quindi fondamentale per il dimensionamento della maggior parte dei componenti delle trasmissioni pneumati che dai serbatoi agli attuatori Capitolo 5 Fisica dei gas 5 4 5 4 6 UMIDIT DELL ARIA Una certa percentuale di vapore acqueo sempre presente nell aria atmosferica Quando l a
85. che comandano i cilindri i segnali provenienti dalle uscite dei fine corsa e dallo START A AUTOMATICO start AUTOMATICO Capitolo 21 Tecnica circuitale PNEUMAX START GO 3 Il ciclo pu funzionare in continuo se il comando viene impostato su automatico oppure se impostato su Manuale compiere un ciclo singolo Nella versione elettropneumatica possibile arrivare ad una soluzione simile utilizzan do un rel da sfruttare come memoria Allo scopo ricordiamo il funzionamento del rel rel sono componenti elettromeccanici costituiti da un elettromagnete e da un anco ra di materiale ferromagnetico che viene attratta quando si invia una corrente elettri ca al solenoide L ancora vincolata meccanicamente ad alcuni contatti che vengono chiusi o aperti dal movimento dell ancora stessa Vengono spesso utilizzati rel con contatti in scambio come quelli mostrati in figura esistono rel da uno a quattro con tatti in scambio La funzione di autoritenuta viene utilizzata quando si invia un segnale elettrico impulsivo al rel il quale provvede ad autoalimentarsi anche quando il segna le di comando viene a mancare t R1 START STOP Capitolo 21 Tecnica circuitale Lo schema mostra il sistema di autoritenuta Quando START viene premuto la bobina del rel R1 viene eccitata attiva un proprio contatto in parallelo al pulsante di partenza e si autoalimenta Quando SART vie
86. che se il cilindro posizionato in un luogo poco accessibile oppure sia di dimensioni tali che l azionamento diretto non sia pos sibile IN questo caso facciamo una operazione di comando a distanza utilizzando la valvola di comando manuale di piccole dimensioni con forze di attuazione basse ed andare a pilotare una valvola con comando pneumatico vicino al cilindro o di adegua te dimensioni per il cilindro da servire Eseguliamo in questo caso un telecomando o comando remoto e nel caso di pilotag gio verso una valvola pi grande una amplificazione di flusso A riposo Azionato La funzione da diretta diventa indiretta ma dal punto di vista funzionale l operazione eseguita dal cilindro rimane identica Se osserviamo la posizione delle valvole disegnate vediamo che il livello di comando posto in una fascia inferiore dello schema e le linee di pilotaggio sono tratteggiate Si distinguono sempre in questo modo le condotte che portano segnali di comando mentre le linee di pressione principali sono continue Capitolo 21 Tecnica circuitale Ad 224 OV A riposo Azionato L eguivalente elettropneumatico illustrato in figura La porzione pilota della elettrovalvola si comporta come un valvola 3 2 che pilota il corpo di una 5 2 amplificando il segnale in portata Una funzione molto comune quella di memoria Questa funzione ci permette di mantenere il segnale in uscita di una valvola bistabile utilizzando un
87. condario mentre il primario costituito dalla bobina La spira chiusa ha una resi stenza ohmica uguale a zero e quindi lo sfasamento sar vicino ai 90 La tensione sar anch essa prossima allo zero e la corrente molto alta Questa corrente crea un secondo campo magnetico spostato in ritardo di 90 rispetto al campo magnetico principale Capitolo 14 pe Valovie di controllo direzionale PNEUMAX CAMPO MAGNETICO CAMPO MAGNETICO PRINCIPALE INDOTTO CORRENTE BOBINA CORRENTE INDOTTA La figura mostra il risultato finale e come si pu notare l effetto del secondo campo magnetico annulla la pulsazione Viene in questa maniera eliminato il ronzio Una meccanica provvista di anello chiuso pu funzionare anche in corrente continua perch non si innesta il fenomeno descritto visto che il trasformatore funziona solo con corrente alternata tensioni comunemente usate 220 110 24 V 50 60 Hz Sistemi multipolari e seriali funzionano solo con 24 V c c SCARICO AA USCITA user ML La figura mostra una elettrovalvola definita ad azionamento diretto L aria infatti tran sita direttamente attraverso la Meccanica dell insieme dall ingresso verso l uscita E esattamente una 3 2 N C con costruzione ad otturatore Nelle condizioni descritte nella figura cio a riposo l aria in ingresso intercettata e l uscita in scarico attraverso il foro centrale del nucleo fisso Capitolo 14 Valovie di controllo direzionale
88. crea una differenza di pressione tra la sezione del tubo A1 ed A2 Nella sezione A2 la pressione diminuisce ed aumenta la velocit del flusso Questa differenza di pressione provoca l aspirazione dell olio del serbatoio che sale lungo il tubicino Una valvola regolatrice di flusso dosa l olio che viene immesso nella zona nella quale l aria transita pi velocemente Le gocce vengono frantumate dall aria e le parti pi Capitolo 11 U Trattamento ed utilizzo o dell aria compressa 4 PNELUMAX piccole trascinate con essa in sospensione La miscela aria olio pu percorrere di stanze relativamente lunghe anche 10 12 metri dipende per dalla conformazione dell impianto Se il flusso di aria deve transitare attraverso raccordi a gomito T etc questa distanza si pu drasticamente ridurre Bisogna comunque tenere presente che la maggior parte dell olio di lubrificazione sar inviato in quelle zone del circuito in cui l assorbimento di portata Maggiore Bisogna sempre utilizzare olio compatibile con le mescole delle guarnizioni utilizzate sulle apparecchiature da lubrificare Un olio non compatibile genera danni irreversibili provocando rigonfiamenti o riduzioni di volume delle guarnizioni con le quali entra in contatto Inceppamenti o perdite di aria eccessive sono i danni comunemente riscon trabili Nessun lubrificatore pu quindi funzionare se lolio introdotto inadatto Non sufficiente che possa essere facilmente polv
89. d il tipo di azionamento Ogni quadrato rappresentato nel simbolo corrisponde ad una posizione ed all interno di ognuno viene definita graficamente la funzione Il simbolo sopra riportato raffigura una valvola 2 2 N C assumendo il quadrato di de stra come posizione di riposo A completare il simbolo si aggiungeranno poi il tipo di comando e numeri che identificano tutti gli attacchi Nel simbolo la valvola assume sempre la posizione adiacente al comando ricevuto POSIZIONI DELLA VALVOLA Le normative prevedono che la via di alimentazione sia identificata con il numero 1 e sia sempre indicata nel quadrato che definisce la posizione di riposo La via di uscita nel caso 2 2 e 3 2 sempre definita dal numero 2 nel medesimo quadrato Gli attacchi di comando sono numerati con 10 e 12 10 il comando adiacente alla posizione di riposo e 12 quello adiacente alla seconda posizione 2 2 i e 1 0 31 31 Capitolo 14 J PNEUMAX Valovie di controllo direzionale Il simbolo sopra disegnato rappresenta una valvola 3 2 N C eccome si pu vedere possiede la via di scarico numerata con 3 ed in condizioni di riposo l uscita 2 non Intercettata come nel caso della 2 2 ma collegata allo scarico 3 Le frecce indicano la direzione del flusso Si pu notare come i numeri di identificazione progressivamente aumentino all aumentare del numero delle vie e quelli di comando rimangan
90. del cilindro e pedice 1 se rileva la posizione pi Nel nostro caso quindi a ed a Laseguenza pi semplice da descrivere rappresentata dal moto alternativo automatico diuncilindrochealcomandodiavvioinizialaciclicache vieneinterrotta al segnale di stop Potremmo descriverla in maniera letterale oppure rappresentarla graficamente A A A A La descrizione letterale indica solo la posizione in sequenza del cilindro e non eviden zia affatto il segnale di start stop e dove siano sensori di fine corsa che contribuisco no alla ciclica automatica La rappresentazione grafica ci permette di colmare queste lacune Si immagini di avere un cilindro che abbia sulla cima dello stelo una penna Sotto que sta penna scorre un foglio di carta come mostrato in figura IE Durante la traslazione la matita traccer sul foglio delle linee orizzontali nelle due po sizioni di stazionamento e delle linee inclinate durante Il movimento tra una delle due posizioni L inclinazione delle linee sar pi o meno accentuata in funzione della velocit di attuazione del cilindro stesso che per non un elemento interessante quando si progetta lo schema Lo sar invece in fase di dimensionamento delle appa recchiature costituenti lo schema stesso 21 3 CIRCUITI PER CICLI AUTOMATICI E SEMIAUTOMATICI Come si pu vedere ogni ciclo composto da singole fasi tempo nelle quali si svi luppa la rappresentazione della corsa del cilindro spa
91. di car bonio ossido di azoto ammoniaca ecc L aria atmosferica contiene inoltre vapore acqueo che ne determina il livello di umidit 6 Capitolo 3 LA PRESSIONE ATMOSFERICA 3 1 Peso dell aria 3 2 L esperienza del Torricelli 3 35 Unit di misura della pressione 3 1 PESO DELL ARIA I corpi solidi hanno un loro peso ma anche i corpi gassosi e quindi l aria hanno un loro peso Se si pesa una bombola vuota e poi la si riempie di gas e si procede ad una nuova pe sata si rileva una differenza nel peso La bombola pesa di pi quando piena Anche l aria che una miscela di gas e la spinta che la massa dell aria esercita sulla superficie della terra e su tutto ci con cui viene a contatto enorme Nel 1630 il fisico Evangelista Torricelli da Faenza dimostr che l atmosfera ossia lo spessore d aria che circonda la terra pesa 1 033 kg su ogni cm di superficie misurata sul livello del mare altitudine zero Questa la definizione della PRESSIONE ATMOSFERICA Ora si faccia una considerazione se la superficie media dell uomo di circa 1 5 m 15000 cm e se su ogni cm insiste il peso dell atmosfera di 1 033 kg su tutta la superficie del corpo graveranno 15500 kg La pressione atmosferica per agisce in ogni senso e insistendo anche sulla parte in terna del corpo con lo stesso valore si equilibra In pi la circolazione del sangue provoca nelle pareti interne dei vasi una pressione leggerm
92. di pressione prossima allo zero pu mani festarsi anche quando il pistone non abbia completato la corsa per fattori esterni che ne bloccano l avanzamento In questo caso la valvola libererebbe un segnale non corretto Sensori di fine corsa magnetici sensori ad azionamento magnetico rilevano la posizione del pistone mediante l uti lizzo di un flusso magnetico emesso da una calamita Questi sensori vengono fissati sulla camicia del cilindro utilizzando apposite staffe od inseriti in feritoie ricavate sulla camicia stessa Capitolo 15 J PNEUMAX Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa Vi sono molti dispositivi per sentire la presenza di un campo magnetico i pi comuni sono i sensori con contatto reed ed i sensori elettronici fra i quali il pi noto il sen sore ad effetto di HALL Sensore ad ampolla reed sensori magnetici ad ampolla reed sono costituiti da una ampollina di vetro entro CUI in assenza di aria sono poste due piccole lamelle che immerse in un campo ma gnetico si polarizzano e si attraggono tra loro chiudendo il contatto elettrico ai Possono a seconda delle proprie dimensioni portare diversi valori di corrente e non hanno bisogno di una alimentazione propria Sensor type D L ampolla nello schema il particolare e deve sempre essere posto in serie al carico applicato LOAD Pu funzionare in corrente continua ed in corrente alternata rispet tando valori corretti d
93. dono sempre pi spesso elevate prestazioni ai componenti pneumatici Quando si richiede di intervenire sui parametri che deter minano la forza generata e la velocit di attuazione con modifiche dei loro valori in modo dinamico bisogna agire sui valori di pressione e di portata sulle apparecchiature installate sulla macchina Il metodo tradizionale sfrutta la logica pneumatica associata all impiego di valvole alimentate con pressioni differenti che liberano delle pressioni precedentemente im postate una volta chiamate in azione Da qui nasce la necessit di una soluzione alternativa che risolva il problema in manie ra pulita con ingombri contenuti e costi accettabili Il regolatore proporzionale a controllo elettronico soddisfa questa esigenza Capitolo 20 Regolatore proporzionale PNEUMAX Tipologie di regolazione La caratteristica di una valvola proporzionale quella di fornire in uscita un segnale proporzionale ad un segnale di riferimento Tale segnale pu essere generato meccanicamente come nel caso di riduttori di pres sione dalla forza generata dalla compressione di una molla pneumaticamente invian do un segnale in pilotaggio in pressione come nei riduttori remotati oppure elettrica mente con segnali modulati in tensione o in corrente Meccanica Pneumatica Elettrica PRESSIONE PRESSIONE PRESSIONE 0 1 2 3 4 5 6 z 8 9 10 GIRI MANOPOLA PRESSIONE DI PI
94. e senza alcun obbligo di informazione Ciascun prodotto presentato nel presente catalogo cos come i dati le caratteristiche e le specifiche tecniche dello stesso devono pertanto essere esaminati e controllati in relazio ne all uso cui il prodotto destinato da addetti dell utilizzatore muniti di adeguate cono scenze tecniche L utilizzatore in particolare deve valutare le condizioni di funzionamento di ciascun prodotto in relazione all applicazione che dello stesso intenda fare analizzando dati le caratteristiche e specifiche tecniche alla luce di dette applicazioni ed assicurandosi che nell utilizzo del prodotto tutte le condizioni relative alla sicurezza di persone e o cose siano rispettate In caso di dubbio contattare il nostro ufficio tecnico Pneumax S p a non pertanto responsabile per eventi causati da un non corretto e sicuro impiego uso improprio dei prodotti a marchio Pneumax Pneumax S p a non responsabile per difetti dipendenti da modifiche e manomissioni eseguite dal cliente e o da parti terze E cura e responsabilit solo del cliente utilizzatore assicurarsi di approntare gli opportuni accorgimenti tecnici affinch i prodotti possano funzionare in garanzia e in sicurezza La validazione delle applicazioni sempre a carico dell utilizzatore dati indicati possono essere soggetti a modifica senza preavviso D Capitolo 1 SISTEMA INTERNAZIONALE UNITA DI MISURA SI 1 1 Unit fond
95. e al andrebbe interrotto quando Db attivato START GO Se il ciclo riparte automaticamente ci accorgiamo che il fine corsa b si comporta esattamente come ae quindiancn esso e ploccante Non sempre il riconoscimento dei segnali bloccanti risulta semplice quindi cerchere mo di utilizzare un metodo che faciliti questa operazione Prendiamo in esame due cicli descritti sino ad ora START GO START Ciclo 1 Ciclo 2 Capitolo 21 Tecnica circuitale 6 Per ogni fase del ciclo da 1 a 5 assegniamo il valore zero ai relativi cilindri A e B se questi sono in posizione meno ed il valore 1 quando sono in posizione pi Nel ciclo numero 1 analizzando tutte le fasi non si trovano combinazioni di O ed 1 iden tiche al contrario del ciclo numero 2 che nella fase 2 e nella fase 4 ripete la medesima combinazione nonostante la prima ordini la partenza di B e la seconda la partenza di A Come avevamo visto in precedenza i segnali liberati da a e da b erano stati rico nosciuti bloccanti Quindi quando due combinazioni si ripetono significa che i segnali liberati da quei fine corsa sono bloccanti Anche la combinazione 0 0 si ripete ma essendo le condizioni di inizio e fine ciclo coincidenti consideriamo solo una delle due combinazioni Possiamo eliminare indif ferentemente la prima oppure l ultima Per il ciclo numero 1 possiamo realizzare lo schema connettendo tutte le alimentazioni delle valvole che lo compongono d
96. e automaticamente in caso contrario si ferma ed attende un nuovo comando di Start Capitolo 21 Tecnica circuitale Il ciclo realizzato quindi A B B A Nella stesura dello schema abbiamo seguito i dettami del metodo a cascata Seguenze che contemplano il movimento di tre o pi cilindri non vengono quasi pi eseguite con automazioni completamente pneumatiche od elettropneumatiche con tecnica a rel ma vengono facilmente realizzate con l utilizzo di PLC Per meglio comprendere per il significato di cascata proviamo a dividere in gruppi una sequenza proprio di tre cilindri A B B C C A La divisione deve essere 1 gruppo A B Fine corsa aeb 2 gruppo B CF Fine cora bp 64 9 gruppo C 7 A Fine corsa ea I fine corsa b ordina il passaggio dal 1 al 2 gruppo c il passaggio dal 2 al 5 e a il ritorno dal 3 al 1 Disegneremo un primo selettore di memoria utilizzando l uscita 2 come linea del 1 gruppo e l uscita 4 come linea de 2 gruppo come fatto nella precedente sequenza Rimane da definire la linea del 3 gruppo Disegniamo una seconda valvola di memoria 5 2 e dedicheremo l uscita 4 alla linea del 3 gruppo mentre l uscita 2 la invieremo all ingresso 1 del selettore precedente L ingresso 1 della seconda valvola direttamen te collegato alla linea di aria compressa l gruppo Colleghiamo tutte le alimentazioni attacco 1 dei fine corsa relat
97. e ci deve lavorare al giusto grado di vuoto ed avere di mensioni corrette Con questi materiali si lavora con un grado di vuoto di circa 60 kPa Capitolo 19 J PNEUMAX Il vuoto Quando il tempo di trasferimento del pezzo relativamente lungo si consiglia di dota re il generatore di vuoto di una valvola di non ritorno che permette di ridurre il consu mo di aria compressa consentendo la disattivazione dell elettrovalvola di alimentazio ne non appena viene raggiunta la soglia di depressione Scopo di questa valvola di mantenere il vuoto creato all interruzione della alimentazione elettrica Il generatore deve essere provvisto di un vacuostato perch se durante il trasferimento si verifica una fuga nel circuito del vuoto si avr una riduzione della depressione che verr rile vata da quest ultimo Verr rimessa in funzione l elettrovalvola di ingresso per riallineare la depressione A bordo vi pu essere anche un valvola di contro soffiaggio che rompe il vuoto per un sicuro rilascio del pezzo Per materiali porosi occorre che la pompa compensi istante per istante il flusso di perdita dovuto alla porosit del materiale Il flusso di perdita attraverso il materiale strettamente legato alle dimensioni ed alle caratteristiche della ventosa oltre che a quelle del materiale La scelta della pompa deve quindi avvenire contestualmente alla scelta della ventosa Generalmente si lavora con un basso livello di vuo
98. e debba erogare 10nm min e di im porre una caduta di pressione di 0 1 bar per una lunghezza equivalente del tubo di 200 m con pressione di alimentazione di 7 bar relativi Per ogni metro di tubazione avremo quindi una caduta di pressione di 50 Pa 10000 Pa 200m 50 Pa m Nel monogramma congiungere dall asse verticale di destra 50 Pa perdita di carico il valore di portata richiesto di 10 nm5 min Il punto di coincidenza rilevato sulla verticale centrale determina il diametro interno del tubo 500 400 300 200 150 portota in metri cubi min 100 g D Q e 2 N amp Ho 5 cf S perdite di carico in Pa per 1 m di tubetura 50 40 30 20 18 16 14 12 10 Monogramma per la ricerca dei diametri dei tubi per il trasporto di aria con pressione relativa di 7 bar Capitolo 10 D Distribuzione dell aria compressa Nell introdurre la lunghezza della tubazione occorre considerare che le perdite di ca rico dovute a raccordi valvole di intercettazione etc come detto sono eguiparabili alla lunghezza di un tubo che presenti le medesime caratteristiche di perdita e vanno conteggiate come tali nella lunghezza totale della linea La tabella seguente indica le perdite di carico in lunghezza equivalente di tubo di rac cordi e valvole di uso pi comune Lunghezza equivalente in m di tubo Valvole ecc Diametro interno del tubo in pollici e lele ela Raccordo a T COSTA 6
99. e e linduttivit aumentano di conse guenza diminuisce la corrente assorbita La corrente e la potenza di mantenimento sono pi basse di quelle di spunto Nel caso di corrente continua la potenza rimane costante perch i valori di tensione e corrente rimangono sempre gli stessi Quando il tempo di reazione del solenoide in corrente continua deve essere accorcia to si pu applicare una tensione pi alta per una durata di pochi millisecondi L effetto risultante molto simile allo spunto in corrente alternata Quando il nucleo mobile giunge alla fine della propria corsa il mantenimento pu essere effettuato con una tensione ridotta fino alla met di quella nominale Spira di sfasamento Nell armatura fissa nel funzionamento in corrente alternata presente l anello in rame come illustrato nella figura precedente Ogni volta che la corrente ritorna a zero il nucleo mobile incomincia a ritornare sotto la spinta della molla Quando di nuovo aumenta la corrente viene nuovamente at tratto Questo crea il ronzio ed un continuo sbattere del nucleo contro l armatura un centinaio di volte al secondo ed la causa un veloce deterioramento Il rimedio quello di creare un secondo campo magnetico sfasato il pi possibile verso i 90 La spira di sfasamento assolve questo il compito ed il principio di funzionamento quello del trasformatore La spira chiusa su se stessa quindi in corto circuito e rappresenta l avvolgimento se
100. e robusti ed un uso appropria to consente loro un funzionamento duraturo nel tempo Quindi aria ben trattata e lubrificata quando sia necessario sono le prime regole da rispettare Nei cilindri occorre verificare il corretto allineamento in fase di montaggio rispetto al carico applicato per evitare carichi radiali che come ben sappiamo provocano flessio ni dello stelo con conseguenti danni alle bronzine di guida ed alle guarnizioni Evitare inoltre in concomitanza di corse lunghe velocit elevate e carichi eccessivi Bisogna infine valutare con attenzione le condizioni di impiego sia dal punto di vista meccanico che ambientale vedi aggressivi chimici elevate temperature polvere ed umidit e scegliere di conseguenza il tipo pi adatto per limitare al Massimo interven ti di manutenzione Quando si debba intervenire su di un cilindro si deve procedere allo smontaggio ed ad una pulizia accurata di ogni componente utilizzando uno sgrassante non aggressivo ed un soffio di aria compressa per completare la pulizia Evitare l uso di stracci sfilacciati che potrebbero lasciare delle fibre sui pezzi puliti Dopo aver controllato e sostituito i componenti usurati o danneggiati rimontare il ci lindro e lubrificarlo con un grasso adeguato Particolare attenzione deve essere riservata al controllo delle superfici di scorrimento camicia e stelo che debbono essere in buone condizioni Superfici rovinate provocherebbero una rapida usura delle
101. e segnali normalmente con un cavo a due fili Bus di campo Il bus informatico il mezzo pubblico di trasporto dei dati mentre il campo l area in cui avviene la comunicazione sia esso complesso industriale o singola macchina Bus di campo o Fieldbus il termine fissato in ambito IEC Internatrional Electro thecnical Commission per indicare un processo di comunicazione seriale tra diversi dispositivi definiti nodi Capitolo 16 Sistemi seriali Attraverso il bus di campo i dati vengono trasferiti non pi con tecnologia parallela ma con tecnica seriale cio un bit dopo l altro ad elevata velocit Pacchetto 0110010100 e Il vantaggio principale consiste nella necessit di un numero ridotto di cavi costituiti normalmente da due a quattro conduttori pi la schermatura vantaggi si possono sintetizzare nei seguenti punti velocit e semplicit di cablaggio ridotto numero di I O sull unit centrale dimensioni ridotte dei quadri elettrici Individuazione dei guasti rapida grazie ad avanzate funzioni di diagnosi alleggerimento delle strutture portanti dei cavi facilit di espandere il sistema possibilit di collegare prodotti di costruttori diversi riduzione globale dei costi 7 dd Ab Sp DI ZIE E pn TUHA Impianto tradizionale Capitolo 16 gt PNEUMAX Sistemi seriali f ZZZTEO LITT 4 d Z Z
102. edia che va da 5 C a 70 C in modo da utilizzare le giuste me scole per le guarnizioni di tenuta ed corretti grassi lubrificanti Nel caso di temperature pi elevate di 70 C o pi basse di 5 C serve consultare il costruttore che indicher la giusta soluzione caso per caso In ambienti particolari come ad esempio cabine di verniciatura possibile che le ap parecchiature entrino in contatto con contaminanti emessi dai materiali di lavorazione presenti nell ambiente o addirittura nell aria compressa distribuita Questo potrebbe danneggiare le guarnizioni di tenuta compromettendo il funziona mento dell intero impianto L argomento verr trattato successivamente nel capitolo dedicato agli elementi di te nuta Consumi Il consumo di aria di un cilindro definito come Area del pistone x corsa x n di corse singole al minuto x pressione assoluta tenendo conto per cilindri a stelo singolo che nella corsa di rientro bisogna detrarre dall area del pistone quella occupata dallo stelo Si utilizza sempre un fattore correttivo K 1 2 che moltiplica il valore calcolato per compensare i fenomeni di trasformazione di volume dovute alle perdite di calore per espansione che avvengono in maniera veloce all atto dell apertura di una valvola quan do scarica l aria compressa in atmosfera Il consumo misurato in litri Capitolo 13 J PNEUMAX Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa 13 17 ATTUATORI ROT
103. egnale quando viene attivata nelle due direzioni quindi si presta ad es sere utilizzata come rilevatore di fine corsa mentre il rullo a scavalcamento pu esse re attivato in una sola direzione Nella direzione opposta il rullo viene premuto senza azionare per la valvola Pu quindi rilevare il passaggio dello stelo del cilindro nella direzione desiderata ed essere piazzato in qualsiasi punto della corsa A Valovle di controllo direzionale Capitolo 14 leva rullo rullo a scavallamento Pneumatico Il comando pneumatico viene sempre fatto a distanza telecomando o comando re motato e serve ad effettuare una amplificazione di portata Un segnale pneumatico liberato da un pulsante o da una valvola di fine corsa di pic cole dimensioni e quindi con piccola portata pilota un altra valvola di dimensioni mag giori con portata pi alta Elettrico E il tipo di azionamento in assoluto pi usato nella automazione pneumatica ed so stanzialmente la trasduzione di un segnale elettrico in segnale pneumatico Nel paragrafo elettrovalvole verr spiegato come ci avviene 14 4 ELETTROVALVOLE L elettrovalvola l elemento che permette di trasformare un segnale elettrico in se gnale pneumatico Sono apparecchi molto diffusi e vengono usati quando il criterio di organizzazione di un Impianto automatico prevede come uscite segnali elettrici come ad esempio in sistemi di controllo elettronici Capitolo 14 Valovie d
104. entazio ni orizzontali e verticali di pezzi con superfici lisce o lievemente rugose come quelle del vetro o del metallo oppure per spostare oggetti sottili e leggeri come i fogli di carta Per diminuire i tempi di evacuazione bisogna limitare al massimo la lunghezza dei tubi di connessione tra ventosa e pompa In molti casi possibile montare direttamente l elettore a bordo della ventosa e farlo muovere con essa grazie al suo peso ridotto Il volume di aria da evacuare viene ridotto allo stretto necessario migliorando cos tempi di risposta del sistema Per il sollevamento di oggetti con superfici irregolari come lamiere ondulate o per compensare lievi dislivelli si utilizzano ventose a soffietto Il numero delle onde o settori la rendono idonea per la compensazione di dislivelli pi o meno accentuati pi alto il numero delle onde e pi alto sar il dislivello compen sabile Non vanno assolutamente utilizzate per prese verticali Per oggetti stretti e piatti si usano ventose ovali che permettono di sostituire una se rie di ventose di piccolo diametro Nel dimensionamento dell impianto necessario tenere in considerazione le caratte ristiche dell oggetto da manipolare Il metodo di calcolo infatti profondamente dif ferente nel caso quest ultimo sia poroso cartone legno piuttosto che a tenuta Per manipolare in sicurezza un oggetto con materiale a tenuta la ventosa deve sviluppare una forza adeguata Per far
105. ente connesso con il pistone stesso La tenuta garantita da una bandella metallica interna fissata alle estremit del corpo che copre completamente la fenditura Le guarnizioni del pistone la pressione interna ed una striscia magnetica opportunamente posizio nata fanno aderire la lamina metallica alla superficie interna del tubo garantendo una sufficiente tenuta verso l esterno e tra le due camere del cilindro Una ulteriore bandella metallica posizionata all esterno in coincidenza della feritoia impedisce allo sporco di depositarsi nelle zone di scorrimento La tenuta in questo tipo di cilindro non mai perfetta Particolari sistemi di guida ricavati sul carrello e sul pistone divaricano le due lamine per permettere la connessione meccanica tra pisto ne e cursore Al contrario dei cilindri con stelo le forze espresse dal cilindro nelle due direzioni sono identiche Non esiste infatti alcuna differenza di sezione sui due lati del pistone visto che lo stelo non esiste La funzione di ammortizzo a cuscino d aria rego labile esattamente identica a quella realizzata sui cilindri con stelo N Capitolo 13 A Unit di lavoro pneumatiche 4 dell aria compressa PNELUMAX Nella progettazione di sistemi con cilindri senza stelo si deve porre particolare atten zione alle energie cinetiche generate perch si possono raggiungere notevoli velocit di traslazione 2 3 m sec e corse decisamente lunghe anche 6 metri Inoltre il carico pu
106. ente superiore a quella atmosferica Per questi motivi non veniamo schiacciati da un peso cos enorme Una delle caratteristiche della pressione atmosferica quella di variare in funzione dell altitudine alla quale viene misurata A quote pi alte rispetto al livello del mare la pressione diminuisce in quanto lo strato dell aria inferiore e quindi pesa di meno Capitolo 3 La pressione atmosferica PRESSIONE TEMPERATURA Mpa SE 0 1015 0 1001 0 0989 0 0955 0 0899 0 0856 0 0815 0 0795 0 0756 0 0701 3 2 L ESPERIENZA DEL TORRICELLI Si prenda un tubo trasparente chiuso ad una estremit ed aperto nell altra fig 3 2 lungo circa un metro se lo si riempie interamente di mercurio Hg e si chiude con un dito l estremit aperta capovolgendolo ed immergendolo in un recipiente contenente altro mercurio si nota che dopo avere tolto il dito dalla estremit aperta una parte del mercurio contenuto nel tubo passa nella vaschetta Il mercurio finisce di passare nella vaschetta quando il livello nel tubo ha raggiunto un ben determinato punto Infatti misurando la differenza di livello tra mercurio della vaschetta e quello del tubo si riscontra che tale differenza vale circa 76 cm Il motivo che non ha permesso al mercurio di vuotarsi nella vaschetta dovuto esclu sivamente al peso dell aria atmosferica sezione interna 1 cm Capitolo 3 J PNEUMAX La pressione atmosferica Come si detto
107. entica Se il segnale di comando O l uscita O se il comando 1 l uscita 1 Generalmente l uscita amplificata rispetto al segnale di comando o ingresso Funzione NOT Nella negazione il segnale di comando viene trasformato nel suo complementare se l ingresso O l uscita 1 se l ingresso 1 l uscita O La negazione del segnale di comando A provoca l uscita U Funzione OR La somma logica di due o pi segnali binari genera il valore 1 se almeno uno dei se gnali uguale ad 1 ed il valore O se tutti i segnali sono O Dati due segnali di comando generici A e B genereranno una uscita U con la presenza di uno o dell altro o di tutti e due i comandi Capitolo 21 Tecnica circuitale 6 A B U Se ad esempio si vuole inviare un segnale di allarme verso una unit centrale da diver si sensori distribuiti nella macchina baster che uno solo di questi sensori intervenga per fermare la macchina sensori sono connessi in somma logica o uno o l altro o l altro ancora invia il segnale di allarme Funzione AND Il prodotto logico la funzione che assume valore 1 se tutti gli ingressi o comandi sono in caso contrario O In presenza di due comandi generici A e B avremo l uscita U quando A e B sono presenti AxB U Capitolo 21 7h Tecnica circuitale P NEUMAX Un sistema di controllo o di consenso pu essere eseguito da un prodotto logico Se tutti i parametri riferit
108. era dolce in modo da prevenire riposiziona menti violenti con danni alle cose L attivazione pu essere effettuata inviando all apparecchio un segnale elettrico op pure pneumatico L avviatore progressivo costituito da due valvole connesse tra loro opportunamente che permettono di inviare aria compressa ad un circuito con immissione graduale fino ad una soglia di pressione prefissata dopo di che liberare la pressione piena in modo rapido L apparecchio viene generalmente montato come ultimo elemento del gruppo di con dizionamento A 7 YTYYWETYWII NI Ite A y D NW N NN AN N N SI N VRRZZI LILLZZZZ NEZI 2227777777777 N a iN N N N VAN AN AFTN N NANa N 18 Up SYA V 0 PR ZZZ x 7 a riposo attiva con attiva con disattivata in fase rilascio graduale rilascio pieno di scarico a valle Riferendoci ai simboli si pu facilmente comprendere il modo di funzionamento Quando attivato il comando 12 l aria dalla alimentazione 1 si presenta all ingresso della valvola superiore attraverso un regolatore di flusso ed libera di fluire verso l uscita 2 Il regolatore di flusso ne gestisce la gradualit La bocca di uscita 2 anche connes sa con l attacco di comando della valvola inferiore Al raggiungimento della soglia di pressione di commutazione di quest ultima la valvola apre il passaggio fino a quel momento chiuso verso la sua uscita che ora alimenta diretta
109. erenza di pressione atmosferica e la pressione interna della ventosa e cresce proporzionalmente alla differenza stessa La scelta della ventosa determinata dal peso dalla forma e dal materiale dell oggetto da movimentare e dalla posizione di presa La forza sviluppata pratica per selezionare la dimensione della o delle ventose defi nita dalla formula che segue F sviluppata pratica Forza teorica k dove k il coefficiente di sicurezza da considerare in funzione del tipo di presa k 2 per pezzi orizzontali per movimentazioni a bassa velocit k 4 in caso di movimentazioni ad alta velocit o verticali La forza teorica sviluppata dalla ventosa F area x P Dove P la differenza tra la pressione esterna e la pressione tra ventosa e superficie dell oggetto Durante lo spostamento del carico necessario tener conto degli sforzi aggiuntivi generati dalla applicazione quali accelerazioni decelerazioni etc che potrebbero in fluenzare ulteriormente la scelta del numero e del diametro delle ventose DN Capitolo 19 A Il vuoto Il coefficiente di attrito poi varia secondo le applicazioni e ci pu determinare varia zioni della capacit di presa della ventosa Calcolato il valore della forza pratica si pu scegliere la ventosa in base alle sue carat teristiche La ventosa piatta largamente usata nelle applicazioni correnti Viene utilizzata nelle diverse versioni che i produttori propongono per Movim
110. erizzato dall aria compressa ma deve avere anche altre qualit necessarie per un ottima lubrificazione quali la purezza e la stabilit all ossidazione Olii per motori di autoveicoli non sono utilizzabili a causa degli additivi per ridurre cambiamenti di viscosit su una ampia gamma di temperature oppure per evitare for mazioni di schiume etc Una viscosit che varia tra 23 e 32 cSt centiStokes consente una buona polverizza zione e la formazione di una buona pellicola L olio fluisce lungo le pareti interne delle tubazioni ma pu incontrare ostacoli costituiti da raccordi a gomito a T ecc che gli impediscono di raggiungere i punti pi lontani da lubrificare Per questo motivo un impianto dotato di lubrificatore deve essere pro gettato con attenzione L olio utilizzato viene poi espulso attraverso gli scarichi delle valvole e se disperso nell ambiente pu risultare nocivo alla salute se la sua concentrazione supera i 5 mg m E consigliabile utilizzare dei depuratori di scarico che separano olo dall aria e lo rac colgono in una tazza A Capitolo 11 Trattamento ed utilizzo 4 dell aria compressa PNEUMAX 4 H Ah SNE der A D LY LE E E E E E S NZ SS SS TAZZ LZZ SY RNY TN ZZZ A xX N EZZZZZ ZZ XK 7 IRA NE i NXI Pa 7 4 ZR A za A VGA NI Neos SZZ ZINI ZYX XZZ XXXZZ
111. ervento di una elettrovalvola che apre un passaggio di aria compressa verso la ventosa Solitamente il sistema viene completato con l inserimento di un filtro in aspi razione e vacuometro per la misura del vuoto il 3 i a V Eiettore Ventosa Generatore modulare U Capitolo 19 A Il vuoto Le linee di vuoto con dimensioni importanti vengono attivate o intercettate con ap parecchi di adeguate dimensioni Anche in questo caso come in pneumatica si usano valvole od elettrovalvole ad otturatore quando siano in gioco notevoli portate Il comando per la commutazione pu essere asservito dal vuoto o dalla pressione po sitiva Quando l asservimento in pressione la porzione pilota separata e a tenuta stagna dal corpo valvola in cui transita il vuoto L alimentazione per il pilotaggio viene fornita direttamente da una linea in pressione positiva dedicata e la commutazione avviene come nelle valvole ed elettrovalvole pneumatiche Nel caso di pilotaggio con vuoto la porzione dell elettropilota autoalimentata dal vuoto che transita nel corpo valvola In questo caso necessario l uso di un solenoide specifico RIEPILOGO SIMBOLI tai Be o V Eiettore completo di Filtro aspirazione Vacuostato Elettrovalvola di alimentazione Elettrovalvola di soffio Silenziatore 6 Capitolo 20 REGOLATORE PROPORZIONALE REGOLATORE PROPORZIONALE Introduzione Le moderne applicazioni industriali richie
112. essere posizionato con il proprio baricentro al di fuori del centro di gravit del carrello generando momenti flettenti E utile ricordare che i momenti sono il prodotto di una forza espressa in N Newton per un braccio misurato i m metri L unit di misura di un momento quindi il Nm Newton x metro Una volta individuato il cilindro con la spinta sufficiente bisogna valutare la posizione del carico sul cursore ed individuare i momenti che possono entrare in gioco La tabel la che segue indica carichi e momenti massimi ammissibili in condizioni statiche Diametro mm Carico max K Momento max Momento max Momento max E necessario ora considerare la velocit del carrello la cui entit consigliata di 1 m sec ed osservare il diagramma successivo per conoscere il carico K massimo in condi zioni dinamiche Con traslazioni con velocit fino a 0 2 m sec non sussistono problemi ma all aumento della velocit bisogna ridimensionare il carico applicato o aumentare la taglia del cilindro Capitolo 13 Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa Voscunax Il carico dinamico tollerabile funzione della velocit ed dato da Kd Kx Cv Dove Kd il carico dinamico e Cv il coefficiente di velocit Se in condizioni statiche un cilindro ammette 750 N con velocit operativa di 0 5 m sec il carico deve essere ridotto a 750 x 0 4 5375 N CILINDRO SENZA STELO GUIDA INTERNA COEFFICIENTE DI
113. etto al cilindro a corsa breve per questo motivo le due versioni sono tuttora presenti sul mercato e l uno non sostituisce l altro Il cilindro compatto al contrario del corsa breve viene sviluppato sin dall inizio se guendo per scelta del primo produttore che lo realizz gli ingombri imposti dall ente nazionale di unificazione francese UNITOP e quindi esiste intercambiabilit tra diffe renti produttori Alcuni di questi produttori hanno inserito anche una versione ISO che unifica di fatto le quote di fissaggio degli accessori utilizzabili quindi in differenti serie di cilindri Tutto ci consente all utilizzatore finale di razionalizzare il proprio magazzino Capitolo 13 J PNEUMAX Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa 13 13 CILINDRI SENZA STELO Il cilindro senza stelo un apparecchio che merita particolare attenzione quando ap plicato perch al contrario dei cilindri tradizionali in cui il carico posizionato in asse con lo stelo nel cilindro senza stelo il peso viene ancorato su di un carrello che scorre sulla parte superiore dello stesso e tra asse del cilindro e baricentro del carico vi sempre un braccio pi o Meno accentuato a seconda della forma dell oggetto da mo vimentare ee GG N G n di o 1 Te A La forza del pistone viene trasmessa ad un carrello esterno da un braccio meccanico che fuoriesce da una feritoia ricavata sulla camicia lungo l intera corsa e solidam
114. eumatiche dell aria compressa PNEUMAX NSF Ae ay pppz amp j se dA l BUU N Te 5 Pavas BATU Fo n SULL DA 7 GL A n za SIR RK y E 7 gg TEL 4 D IILL By W LOTITI gg Gp a y LZ A Ne fi Quando si accelera una massa fissata ad un braccio l energia cinetica infatti il pa rametro dominante In applicazioni di questo tipo non bisogna considerare la massa in Kg come nelle movimentazioni lineari ma il momento di inerzia in N m che nella formula dell energia sostituir la massa In un moto rotativo il momento di inerzia di un punto teoricamente privo di dimensioni ed avente una massa m alla distanza r dall asse rotazione pari a I zmxr Le formule dei momenti di inerzia per corpi con differenti geometrie vengono riporta te sui manuali di meccanica La velocit angolare viene invece misurata in radianti al secondo rad sec 1 rad 57 quindi 90 corrispondono a 1 57 rad 180 a 3 114 rad 560 a 6 28 rad L energia cinetica da rotazione J vale Ogni attuatore rotante possiede una capacit di ammortizzo propria espressa in Joule ed in funzione di questa si possono calcolare i tempi di rotazione di una determinata massa fissata ad un braccio Capitolo 13 Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa T tempo di rotazione in secondi I momento di inerzia in N m d angolo di rotazione in radianti E energia cinetica in Joule Il tempo di rotazione deve essere ugu
115. gamento circuitale pi semplice rappresentata dal comando diretto di un cilindro a semplice effetto gt A riposo Azionato Una valvola 3 2 con comando manuale aziona il cilindro connettendo direttamente l uscita 2 con l attacco di ingresso del cilindro stesso A riposo la camera posteriore del cilindro posta in scarico tramite la via numero 3 e l alimentazione in 1 intercettata Azionando il comando manuale 1 connesso con 2 ed il cilindro viene alimentato Altrettanto semplice il collegamento per il comando diretto di un cilindro a doppio effetto A riposo Azionato In questo caso la posizione di riposo del cilindro non viene mantenuta dalla molla di richiamo ma dall aria compressa che alimenta la camera anteriore del cilindro stesso Capitolo 21 J PNEUMAX Tecnica circuitale La valvola adatta una 5 2 anch essa a comando manuale Nella condizione di riposo l attacco connesso con l uscita 2 che alimenta la camera anteriore mentre quella posteriore posta in scarico dall attacco 4 verso 5 Azionando la valvola le due uscite si invertono cos come gli scarichi e lo stelo fuoriesce In tutte e due le situazioni illustrate gli steli dei cilindri rimangono in posizione di lavoro fino a quando permane il segnale di comando della valvola Quando il segnale scom pare gli steli rientrano in posizione di riposo perch attivati da valvole monostabili E possibile eseguire la stessa operazione an
116. gio di corrente solo in assenza del campo magnetico N C Nor malmente chiuso consente il passaggio di corrente solo in presenza del campo magnetico N O Nor malmente aperto Nota bene l elettronica collegata all interruttore introduce una caduta di tensione A causa di questa caduta si raccomanda particolare attenzione all utilizzo in serie di pi sensori Gli schemi mostrano il differente collegamento del carico LOAD nelle due versioni Capitolo 13 Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa 6 13 16 DIMENSIONAMENTO DI UN CILINDRO Il dimensionamento di un cilindro pneumatico richiede un certa attenzione da parte del progettista che deve considerare tutti parametri che ora andremo a valutare Forza sviluppata La forza che sviluppa un cilindro calcolata considerando l area del pistone e della pressione che la investe diametro _cilindro 10 12 F daN area cm x pressione bar F trazione F spinta IF trazione meli F spinta f F trazione F spinta F vazione 45 EAE 78 5 157 1 F spinta o F trazione 40 F spinta f F trazione F spinta F trazione F F spinta __ F trazione Je F spinta 5 Frazione _ F spinta tria Fagna 3 1 6 a t 26 c 49 Ea 41 82 12 6 gt 10 6 _ 196 16 5 31 2 62 3 28 0 DE 3142 628 3 942 5 Di si 3 79 14 7 12 4 24 1_ 20 7 37 7_ 31 7 F 1 80 16 1
117. guarnizione del pistone Disconnettere il tubo di connessione interessato tra valvola e cilindro e verificare se esiste la perdita Se esiste bisogna intervenire sul cilindro e sostituire la guarnizione del pistone se non esiste bisogna intervenire sulla valvola e sostituire la guarnizione interessata alla per dita Capitolo 23 pr Uso e manutenzione PNEUMAX SIMBOLOGIA PNEUMATICA TRATTAMENTO ARIA Apparecchi per il trattamento aria Apparecchiature varie Accumulatore pneumatico capacit lt _ gt Manometro 9 gratare di condensa rito manuale Separatoare di condensa A gra dgutamaltico Lubrificatore ba Avviatore progressiva a comando elettrico Filtro lt D Valvola di intercettazione Filtro separatore di condensa a scarico manuale Filtro separatore di condensa a saric dutamatico Valvole di controllo della pressione Amatore progressiva a comando pneumatico Pressostata Valvola limitatrice di pressione a scarico libero Valvola lmitatrice di pressione pilotata a scarico libero Valvala di sequenza Riduttore di pressione Regolatore di pressione senza volvala di scarica Regolatore di pressione pilotato senzo valvola di scarico Regolatore di pressione senza volvola di scarica libero Regolatore di pressione differenziale Filtro Riduttore di pressione Filtro Riduttore Lubrifitatora Gruppo Filtro Regolatore Lubrificatore Capitolo 23 Uso e manutenzione SIMBOLOGIA PNEUMATI
118. guarnizioni J Uso e manutenzione Capitolo 23 Controllare anche il gioco fra bronzina e stelo che non deve superare gli 0 2 mm Un gioco Maggiore provocherebbe danni alla guarnizione di tenuta dello stelo Per bloccare le testate serrare le viti di bloccaggio avvitandole a croce con il momento di serraggio consigliato dopo avere ben allineato le testate Per cilindri con testate avvitate micro cilindri valgono le regole di pulizie e controllo gi descritte si deve per procedere allo smontaggio della testata anteriore riscaldan do la parte interessata a circa 100 C per neutralizzare l effetto incollante del frena filetti Provvedere prima di rimontare il cilindro alla accurata pulizia dei filetti di testata e camicia ed usare una piccola quantit di frena filetti per evitare lo svitamento acciden tale dopo avere allineato le due bocche di alimentazione cataloghi dei costruttori di solito forniscono gli spaccati con i riferimenti necessari per il riordino delle parti di maggiore usura contenuti generalmente in appositi kit Utilizzare per le operazioni descritte attrezzi idonei per non danneggiare accidental mente le guarnizioni appena sostituite Le regole ed metodi indicati sono validi come linea generale anche per tipologie di cilindri diverse come cilindri a fune senza stelo rotanti etc tenendo presente di porre attenzione ai requisiti al quali questi cilindri si debbono attenere Nei cilindri a fune ad esempio
119. he accade se prendiamo in considerazione le pressioni che si vengono a creare nelle due camere evidenziato dal diagramma riportato alla pagina seguente La pressione motrice o di spinta A attende che la contro pressione in scarico B rag giunga un valore tale per cui la differenza tra A e B permetta di esprimere una forza capace di vincere carico resistente ed attriti ed imprimere poi una accelerazione Quando regoliamo in pi od in meno la strozzatura aumentiamo o diminuiamo la con tro pressione di scarico B Il risultato che un carico pneumatico insister in maniera diversa sulla superficie anteriore del pistone causando la regolazione di velocit ci limdro deve essere dimensionato in maniera corretta rispettando il rapporto di carico Un rapporto di carico troppo alto non consente una buona regolazione della velocit La differenza tra A e B sarebbe gi in partenza troppo ampia e qualsiasi tentativo di restrizione allo scarico ne provocherebbe una diminuzione tale da bloccare il mo vimento per mancanza di forza necessaria che vinca la forza resistente La fermata sar lunga tanto quanto basta per ottenere la giusta differenza tra A e B dopo di che il fenomeno si ripete con le stesse modalit Si ottiene l avanzamento tipico a saltelli soprattutto alle basse velocit J Unit di lavoro pneumatiche amp dell aria compressa Capitolo 13 Pressione P di Lui Pressione motrice A Differenza di pressione per vincere
120. he la forza totale F sar inferiore perch F 150 0 1 120 x 9 81 267 72 N 26 772 daN In questo caso un cilindro 32 sarebbe pi che sufficiente Carico su piano inclinato Tutte le altre posizioni si possono assimilare al Movimento di un corpo su di un piano inclinato ed il dimensionamento deve essere fatto avvalendosi delle regole di trigo nometria Anche in questo caso il coefficiente di attrito u tra carico e piano di scorri mento deve essere considerato La forza resistente Fr data da Fr uFy Fx Ma Fx FG sena ed Fy FG cosa quindi Fr u FG cosa FG sena Per il calcolo della forza totale vale quanto detto nei paragrafi precedenti Capitolo 13 Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa 6 Ammortizzo capacit di assorbimento L ammortizzo a cuscino d aria regolabile ha come detto il compito di assorbire lener gia cinetica alla fine della corsa di un cilindro per evitare significativi urti contro le testate L energia cinetica da assorbire corrisponde al lavoro svolto e viene misurata in J Joule Una volta scelto il cilindro in funzione della spinta velocit e posizione di lavoro biso gna verificare che la propria capacit di assorbimento sia in grado di decelerare il ca rico Conoscendo la massa in Kg e la velocit in m sec si risale facilmente alla energia cinetica utilizzando la formula nota Ec 1 2 mV Il valore calcolato dovr essere confrontato con i d
121. i 1 5 bar dovremmo usare una molla tarata per regolazione da O a 4 bar e non una molla che preveda la regolazione Massima da O a 12 bar Anche se apparentemente la molla pi rigida soddisferebbe la condizione di regola zione prevista bisogna tenere conto che una piccola compressione di questa insiste rebbe con una forza sufficiente sulla parte anteriore della membrana per imporre in uscita la pressione prevista di 1 5 bar L otturatore aprirebbe una piccola luce di passaggio e ci troveremmo esattamente nella situazione di lavoro nel settore 1 del diagramma illustrato condizione non corret ta come gi detto Capitolo 11 Trattamento ed utilizzo dell aria compressa PNEUMAX Al contrario utilizzando la molla da 0 a 4 bar la molla necessita di una compressione maggiore per esprimere la medesima reazione e consentendo una maggiore corsa all otturatore lavora nella zona 2 del diagramma in condizioni di corretto funzionamento E intuibile che volendo lavorare con pressione regolata vicino ai 4 bar utilizzando la medesima molla ci sposteremmo nella zona 3 del diagramma e qualsiasi richiesta di portata in pi non potrebbe essere soddisfatta Curve caratteristiche Curve di portata Pressione di alimentazione 7 bar E 2 Co gt Do Q D 7 Q da O Portata NI min Curva di portata e relative cadute in P2 a differenti pressioni di alimentazione Caratteristiche di regolazione le Portata Q 22 NI mi
122. i al controllo di un prodotto o al consenso di una operazione sono attivi allora l uscita 1 E il segnale di accettazione del prodotto o di avvio della operazione E stata eseguita una funzione AND 6 Capitolo 22 CIRCUITI COMPLEMENTARI 22 1 CIRCUITI COMPLEMENTARI Dopo avere realizzato lo schema che svolge la sequenza in maniera corretta ne cessario completarlo inserendo tutte quelle funzioni inerenti a consensi sicurezze ed emergenze Esistono apparecchi compositi che assolvono a compiti di sicurezza come ad esempio il comando a due mani che soddisfa gli standard Europei EN 574 oppure dispositivi con circuiti oscillanti generatori di impulsi etc Tutto ci fatto affinch la sicurezza sia garantita all operatore anche in caso di movimenti accidentali di qualche cilindro Il progettista deve tenere presente tutte le esigenze necessarie al buon funzionamento dell impianto ed agire di conseguenza inserendo i segnali di start stop ed emergenza secondo criteri stabiliti Comando di sicurezza a due mani La sicurezza a due mani usata nelle situazioni in cui c il pericolo di infortunio Si cerca infatti di impedire che la mano dell operatore possa essere presente nell area di lavoro facendo utilizzare entrambe le mani per emettere il segnale di avvio del ciclo L avviatore a due mani deve rispettare requisiti precisi per soddisfare le normative ed essere classificato dispositivo di sicurezza omologato
123. i aspirazione comandata da un pistone contra stato da una molla chiusa ed il compressore procede funzionando a vuoto Il compressore rotativo a palette ha la possibilit di funzionare benissimo senza il classico serbatoio di accumulo a valle grazie al sistema di regolazione automatica dell aspirazione Compressore a palette Pistone d aspirazione Palette Lubrificazione Capitolo 9 Produzione dell aria compressa PNEUMAX Compressore rotativo a vite elicoidale compressori a vite hanno caratteristiche di rendimento analoghe al precedente si distinguono per per la silenziosit in virt del basso numero di organi in contatto durante la rotazione Sono costituiti da due rotori a vite ad assi paralleli con rispettive eliche destrose e si nistrorse che ruotano in senso contrario Puno rispetto all altro E necessaria una copiosa lubrificazione per evitare trafilamenti d aria e per assicurare la refrigerazione ai rotori L aria aspirata viene compressa grazie alla particolare forma delle viti che riducono progressivamente il volume trasportandola da una estremit all altra e cio dalla boc ca di aspirazione a quella di utilizzo Come il compressore a palette pu funzionare a vuoto essendo equipaggiato con il medesimo dispositivo di controllo dell aspirazione I CcoMprressori rotativi sono in grado di fornirebuone portate con pressioni vicine al 10 bar Compressore a lobi E un compressore poco
124. i controllo direzionale 6 Prima di addentrarci nell argomento elettrovalvole bene ricordare i principi elettrici fondamentali La tensione Un semplice esempio pu spiegare il significato di tensione due serbatoi di acqua sono collegati con un tubo Se il livello A nel primo serbatoio identico al livello B del secondo non si ottiene alcun Movimento dell acqua mentre se esiste una differenza di altezza avviene un passaggio di acqua dal serbatoio con livello pi alto a quello con livello pi basso Per ottenere il flusso si ha bisogno di una differenza di livello La tensione quindi la differenza di potenziale tra i due capi di un conduttore e si misura in V Volt La corrente La corrente un flusso di carica elettrica che attraversa un conduttore ed paragona bile in pneumatica alla portata dell aria in un tubo Pi il tubo di grosse dimensioni pi alta sar la capacit di portare aria ldentica situazione si verificher nel conduttore L unit di misura della intensit di corrente lo A Ampere La potenza La potenza il prodotto fra tensione e corrente W VxIl L unit di misura della potenza il W Watt Corrente alternata La corrente alternata caratterizzata da un flusso di corrente variabile nel tempo sia nella intensit che nella direzione con intervalli pi o meno regolari L andamento del valore di tensione elettrica nel tempo la forma d onda L energia elettri
125. i tensione e corrente consentiti Sono sensori a due soli fili ed il carico pu essere collegato indifferentemente al po sitivo od al negativo In alternata il collegamento pu essere fatto senza tenere conto della polarizzazione In presenza del led di segnalazione in corrente continua bisogna rispettare la polarit altrimenti il led stesso non si accende Ogni sensore con led alimentato da un diodo ha una caduta di tensione propria 2 3 Volt e quando si collegano in serie la caduta si somma ed alcune volte pu accadere che il valore di tensione residuo venga interpretato in maniera non corretta dal PLC sensori possono essere inoltre provvisti di apposite protezioni che si chiamano vari stori e servono a proteggerlo dalla tensione inversa generata dalle bobine delle elet trovalvole o dei relais quando il contatto dell ampolla si apre Quando il collegamento dei sensori in serie per evitare cadute di tensione si posso no utilizzare sensori reed a tre fili nei quali il led non viene alimentato dal diodo che provoca la caduta ma direttamente tramite i 24 Volt di alimentazione che anche il massimo valore di tensione ammesso N Capitolo 13 A Unit di lavoro pneumatiche 4 dell aria compressa PNEUMAX Sensore ad effetto di HALL Quando un conduttore o semiconduttore percorso da corrente elettrica immerso in un campo magnetico esterno genera una debole differenza di potenziale tensione Questo effetto fisico noto
126. i un cilindro di una certa snellezza quando sia caricato con un forza di compressione coincidente con il proprio asse L effetto che si manifesta una flessione laterale L entit di tale flessione dipende dal carico applicato dalla lunghezza dell asta e dal diametro dal tipo di vincolo applicato Il metodo di calcolo generico viene fatto utilizzando la formula di Eulero ma molto pi immediato l utilizzo di diagrammi di facile interpretazione Il vincolo pi critico quello di un cilindro vincolato con cerniere alle due estremit Con tutti gli altri tipi di fissaggio i carichi consentiti sono superiori sino al 50 Il diagramma successivo mostra per vari diametri normalizzati degli steli la lunghez za massima concessa tra i due vincoli per utilizzare un sistema snello entro i limiti consentiti in funzione del carico applicato Nel caso preso in considerazione la lunghezza massima del sistema da verificare quella con cilindro con stelo completamente estratto diametro stelo mm QO RISI R RTRT MEIN 1500 SETTA OSTRA EIRE N NN N SORA gal 5 L a a a a o 600 SLI SEL INIT TIT_ SIT LLN RA RE A i Ie era 2 400 AU SH AMS a S tan AU SUI LNSS dh Pelli A SUS i sod II o d TARAS LL SANS NNN DSSA _ pS LLAT RUI RIN LI O 0 0 O 4 O O O O O 1 200 30 5 O 8 1 000 1 500 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 8 000 10 000 15 000 20 000 30 000 40 000 50 000 Capitolo
127. ia 2 1 COMPOSIZIONE DELL ARIA 2 2 La materia che ci circonda si presenta in tre forme definite come solida possiede forma e volume definiti liquida ha un volume definito ed assume forma perch si adatta al recipiente che lo contiene gassosa non possiede forma e volume occupa interamente lo spazio disponibile Le molecole dei corpi solidi sono dotate di una grande forza di coesione che ne de termina la forma Al contrario le molecole dei gas possiedono forze di repulsione che tendono ad allon tanarle Un gas quindi pu solo essere conservato in un recipiente occupandone intera mente il volume indipendentemente dalla sua forma e qualunque sia la quantit di gas I liquidi ed i gas hanno in comune la fluidit per questo motivo vengono definiti fluidi ARIA La terra avvolta da un involucro gassoso che per l azione di gravit viene trascinato da essa durante il movimento di rotazione e rivoluzione L involucro l atmosfera ed il gas che la compone l aria L aria atmosferica una miscela di gas la sua composizione resta quasi costante fino ad una altezza di circa 20 km J Atmosfera Aria Capitolo 2 Nel aria si trovano disciolti i seguenti elementi Elemento Volume Azoto 78 Ossigeno 21 Gas rari ed altri 1 Nella composizione dell aria si verificano piccole variazioni dovute alla presenza di particelle solide come polveri e cristalli oppure tracce di altri gas come ossido
128. ia impostata ad un valore pressoch perfetto se la prestazione mantenuta entro i limiti consigliati dalla documentazione tecnica Il funzionamento si basa sul medesimo principio del riduttore standard con la diffe renza che il controllo della pressione secondaria affidato ad un sistema a doppia membrana La prima membrana nella parte superiore spinta dalla molla intercetta una fuga d aria 5 NI min tramite una sfera su di un foro calibrato gt N H y 77 N L ZZ SSS YN NLNY EZZ NS AN y W SY N L ILLA S Z x Gi 7 OON ZNSS IZ i Nar af YZH ZE N VALA N Arr TY N pg RENT R NN A Ng ZNN 7 Las Na IZ NN zz ani 4 N 29 NI S S x ai _ABI Hi VI ZZZ 2 lt S h J R S N ND i A ee A Capitolo 11 J PNEUMAX Trattamento ed utilizzo dell aria compressa Questo crea nella camera sottostante una pressione che agisce sulla parte superio re della seconda membrana la quale spinge verso il basso l otturatore Dall ingresso IN l aria libera di fluire verso l uscita OUT ed alimentare il circuito a valle La parte inferiore della seconda membrana sente il valore di pressione in uscita e la forza di reazione generata controbilancer alla fine quella che insiste sulla parte superiore chiudend
129. iamen te materiali non magnetici quali alluminio ottone acciaio inossidabile e cos via Il materiale pi comunemente usato l alluminio 13 7 CILINDRI CON STELO OD ASTA PASSANTE cilindri lineari sono apparecchi non adatti per lavorare con carichi disassati o carichi laterali applicati allo stelo Se il carico agisce lateralmente sullo stelo e questo non pu essere evitato ci sar una rapida usura della unica bronzina di guida dello stelo perch i bordi delle due estremit di questa vengono sollecitati dal carico laterale applicato Utilizzando un cilindro con stelo passante distribuiamo sulle due bronzine di guida la sollecitazione laterale come mostrato in figura Capitolo 13 Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa P NEUMAX CARICO RADIALE SULLO STELO Cilindro doppio effetto LOAD 13 8 CILINDRI TANDEM Tandem definisce un assieme costituito da due cilindri aventi uno stelo comune e posti in serie tra loro per ottenere una spinta doppia rispetto ad un cilindro di pari diametro Ovviamente gli ingombri in lunghezza sono doppi a parit di corsa G a N i N La w Sh ESS 3 KZE N a n ein Z A eunt nn n wa 13 9 CILINDRI A PI POSIZIONI Con combinazioni di due cilindri si possono ottenere sistemi che permettono posizio namenti accurati e di sicura ripetibilit Due cilindri di eguale corsa assemblati con testata posteriore contro testata posterio re
130. igura a sinistra mostra la valvola a riposo con prevalenza del comando 10 quella a destra la mostra azionata con prevalenza del segnale 12 Si pu inoltre notare che la pressione agisce sempre in maniera ortogonale alla spola ed in questo modo le Capitolo 14 Valovle di controllo direzionale forze di azionamento necessarie per commutare la valvola sono sempre le stesse in dipendentemente dalla pressione di alimentazione Per questo sono chiamate a spola bilanciata 3 2 N A Nel caso di valvole a spola bilanciata possibile semplicemente invertendo alimenta zione e scarico trasformarla da normalmente chiusa in normalmente aperta e volen do chiudendo con un tappo lo scarico 3 tramutarla in 2 2 5 2 Anche in questo caso la figura di sinistra mostra la valvola a riposo e quella a destra la valvola in posizione di lavoro Si possono notare gli scarichi separati per ogni via di uscita lo scarico 3 dedicato all uscita 2 e lo scarico 5 dedicato all uscita 4 Quando la mandata 2 in pressione la 5 in scarico e viceversa Capitolo 14 Valovie di controllo direzionale 6 5 3 centri chiusi Le sezioni di destra e di sinistra mostrano la valvola attivata da 12 e da 14 e come si pU vedere si comporta come una normale 5 vie In assenza di comandi la valvola assume la posizione centrale ed intercetta tutte quan te le vie In caso di utilizzo per comandare un cilindro a doppio effetto bloccare le mand
131. il carico F Contropressione di scarico B Tempo di Tempo di corsa avviamento Tempo di funzionamento Commutazione Partenza Fine corsa cel distributore del cilindro del cilindro Anche con rapporti di carico corretti bene ricordare che velocit molto basse non sono ottenibili controllando semplicemente lo scarico pena l avanzamento a saltelli Vedremo in seguito come agire quando siano necessari controlli di velocit estrema mente basse e costanti Blocco meccanico dello stelo Il cilindro pneumatico non si presta molto bene ad applicazioni in cui sia prevista una fermata intermedia Lo stop pu essere fatto cercando di intrappolare nelle due camere le pressioni di alimentazione e di scarico ed aspettare che si crei un equilibrio di forze che faccia fermare il pistone L operazione si pu fare semplicemente ma il punto di stop non assolutamente ri petibile e la stabilit sul punto precaria La situazione migliorabile utilizzando un accessorio da montare sulla parte anteriore del cilindro che permette un blocco meccanico sullo stelo In questo caso necessa rio equilibrare le camere intercettando le vie di ingresso e di scarico o meglio ancora alimentare entrambe le camere del cilindro giocando con le pressioni per raggiungere l equilibrio Dopo questa operazione pu intervenire il meccanismo di blocco dello stelo il cui compito quello di trattenere il solo carico applicato al cilindro Il carico bloccato
132. ino a quando l alimentazione non ven ga staccata Anche in questo caso il dispositivo pu essere un apparecchio composito dedicato oppure pu essere composto collegando tra loro gli apparecchi come nello schema che segue L oscillazione viene compiuta con l ausilio di fine corsa virtuali realizzati con due fun zioni NOT Circuito Flip Flop Il circuito flip flop una apparecchiatura composta da due valvole 5 2 opportuna mente connesse tra loro Ad ogni impulso in ingresso l uscita commuta da 2 a 4 e viceversa A Circuiti complemenetari Capitolo 22 INGRESSO 12 USCITA 2 USCITA 4 Circuito di autoritenuta Anche con un circuito completamente pneumatico possibile realizzare una situazio ne di autoritenuta come abbiamo visto fare con il rel In questo modo si trasforma in memoria una valvola che generalmente sarebbe impiegata come monostabile USCITA VALVOLA MONOSTABILE PULSANTE 1 Il pulsante 1 quando premuto attraverso la OR comanda la commutazione della valvo la monostabile la cui uscita attraverso il pulsante 2 normalmente aperto autoalimen ta il proprio comando 12 effettuando l autoritenuta Anche al rilascio del pulsante 1 l uscita rimane presente L uscita cade solo alla pres sione del pulsante 2 che scarica il comando 12 della valvola monostabile attraverso la valvola OR PNEUMAX Capitolo 23 USO E MANUTENZIONE Valvole e cilindri pneumatici sono componenti semplici
133. ione affidata ad un trasduttore elettropneuma tico E P che riceve il valore di pressione di uscita e lo trasforma in segnale elettrico Il segnale generato inviato al microprocessore che provvede a confrontarlo con quello modulato in ingresso A Regolatore proporzionale Capitolo 20 SEGNALE DI RIFERIMENTO GESTIONE MICROPROCESSORE I GESTIONE ELETTROVALVOLE TRASDUTTORE DI PRESSIONE i GESTIONE PRESSIONE CAMERA DI BILANCIAMENTO NP PRESSIONE A VALLE settori applicativi indipbendentemente dal principio di funzionamento dell apparec chio sono innumerevoli Regolazione della frenature su Meccanismi a rotazione o lineari Regolazione della forza di serraggio delle pinze di saldatura Posizionamento di valvole di regolazione Equilibratura di carichi Controllo della velocit di spostamento di cilindri pneumatici Robot per verniciatura ecc Banchi di collaudo e apparecchiature di prova per tenute contenitori Il principio di funzionamento si pu basare sull equilibrio o sullo squilibrio di due forze di cui una magnetica ed una di ritorno proporzionale alla pressione di uscita Pulse With Modulation Modulazione a larghezza di impulsi Pressione n Tempo Capitolo 20 DN Regolatore proporzionale A
134. ione K prendendo come riferimento il valore di K con la curva e scendere per leggere il tempo corrispondente T Ripetere l operazione utilizzando questa volta il valore di K e leggere il tempo corri spondente T Applicare a questo punto la seguente formula V T T E T 10 Si ottiene cos il tempo totale per portare il volume V dalla pressione P alla pressione finale P2 A Capitolo 11 Trattamento ed utilizzo 4 dell aria compressa PNEUMAX RIEPILOGO SIMBOLI Filtro con scarcio manuale Filtro con scarcio automatico Riduttore di pressione Lubrificatore F R L simbolo seplificato Filtro riduttore integrato Moltiplicatore di pressione Capitolo 12 RACCORDI RACCORDI TUBI ED INNESTI RAPIDI I componenti dei circuiti pneumatici vengono connessi tra loro mediante raccordi tubi che consentono il trasporto dei segnali e l alimentazione a valvole ed attuatori Capitolo 12 Raccordi I accordi pi comunemente usati sono quelli definiti ad innesto rapido Il collegamento e lo scollegamento sono estremamente veloci ed tubi usati per questi tipi di raccordo sono in materiale plastico Nylon o Poliuretano Il raccordo al proprio interno monta un anello o ring di tenuta ed una pinza elastica per il bloccaggio del tubo Il tubo viene spinto fino allo spallamento di arresto e la pinza come detto provvede a trattenerlo in sede Per potere estrarre il tubo neces sario
135. ione elastica in compressione effettuano la tenuta stagna Sono generalmente di sezione toroidale O Ring disponibili in diverse dimensioni per sezione diametro e materiale DN Capitolo 18 J Elastomeri e amp guarnizioni di tenuta Le tenute dinamiche avvengono quando sono coinvolti organi con moto relativo reci proco e la guarnizione si muove con uno di essi In questo caso lo scorrimento lungo la superficie coinvolta della guarnizione provoca il fenomeno dell attrito L attrito dipende da una serie di fattori quali il tipo di materiale impiegato dalla durezza dello stesso dalla qualit della superficie di scorrimento etc e dal lubrificante utilizzato Il lubrificante agisce anche da sigillante e oltre che creare un velo sottile tra guarnizione e superficie garantisce un sistema idrodinamico che evita il contatto diretto tra gli organi in movimento relativo Il comportamento delle guarnizioni dipende molto dalla loro forma geometrica dalle dimensioni e dal mate riale con cui vengono realizzate mescola Nelle tenute dinamiche l uso dell O Ring piuttosto scarso perch il recupero delle usure limitato alla compressione Sono invece largamente utilizzate le guarnizioni a labbro con la tipica sezione ad U ideale nelle tenute radiali Sono anche chiamate ad azione positiva o automatiche perch quando sono investite dalla pressione si al largano e si schiacciano sulla superficie con cui sono a contatto L a
136. ipristinata L indicazione espressa in del valore di P2 impostato Altri riduttori Alcune volte pu essere vantaggioso l utilizzo di particolari riduttori che inglobano nella manopola di regolazione il manometro che indica la pressione secondaria Questo permette di evitare la foratura sul pannello di controllo della macchina con evi dente risparmio di tempo e denaro ll diametro del manometro ovviamente ridotto per permettere l alloggiamento diretto Se la situazione richiede di poter leggere sul quadrante la pressione anche da distanze relativamente lunghe questo tipo di solu zione sconsigliata Se fosse necessario alimentare una batteria di riduttori con la medesima linea si pos sono utilizzare apparecchiature studiate allo scopo assemblabili modularmene con un assemblaggio semplice e veloce sulla linea di alimentazione comune L uscita che nei riduttori standard opposta ed in linea con l alimentazione ora viene situata sull attacco che normalmente dedicato al manometro a 90 rispetto l alimen tazione stessa Capitolo 11 Trattamento ed utilizzo dell aria compressa PNEUMAX Anche in versione miniaturizzata sono possibili soluzioni simili che inglobano il sistema di assemblaggio modulare con a bordo il proprio indicatore di pressione Assemblaggio modulare con inserto a dx Riduttori di precisione riduttori di pressione di precisione garantiscono il mantenimento della pressione se condar
137. irettamente alla fonte di aria compressa Ciclo n 91 A B A B ai bo bi Si a Capitolo 21 Tecnica circuitale Il ciclo n 2 in presenza di due segnali bloccanti deve essere risolto in maniera diver sa Sarebbe poco conveniente procedere per tentativi perch il rischio di utilizzare pi valvole di quante siano necessarie molto alto In questi casi la progettazione supportata da metodi che consentono di arrivare ad una soluzione sicura e pulita con il numero di valvole necessarie e non una di pi Il piu semplice tra quelli utilizzati il metodo a cascata Il primo passo a partire dalla descrizione letterale quello di dividere la sequenza descritta in gruppi A B B A 1 gruppo 2 gruppo Nel nostro caso la divisione ha generato due soli gruppi ma nel caso di seguenze con tre o quattro cilindri il numero di gruppi generati pu essere superiore La cosa importante che nel medesimo gruppo non vi siano movimenti opposti del medesimo cilindro A A B B Una divisione di gruppi cos realizzata non deve essere fatta a b b a 1 1 O O A B B A Ognuno dei cilindri considerati nella posizione o attiva i propri fine corsa come mostra la sequenza appena descritta Bisogna ore disegnare un valvola di memoria 5 2 a doppio comando pneumatico Ni SELETTORE I GRUPPO II GRUPPO Capitolo 21 Tecnica circuitale
138. iti Sai i gg Scarico rapido A Guarnizione supplementare isolamento camere a rotolamento Capitolo 14 gt PNEUMAX Valovie di controllo direzionale 14 3 COMANDI DELLE VALVOLE E assodato che le valvole vengono azionate tramite comandi che possono essere di diverso tipo manuale meccanico pneumatico elettrico Manuale L azionamento manuale viene ottenuto montando sul corpo valvola un elemento ope ratore azionato a mano Sono quasi sempre posizionati su pannelli di comando di macchine e possono essere mMonostabili o bistabili La funzione bistabile viene otte nuta con una ritenuta meccanica all interno dell operatore La taglia di queste valvole di solito piccola perch sono destinate ad inviare solo segnali di comando verso altri distributori e non necessitano quindi di portate elevate Molto raramente sono di taglie superiori adeguate al comando diretto di un cilindro L elemento operatore prevede l utilizzo di tutte le tipologie di valvole sino ad ora trattate Meccanico Gli azionamenti meccanici sono stati ideati per la rilevazione della posizione di par ti di macchina in movimento ed inviare segnali in pressione per il controllo del ciclo di lavoro Possono essere azionati direttamente anche da cilindri sul cui stelo viene montata una camma allo scopo di segnalare la corsa avvenuta Le valvole pi comuni sono quelle con la leva rullo od il rullo a scavalcamento La leva rullo libera il s
139. ivi ad ogni gruppo tranne l ultimo e comandiamo i passaggi di gruppo come detto Capitolo 21 Tecnica circuitale 6 Ad cO b0 al Start I i Cicl singolo 1 continuo SPAL III Capitolo 21 Tecnica circuitale 6 La stesura finale va eseguita seguendo i passi gi descritti nella precedente sequenza Il circuito viene poi completato inserendo le funzioni complementari desiderate quali i pulsanti per ciclo singolo o continuo e l emergenza L emergenza in questo caso prevede che tutti i cilindri in posizione ritornino contemporaneamente nella posizio ne in qualsiasi punto del ciclo Si pu notare che lo schema sufficientemente com plesso sia nella stesura che nell interpretazione quindi risulta conveniente risolvere la sequenza utilizzando un controllore programmabile START GO ATTI qo FASE 0 1 2 3 4 5 O 7 Dal diagramma del ciclo interessante rilevare che le fasi 2 4 e 6 hanno le stesse combinazioni pur impartendo ordini diversi Sono infatti i tre fine corsa che liberano i segnali bloccanti e che sono alimentati dai due selettori di memoria 21 4 TEMPORIZZATORI temporizzatori sono apparecchi compositi che servono ad imporre un ritardo ad un segnale in uscita rispetto a quello di comando Al segnale in uscita pu essere imposto un ritardo in eccitazione oppure in diseccitazione Ritardo in eccitazione Il segnale di uscita sia esso positivo i
140. izioni di tenuta Capitolo 18 Elastomeri e termico di applicazione pi ampio verso le alte temperature da 30 C a 150 C Migliorata anche la resistenza alla abrasione Mescola meglio conosciuta col nome commerciale di THERBAN FPM E una mescola a base fluorata con elevata resistenza termica e stabilit chimica Ha buona resistenza ad alcuni olii sintetici al ossigeno ozono ed idrocarburi aromati ci Per applicazioni in acqua calda e vapore sono necessarie mescole speciali Il campo termico di applicazione varia da 20 C a 200 C La memoria elastica inferiore rispetto alle mescole nitriliche Viene commercializzato col nome di VITON PU Materiale organico ad alto peso molecolare comunemente chiamato Poliuretano la cui composizione chimica caratterizzata da un alto numero di gruppi di Uretano Entro determinate temperature possiede caratteristiche elastiche proprie della gomma Ha una buona resistenza all abrasione Resiste molto bene all ossigeno ed all ozono e non presenta fenomeni di aumento di volume a contatto con olii grassi minerali e miscele di acqua e olio Non resiste ad acidi alcali solventi e liquidi per freni Pu avere fe nomeni di idrolisi in presenza di acqua con temperature prossime alla sua massima di esercizio Campo termico di applicazione da 30 C a 80 C Queste sono le caratteristiche generali dei materiali usati per la fabbricazione delle guarnizioni E opportuno comunque caso
141. l consumo delle elettrovalvole dovesse superare quel valore si deve aggiungere un secondo cavo di colore nero che porta il 24Vcc alle uscite Anche questo cavo utilizza la stessa tecnica di cablaggio D Elettromeccanica AS Interface 24W alg Punta di contatto Cavo sagomato con protezione contro inversione di polarit II metodo di accesso al bus utilizzato da AS I master slave che pu essere inserito in un PLC o in un PC oppure pu essere costituito da un Gateway I Gateway funziona come un traduttore da un protocollo superiore verso il bus AS I Esistono Gateway per tutti i principali protocolli Nella rete AS I necessario prevedere la presenza di un alimentatore dedicato che fornisca una tensione specifica per la trasmissione del dati Apposite apparecchiature presenti in commercio permettono di assegnargli un indirizzo Ogni slave pu gestire un massimo di 4 ingressi e 4 uscite ed il numero mas simo di slave di 31 Protocollo secondo norme EN 50295 Struttura master slave Velocit massima di trasmissione 167 Kbit sec Numero massimo di slave 31 Tipo di collegamento in linea Distanza massima del bus 100m 6 Capitolo 17 SISTEMI DI CONTROLLO OLEOIDRAULICI SISTEMI DI CONTROLLO OLEOIDRAULICI In numerose applicazioni si verificano condizioni di funzionamento che i dispositivi pneumatici non sono in grado di realizzare Una di queste l avanzamento a bassa e costante velocit de
142. la diffusione del protocollo nel mondo Anche con DeviceNet possibile inserire e togliere nodi senza interruzioni Protocollo secondo norme ISO 11898 parte A Struttura master slave Velocit di trasmissione 125 250 500kbits sec Numero massimo di partecipanti 64 Tipo di collegamento in linea Interfaccia seriale RS 485 Massima distanza del bus vedi tabella La rete richiede la resistenza di terminazione File di configurazione EDS Lunghezza cavo fino a 100 m Bauderate 500 Kbit sec da 100 a 250 m Bauderate 250 Kbit sec da 250 a 500 m Bauderate 125 Kbit sec AS Interface AS 1 Il sistema AS I Actuator Sensor Interface nasce nel 1994 ed una rete di comunica zione progettata per il solo collegamento di dispositivi industriali quali sensori e attua tori La semplicit del protocollo consente di integrare in un unico cavo non schermato sia i segnali di comando che l alimentazione ai nodi un cavo di colore giallo con una forma particolare ed diventato il simbolo di questo protocollo II collegamento del cavo avviene per perforazione di isolante Gli spilli presenti sul con nettore prelevano il segnale senza bisogno togliere la guaina al filo La configurazione geometrica del cavo impedisce l inversione di polarit Se il cavo ha una lunghezza superiore a 100m necessario inserire un repeater che porta la lunghezza della rete a 300m La massima portata del cavo giallo di 2 A se i
143. le impiegato dal master per aggiornare tutti nodi Indirizzo Numero che permette di identificare un nodo in una rete di comunicazione Tipologia della rete E fisicamente la forma utilizzata in un bus di campo per interconnettere i nodi I modelli pi ricorrenti sono struttura ad anello struttura a stella struttura in linea Struttura ad anello La struttura ad anello permette di collegare in serie tutti nodi Lo slave che riceve il messaggio si occupa di ripetere il segnale ricevuto trattiene le parti che lo riguardano ed invia le altre informazioni I vantaggio di questo sistema che ogni nodo funziona come repeater rigenera il segnale elettrico permettendo di coprire distanze notevoli quali 400m tra nodo e nodo fino ad arrivare a 15Km complessivi Viene utilizzata dal protocollo Interbus Lo svantaggio da non trascurare che anche se un solo com ponente della rete non funziona o un tratto della stessa danneggiato tutto si ferma Fable x Node3 P Node ente lt Modes tane Per alcune applicazioni ci non rappresenta un problema ma nella grande maggio ranza dei casi una simile situazione rende inutilizzabile la rete ad anello chiuso L in serimento di un nodo nuovo tra due esistenti incrementa l indirizzo di una unit con conseguente necessit di variare programmi Capitolo 16 Sistemi seriali Struttura a stella La struttura a stella si basa su di una rete che possiede un
144. lecole non esiste alcuna coesione e sono libere di muoversi al punto che le loro distanze reciproche variano in continuazione La forza detta di repulsione tende ad allontanarle sempre di pi da quelle contigue per cui i gas non hanno ne forma ne volume proprio e tendono ad occupare tutto lo spazio disponibile Le molecole nel loro movimento si urtano tra loro a grande velocit si allontanano ed il recipiente che le contiene viene continuamente a contatto con esse L urto molecolare libera una forza sulla parete e la somma di tutti questi urti sulla su perficie di contatto rappresenta la pressione La pressione si manifesta con forze che agiscono dall interno verso l esterno del reci piente Il volume complessivo delle molecole di gas molto piccolo se paragonato al volume del serbatoio che le contiene per cui possibile diminuirne le distanze reciproche tramite una compressione addensando in un dato volume pi molecole in modo da ottenere una pressione pi elevata Capitolo 5 Fisica dei gas Durante questa operazione riscontreremo un innalzamento della temperatura del ser batoio Le leggi fisiche fondamentali che legano i parametri dello stato gassoso pressione volume temperatura sono due Legge di Boyle Mariotte Legge di Gay Lussac 5 2 LEGGE DI BOYLE MARIOTTE A temperatura costante il volume di un gas perfetto contenuto in un recipiente in versamente proporzionale alla pressione assoluta vale a dire
145. llo stelo di un cilindro Abbiamo gi affrontato l argomento e la conclusione fu che non possibile senza particolari accorgimenti ottenere le condi zioni citate cilindri pneumatici lavorano con risultati soddisfacenti con velocit rego late fino a circa 20mm sec con una discreta uniformit di moto Al di sotto di questo valore si comincia a verificare il tipico avanzamento a saltelli Il motivo del difficile controllo della velocit in un cilindro pneumatico dipende dal fat to che stiamo controllando un fluido comprimibile che pu essere influenzato da fat tori esterni Si utilizzano allo scopo sistemi misti aria olio Le soluzioni possibili sono molteplici ma quella pi utilizzata per facilit di impiego costituita dal cosiddetto freno idraulico a circuito chiuso Una soluzione come questa economica perch non ci costringe ad utilizzare un impianto completamente oleoidraulico evidentemente di costo elevato J Sistemi di comtrollo amp oleoidraulici Capitolo 17 Montaggio in parallelo Montaggio in serie Le due figure mostrano il dispositivo montato su di un cilindro pneumatico nella ver sione serie e nella versione parallelo Il cilindro pneumatico trascina nel suo moto lo stelo del freno riempito di olio che trasferisce il fluido da una camera all altra passando attraverso un regolatore di flusso
146. lore diminuisce con l aumentare della velocit Inoltre allo spunto le guarnizioni subiscono deformazioni elastiche che provocano resistenza rispetto al moto causando anch esse perdite di efficienza Tutto questo deve essere tenuto in considerazione quando si sceglie un cilindro valu tando che circa il 15 della forza teorica si perde per motivi citati Dal punto di vista dell applicazione e dell utilizzo dei cilindri lineari dobbiamo distin guere tra due macrotipologie di cilindri a semplice effetto a doppio effetto Sostanzialmente cilindri sono costituiti da due testate una camicia uno stelo solidale ad un pistone una bronzina di guida dello stelo e dalle guarnizioni di tenuta del pisto ne e dello stelo che anche provvista di un anello raschiapolvere 13 3 CILINDRI A SEMPLICE EFFETTO Un cilindro a semplice effetto sviluppa la spinta in una sola direzione Lo stelo si ripo siziona nella condizione di riposo per mezzo dell azione di una molla o per l azione di una forza esterna Si distinguono in cilindri a semplice effetto in spinta o in trazione Sono utilizzati per applicazioni quali serraggi espulsioni pressature etc quindi senza carichi ancorati al filetto dello stelo La molla infatti dimensionata solo per riposizionare l equipaggio stelo pistone a Capitolo 13 A Unit di lavoro pneumatiche 4 dell aria compressa PNELUMAX Le IMmagini qui riportate mostrano le due versioni dei cilindri a
147. meccanico dello stelo in quanto compen sa eventuali tra filamenti dai raccordi di mandata La condizione per che le superfici del pistone siano identiche Deve essere impiegato quindi con cilindri a stelo passante Quelle presentate sono le valvole pi comunemente usate nel panorama dell automa zione con aria compressa La versione a spola bilanciata di facile costruzione semplice ed affidabile Nel caso della valvola a tre posizioni si vede che sostituendo semplicemente la spola si pos sono realizzare le tre versioni appena descritte Tutte devono per compiere corse di lavoro relativamente lunghe per aprire luci di passaggio che possano fornire portate congruenti con la taglia della valvola stessa Possono funzionare con o senza apporto di lubrificazione a seconda delle indicazioni del costruttore Capitolo 14 Valovle di controllo direzionale La valvola rappresentata in sezione una tradizionale 3 2 N C ad azionamento pneu matico e ritorno pneumatico nella posizione di riposo sinistra e di lavoro destra con il relativo simbolo costruita come gi detto inserendo nel corpo guarnizioni e distanziali all interno dei quali scorre la spola opportunamente sagomata Le guar nizioni sono fisse all interno del corpo quindi si possono definire passive Una simile soluzione piuttosto ingombrante ed percorsi che l aria costretta a seguire sono piuttosto tortuosi Le portate non sono ottimali se paragonale alla
148. mente la valvola superiore scavalcando la strozzatura variabile La piena pressione cos inviata verso il circuito Il gruppo poi completato inserendo prima del filtro un valvola di intercettazione e scarico che permette di disconnettere dalla linea di distribuzione l intero impianto ivi compreso il gruppo di condizionamento 11 6 VALVOLA DI INTERCETTAZIONE Questa ultima valvola pu essere dotata di una fessura sulla manopola di azionamen to che permette l inserimento di un lucchetto Solo il manutentore che possiede le chiavi pu riavviare l impianto compiendo l operazione manutentiva senza che nessu no possa pressurizzare l impianto durante questa operazione Capitolo 11 dell aria compressa O Trattamento ed utilizzo La figura che segue mostra l assieme di un gruppo modulare completo Il simbolo semplificato rappresenta solo il filtro riduttore lubrificatore 11 7 FILTRO RIDUTTORE Il filtro riduttore un apparecchio che integra nello stesso corpo un filtro ed un ridut tore di pressione L unit combinata mantiene le caratteristiche tecniche di ogni singolo apparecchio Come si pu notare nella figura la parte inferiore costituita dal filtro che provvede con le medesime prestazioni della rispettiva taglia a filtrare l aria convogliandola poi nella par te superiore costituita dal riduttore che invia verso l uscita la pressione regolata L unit cos costituita permette un risparmio in termini di c
149. meri fino a temperature di poco superiori a 80 C A temperature pi Capitolo 18 J PNEUMAX Elastomeri e guarnizioni di tenuta elevate si comportano come plastometri deformandosi plasticamente sotto l azione di forze Un corpo elasticamente deformabile se dopo una deformazione mediante pressio ne trazione o torsione ritorna alla sua forma originaria Se la deformazione permane si parla di deformazione plastica o viscosa Caratteristica Importante la durezza misurata in Shore A e rappresenta la resistenza che una punta sferica di opportuno diametro incontra nel penetrare la superficie di un provino quando caricata con un peso noto Il modulo di elasticit invece il carico necessario per produrre un determinato al lungamento percentuale e reversibile nel provino La resistenza alla usura meccanica della superficie di un provino la resistenza alla abrasione corpo abradente di materiale granulare e viene pressato contro la su perficie con forza nota in moto relativo espresso come indice di resistenza alla abrasione Se il recupero delle dimensioni iniziali non completo dopo aver sottoposto ad un carico il provino si parla di deformazione residua La deformazione non recuperata prende il nome di permanent set Si parla di compression set quando imposta al provino una compressione senza il permanere di deformazione residua Le formulazioni delle mescole devono soddisfare le esigen
150. mpio per i cilindri a corsa breve i diametri del corpo sono 20 25 32 40 50 63 80 100 Le dimensioni lineari ed i diametri sono espressi in mm Capitolo 13 Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa PNEUMAX 13 15 SENSORI DI FINE CORSA Quando un cilindro pneumatico ha effettuato la propria corsa in molti casi necessa rio segnalare l avvenuta operazione inviando un segnale per autorizzare una successi va fase di lavoro di una macchina Allo scopoesistono alcunimetodi di segnalazione che definiremo reali oppure virtuali Segnalazione reale Nel pistone del cilindro viene come gi detto inserito un magnete permanente che invia verso l esterno un flusso Magnetico captato da un sensore in grado di chiudere un contatto elettrico ed inviare il segnale di fine corsa Il materiale della camicia deve essere amagnetico Lo stelo del cilindro aziona meccanicamente un contatto elettrico od una valvola pneumatica per liberare il segnale di fine corsa Segnalazione virtuale Si assume come condizione lo stato nel quale si troverebbe la camera in scarico di un cilindro qualora avesse effettuato la corsa completa Quando la camera in scarico raggiunge pressione relativa prossima allo zero il pistone ha compiuto la propria cor sa Questa condizione viene riconosciuta da una valvola che provvede ad inviare un segnale pneumatico per operazione avvenuta Nelcaso di segnalazione virtuale la condizione
151. mpressa compressori a pi stadi sono muniti di refrigeratori interstadio con i relativi separato ri di condensa ma la deumidificazione non completa essendo l aria compressa allo stadio finale ancora ad una temperatura alta Si deve cercare di eliminare la maggiore quantit di acqua possibile prima che l aria venga immessa nella rete di distribuzione L eliminazione si ottiene raffreddando l aria in appositi apparecchi chiamati refrigera tori finali che vengono installati tra il compressore ed il serbatoio refrigeratori possono essere a circolazione d acqua a circolazione d aria o a ciclo frigorifero Questi ultimi sono muniti di una serpentina contenente liquido refrigerante che favo risce Il punto di rugiada portando la temperatura dell aria che circola nel refrigeratore a circa 3 C L acqua che condensa grazie all abbassamento della temperatura si deposita in un contenitore e viene evacuata da un separatore di condensa dotato di valvola di scarico automatica Con gli essiccatori si ottengono deumidificazioni pi spinte utilizzando sostanze che sfruttano la capacit di catturare il vapore contenuto nell aria Gli essiccatori possono essere ad assorbimento o ad adsorbimento Gli essiccatori ad assorbimento sfruttano il principio igroscopico capacit di assor bire umidit di alcuni materiali quali la soda caustica Assorbendo l acqua presente nell aria i componenti igroscopici debbono essere
152. n Pressione a valle bar Pressione a monte bar Variazione della pressione a valle P2 in funzione della variazione della pressione P1 Capitolo 11 O Trattamento ed utilizzo 4 dell aria compressa PNEUMAX Il primo diagramma si riferisce alla scelta del riduttore in funzione della portata neces saria Se il consumo richiesto fosse di 400 NI min e regolassimo la pressione in uscita a 6 5 bar con P1 7 bar durante l assorbimento di questa portata avremmo in P2 una caduta di pressione di circa 0 5 bar Incrementando la portata aumenta naturalmente la caduta Il secondo diagramma mostra l influenza della pressione di alimentazione sulla pres sione P2 impostata Si impone a diverse pressioni regolate un consumo fisso e si ve rifica quale sia la variazione del valore impostato alle differenti pressioni P1 La caratteristica ideale sarebbe una linea parallela all asse delle pressioni a monte per ch significherebbe un perfetto bilanciamento a meno del ricciolo iniziale della curva dove pressione di alimentazione e pressione regolata hanno il medesimo valore Isteresi L isteresi il fenomeno che influisce sulle caratteristiche P1 P2 In un sistema di trasmissione meccanico l isteresi dovuta ai giochi e dagli attriti degli organi in movimento Caratteristiche di regolazione 17312A C Punto di partenza O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 P
153. n piccole escursioni dell organo di tenuta Le forze di azionamento sono deboli quando la valvola non alimentata ma una volta sia fornita in alimentazione di aria compressa questa forza aumenta all aumentare della pressione simboli grafici non distinguono il tioo di costruzione quindi rimangono gli stessi delle valvole a spola Lo schizzo mostra il principio di funzionamento di una valvola ad otturatore La pressione di alimentazione insiste sulla parte inferiore dell otturatore ed logico che la forza F di attuazione debba aumentare quando la pressione di alimentazione aumenta Esegue commutazioni molto rapide in funzione di corse di apertura molto brevi e possono funzionare senza lubrificazione non avendo organi che strisciano Sono molto utilizzate quando sono necessarie alte portate Non si prestano facilmente ad essere realizzate nella versione a guattro vie Come si vede nella rappresentazione che segue l assieme decisamente di realizzazione difficoltosa VALVOLA AD OTTURATORE 4 2 SERVOPILOTATA lo Capitolo 14 A Valovle di controllo direzionale A NEUMAX Nel caso di valvole 4 2 lo scarico delle uscite 2 e 4 sempre comune in 3 L assieme esattamente la composizione di due valvole 3 2 N C lato sinistro della val vola nelle due figure e da una 3 2 N A sul lato destro con alimentazione 1 in comune Sirene a _ e nni E pes TUT IRAN VA n
154. n pressione o negativo in scarico viene rila sciato dopo un periodo di tempo imposto rispetto all arrivo del segnale di comando L apparecchio solitamente costituito da una valvola 3 2 NC per segnale positivo o NA per segnale negativo con comando pneumatico e ritorna a molla Capitolo 21 7h Tecnica circuitale P NEUMAX Sull attacco di comando viene collegato un piccolo serbatoio con una valvola regola trice di flusso secondo lo schema che segue NA ATTIVO NC ATTIVO La valvola regolatrice di flusso unidirezionale regola in direzione del serbatoio nel quale in funzione della strozzatura si creer dopo un certo tempo la pressione di so glia per la commutazione della valvola 3 2 A questo punto il segnale pneumatico si presenta all uscita 2 nel caso di funzione NC oppure scompare in caso di funzione NA Il comando 12 pu provenire dall esterno ed in questo caso si parla di comando attivo oppure pu essere in collegamento diretto con la via di alimentazione 1 ed in questo caso si parla di comando passivo NC PASSIVO Ritardo in diseccitazione Per il ritardo nella diseccitazione il regolatore di flusso regola nella direzione opposta quindi il comando 12 subito attivo nel commutare la valvola 3 2 Quando questo scompare il volume del serbatoio si scarica controllato dalla strozzatura ritardando il raggiungimento del valore di soglia di diseccitazione della valvola 3 2 Il segnale in uscita scompare do
155. na valvola 3 2 N C comando pneumatico ritorna a molla Le valvole 2 2 sono utilizzate nelle versioni N C ed N A come semplici valvole di inter cettazione mentre le 3 2 sono impiegabili per comandi di cilindri a semplice effetto o per l invio di segnali ad altre valvole in virt della terza via di scarico U Capitolo 14 A Valovie di controllo direzionale Per azionare invece un cilindro a doppio effetto sono necessarie due uscite tra loro complementari che alimentino alternativamente le due camere La valvola idonea provvista di 5 vie due delle quali sono le uscite una l alimentazione e le rimanenti due gli scarichi dedicati ad ognuna delle uscite 4 2 4 2 513 513 Scompare in questo caso il comando numero 10 e viene sostituito da 12 che ora deter mina la posizione di riposo 1 collegato con 2 Viene inserito il numero 14 che significa collegamento di 1 con 4 La via di uscita complementare a 2 4 collegato al relativo scarico 5 Quando interviene 14 il quadrato da considerare attivo quello adiacente Il completamento del simbolo fatto combinando il simbolo del comando a quello del corpo ricavando il relativo simbolo completo di una 5 2 E frequente l utilizzo di valvole a tre posizioni in questi casi il simbolo composto da tre quadrati e la posizione di riposo quella centrale Generalmente sono valvole a 5 vie e la posizione centrale deve avere una funzione specificata come centri chiusi centri aperti e
156. nale O Batterie come quella illustrata in figura rappresentano soluzioni a problemi complessi ed hanno una estrema facilit di utilizzo con possibilit di espansione pneumatica ed elettrica ottenuta grazie ad una attenta progettazione del prodotto Con un semplice cacciavite infatti possibile aggiungere una fetta ed espandere la batteria senza alcuna difficolt N Capitolo 14 A Valovie di controllo direzionale Tecnopolimeri di alta qualit sono abbondantemente utilizzati consentendo di avere pesi ridotti anche in batterie con un elevato numero di stazioni I PLC programmabile logic controller gestiscono questi sistemi e quando siano ge stiti 10 o pi tra ingressi segnale dei sensori ed uscite segnali per le elettrovalvole conveniente utilizzarli Possono ovviamente gestire oltre all isola di elettrovalvole altre sofisticate funzioni nell impianto Ingressi Uscite HARDWARE Consensi Comandi DOMDZMW ANO Peri SOFTWARE La figura rappresenta in modo molto semplice il principio di funzionamento di un PLC criteri di scelta sono legati al numero massimo di ingressi ed uscite alla capacit di memoria alla espansibilit se esiste o no la gestione di sistemi seriali etc L elettronica quindi l interfaccia prevalente con sistemi pneumatici gestisce la logica lasciando all aria compressa solo la funzione finale di potenza RIEPILOGO SIM TETT Y
157. ndario una alimentazione in alternata genera una alta tensione con una bassa corrente Nel secon dario che ha minore numero di spire avremo una bassa tensione ed un alta corrente PRIMARIO SECONDARIO Corrente e rispettivo flusso magnetico generati nel secondario avranno uno sfasa mento in ritardo rispetto al primario E possibile generare una alta tensione e bassa corrente o viceversa Sfasamento La resistenza induttiva la causa dello sfasamento ed in caso di resistenza induttiva pura lo sfasamento sar pari a 90 come avviene nel caso che l avvolgimento secon dario sia di una sola spira chiusa su se stessa quindi senza resistenza ohmica spira in COFto Circuito Con la componente ohmica della bobina questo sfasamento inferiore a 90 Ad esempio nei motori a corrente alternata si trova sempre l indicazione cos dove Q rappresenta langolo di questo sfasamento La potenza media effettiva quindi P Veff x leff x cos Capitolo 14 J PNEUMAX Valovie di controllo direzionale dove Veff la tensione efficace ed leff la corrente efficace 1 V 2 0 707 del valore di picco Questa potenza effettiva o reale viene misurata in Watt al contrario di quella apparente che misurata in VA Volt Ampere Impedenza L impedenza Z la risultante della resistenza ohmica del filo e di quella induttiva Z Rohm Rind IMPEDENZA L impedenza quindi semplicemente la resistenza totale e di
158. ne rilasciato la continuit mantenuta dal contat to Il contatto di R1 cadr quando verr premuto il pulsante di STOP Con questo sistema possiamo utilizzare contatti di scambio del rel e realizzare il selettore come visto nella versione pneumatica La selezione dei segnali sar ef fettuata dai medesimi fine corsa b ed a che anzich liberare un segnale pneumatico liberano un segnale elettrico A F start Ria RIb R1c a0 b1f S1 IUJ JSI Il segnale di Start attraverso la serie di aO N A e bl N C eccita il rel R1 che si autoritiene tramite il contatto Ria Contemporaneamente attiva contatti di scambio Rib ed Ria Il solenoide S1 viene ec citato commutando la rispettiva elettrovalvola che ordina la posizione del cilindro A Il fine corsa aO viene rilasciato ma il rel R1 si automantiene attraverso il contatto Ria Alla fine della propria corsa il cilindro A attiva il fine corsa al che alimentato dal con tatto chiuso RIb eccita il solenoide S3 Il cilindro B procede verso la propria posizione Una volta raggiunta attiva il fine corsa b1 che apre il contatto e provoca la caduta del rel R1 contatti in scambio RIb ed Ria ritornano nella posizione di riposo ed il solenoide S4 ordina al cilindro B di tornare nella posizione per attivare nuovamente bO Il solenoide S2 eccitato riporter il cilindro A alla posizione Se Start rimasto premuto una volta riattivato a0 il ciclo ripart
159. o 8 Pneumatica Lo schema riportato rappresenta la struttura circuitale di un impianto di automazione pneumatica da monte a valle cio dalla fonte di aria compressa alle connessioni fun zionali dei vari componenti ed i rispettivi dialoghi con gli elementi di interfaccia In questo schema di struttura si pu notare tutto il percorso del fluido per movimentare ed azionare un impianto una macchina od un dispositivo automatico MACCHINA IMPIANTO all utilizzo pressione 6 bar ATTUATORI cilindri monte DISTRIBUTORI DI POTENZA DISTRIBUTORI AUSILIARI VALVOLE DISTRIBUTORI AUSILIARI DI COMANDO TRATTAMENTO ARIA COMPRESSORI Aria atmosferica Fine corsa O sensori interfacce O sensori Interfacce o sensori interfacce O sensori Dialogo circuito di potenza Circuito di controllo e governo circuito di comando circuito di CORdIZION aria Tipo di circuito pneumatico oleoidraulico fluldico logica pneumatica oleoidraulico elettrico PLC elettropnumatica elettroidraulico pneumatico Sistema di realizzazione 6 Capitolo 9 PRODUZIONE DELL ARIA COMPRESSA 9 0 Produzione dell aria compressa 9 1 Compressori 9 2 Tipi di compressori 9 3 Serbatoi 9 4 Refrigeratori ed essiccatori 9 0 PRODUZIONE DELL ARIA COMPRESSA L aria compressa oggi un elemento indispensabile per la maggior parte dell indu stria Le macchine che la producono sono compress
160. o danni nell impatto Il sistema pi efficace sostituito da un cuscino d aria che frena negli ultimi centime tri la corsa del pistone Nei cilindri di piccole dimensioni oppure quando le velocit in gioco non sono elevate si possono utilizzare rondelle elastiche montate ai lati del pistone Le corse nei cilindri a doppio effetto possono essere notevolmente lunghe sempre che siano compatibili con l applicazione Meccanica 13 5 AMMORTIZZO A CUSCINO D ARIA cilindri pneumatici sono in grado di sviluppare velocit elevate e le forze d urto al termine della corsa possono essere di notevole entit Come accennato l urto di fine corsa smorzato mediante l uso di un cuscino d aria che riduce la velocit del pistone in prossimit della fine della corsa Ammortizzamento regolabile a cuscino d aria N Capitolo 13 A Unit di lavoro pneumatiche 4 dell aria compressa PNEUMAX Il disegno rappresenta il pistone mentre percorre la corsa di rientro e si pu notare che l aria in scarico fluisce liberamente dalla camera posteriore del cilindro verso l uscita tramite l attacco filettato della testata posteriore Quando l ogiva montata sul pistone si impegna con una guarnizione torica posta sulla testata viene impedito lo scarico libero dell aria che viene catturata nella camera di ammortizzo L aria IN questa camera viene compressa dal moto del pistone in quanto non pi libera di fluire liberamente verso lo scarico
161. o invariati Il numero dei segnali di comando ha un preciso significato 10 sta ad indicare che l ingresso 1 connesso con nulla mentre 12 significa connettere 1 con 2 Quando 12 interviene il quadrato da considerare quello adiacente figura sulla sinistra in basso alla pagina precedente 1 connesso con 2 e 3 che in precedenza era collegato verso lo scarico ora intercettato Le valvole con riposizionamento su 10 tramite molla vengono chiamate monostabili od unistabili perch la posizione di riposo predefinita Significa anche che il segnale di uscita avr durata uguale a quella del segnale di comando La scomparsa del segna le di comando far cambiare di stato il segnale di uscita Una valvola che non abbia posizione preferenziale rimane in una delle due posizioni sino a quando uno dei due segnali non venga selezionato Il comando in questo caso pu essere un impulso e commuter la valvola a condizione che comando opposto sia assente Sono valvole definite bistabili o di memoria perch ricordano l ultimo segnale di comando ricevuto II completamento del simbolo richiede la grafica del comando relativo ai numeri 10 e 12 simboli di uso pi comune sono Pulsante Solenoide azionamento diretto Leva o tasto i Pneumatico in pressione Pedale Pneumatico in depressione Asta meccanica Solenoide azionamento indiretto Leva rullo Rullo a scavallamento Molla FALLI 4BiLa 3 1 Come esempio viene riportata u
162. o l otturatore Qualsiasi richiesta d aria all utilizzo sbilancer il sistema ed im mediatamente l otturatore si aprir per sopperire alla richiesta La prontezza nella risposta caratteristica fondamentale di un apparecchio di questo tipo sia in alimentazione che in scarico Al contrario del riduttore standard quello di precisione ha una via di scarico di notevole portata permettendo un pronto ripristino dei valori impostati anche in caso di sovra pressioni a valle Curve di portata 17312A C Pressione di alimentazione 7 bar z bar D gt W Pressione a valle 1 _ TT e e 600 1200 1800 2400 3000 3600 Portata NI min Curve di portata in scarico 17312A C Pressione a valle bar Pe N OO A d DO NO O O o 300 600 900 1200 1500 1800 2100 Portata in scarico NI min Come si pu notare dall esempio mostrato sul primo diagramma la pressione a valle rimane costante anche con notevoli assorbimenti di aria prima di decadere rapida mente al raggiungimento della portata critica L andamento delle curve di portata in fatti quasi parallelo all asse orizzontale Per guanto riguarda il diagramma lo scarico si pu vedere la notevole portata nelle diverse situazioni di pressione impostata a valle Capitolo 11 Trattamento ed utilizzo dell aria
163. od altro tutte le regole cio tutti i protocolli necessari devono essere eseguiti rigoro Capitolo 16 Sistemi seriali samente Ci possibile solo se tali protocolli sono definiti in modo chiaro preciso e ben documentato Alla fine degli anni 70 ISO International Standard Organisation riconobbe un metodo standardizzato per la definizione di protocolli di comunicazione ed avvi il progetto Open System Interconnection OSI con lo scopo di definire un modello di riferimento per lo sviluppo di protocolli orientati alla interconnessione di sistemi aperti Il risultato finale fu la definizione dello OSI Basic Reference Model come standard ISO 7498 Protocolli standard proprietari Partendo da OSI come modello di riferimento sono nati decine di bus di campo diversi tra loro Alcuni di questi si sono affermati sul mercato e sono diventati degli standard In un impianto che utilizza un protocollo standard anche se i nodi sono realizzati da costruttori diversi possono comunicare facilmente tra loro Non vi nulla che impedi sca ad un costruttore di ideare e realizzare un protocollo in base alle proprie esigenze ma questo sicuramente impedisce l utilizzo nell impianto di un Bus di campo nodi di altri costruttori Nel settore automazione con aria compressa le batterie di elettrovalvole sono integra te nel nodo ed utilizzando principali protocolli standard possibile inserirli in rete assieme a dispositivi con altre funzion
164. on testata posteriore ma con differenti corse sono ottenibili quattro differenti posizioni come mostrato nella figura seguente ESEMPIO DI UTILIZZO DEL CILINDRO A PI POSIZIONI punzonatura filettatura foratura scarico IVI i ali __ Capitolo 13 J PNEUMAX Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa 13 10 CILINDRI OVALI ED A SEZIONE QUADRATA cilindri lineari con sezione circolare possono durante la corsa avere rotazioni dello stelo Alcune volte ci deve essere evitato e l utilizzo di attuatori con sezioni ovali o quadrate risolvono questo problema In particolare il cilindro ovale si presenta con una forma piatta ed in alcune situazioni pu risolvere problemi di spazio La funzione di antirotazione dello stelo determinata dalla forma della sezione della camicia e del pistone ed consentito entro certi limiti un gioco che dipende esclusi vamente dall accoppiamento camicia pistone 13 11 CILINDRI AD ASTE GEMELLATE Per funzioni di antirotazione pi precise si utilizzano cilindri con due steli in parallelo accoppiati al medesimo pistone Una piastra di collegamento unisce le due aste nella parte esterna Alla piastra viene collegato il carico da movimentare Si ottiene una ottima funzione di antirotazione ed inoltre il cilindro cos concepito pu sopportare discreti carichi laterali 0 CT__F amp W U fEUWeF_UWUJ ymwye wewmerw CW W q wW jeoae lzm dz Y T UF WU WWw
165. one di due segnali nei rispettivi in gressi con valori di pressione uguali oppure diversi inviano in uscita il segnale primo arrivato o quello di valore pi alto se la valvola selettrice di alta pressione oppure il secondo segnale arrivato o quello di valore pi basso se selettrice di bassa pressione Selettore di alta pressione Sono valvole con due ingressi ed una uscita come illustrato in figura alla pagina se guente Il segnale di valore pi alto prevale in spinta sul cursore rispetto al valore pi basso se lezionandolo in uscita In caso di pressione di pari entit l uscita seleziona il primo che arriva Pu fungere anche da funzione logica OR come visibile dalla tabellina a fianco della figura L uscita U ha valore alto sia che sia presente P1 oppure solo P2 oppure en trambi L unica situazione di uscita con valore zero l assenza di segnali in ingresso Capitolo 15 Valvole ausiliarie PNEUMAX P1 P2 U O 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 Selettore di bassa pressione Anche questa una valvola con due ingressi ed una uscita P1 P2 U 0 0 0 0 1 0 1 0 0 Il segnale selezionato presente ai due ingressi quello di valore pi basso Nel caso uguali valori di pressione l uscita selezioner il secondo arrivato Infatti se P2 pi alto di valore o arriva per primo spinger il cursore chiudendo il pas
166. onico che agisce come un freno Capitolo 14 J PNEUMAX Valovle di controllo direzionale La legge di Ohm La legge di Ohm dice la tensione uguale al prodotto della corrente per la resistenza VaRxl Conoscendo due valori della relazione appena descritta si risale semplicemente al valore incognito calcolo la resistenza conoscendo la tensione e la corrente R V2 W calcolo la resistenza conoscendo la tensione e la potenza I V R calcolo la corrente conoscendo la tensione e la resistenza V RxI calcolo la tensione conoscendo la resistenza e la corrente W VxIl calcolo la tensione conoscendo la resistenza e la corrente W Rxl calcolo la potenza conoscendo la resistenza e la corrente W V2 R calcolo la potenza conoscendo la tensione e la resistenza R Resistenza espressa in ohm Intensit di corrente espressa in Ampere V Tensione espressa in Volt W Potenza espressa in Watt Magneti Se una barra di ferro viene esposta per un certo periodo di tempo ad un elevato cam po Magnetico si magnetizza anch essa Il fenomeno si chiama magnetismo perma nente ed la capacit della barra in ferro di attrarre altri oggetti dello stesso materiale Le linee di forza magnetica possono essere facilmente visualizzate con della limatura di ferro su un foglio di carta posto sopra al magnete Il magnete ha un polo nord ed un polo sud Se si tiene infatti un Magnete appeso ad un filo una delle sue estremit punter sempre verso
167. ori che azionati da motori prelevano l aria atmosferica e la trasferiscono una volta compressa verso le utenze Il settore che si interessa della produzione dell aria compressa considerata di com petenza di altri operatori e non di coloro che si occupano di automazione per utile una conoscenza di base che deve far parte bel bagaglio culturale di uno specialista nella tecnica di automazione con aria compressa Prima di addentrarci nelle tipologie di compressori ci soffermiamo sulle loro caratteri stiche pneumatiche e le grandezze che li contraddistinguono Pressione di aspirazione Pa Pressione di mandata Pm Portata all aspirazione Q nm s Portata alla mandata am m s Rapporto di compressione r Pm Pa Pascal Come gi accennato il termine normal n esprime il volume di aria in condizioni nor mali cio quelle atmosferiche con temperatura a 20 C quindi nm e nl La potenza per comprimere un volume di aria alla pressione di mandata si ricava dalla formula N QxPax3 5x r 85 1 Capitolo 9 Produzione dell aria compressa PNEUMAX L aumento del rapporto di compressione diminuisce il rendimento n che non deve es sere inferiore a 0 7 con rapporto di compressione r inferiore a 5 Il grafico che segue permette una rapida scelta della potenza applicata al compresso re in funzione della portata volumetrica in aspirazione DAE AMTERNE NPE ENEE P in kW sio ER E T P ETA EN Y Ai 9 0 PH i i i k
168. orre attenzione alla sequenza di guarnizioni e distan ziali che vanno poi rimontati nelle identiche posizioni Pulire accuratamente depositi di morchie o impurit accumulate sulle pareti interne utilizzando detergenti solubili in acqua oppure sgrassanti non aggressivi Evitare solventi e materiali abrasivi solventi possono danneggiare le guarnizioni e i materiali abrasivi le superfici di tenuta Per le elettrovalvole oltre alla pulizia dei contatti di connessione sarebbe utile control lare lo stato di usura dei gommini di tenuta del nucleo mobile della pilotina e verificare lo stato della superficie superiore dello stesso che deva apparire piana e priva di rical cature ai bordi Pulire con un getto di aria compressa canalini di alimentazione dal corpo valvola ver so il pilota elettrico Generalmente le apparecchiature pneumatiche possono lavorare in un intervallo di temperatura che va da 20 C a 80 C L impiego con temperature al sotto dei 2 C necessita che l aria compressa utilizzata sia essiccata con apposite apparecchiature Lo scopo quello di evitare formazione di ghiaccio dovuto alla condensa Prima di procedere allo smontaggio di una valvola il manutentore deve controllare possibili altre cause che possono determinare il cattivo funzionamento Ad esempio la perdita di aria da uno scarico di una valvola pu essere determinato da un trafilamento da una camera all altra del cilindro comandato dovuto alla rottura della
169. osto ed una riduzione di ingombri Capitolo 11 Trattamento ed utilizzo dell aria compressa 6 11 8 MOLTIPLICATORE DI PRESSIONE II moltiplicatore di pressione un apparecchio che consente di inviare in uscita una pressione pi alta rispetto a quella di alimentazione Il valore di questa pressione dipende dal fattore di moltiplicazione che l apparecchio possiede Nella quasi totalit dei casi il fattore moltiplicativo corrisponde a due Questo significa che la pressione erogata in uscita di valore doppio rispetto a quella di alimentazione CAMERA 2 IN CAMERA 3 ses Il principio di funzionamento si basa sull effetto pompa di un cilindro a quattro camere dove alternativamente due camere spingono e comprimono l aria presente nelle ca mera di moltiplicazione e l ultima posta in scarico Un circuito oscillante nella parte centrale del moltiplicatore controllato da sensori di fine corsa permette di inviare alternativamente aria ai due lati dell apparecchio trami te una valvola di distribuzione Quattro valvole di non ritorno opportunamente collegate tra loro permettono di invia re l aria verso l uscita ma ne impediscono il ritorno Il sistema cos concepito osciller in continuazione sino a quando la forza generata nelle due camere di spinta dai rispettivi pistoni controbilancer quella generata nella camera di compressione dal proprio pistone Questo significa che la pressione che
170. pende dall angolo di sfasamento e viene misurata in Ohm Solenoidi A questo punto parlando di solenoidi possiamo introdurre l argomento elettrovalvole NUCLEO TUBOLARE BOBINA CONTRONUCLEO Lu EOS GOMMINO DITENUTA PER SCARICO 4 22 KA A IN ul RASS PTAS o NS U Capitolo 14 A Valovie di controllo direzionale Un filo conduttore arrotolato attorno ad un nucleo tubolare di materiale non magne tico concentra una volta alimentato le linee di forza del proprio campo magnetico lungo l asse centrale dell avvolgimento I punti in cui le linee di forza entrano ed escono dalla bobina sono i cosiddetti poli proprio come per i magneti Se all interno del tubo in materiale non magnetico viene inserito un nucleo in ferro il flusso magnetico aumenta notevolmente perch le linee di forza passano almeno un migliaio di volte pi facilmente attraverso il ferro che at traverso l aria Il principio di funzionamento dell elettrovalvola quello dell elettromagnete di solleva mento costituito da una armatura fissa una mobile e da una bobina Come si pu vedere dalla figura all interno di un tubo di materiale amagnetico viene fissata l armatura fissa contronucleo ed inserita quella mobile nucleo richiamata da una molla Il tubetto cos assemblato viene inserito nel nucleo tubolare della bobina L armatura mobile viene tirata verso la parte fissa dalla forza di attrazione prodotta dal
171. pi solidi con diametro nominale fino ad Imm e nessuna protezione contro l acqua IP65 totale contro la polvere e contro getti di acqua in ogni direzione Sono previste anche regolamentazioni sulle classi di isolamento riferite alle tempera ture massime in esercizio secondo le normative C E l 15 26 Tutte le elettrovalvole riportano sulle etichette con le caratteristiche peculiari anche la Indicazione della inserzione ED Se l etichetta riporta il dato ED 100 significa che idonea per il servizio continuo Molto spesso nei connettori vengono inseriti circuiti smorzatori che tagliano i picchi del le tensioni di ritorno di valore molto elevato all atto della diseccitazione diodi in c c e varistori in c a bene ricordare che questi dispositivi non proteggono i solenoidi del le elettrovalvole bensi gli apparecchi che le comandano sensori magnetici relais ecc proteggendo i contatti che potrebbero essere danneggiati da questi valori elevati di ten sione Led luminosi segnalano inoltre la presenza del segnale elettrico di commutazione Isolamento in funzione della temperatura d esercizio Noma CEI 15 26 Classe d isolamento Temperatura 200 2005 220 220 C 250 PIO Capitolo 14 Valovle di controllo direzionale La temperatura massima ammessa per una bobina e condizionata da riscaldamento proprio temperatura del fluido che la attraversa Temperatura ambiente Questi dati sono riferiti a bobine inserite in ser
172. po un certo tempo nel caso NC o riappare nel caso NA Anche in questa versione prevista la funzione attiva e passiva Capitolo 21 Tecnica circuitale rA NA ATTIVO NC ATTIVO NC PASSIVO temporizzatori non possono essere precisi nella ripetibilit perch il loro funziona mento dipende dallo stato fisico dell aria che non costante Per le prestazioni che possono fornire sono per sufficientemente validi nella maggior parte delle applica zioni 21 5 FUNZIONI LOGICHE sistemi pneumatici lavorano nella maggior parte dei casi come i sistemi digitali ed il funzionamento dei componenti definito dallo stato del segnale La presenza sar semplicemente definita con 1e l assenza con O segnali non hanno bisogno di essere modulati sufficiente che rimangano entro i livelli di funzionamento dei singoli com ponenti La pressione presente in una tubazione produce lo stato 1 e l assenza lo stato O la atti vazione di un fine corsa la stato 1e la disattivazione lo stato O Sono quindi possibili solo due stati oppure O L elaborazione dei dati avviene secondo le regole della logica bina ria Le funzioni logiche fondamentali sono l affermazione funzione YES la negazione funzione NOT la somma logica funzione OR ed il prodotto logico funzione AND Capitolo 21 7h Tecnica circuitale P NEUMAX Funzione YES L affermazione l operazione con la quale il segnale viene ripetuto in maniera id
173. premere la ghiera che fuoriesce dalla estremit superiore del raccordo e tirare per disimpegnare la pinza elastica dal tubo stesso tubi impiegati debbono essere calibrati I tubi collegabili ai raccordi hanno diversi diametri e sono per dimensione congruenti con le filettature del raccordo stesso Il filetto M5 riceve tubi di esterno 4 5 e 6 mm Il filetto G1 8 riceve tubi di esterno 4 5 6 8 mm Il filetto G1 4 riceve tubi di esterno 4 5 6 8 10 e 12 mm Il filetto G3 8 riceve tubi di esterno 8 10 12 e 14 mm Il filetto G1 2 riceve tubi di esterno 12 e 14 mm I medesimi tubi alloggiano anche in quei raccordi che sono privi di filettatura in quanto intermedi e vengono dotati di innesto rapido su tutte le bocche disponibili Possono essere gomiti derivazioni a T o ad Y raccordi diritti con riduzione del diame tro del tubo su una delle due bocche etc Le versioni disponibili per una gamma completa di raccordi sono innumerevoli ed materiali usati per la loro costruzione sono metalli quali ottone con trattamento super ficiale di nichelatura acciai al carbonio od inossidabili ed infine sempre pi frequente mente tecnopolimeri Esistono anche altri tipi di raccordi che possono utilizzare tubi rigidi per quelle appli cazioni in cui l utilizzo del tubo in plastica fosse impossibile Sono in tre pezzi costituiti dal corpo del raccordo da una ogiva metallica da infilare all estremit del tubo per consentire la tenuta e da una
174. punto centrale dal quale parte il collegamento ad ogni singolo nodo Questa configurazione permette di inseri re facilmente un nuovo nodo alla rete e nel caso di guasto di un componente gli altri nodi possono proseguire il loro lavoro La comunicazione sulle linee bidirezionale Una rete di questo tipo richiede per una notevole quantit di cavi Non viene utiliz zata dai principali bus di campo Viene usata nelle reti di alto livello come ad esempio le reti Ethernet ON a Node3 oo Node2 I Nodeg a Node No Node0 xk d 5 I ode ici I ose wi Struttura in linea La struttura in linea la pi utilizzata nei bus di campo vari nodi sono collegati in parallelo appesi alla stessa linea Questa caratteristica permette ai nodi di funzionare anche se alcuni di questi in quel momento non sono partecipanti attivi per svariati mo tivi E molto utile in fase di manutenzione oppure nel caso in cui per motivi produttivi sia necessario che funzioni solo una parte dell impianto La rete facilmente ampliabile in qualsiasi punto Questa struttura viene utilizzata dai protocolli Profibus CANopen e DeviceNet La comunicazione sulle linee bidirezionale Capitolo 16 Sistemi seriali 6 Trasmissione La trasmissione avviene tramite cavi in rame grazie ai costi contenuti e alle buone ca ratteristiche di immunit ai disturbi elettromagnetici Supportano velocit di trasmis sione relativamente elevate
175. r T A UH Z7 PA mal ar VOL 3 pA 17 777 n o GIGA Ur YA Yi 729905 SPADA qa Esistono ovviamente altri metodi per realizzare sistemi antirotazione quali l utilizzo di steli esagonali accoppiati ad una analoga bronzina di guida e guarnizione di tenuta con la medesima forma Solitamente simili sistemi sono applicati a microcilindri 13 12 CILINDRI A CORSA BREVE E CILINDRI COMPATTI Dalla definizione cilindri a corsa breve sono stati realizzati per effettuare piccole corse proprio per il modo con il quale sono stati concepiti Sono utilizzati dove ci sono spazi esigui e per le sue contenute dimensioni non per messo l inserimento di adeguate guide sullo stelo Non possono quindi sostenere carichi laterali Anche piccole sollecitazioni in quella N Capitolo 13 A Unit di lavoro pneumatiche 4 dell aria compressa PNELUMAX direzione provocano impuntamenti e rapide usure delle bronzine di guida In questi cilindri le testate sono rappresentate da due dischi trattenuti all interno del profilo estruso da due anelli elastici cilindri compatti nascono successivamente ai corsa breve con l intenzione di inserire un cilindro che potesse essere l evoluzione del corsa breve Le testate seppure di dimensioni contenute sono provviste di guida stelo ed ancorate al corpo estruso tramite viti L assieme in questo caso risulta essere pi rigido In realt gli ingombri totali del cilindro compatto sono superioni risp
176. r considerare il siste ma lubrificato Una valvola di non ritorno lungo il tubo di aspirazione permette all olio di non tornare verso la tazza quando non ci sono richieste di aria La quantit di olio nell unit di volume costante anche al variare del flusso Non esistono calcoli o siste mi sicuri per stabilire la giusta quantit di olio da inviare nell impianto molto spesso la si trova grazie all esperienza e tale quantit bene che sia costante nel tempo Una verifica periodica deve essere fatta per controllare che la tazza contenga olio lubrifi cante se ci non fosse possibile bisogna dotare il lubrificatore di un indicatore che segnali un livello troppo basso dell olio nella tazza E assolutamente sconsigliato l utilizzo del lubrificatore in presenza di apparecchi dotati di piccoli orifizi o fori calibrati come riduttori di precisione valvole proporzionali ecc per ch l olio potrebbe ostruire il passaggio dell aria compromettendone il funzionamento Il lubrificatore trova sempre meno utilizzo grazie ai grandi passi in avanti compiuti dal grassi lubrificanti i quali sono dotati di capacit adesive elevate Questo consente una lunga permanenza nel punto di lubrificazione tanto da definirli di lunga durata Gli apparecchi lubrificati con questi grassi ed adeguate guarnizioni possono funzio nare senza apporto di ulteriore olio lubrificante Capitolo 11 U Trattamento ed utilizzo A dell aria compressa 4 PNELUMAX Curve c
177. ressione in ingresso bar In un sistema pneumatico ci dovuto agli attriti delle guarnizioni alla deformazione unilaterale delle guarnizioni a tenuta frontale quando vengono compresse sulla sede di tenuta ed alla resistenza meccanica dovuta alla deformazione della membrana Allo scopo la sua forma non piatta ma ondulata per ridurre al massimo tale resistenza Isteresi deriva dal greco histerein che significa stare dietro o arrivare troppo tardi Se prendiamo come esempio un treno con 10 vagoni durante la marcia in avanti la locomotiva che il valore dominante ha una certa distanza rispetto l ultimo vagone Durante la marcia a ritroso questa distanza diminuisce Ci dovuto al fatto che l agganciamento dei vagoni ha un certo gioco mentre all in dietro i vagoni si toccano con i loro respingenti Capitolo 11 gt Trattamento ed utilizzo O dell aria compressa 4 PNELUMAX Questo serve semplicemente per spiegare i due differenti valori di P2 alla stessa P1 se considerata come valore impostato di P1 in salita piuttosto che in discesa P2 segue sempre un po in ritardo la variazione di P1 che la variabile prevalente Pi le curve sono inclinate pi alta l influenza di P1 su P2 pi largo lo spazio tra le due curve pi forte l effetto dell isteresi Ripetibilit Questo termine definisce la deviazione dal valore di P2 impostato quando venga tolta la pressione PI in alimentazione e poi r
178. ria atmosferica si raffredda raggiunge un punto in cui satura di vapore d acqua Qualsiasi ulteriore abbassamento di temperatura fa in modo che tutta l acqua non possa essere trattenuta sotto forma di vapore La quantit che pu essere trattenuta dipende dalla temperatura La tabella che segue indica la massima quantit d acqua contenuta per m di aria espressa in grammi nell intervallo di temperatura da 40 C a 40 C Un m d aria compressa in grado di contenere la stessa quantit di acqua di un m3 di aria a pressione atmosferica dati in tabella sono riferiti alla temperatura indicata ad aria in condizioni atmosferiche Temperatura C O 5 RIO 6 20 P29 S 59 40 g m atmosferica 4 98 6 86 9 5 15 04 1 69 25 70 351 64 41 85 SA Temperatura C O 5 10 15 20 25 HS Poa 40 g m atmosferica 4 98 DA 2 51 1 61 1 08 0 7 0 45 0 29 0 18 UMIDIT DELL ARIA L umidit relativa il rapporto tra il contenuto di acqua nell aria atmosferica ad una determinata temperatura ed il contenuto al punto di saturazione della medesima espressa in percentuale Contenuto di acqua nell aria U R X100 Contenuto a saturazione Esempio Temperatura 20 C U R 60 Quanta acqua contenuta in 1 m di aria 17 69 x 0 6 10 61 g m quando viene compressa la sua capacit di contenere vapore d acqua dipende esclu sivamente dal suo volume che sar evidentemente ridotto quindi a parit di tempera tura l acqua
179. rore massimo di 0 05 bar Ripetibilit Anch esso un valore percentuale riferito alfondo scala e definisce l errore massimo rile vato su pi letture effettuate in Modo consecutivo nelle medesime condizioni di lavoro Capitolo 20 Regolatore proporzionale PNEUMAX L errore generato dall isteresi 2 1 g oa 2 05 55 DA 2 v Y 55 pE 1 95 v 1 9 T T T T j T T T I T Cicli Se l isteresi minore o uguale 0 5 con fondo scala a 10 bar sappiamo che l er rore massima sar di 0 05 bar Sensibilit Valore percentuale sempre riferito al fondo scala che identifica la minima variazione del segnale di riferimento alla quale corrisponde una variazione del valore pressione IN usCIta PRESSIONE bar O TENSIONE V Se un regolatore con fondo scala 10 bar ha sensibilit minore o uguale a 0 5 avremo una variazione della pressione a valle per ogni variazione del segnale di riferi mento superiore a 0 05 Volt Le caratteristiche elettriche sono poi completate dalle informazioni descritte sui ma nuali tecnici comunque bene ricordare che i segnali di riferimento possono essere in tensione generalmente O 10 volt DC e 4 20 mA per la versione in corrente Quando si effettuano collegamenti pneumatici bene verificare che nei tubi non ci siano impurit e che l aria compressa sia sufficientemente essiccata L eventuale condensa potre
180. rossimit dell equilibrio fino ad interrompersi Questo permette alle elettrovalvole di pilotaggio di parzializzare la corsa e di ridurre cos la propria portata evitando l oscil lazione attorno al punto di equilibrio Questo il sistema pi utilizzato in quella fascia di applicazioni che non richiedono precisioni esasperate e fornisce un ottimo equilibrio tra prestazione e costo Le caratteristiche che contraddistinguono un regolatore elettronico proporzionale sono sintetizzabili in Linearit Isteresi Ripetibilit Sensibilit U Capitolo 20 A Regolatore proporzionale Linearit La linearit il valore percentuale riferito al fondo scala di lavoro e definisce lo scosta mento massimo che ci pu essere tra l andamento reale e la retta effettiva PRESSIONE bar TENSIONE V Se definiamo che il regolatore ha una linearit massima minore o uguale al 1 del fondo scala FS ed il fondo scala di 10 bar l errore massimo sar pari a 0 1 bar Isteresi Definisce lo scostamento massimo in percentuale riferito al fondo scala che si ottiene sulla pressione in uscita a parit di valore di riferimento in salita rispetto alla discesa E causata dagli attriti dei particolari meccanici che compongono il regolatore PRESSIONE bar TENSIONE V Se definiamo che un regolatore ha una isteresi minore o uguale a 0 5 del suo fondo scala di 10 bar riscontreremo un er
181. ruttare il principio fisico del tubo Venturi Diagramma molla pressione equivalente D Sa i Il O L all a De 7 Y AF Q lt Si N a N wj N T TL I Ca 2 wa KA y y O O I 2 4 5 6 F 3 9 rReSssIONE EQUIVAGENI Portata Pressione e Velocit in una strozzatura E utile ricordare che il principio di Venturi basato sulla diminuzione di sezione in un tubo attraversato da un fluido qualsiasi sia esso liquido che gassoso Capitolo 11 gt PNEUMAX Trattamento ed utilizzo dell aria compressa Nella figura riportata alla pagina precedente schematizzata la situazione della restri zione di sezione di detto tubo e dal settore 1 il fluido transita nel settore 2 La velocit del fluido aumenta immediatamente dopo la restrizione e la pressione P2 diminuisce rispetto a PI rimanendo invariata la portata La pressione aumenta nuovamente quan do la sezione ritorna al valore iniziale settore 3 TN SES P3 Come si pu notare la camera di P2 non pi in diretto contatto con la parte inferiore
182. sa PNEUMAX Il sistema pu essere refrigerato ad aria o con liquido refrigerante compressori alternativi necessitano di essere collegati ad un serbatoio dato che il funzionamento intermittente Quando nel serbatoio si raggiunge la pressione massima impostata un contatto elet trico attivato da un pressostato interrompe l alimentazione al motore arrestando il compressore Al calare della pressione ad un secondo valore impostato valore minimo il presso stato riattiver il circuito elettrico del motore riavviando il compressore Compressore rotativo a palette compressori di questo tipo sono costituiti da un involucro cilindrico statore allin terno del quale ruota eccentricamente un tamburo rotore sul cui corpo sono rica vate delle scanalature radiali In queste scanalature scorrono sottili lamelle di acciaio che si spostano verso lo statore durante la rotazione per effetto della forza centrifu ga L aria attraverso delle feritoie ricavate sullo statore viene aspirata dalle palette nella situazione volumetrica maggiore e progressivamente compressa durante la ro tazione del rotore Nel punto di massima riduzione del volume l aria cos compressa viene convogliata in una seconda feritoia ricavata sullo statore e inviata all utilizzo Questi compressori sono definiti a servizio continuo cio continuano a funzionare anche quando non vi a valle alcuna richiesta d aria In questa situazione infatti la valvola d
183. saggio permettendo al pi basso od al secondo in arrivo di essere presente in uscita Pu svolgere la funzione logica AND come mostrato dalla tabellina a lato figura Si pu notare che l unica situazione di uscita esiste solo in presenza in ingresso di PI e di P2 Capitolo 15 Valvole ausiliarie 6 15 5 PRESSOSTATI pressostati sono del trasduttori di segnale trasformano in fatti un segnale pneuma tico in segnale elettrico Vengono utilizzati per segnalare la presenza di pressione op pure l assenza o Meglio di un valore al di sotto di quello consentito Possono essere a taratura fissa oppure variabile Quello a taratura fissa ha una soglia di commutazione ben definita che sempre la stessa mentre quello a taratura variabile ha la possibilit di essere settato al valore desiderato entro una forchetta di valori minimo e massimo contatti elettrici possono essere chiusi aperti od in scambio RIEPILOGO SIMBOLI 6 Capitolo 16 SISTEMI SERIALI SISTEMI SERIALI GENERALIT L avvento dei processori e l evoluzione dell elettronica e dell informatica abbinati alla pneumatica hanno contribuito ad un progressivo sviluppo di sistemi che fossero in grado di ridurre drasticamente costi dovuti agli assemblaggi ed ai cablaggi elettrici Come gi accennato si passati da collegamenti elettrici punto a punto a collega menti multipolari per poi arrivare a connessioni seriali capaci di trasmetter
184. sar pari a circa 340 m s velocit del suono Da questo momento in poi un qualsiasi incremento di AP non produrr alcun aumento di portata avendo raggiunto l aria la sua massima velocit Ad esempio con pressione in ingresso di 6 bar ed in uscita di 5 bar AP 1 bar dal dia gramma si rileva una portata di circa 55 l min per una sezione equivalente di IMm Capitolo 7 Portata dei gas 6 Se un apparecchio ha una sezione equivalente di 5 mm sar sufficiente moltiplicare il valore rilevato per cinque per risalire alla portata di tale sezione 5 x 55 275 I min E possibile ricorrere alla formula di calcolo riferita alle portate per flusso subsonico Q 22 2 x S x P 1 013 x P P Q 22 2 x 5x 5 1 013 x 6 5 272 187 l min Il valore ottenuto molto simile a quello rilevato usando il diagramma Capitolo 8 PNEUMATICA 8 1 Automazione pneumatica 8 2 Struttura circuitale di una automazione pneumatica 8 1 AUTOMAZIONE PNEUMATICA La tecnologia pneumatica non pi rappresentata solo dal cilindro e dalla relativa valvola di comando ma qualcosa di pi complesso L interfaccia con altre tecnologie quali l elettronica consente alla automazione pneu matica di ottenere risultati che solo pochi anni fa erano impensabili Di fatto l automazione pneumatica in grado di soddisfare una gran parte delle ne cessit che si presentano ed in alcuni casi addirittura insostituibile
185. segnale di coman do impulsivo o di breve durata Tali circuiti ci permettono di mantenere nella posizione desiderata un cilindro anche guando il segnale di comando scompare Attivando con impulsi emessi dalle valvole 1 e 2 in maniera alternativa la valvola di co mando del cilindro otteniamo le due posizioni fisse e le Manteniamo per tutto il tempo necessario anche senza la presenza del relativo segnale Come gi ricordato nel capi Capitolo 21 J PNEUMAX Tecnica circuitale tolo valvole la presenza del segnale opposto rende inefficace il segnale di comando inviato L equivalente elettropneumatico costituito da un cilindro a doppio effetto comandato da una elettrovalvola 5 2 a doppio solenoide Due pulsanti elettrici sosti tuiranno le due valvole 3 2 Se punti di comando per impartire lo stesso ordine al cilindro sono pi di uno ne cessario connettere le valvole che impartiscono lo stesso ordine in parallelo Il segnale in uscita di ciascuna di esse sar poi inviato agli ingressi di un selettore di circuito che provveder alla selezione di uno o dell altro segnale per comandare la val vola di potenza del cilindro L utilizzo del selettore impedisce che l aria compressa possa fluire direttamente dall uscita di una delle valvole di comando verso lo scarico di quella messa in parallelo Ipotizziamo di dovere chiudere ed aprire un porta da due differenti punti Come si vede dallo schema i punti di
186. servir ad accelerare il carico Forza richiesta x 100 Forza disponibile A questo punto dobbiamo sapere quale sia la posizione di lavoro del cilindro se lavora in verticale con spinta verso l alto o verso il basso se lavora su di un piano orizzontale o inclinato Sollevamento verticale G carico applicato F spinta del cilindro La forza totale necessaria per sollevare il carico Sar F FG Fa Dove FG la forza utilizzata per equilibrare il carico o forza resistente ed Fa la forza che serve ad accelerarlo Bisogner inoltre sapere quale la velocit di attuazione per stabilire di quale entit sar Fa per ottenerla Se per esempio dovessimo sollevare una massa di 120 Kg per uno spostamento di 400mm corsa del cilindro con una velocit finale di 1 m sec dovremo calcolare quale sar la forza totale finale generata ad una pressione di esercizio di 6 bar relativi Capitolo 13 Unit di lavoro pneumatiche dell aria compressa 6 Ricordiamo che una forza F uguale ad una massa per una accelerazione ed il lavoro L e uguale ad una forza per uno spostamento ed equivale all energia cinetica F mxa L FxS 1 2mV 1 m massa in Kg a accelerazione in m sec S spostamento IN m V velocit in m sec g accelerazione di gravit 9 81 m sec QUINAI FG mg La forza totale sar F mg Fa 2 Dalla 1 possiamo risalire ad Fa perch conosciamo la velocit di attuazione di 1 m sec la massa d
187. sionale riferita all unit di misura pi impiegata il metro Tm tetrametro 10 m Gm gigametro 0 m Mm megametro 10 m km chilometro 10 m hm ettometro 10 m dam decametro 10 m m metro dm decimetro 10 m cm centimetro 10 m mm millimetro 10 5 m um micrometro 10 m nm nanometro 10 m pm picometro 10 m fm femtometro 10 m am attometro 10 8m Le grandezze possono essere misurate secondo multipli e sottomultipli nelle varie unit La tabella precedente ne riporta i nomi ed simboli relativi Capitolo 1 Sistema internazionale e unit di misura SI 1 3 SCALE DI TEMPERATURA Kelvin Celsius Fahrenheit O K 275 lo C 549 67 F 27515 K O C SZ O K zero assoluto O C 32 F punto di fusione del ghiaccio a pressione atmosferica scala Kelvin chiamata scala termodinamica impiegata in fisica scala Celsius scala di temperatura pi usata ed la temperatura in gradi centigradi scala Fahrenheit scala di temperatura usata dove lo stato termico dell atmosfera generalmente vicino a quello del ghiaccio L uso della scala Celsius porta l inconveniente di far precedere al numero misura della temperature il segno o Conversione della temperatura relazione F 32 C F 1 8x C 32 1 8 F 32 K 273 K C 273 1 8 Capitolo 2 ATMOSFERA ARIA 2 1 Composizione dell aria 2 2 Ar
188. sto un consumo P2 diminuisce e con essa la forza antagonista sulla parte inferiore della membrana L otturatore si muove verso il basso aprendo un passaggio che permette di compensare il consumo Senza consumi d aria l otturatore chiuso Funzione relieving GS DSSS N rwn N Oo N Npormerreeranaaaoz TRAN 1 ary NS Se per qualsiasi motivo la pressione P2 dovesse salire al di sopra del valore impostato la membrana si solleva allontanandosi dall astina dell otturatore Un piccolo foro praticato al centro della membrana viene liberato scaricando l ecces so all atmosfera attraverso un foro presente sulla campana Questa funzione viene chiamata relieving Capitolo 11 Trattamento ed utilizzo dell aria compressa PNEUMAX Compensazione della portata Con consumi di aria elevati l otturatore molto aperto e la molla che agisce sulla membrana estesa tanto quanto la corsa effettuata dall otturatore stesso La forza esercitata dalla molla pi debole se paragonata a quella espressa ad ottu ratore chiuso valore impostato L equilibrio tra le due forze molla pressione P2 avviene ad un valore pi basso Se osserviamo il diagramma vedremo che la pressione equivalente alla forza sviluppa ta dalla molla si attesta ad un valore molto pi basso di quello di taratura Sarebbe necessario aumentare la portata ad un valore pi elevato di quanto sia il con sumo Per fare questo occorre sf
189. striale da 20 a 99 kPa per sollevamento manipolazione ed automazione vuoto di processo 99 kPa alto vuoto per laboratori lavorazione di microchip rivestimenti con deposito molecolare ecc Il vuoto si crea mediante l utilizzo di pompe meccaniche che possono essere aspiranti soffianti e volumetriche oppure con pompe pneumatiche quali eiettori a singolo sta dio ed elettori multistadio Le pompe aspiranti soffianti producono un basso vuoto mentre quelle volumetriche a pistoni o a palette vengono utilizzate per la produzione di vuoto industriale con por tate significative Le pompe pneumatiche utilizzano l aria compressa come fonte di alimentazione e si basano sul principio dell effetto Venturi creando una depressione generatori di vuoto ad effetto Venturi presentano numerosi vantaggi tecnica sempli ce e competitiva nessun problema di usura assenza di parti in movimento ingom bri ridotti e possibilit di montaggio diretto sui mezzi mobili e compatti quali sistemi robotizzati Questa soluzione permette di ridurre la lunghezza dei tubi e di migliorare i tempi di risposta Esistono due tipi di generatori monostadio e multistadio Nella versione monostadio l aria di alimentazione attraversa un solo ugello Venturi prima di essere espulsa e crea una depressione sull attacco del circuito di presa Nel multista dio l aria attraversa due o pi ugelli posti in serie assicurando al circuito di presa un maggiore portata in aspira
190. ta Questo limita la apparecchiatura che risulta quindi idonea per piccole portate Per portate pi elevate dobbiamo quindi avvalerci di un sistema che possa amplificare il flusso di aria Si user una elettrovalvola ad azionamento diretto come elemento di controllo o pilotaggio ed una valvola azionata pneumaticamente come elemento amplificatore La combinazione di questi due elementi in un unica apparecchiatura non altro che una elettrovalvola ad azionamento indiretto or HA R P Si possono ottenere elettrovalvole monostabili bistabili a 3 0 5 vie a 2 o 3 posizioni sistemi automatici richiedono sempre pi spesso apparecchiature di dimensioni con tenute con elevate prestazioni ed interfacciabili con sistemi di controllo elettronici quindi i bassi consumi elettrici sono prerogativa importantissima Come tutti i componenti elettrici anche le elettrovalvole sono sottoposte a normative che ne determinano la protezione Il grado di protezione degli apparecchi viene determinato dal tipo di connessione elet trica alla bobina Le normative internazionali che lo regolano sono le I E C 144 Esistono comunque normative nazionali come ad esempio le italiane C E l e le tede sche D I N La sigla internazionale che identifica il grado di protezione costituita dalla sigla ini ziale IP e da un n
191. tanza tra due nodi 400m Lunghezza totale del bus 1 3 km Capitolo 16 U Sistemi seriali o Profibus Profibus viene sviluppato dall industria tedesca in collaborazione con le maggiori uni versit Siemens ne la principale sostenitrice I suo impiego nel settore automazione in continua crescita 1200 aziende distribuite in 25 paesi aderiscono alla organizza zione internazionale che sostiene Profibus Siemens offre sul mercato un micropro cessore adatto alla costruzione di un nodo profibus Il profilo di comunicazione previsto il DP adatto per la comunicazione tra PLC ed unit ingressi uscite Esistono altri profili quali FMS adatto per la comunicazione di grandi quantit di dati e PA che una estensione di DP progettato per l uso in aree a sicurezza intrinseca La comunicazione tra master e slave avviene sotto forma di polling Il master comuni ca ciclicamente con tutti gli slave uno per volta Affinch il master possa inizializzare la rete ha bisogno di un elenco dei nodi partecipanti e della descrizione dei dispositivi Per questo motivo i moduli di Profibus DP vengono forniti con un file GSD che elen chi le principali caratteristiche dei prodotti Per favorire la creazione di questo elenco esistono degli appositi programmi detti configuratori E possibile scollegare un nodo senza che la comunicazione sia interrotta con gli altri partecipanti attivi La distanza massima tra il primo e l ultimo componente
192. tente tra le due grandezze IN 0 102 kp 1kp 9 81 N in via approssimativa 1 kp 10 N F infatti l accelerazione in un punto materiale vale a m dove F forza agente sul punto materiale espressa in N m massa del punto materiale espressa in kg a accelerazione in m sec m perci F zmxa kg sec Nel vuoto o quando la resistenza dell aria pu venire trascurata il moto di ogni cor po risulta uniformemente accelerato a costante verso il basso tale accelerazione prende il nome di accelerazione di gravit e si indica con g Capitolo 1 Sistema internazionale e unit di misura SI 6 Nelle vicinanze della superficie terrestre si ha g 9 81 m sec La forza peso F la forza che agisce su di un corpo in caduta libera e vale F m x gl Nel sistema SI la forza F espressa in N e la superficie in m perci la pressione p sar F forza N p Pa Pascal A superficie m Unit di misura SI multipli e sottomultipli FATTORE DIMOCHPERICAZIONE PREFISSO SMEOO 10 1 000 000 000 000 tera 10 1 000 000 000 giga 106 1 000 000 mega MULTIPLI 10 5 1 000 kilo 10 100 etto 10 10 deca osi 107 0 1 deci 10 2 0 01 centi 10 0 001 milli 10 0 000 001 micro 10 0 000 000 001 nano 10 2 0 000 000 000 001 pico 10 0 000 000 000 000 001 femto 10 18 0 000 000 000 000 000 001 atto QSZ O DE 3o Come esempio si riporta la scala dimen
193. ti di raccolta della condensa chiamati anche trappole al termine di ogni percorso della condotta con la possibilit dello spurgo verso il basso in modo da poter essere scaricati facilmente Per evitare che la condensa arrivi alle utenze connesse i tubi che portano aria agli utilizzi si debbono staccare dalla condotta principale dalla parete superiore con un collegamento detto a pastorale a causa della sua forma Le raccomandazioni citate si traducono nelle figure che seguono sia che la rete sia ramificata aperta o ad anello chiuso Pendenza 2 Pendenza 2 7 Pendenza 2 Connessione a pastorale Nei punti pi opportuni della rete vengono installate valvole di intercettazione che servono a sezionare le zone interessate per eventuali interventi di manutenzione e o ampliamento senza dovere disattivare l intero impianto 10 3 SEPARATORI DI CONDENSA L acqua separata dall aria compressa che si deposita quindi nelle tubazioni viene rac colta nelle trappole munite di un apparecchio chiamato separatore di condensa Capitolo 10 Distribuzione dell aria compressa PNEUMAX Lo scarico automatico comungue sempre consigliabile in queste apparecchiature in guanto molte volte sono situate in posti poco accessibili ed un semplice rubinetto adibito a scarico manuale sarebbe poco pratico 10 4 PERDITE DI CARICO E DIMENSIONAMENTI Per mantenere un flusso di aria in una tubazione necessaria una differenza di pres
194. to sfruttando al massimo la potenza erogata dal sistema pompa ventosa cio quando il prodotto di portata di evacuazione e vuoto generato permettono alla ventosa di esprimere la massima forza Visto che la forza sviluppata aumenta al crescere della potenza eroga ta incrementando il diametro della ventosa possibile ridurre il livello del vuoto Ci dovuto al fatto che l aumento dell area esposta al vuoto superiore alla riduzione del livello del vuoto stesso possibile quindi sviluppando pi forza di quanto non sia necessaria ridurre la taglia della pompa o la pressione di alimentazione con notevole risparmio del consumo di aria compressa generatori sono oggi costruiti con concetto modulare e si adattano facilmente ali processi automatizzati grazie all integrazione di diversi accessori quali l elettrovalvola di alimentazione dispositivi di contro soffiaggio il vacuostato di controllo la valvola di ritegno ecc Il vacuostato permette di rilevare il livello di depressione generato confermando cos il valore della forza di trattenimento del pezzo tramite l attivazione di un contatto elet trico assimilabile al pressostato in applicazioni a pressione positiva dispositivi di soffiaggio permettono di diminuire i tempi di rilascio del pezzo ed inter vengono automaticamente non appena viene interrotta la pressione di alimentazione tramite l azione di un volume di aria compressa liberato da una capacit oppure per l int
195. tto di scarico effettuata manualmente dal manutentore Se la posizione scomoda o difficoltosa da raggiungere utile installare un filtro con scarico automatico Molte volte viene richiesta la lubrificazione alla quale provvede il lubrificatore che im mette nella linea di alimentazione una quantit di olio nebulizzato direttamente pro porzionale al flusso Il lubrificatore deve essere adeguatamente regolato perch trop pa lubrificazione o scarsa lubrificazione pu determinare un cattivo funzionamento delle apparecchiature Per verificare la bont della lubrificazione ad una valvola un metodo pu essere quello di tenere uno staccio bianco pulito in corrispondenza dello scarico della stessa Dopo alcuni azionamenti se la valvola lubrificata correttamente sullo straccio rimar r una leggera macchia Capitolo 23 J PNEUMAX Uso e manutenzione Utilizzare olio compatibile con i materiali impiegati dai costruttori per le guarnizioni Al riguardo cataloghi riportano le caratteristiche degli oli da usare Per la pulizia dei gruppi FRL utilizzare solo detergenti ad acqua Solventi dannegge rebbero in maniera irreversibile le tazze di filtri e lubrificatori Le valvole distributrici hanno una vita media di circa 20 milioni di cicli e possono fun zionare con aria lubrificata o non salvo indicazioni diverse In generale per le operazioni di manutenzione vengono forniti kit di ricambio Durante la fase di smontaggio p
196. ttrito tende per ad aumentare in quanto aumenta il carico radiale molto efficiente il recupero delle usure Al contrario dell O Ring che consente tenute doppie con le guarnizioni automa tiche necessario affiancarne due contrapposte Esistono anche soluzioni diverse che gi contemplano nella loro costruzione la doppia funzione di tenuta Un esempio costituito dalla guarnizione integrale costituita da un disco metallico sul quale viene vulcanizzata la gomma con forma a doppio labbro I X ohdd 77 Pressione p O Ring Guarnizione a labbro Guarnizione automatica Accorgimenti quale l arrotondamento degli spigoli vivi vengono eseguiti sulle guar nizioni a labbro per evitare effetti indesiderati come il raschiamento del grasso lubrifi cante sulla superficie di scorrimento Gli elastomeri quindi sono costituiti da materiali deformabili elasticamente Si dividono in Elastomeri Plastoelastomeri Gli elastomeri vengono prodotti partendo dalla gomma che viene mescolata con addi tivi e poi vulcanizzata ad alte temperature e da materiale con caratteristiche plastiche acquista elasticit L agente vulcanizzante generalmente lo zolfo Le caratteristiche fisiche chimiche e termiche possono variare notevolmente in funzione della quantit di gomma e degli additivi aggiunti nella mescola iniziale I plastoelastomeri sono anche detti gomme termoplastiche ed in generale si compor tano come elasto
197. ubrificazione In base a tutto questo si dovr scegliere il gruppo di taglia adeguata In molti casi tra riduttore e lubrificatore viene interposto un blocchetto con uscite supplementari per permettere il prelievo di aria priva di lubrificazione A completamento del gruppo scelto si aggiungeranno poi altre apparecchiature che non sono dedicate al trattamento dell aria compressa ma che assolvono altri compiti e rendono funzionale allo scopo l assieme composto Tali apparecchi sono 11 6 AVVIATORE PROGRESSIVO Quando si alimenta con aria compressa un circuito dopo averlo completamente sca ricato es avvio della macchina il mattino la pressione erogata dal riduttore di pres sione riempie l impianto completo e quindi anche gli attuatori con camere completa mente vuote pressione atmosferica Si potrebbero verificare movimenti degli organi della macchina indesiderati anche con velocit non controllabili Tutto questo oltre ad essere pericoloso potrebbe compro mettere la funzionalit della macchina stessa Per evitare simili disfunzioni occorre immettere l aria nel circuito gradualmente in modo che tutti i punti del circuito vengano raggiunti dalla medesima pressione nello stesso momento azionamento pneumatico Capitolo 11 J PNEUMAX Trattamento ed utilizzo dell aria compressa Eventuali posizioni irregolari assunte da attuatori a causa della assenza di pressione nel circuito vengono ripristinate in mani
198. umero a due cifre di cui andiamo a spiegare il significato La prima cifra definisce la protezione contro il contatto accidentale di corpi solidi e la seconda contro infiltrazioni di acqua Gli standard delle elettrovalvole sono generalmente IP40 ed IP65 Capitolo 14 Valovie di controllo direzionale 6 ia CIFRA 2a CIFRA Definizione Prova Definizione Non protetto Non protetto Protetto contro le cadute verticali di gocce d acqua condensa Protetto contro corpi solidi superiori a 50 mm Protetto contro le cadute di gocce d acqua fino a 15 dalla verticale Protetto contro i corpi solidi superiori a 12 mm O x a m a G hi Protetto contro i corpi solidi superiori a 2 5 mm Protetto contro l acqua piovana fino a 60 dalla verticale STA j x 2 L 35 IA e Protetto contro gli schizzi d acqua da qualsiasi direzione Protetto contro i corpi solidi superiori a 1 mm r ai da dia l Protetto contro le polveri nessun deposito nocivo Protetto contro i getti di acqua alla lancia da qualsiasi direzione Protetto contro le onde di mare spruzzi assimilabili Totalmente protetto contro le polveri AEAN Fi Pi Protetto contro gli effetti dell immersione ll grado di protezione dei nostri apparecchi viene indicato in ogni documentazione ed generalmente IP 65 IP40 definisce una protezione contro cor
199. utilizzato per le modeste prestazioni produce infatti pressi ni fino ad un massimo di 3 bar con scarse portate Due ingranaggi sono rigidamente assemblati su ognuno dei due lobi e liberi di ruotare Ruotando aspirano l aria e la convogliano dall ingresso alla mandata L accoppiamento tra i due lobi molto preciso cosa che non permette trafilamenti tra ingresso ed uscita La compressione non avviene nella camera ma in mandata e que sto spiega la scarsa capacit di fornire pressioni relativamente alte Compressore a lobi 9 3 SERBATOI La funzione del serbatoio quella di immagazzinare l aria compressa e di restituirla alle utenze al bisogno Capitolo 9 DN J Produzione dell aria compressa Il compressore viene scelto in funzione del regime di portata ed il serbatoio deve es sere in grado di fornire all impianto aria sufficiente durante la fase di riposo del com pressore stesso L accumulo di aria nel serbatoio permette anche di fare decantare quelle impurit me scolate all aria in arrivo dal compressore e depositarle nel fondo Tali impurit come condensa pulviscoli olio etc verranno scaricate ad intervalli rego lari per mezzo di una valvola automatica di scarico sita sul fondo del serbatoio Dimensionamento serbatoi dei compressori alternativi possono essere semplicemente calcolati con buona approssimazione utilizzando la seguente formula C Q 60 Dove C capacit in mi del serbatoio Q portata in
200. uzione di aria compressa dipende da nume rosi fattori come dimensione e struttura dell ambiente numero di punti di erogazio ne la loro disposizione etc DN Capitolo 10 Distribuzione amp dell aria compressa Salvo nuove installazioni il pi delle volte il risultato di successivi ampliamenti perci la rete risulta essere di tipo ramificato e generalmente il suo dimensionamento non viene supportato da calcoli specifici ma realizzato in base alle esigenze al momento dell ampliamento Il metodo migliore quello di realizzare la tubazione principale ad anello chiuso con attacchi previsti per connettere con tubazioni parallele alla condotta principale fino ad ottenere una maglia sovrastante la superficie da servire Con altre piccole deriva zioni l aria pu essere disponibile in ogni punto Questo sistema ha il vantaggio di offrire all aria diverse vie parallele ove fluire con una notevole riduzione delle perdite di carico Le tubazioni debbono essere installate in Modo da non ostacolare il movimento di pa ranchi o di altri carichi sospesi e verniciate con colore azzurro che secondo le norme in vigore identifica le condutture di aria compressa a anello aperto b anello chiuso con predisposizione per maglia c ramificato Capitolo 10 J PNEUMAX Distribuzione dell aria compressa Il tracciato delle tubazioni deve prevedere una inclinazione nel senso di scorrimento dell aria dell 1 2 e pozzet
201. vizio continuo 14 5 PORTATE DEI DISTRIBUTORI La portata nominale di una valvola viene identificata per mezzo di un coefficiente chiamato fattore di portata designato con kv che dato dal numero di litri di acqua alla temperatura di 18 C che passano in un minuto attraverso la valvola in prova quan do la differenza di pressione tra ingresso e uscita di 1 bar La portata in litri al minuto legata al fattore kv dalla formula sperimentale dove Q la portata del liquido in l min AP la caduta di pressione attraverso la valvola B la densit del liquido in Kg dm5 All utente per interessa conoscere la portata nominale del componente in normal litri al minuto quando all ingresso della valvola presente una pressione relativa di 6 bar ed all uscita di 5 bar Questo dato viene dichiarato nelle documentazioni tecniche delle apparecchiature Sono disponibili anche diagrammi che possono dare una informazione pi completa anche per pressioni di esercizio diverse da 6 bar Sulle curve riportate alla pagina seguente sono evidenziate le pressioni di alimentazio ne IMponendo il AP tra ingresso ed uscita si sale dall asse delle ascisse fino ad incon trare la curva con la pressione di alimentazione scelta e orizzontalmente sull asse delle ordinate si pu leggere la portata in quelle condizioni Ad esempio se la pressione in alimentazione di 6 bar e in uscita si abbiano 5 bar AP 1 la portata sar di circa 125
202. vola unidirezionale e fluisce libera mente Viene montata nelle condotte di connessione tra valvola e cilindro Nelle valvo le di comando per cilindri a doppio effetto a 5 vie si possono montare sugli scarichi e 5 strozzatori variabili che possono assolvere alla la stessa funzione delle regolatrici di flusso unidirezionali Se la valvola di non ritorno viene bloccata nella posizione indicata nella figura del flusso regolato viene disattivata ed il flusso di aria subisce la regolazione nelle due direzioni bidirezionale 15 2 VALVOLE DI NON RITORNO OD UNIDIREZIONALI La funzione della valvola di non ritorno quella di fare fluire l aria in una direzione e di impedirla nella direzione opposta Capitolo 15 J PNEUMAX Valvole ausiliarie 15 3 VALVOLE DI SCARICO RAPIDO Questo componente consente di ottenere la massima velocit di un cilindro permet tendo al aria della camera in scarico di fluire verso latmosfera direttamente senza dovere transitare attraverso il tubo e la valvola nella direzione dello scarico Viene montata sulle connessioni del cilindro La figura illustra la fase di alimentazione verso la camera del cilindro nella parte sini stra dell immagine e la fase di scarico nella parte destra incluso lo schema di colle gamento valvola cilindro 15 4 VALVOLE SELETTRICI Le valvole selettrici sono apparecchi che in funzi
203. ze di impiego ed ovviamen te mescole diverse offriranno prestazioni diverse che dovranno essere dichiarate dal costruttore con la garanzia di continuit nel tempo Le diverse situazioni di Impiego delle apparecchiature pneumatiche impongono quin di l uso di guarnizioni con differenti formulazioni di mescole Tali formulazioni devono offrire garanzia di durata e di prestazioni per ogni specifica esigenza materiali che sono usati comunemente per stampare guarnizioni con varie geometrie nel settore pneumatico sono le seguenti Acrilonytrile butadiene rubber NBR Hydrogenated acrilonytrile butadiene rubber HNBR Fluoro Rubber FPM Polyester Urethane rubber Polyurethane rubber PU NBR un polimero a base di Butadiene ed Acronitrile La percentuale di aAcronitrile varia tra il 20 ed il 50 Una maggiore percentuale di Acronitrile favorisce un migliore comportamento verso i grassi e gli olii minerali ma ne diminuisce l elasticit il comportamento alle basse temperature peggiora e si ac centua la deformazione residua Ha una buona compatibilit anche con olii vegetali animali e combustibili gasolio ed un buon comportamento con acqua fino a 100 C e con acidi inorganici a bassa concentrazione Il campo termico di applicazione medio da 30 C a 100 C HNBR Utilizza la formulazione di base dell NBR con l aggiunta di idrogeno Conserva tutte le caratteristiche di compatibilit dalla mescola di base con campo o guarn
204. zio In questo caso il ciclo si Capitolo 21 J PNEUMAX Tecnica circuitale ripete automaticamente per n numero di volte sino a quando non lo si interrompa con lo stop Si pu inoltre notare che stata imposta la condizione di fine ciclo con stelo in posizione Se il cilindro sta percorrendo la corsa verso la completer per poi fermarsi alla fine della corsa verso Nello schema infatti il sensore di fine corsa aO posto in serie alla valvola di start stop in modo tale che quando viene posto in scarico il segnale di avvio posizione di stop l ultimo segnale che arriva alla valvola di comando del cilindro quello liberato da a che definisce il cilindro A in posizione meno La lettura dello schema sufficientemente semplice Quando si attiva lo start si invia attraverso il fine corsa a azionato il segnale di avvio in A ed Immediatamente dopo a viene rilasciato ponendo in scarico la relativa condotta di comando Quando la posizione viene raggiunta viene azionato il fine corsa al il quale ordina al cilindro A di tornare in posizione Cilindro A L alternanza nelle due posizioni continua sino a quando si seleziona la posizione di stop ottenendo il fine ciclo con le condizioni citate start La versione elettropneumatica soddisfa le medesime condizioni e lo stesso ciclo Capitolo 21 Tecnica circuitale Proviamo ora disegnare il diagramma del moto e delle fasi di due cilindri
205. zione La caratteristica di questa apparecchiatura la pos sibilit di avere ad inizio aspirazione una grossa portata con depressione ridotta e ci consente di ridurre i tempi messa in depressione consigliato per impianti di grosse dimensioni Si possono raggiungere livelli di vuoto di 92 kPa Questi sistemi possono soddisfare le pi svariate esigenze di comando e controllo del vuoto integrandosi perfettamente per la presa e la movimentazione di un gran numero di oggetti in tan tissimi settori di attivit industriale Soffiante centrifuga Pompa volumetrica a pistoni Pompa volumetrica a palette Capitolo 19 U Il vuoto A Eiettore monostadio Eiettore multistadio Nella tabella che segue sono riportate le conversioni tra le diverse unit di misura e l equivalente per diversi valori 1 Pa 0 01 mbar 1 kPa 10 mbar 1 torr 1555 mbar 1 mmHg 1655 mbar 1mmH2O 0 098 mbar 1 PSI 69 mbar Vuoto mbar Vuoto Vuoto kPa Vuoto mmHg Vuoto torr Capitolo 19 Il vuoto La scelta del grado di vuoto deve essere limitata allo stretto necessario perch rag giungere elevati gradi di vuoto costringe ad un elevato dispendio energetico E importante conoscere i consumi degli eiettori in uso nell impianto per la scelta del compressore Se ad esempio una pompa pneumatica consuma 2 NI sec quando ali mentata a 6 bar sar necessario che il compressore sia in grado di fornire almeno 2 x 60 120 NI min

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