Semplice e doppio effetto

La prima distinzione che occorre conoscere sul funzionamento del cilindro pneumatico è se il cilindro è a semplice o a doppio effetto: capiamo come funzionano:

Il più semplice dei cilindri è il cilindro a semplice effetto.

Guardiamo il disegno:

Quello strano zig zag che c’è nella parte anteriore del cilindro è una molla che, in questo caso, spinge il pistone contro la parete di sinistra, essendo lo stelo solidale con il pistone, questo rimane dentro; in questo caso parliamo di cilindro a semplice effetto a stelo retratto. Se la molla fosse montata a sinistra del pistone, lo stelo sarebbe spinto in fuori e parleremmo di stelo esteso.

Come facciamo a farlo funzionare? facilissimo: soffiamo dell’aria in pressione e la facciamo entrare da A, l’aria ha pressione sufficiente per vincere gli attriti del pistone e della molla e spinge a destra il pistone e come conseguenza fa uscire lo stelo; l’aria contenuta nella parte anteriore del cilindro esce da B.

Quando tolgo l’alimentazione dell’aria compressa la molla riprende il sopravvento e risposta il pistone nella sua posizione di riposo facendo rientrare lo stelo. L’aria esce da A e entra da B

Il cilindro a semplice effetto a stelo esteso funzionerà esattamente al contrario, vediamo come :

In questo caso la  molla spinge in fuori lo stelo e questa sarà la posizione di riposo del cilindro; quando lo azioniamo…..

L’aria entra nella camera anteriore del cilindro, vince la forza di attriti e molla e spinge il pistone, e quindi lo stelo, all’interno; quando viene a cessare la forza creata dall’aria compressa il cilindro torna nella posizione di riposo.

Facile, no ?

 

E questi sono i cilindri a semplice effetto, per azionarli abbiamo bisogno di valvole 3/2.

Il cilindro a doppio effetto è facilissimo da spiegare se abbiamo capito bene come funziona quello a semplice effetto.

Partiamo da queste immagini: il cilindro a doppio effetto è formato da una camicia dentro alla quale scorre un pistone a cui è collegato uno stelo.

Nella prima immagine lo stelo è dentro perché, come si può capire, l’aria in pressione sta entrando da B e la direzione delle forze è evidenziata dalle due frecce grandi; il pistone finisce di scorrere quando è andato a battuta contro la parete di sinistra e lo stelo sarà entrato tutto per arrivare a una situazione di quiete, ossia: anche se aumento la pressione che entra da B il cilindro non rientrerà di più perché è a fondo corsa.

Per fare svolgere un lavoro al mio cilindro dovrò interrompere il flusso dell’aria che entra da B e farla entrare da A, in questo modo la forza verrà esercitata nella parte posteriore del pistone che farà uscire lo stelo fino a raggiungere la parete di destra.

Teniamo però presente una cosa: io ho solo due fori, A e B da cui l’aria può entrare o uscire. In questo momento si verifica una situazione che mi obbliga ad azionare il cilindro con una valvola particolare che vi spiegherò al momento opportuno: quando interrompo il flusso d’aria che entra da B e la faccio entrare da A, l’aria che si trova nella parte destra ( anteriore )  del cilindro deve uscire e ovviamente esce da B; viceversa quando faccio entrare l’aria da B il pistone si muove verso sinistra ma l’aria che è contenuta nella parte sinistra (  posteriore ) del cilindro deve uscire necessariamente da A.

Aggiungo una particolarità tecnica: la forza di spinta di un cilindro, qualunque esso sia, viene data dalla pressione dell’aria moltiplicata per la superfice su cui essa agisce; se noi guardiamo le due facce del pistone, quella su cui è montato lo stelo avrà una superfice utile per l’aria leggermente inferiore rispetto a quella dove lo stelo manca per cui le forze in spinta e in trazione non saranno mai uguali e se noi alimentiamo il cilindro con una valvola 5/3 a centri in pressione ( ne parlerò in un altro articolo ) il cilindro avrà sempre una leggera prevalenza della camera posteriore rispetto a quella anteriore e quindi una leggera tendenza a fare uscire lo stelo; questo non accadrà se abbiamo uno stelo passante, ossia uno stelo che fuoriesce da entrambe le estremità del cilindro.

Come visualizzato dalle frecce che indicano la forza dell’aria, in questo caso non abbiamo la prevalenza di pressione da nessuna delle due parti.

Per fare lavorare un cilindro a doppio effetto si utilizza solitamente una valvola 5/2.

Tutto chiaro ?

Grazie e a presto.

Che cosa c’è dalla macchina in poi

Qui entriamo nel mondo che ci interessa di più.

Cosa accade quando l’aria compressa arriva nella nostra macchina.

Finalmente parleremo di gruppi trattamento aria, di cilindri a semplice effetto, doppio effetto, senza stelo, senza stelo magnetici, elettrovalvole monostabili, bistabili, 3/2 e 5/2 e tutto quello che c’è sulle nostre macchine che vive grazie all’aria compressa.

Sarà un viaggio molto lungo perché parleremo di un sacco di prodotti diversi e tutti molto interessanti.

Siete pronti ? Si va….

I cilindri pneumatici

Per cominciare la spiegazione dei cilindri ho deciso che procederemo in questo modo :prima vi spiego come sono fatti fisicamente dentro e fuori, poi vi spiego i tipi di funzionamento, poi vi descrivo i vari tipi di cilindro e infine le opzioni che possono avere; secondo me possiamo cominciare, si va !!

Cos’è un cilindro pneumatico ?

E’ un dispositivo meccanico azionato con l’aria compressa.

Prima di parlare nello specifico di come funzionano i cilindri pneumatici pensate a come è fatta e a come funziona una pompa per biciclette:

Come è fatta ? Facilissimo: abbiamo un tubo grosso ( camicia ) chiuso alle estremità da due tappi ( testata anteriore e posteriore ) una maniglia (che nei cilindri di cui parleremo non abbiamo ) uno stelo ( che si chiama stelo anche nei nostri cilindri ) e un pistone interno che scorre e , facendo tenuta, muove l’aria e la comprime.

Come funziona ? Quando sollevo la maniglia della pompa si solleva anche lo stelo che scorre dentro alla pompa stessa, alla fine dello stelo c’è un pistone che scorre dentro al tubo della pompa che fa tenuta all’aria, ossia non la fa passare da una parte all’altra del pistone stesso e fa entrare aria dalla parte inferiore della pompa attraverso una valvola unidirezionale; la valvola unidirezionale è una valvola che fa entrare aria se questa entra da una parte ma se l’aria vuole uscire dalla stessa parte, la valvola glielo impedisce. Quando abbassiamo la maniglia il pistone schiaccia l’aria verso il basso, la prima valvola si chiude e se ne apre una seconda che funziona in modo opposto alla prima, così l’aria può uscire dalla pompa, entrare nel tubo della pompa e essere spinta dentro alla nostra camera d’aria, così la gomma si gonfia.

Il cilindro pneumatico funziona allo stesso modo, solo che anziché essere azionato direttamente da una forza che lo alza e lo abbassa, è azionato dall’aria compressa che viene immessa nella camera del cilindro che mi serve per fare muovere lo stelo del cilindro.

Vediamo come è fatto dentro:

 

Questo è il disegno di un cilindro a doppio effetto. cominciamo a spiegare quello che vediamo:

Il cilindro è composto da una camicia in estruso di alluminio ( o altri materiali per usi specifici ) chiusa  alle due estremità da due testate ( 1 e 8 ), rispettivamente testata anteriore e testata posteriore. Su queste testate vi sono due fori ( 9 e 10 ) che servono per fare entrare e uscire l’aria; all’interno della camicia c’è un pistone composto da due parti ( 2 ) che contiene uno spazio che può contenere anche un magnete ( 3 ).Abbiamo delle guarnizioni che fungono da paracolpi ( 4 ) e delle guarnizioni di tenuta  dell’aria dette ” a labbro ” (  5 ) che non permettono all’aria di passare da una camera all’altra facendo così che il cilindro funzioni a dovere. Troviamo una boccola di guida anteriore ( 6 ) e uno stelo ( 7 ) che è quello che svolge il lavoro.

Non tutti i cilindri sono fatti esattamente così ma l’ho messo per farti vedere com’è l’interno dei cilindri più utilizzati, una volta compreso cosa c’è dentro è più facile capire le differenze tra i vari tipi di cilindro esistenti in commercio. Quando farò riferimento a differenze rispetto allo standard, beh, lo standard è questo.

Il funzionamento è semplice : ipotizziamo che il cilindro del disegno sia in stato di riposo: per azionarlo devo immettere aria compressa in 10, il pistone, spinto dall’aria compressa si sposterà verso la testata anteriore ( 1 ); l’aria contenuta nella camera anteriore uscirà da 9 e lo stelo uscirà. All’opposto, immettendo aria da 9 il pistone si sposterà verso la testata posteriore, l’aria uscirà da 10 e lo stelo rientrerà. La guarnizione paracolpi 4 serve a fare in modo che il pistone non vada a sbattere direttamente contro le testate e anche se dal disegno non si vede una guarnizione come 4 e posizionata anche contro la testata anteriore, questo aumenta notevolmente la durata della vita del cilindro.

Nel prossimo articolo vediamo come si distinguono in base al loro funzionamento ma se mi sono spiegato male e intanto vuoi vedere nel video come è fatto lo trovi qui.

 

 

 

 

 

 

Che cosa c’è prima della macchina

Prima di iniziare a parlare di come funzionano i vari componenti dell’automazione, credo che sia utile parlare di come viene prodotta e distribuita l’aria compressa e specifico subito che PRODUZIONE+DISTRIBUZIONE e UTILIZZO dell’aria compressa sono mondi abbastanza separati.
Infatti  come viene prodotta e come viene distribuita l’aria compressa sono in realtà un argomento unico di cui si occupano generalmente i compressoristi che sono persone che hanno preparazione e conoscenze specifiche; chi come me vende pneumatica per l’automazione non sa nulla ( o quasi ) di questo mondo che c’è prima.

Può capitare, e capita, che un rivenditore di zona che si è specializzato nell’aria compressa possa fare entrambe le cose ma avrà fornitori e marche differenti per i diversi impieghi; infatti di solito chi produce compressori non produce cilindri, valvole e gruppi trattamento aria e viceversa.

Ma almeno due concetti si devono conoscere ( ma proprio a grandi linee ).

Per cui ho deciso di fare un paio di articoli ( come si produce l’aria compressa e come viene distribuita ) giusto per avere un quadro generale un po’ più completo.

Si parte!!