Altri tipi di cilindro

Qui si può aprire un mondo ( un altro )  a se stante. Sono sempre cilindri ad azionamento pneumatico e possono essere a doppio o a semplice effetto ma hanno delle particolarità che meritano di essere conosciute.

Cercherò, con non poche difficoltà, di aggiungere in questo articolo tutti i cilindri che non sono stati nominati nelle precedenti categorie; alcuni di questi sono delle modifiche a tipi di cilindro che abbiamo già visto nei precedenti articoli.

Partiamo ?   ma certo, il comandante sono io….

Cilindri a stelo passante: altri non sono che cilindri ISO, compatti, a corsa breve o altro con uno stelo più lungo che esce da entrambe le estremità del cilindro; vediamone qualcuno.

Questo è un ISO 15552 a stelo passante

Questo è un compatto a stelo passante

E questo è un corsa breve con stelo passante.

Questo tipo di cilindro è più robusto di un cilindro normale e viene utilizzato o per movimenti sincronizzati comandati dalle due estremità o per la loro maggiore robustezza, infatti lo stelo che esce da entrambe le parti fa si che il cilindro sia più resistente nelle applicazioni dove ho un peso elevato che agisce sulla punta del cilindro.

Cilindri telescopici: sono prodotti da pochissime aziende e si utilizzano dove un cilindro tradizionale, a causa dei suoi ingombri, non riesce a stare. Hanno caratteristiche fortemente influenzate dalla loro stessa struttura: di solito vanno bene solo per applicazioni con spostamento di carico verticale o, se utilizzare per carichi orizzontali, è meglio guidare il carico in modo da scaricare il peso su una struttura esterna e lasciare al cilindro solo il compito di spostare il carico; inoltre la loro forza di spinta massima deve essere calcolata sul diametro del cilindro più piccolo; per contro riescono in alcuni casi a ridurre gli ingombri anche fino al 60% rispetto a un cilindro tradizionale.

Possono essere a due stadi

oppure a tre stadi

 

Cilindri ovali: sono cilindri che hanno una sezione ellittica anche se quasi tutti li chiamano ovali.

Questo genere di cilindro si utilizza soprattutto per problemi di ingombro.

 

Cilindro antirotazione:

Questo tipo di cilindro nasce da una caratteristica dei cilindri normali, ossia: se io afferro lo stelo di un cilindro e cerco di farlo ruotare lungo il suo asse longitudinale, questo gira, ma se io ho un carico o una qualsiasi applicazione che è fissata all’estremità dello stelo e mi serve che questa non ruoti, ho bisogno di questo tipo di cilindro.

L’antirotazione la posso ottenere in vari modi

-a steli guidati: la guida dello stelo è formata da una o più aste che viaggiano parallele a quella principale; anche in questo caso lo scopo da raggiungere è una maggiore rigidità dal cilindro o un effetto di antirotazione. In effetto sui cilindri standard se noi andiamo ad applicare una forza torcente ( immaginate di ruotare con una chiave inglese lo stelo lungo il suo asse longitudinale ) lo stelo e il pistone interno ruotano; in alcune applicazioni questa cosa non è gradita per cui dovrò ricorrere o alla guida esterna o potrò ottenere questo effetto anche con una sezione interna del cilindro di forma non rotonda.

In questo caso la guida dello stelo è affidata a due steli posti agli angoli del cilindro.

-Nella prossima immagine vi mostro un altro tipo di antirotazione: in questo tipo di cilindro è la sezione interna ( in questo caso ottagonale, ma può essere anche esagonale ) a fare si che lo stelo del cilindro non ruoti :

 

-Oppure posso ottenere l’antirotazione utilizzando un’asta a sezione esagonale o ottagonale, quindi sposto la sezione non rotonda, che quindi blocca la rotazione lungo l’asse longitudinale, dall’interno dalla camicia all’esterno dello stelo.

E’ molto probabile che questo diventi un articolo che verrà aggiornato in continuo mano a mano che incontro cilindri particolari, per cui…stay tuned.

 

Cilindri compatti e a corsa breve

 

ATTENZIONE : oggi parliamo dei cilindri compatti e dei cilindri a corsa breve e ne parliamo in un unico articolo per un semplice motivo : spesso vengono confusi ma sono due tipologie di cilindri diverse.

Il cilindro compatto è un cilindro che ha la testata anteriore più o meno piatta e non ha la sporgenza tipica dei cilindri ISO. Ha solitamente gli stessi interassi di fissaggio e gli accessori dei cilindri compatti sono intercambiabili, tranne qualche piccola eccezione, con quelli dei cilindri ISO.

Sono ovviamente un po’ più deboli dal punto di vista strutturale perché la parte anteriore ha una guida più compatta, quindi vanno scelti in funzione dell’ingombro; quasi tutte le aziende produttrici di pneumatica hanno i cilindri compatti in versione ISO e Unitop, questa dicitura non è nulla di particolare, solo fanno riferimento a ingombri standard leggermente diversi ma se devo cambiare un cilindro compatto che risponde alle misure Unitop lo posso sostituire con un altro cilindro Unitop di qualunque costruttore, e lo stesso con cilindri a normativa ISO.

Vediamo delle immagini per spiegarci meglio:

Queste immagini sono tutte relative a testate di cilindri di vari produttori e sono tutte testate ISO, solitamente se parliamo di cilindri pneumatici, senza specificare nulla, è a questa tipologia di cilindro a cui facciamo riferimento; questo significa che a parte il colore e le differenze di lavorazione della testata sono tutti intercambiabili a parità di alesaggio e corsa.

vediamo delle immagini dei cilindri compatti:

Stessa cosa per questi due: a parte il colore e il materiale con cui sono costruite le testate devono essere intercambiabili tra loro a parità di alesaggio e corsa ( ovviamente sul catalogo del produttore deve essere specificata la conformità a una qualche normativa ).

Ho aggiunto una freccia colorata per farvi vedere la differenza tra i compatti di cui sopra e i corsa breve di cui sotto :

Queste sono immagini di cilindri a corsa breve: difficilmente sono intercambiabili tra di loro perché ogni azienda se li produce con caratteristiche personalizzate; in questi tempi qualche azienda sta proponendo cilindri a corsa breve con interassi ISO ma sono ancora poche. Ma il motivo per cui ho messo una freccia rossa è quella di farvi notare una differenza enorme tra cilindri compatti e corsa breve: i cilindri compatti sono comunque dotati di testate, anche se, per l’appunto, più compatte rispetto ai cilindri ISO tradizionali, e su queste testate sono ricavati anche i fori per l’alimentazione e lo scarico. Nei cilindri a corsa breve, per contenere gli ingombri al minimo, i fori di alimentazione e di scarico sono ricavati direttamente sulla camicia del cilindro e le due tastate scompaiono definitivamente.

I cilindri a corsa breve sono cilindri che non possono raggiungere corsa molto lunghe ( altrimenti perché chiamarli cosi ?? ) e sono strutturalmente cilindri meno performanti dei compatti e degli ISO.

In questo video vi mostro le differenze tra un cilindro ISO e un corsa breve.

Sono stato chiaro? come sempre spero di si, se avete domande specifiche sulla pneumatica scrivetemi che , se posso, vi rispondo.

 

 

 

Le valvole 4/2

 

Sulle valvole 4/2 non c’è quasi nulla da dire, basta capire il funzionamento delle 5/2  e realizzare che c’è un solo scarico anziché due, quindi avremo 2 utilizzi e 4 vie a disposizione, in pratica avremo 3 e 5 in comune. Sono valvole di vecchia concezione che oggi come oggi il mercato dei produttori di valvole non propone quasi più, ho fatto questo piccolo articolo giusto perché magari può capitare di incontrarle e quindi è gusto sapere che esistono e come funzionano.

Le valvole 5/3

Aggiungiamo l’ultimo capitolo delle valvole direzionali.

Parliamo delle valvole 5/3; avendo già letto cosa sono le 2/2, le 3/2 e le 5/2 arrivare a capire il meccanismo delle 5/3 è molto facile. basta aggiungere una via di utilizzo.

la valvole 5/3 sono valvole che devono necessariamente essere bistabili, ossia hanno una posizione centrale che le contraddistingue come definizione di utilizzo e altre due posizioni che sono comandate dai soliti comandi. Cosa intendo quando dico che la posizione centrale contraddistingue l’utilizzo della valvola ? beh, vediamolo.

Le valvole 5/3 possono essere di tre tipi: con centri in pressione, con centri chiusi e con centri aperti, partiamo come sempre dai disegni che ci aiutano a capirne il funzionamento, dato ormai siamo diventati bravi e dallo schema capiamo subito come funziona e ipotizziamo che siamo collegate a un cilindro a doppio effetto :

La prima immagine riguarda una 5/3 con centri aperti, in questo caso quando la valvola è in posizione centrale l’alimentazione è chiusa e gli scarichi 2 e 4 sono aperti.

La seconda immagine mostra una 5/3 con centro in pressione, questo vuol dire che quando la valvola è in posizione centrale l’alimentazione arriva direttamente ad alimentare entrambe le camere del cilindro.

La terza immagine mostra una 5/3 a centri chiusi, in questo caso la valvola in posizione centrale ha l’alimentazione chiusa così come gli scarichi.

In questo video vi spiego come funziona.

Che utilizzi pratici hanno ? Beh dipende da quello che voglio far fare al mio cilindro: con la valvola a centri aperti devo volere il non avere controllo sullo stelo del cilindro, la valvola con centri in pressione posso utilizzarla a esempio per realizzare un blocco meccanico dello stelo, mentre con i centri chiusi realizzo un blocco nel movimento dello stelo del cilindro.

Approfitto della domanda che mi ha fatto un mio cliente per specificare meglio la differenza tra centri chiusi e centri in pressione: non specifico i centri aperti perché semplicemente il cilindro è libero di muoversi in entrambi i sensi; con i centri chiusi l’aria nelle due camere del cilindro non può uscire da nessuna parte e questo mi permette di realizzare un blocco dello stelo, ovviamente non è un blocco meccanico ma se non ho bisogno di grande precisione può essere sufficiente.

Con i centri in pressione io do aria a entrambe le camere e in teoria realizzo la stessa situazione dei centri chiusi solo che non è così: se ho un cilindro senza stelo che ha entrambe le camere della stessa dimensione più o meno realizzo un blocco dello stelo ma se utilizzo una 5/3 con centri in pressione su un cilindro normale si viene a creare una situazione diversa: la forza del cilindro è data dalla pressione dell’aria che va a ad agire sulla superfice del pistone, maggiore è questa superfice maggiore sarà la forza che ottengo. dobbiamo però visualizzare come è realizzato un cilindro: il pistone che scorre all’interno ha la parte posteriore del pistone che è completamente ” a disposizione ” dell’aria per esercitare la sua spinta, ma la sulla parte anteriore del pistone ho fissato il mio stelo che mi ruba un po’ di superfice e questo fa si che alimentando entrambe le camere con la stessa pressione la mia camera posteriore avrà un pelino di prevalenza di forza rispetto alla camere anteriore e questo farà si che un po’ alla volta il mio stelo tenderà a uscire………mi sono spiegato bene ? Questo farà si che io sceglierò una 5/3 a centri in pressione per realizzare un posizionamento del cilindro solo se ho un cilindro senza stelo oppure un cilindro con stelo passante, se invece voglio realizzare una blocco su  un cilindro standard dovrò utilizzare una 5/3 con centri chiusi.

Qui trovi un video deve ti faccio vedere come è fatta.

E qui un altro video dove la confronto con una doppia 3/2.

 

 

Le valvole 5/2

Attivando tutti i neuroni che abbiamo, andiamo a spiegare le valvole 5/2.

Partiamo dal simbolo:        14  12

Partiamo subito a spiegare  i numeri che troviamo: 1 indica l’alimentazione, ossia dove io vado a collegare il tubo dell’aria compressa che arriva dalla linea di distribuzione, 2 e 4 sono gli utilizzi, 3 e 5 gli scarichi,  il 12 indica la posizione della valvola a riposo, il 14 indica quella che assume una volta che è stata azionata; guardando lo schema si può intuire che con la valvola a riposo avrò l’aria che entra da 1, esce da 2 e avrò in collegamento diretto il 4 e il 5 che in questo caso serviranno da scarico; avremo anche il 3 che però rimane chiusi, quindi inutilizzato. Ma questo cosa significa all’ atto pratico ? per farlo meglio capire ho fatto questo incredibile, affascinante, strepitoso disegno……ohh e sempre con le mie manine.

Quello colorato a destra rappresenta una sezione della valvola per farvi capire come la spola o il cursore che c’è dentro riesca a modificare il flusso dell’aria al suo interno; col disegno a sinistra cerco di farvi capire come il flusso dell’aria vada a modificare il movimento del cilindro.

Quindi procediamo : in posizione di riposo l’aria entra da 1, esce da 2 e va a immettere aria compressa nella camera anteriore del cilindro; questo provoca una pressione che fa si che il pistone si sposti verso sinistra e, in questo caso, si vada a chiudere.

Ma cosa accade quando vado ad azionare la mia valvola ?

accade questo :

Il cursore interno si sposta ( vedremo altrove come lo può fare ), blocca il passaggio dell’aria da 1 a 2 e apre il collegamento tra 1 e 4, l’aria compressa stavolta entra nella camera posteriore del cilindro e questo farà si che il pistone esca facendo uscire lo stelo; l’aria contenuta nella camera anteriore esce dal tubo, entra in 2 , esce da 3 e va  a scaricarsi in atmosfera; in questo caso 5 rimane chiuso perché inutilizzato.

Tutto chiaro vero ?

Adesso, se hai un po’ di fantasia puoi unire il funzionamento della valvola coi vari modi di comandarla e otterrai un quadro un po’ più chiaro del funzionamento delle valvole 5/2.

A proposito : ieri un mio cliente ha collegato al contrario i tubi 2 e 4 a un cilindro; tranquilli, non accade nulla, a parte il fatto  che il cilindro funzionerà con una logica inversa rispetto allo stato normale delle cose. In linea di massima non è un grosso problema a meno che io non abbia impostato il mio plc con un programma che prevede il cilindro aperto quando in realtà è chiuso o viceversa….. In questo caso si trattava di una elettrovalvola, quindi comandata elettricamente; le possibilità sono due, o si scambiano i tubi di alimentazione al cilindro o si inverte la posizione delle due bobine !!!

 

Azionamento di una valvola

Come si aziona una valvola?

abbiamo diverse possibilità e partiamo come al solito dal sistema più facile:

Azionamento manuale: in questo caso sulla valvola è montato un comando azionando il quale vado a fare scambiare la posizione di lavoro della valvola, ricordate ad esempio le 3/2 ? ho una posizione di riposo e una di lavoro, con le valvole ad azionamento diretto basta agire sul comando per fare scambiare la posizione del deviatore interno alla valvola; il tipo di comando può essere manuale e avere più varianti, vediamole :

Pulsante a fungo, può essere un semplice pulsante con ritorno automatico alla posizione di riposo e ha questo simbolo, ma può anche esistere una versione che una volta azionata rimane in posizione e per essere riportata in posizione di riposo deve essere ruotata  e questo è il suo simbolo

 

Pulsante semplice :In questo caso va azionato manualmente ma ha un ritorno automatico azionato da una molla, ha questo simboloed è  il tipico comando che si utilizza nei comandi di sicurezza dei macchinari il cui azionamento involontario potrebbe causare danni all’operatore; un caso facile da capire è questo: diciamo che ho una macchina per tagliare in fette dei formaggi a pasta dura che richiedono molta forza per essere tagliati; per agevolare il lavoro posso montare una lama su un cilindro pneumatico che svolge il lavoro al mio posto, solo che per essere certo che l’operatore abbia entrambe le mani lontano dalla lama che scende devo mettere due di questi pulsanti che azionano la lama solo se azionati contemporaneamente, ovviamente li metterò a una distanza tale che non possano essere azionati  da una mano sola; vuoi vedere dal vivo come funziona ? Se conosci il film 8 miles , quando fanno vedere Eminem che lavora a una pressa, anche lui deve azionare simultaneamente due tasti per fare scendere la pressa e deve farlo con entrambe le mani ben al sicuro, in questo caso va ad azionare una pressa idraulica ma il concetto è identico.

A leva:Anche qui nulla da dire se non che questo tipo di leva può avere due posizioni e ha questo simbolo , o tre posizioni a seconda del tipo di valvola che va ad azionare. Avrete certamente notato nei simboli che ho allegati che se il meccanismo ha più posizioni si può capire dal simbolo che lo rappresenta perché c’è una specie di dentellatura che sul comando a una posizione non c’è, ma voi l’avevate già visto vero …?

Ci sono altri tipi di comando, a tiretto, a leva omnidirezionale e altri in base alla fantasia degli inventori o delle necessità dei clienti, per scoprire quali e quante basta sfogliare un catalogo di qualsiasi produttore di pneumatica.

Abbiamo anche altre possibilità, dette ad azionamento diretto che non sono comandate dall’uomo ma, a esempio, da un pacco che scorre lungo una linea e, andando ad azionare un ….qualcosa…, mi va a fare scambiare la valvola, vediamo come:

Con puntale :  il  cui simbolo è

in questo caso il mio pacco sbatte contro questo puntale e mi va ad azionare…..quello che voglio, un’etichettatrice, uno scambio di corsia, una rotazione di una scatola, un braccio che viene a prelevare il pacco stesso eccetera, in base alle necessità di automazione.

Con rullo monodirezionale  o bidirezionale per entrambi il simbolo  è .

Con rullo snodato   il cui simbolo è

Con antenna omnidirezionale

E ancora altri, sempre da vedere sui cataloghi dei vari produttori.

 

Altro modo d azionare una valvola è il pilotaggio elettrico ma essendo il sistema più utilizzato sulle valvole merita un articolo ad hoc, e te lo spiego qui.

Altro modo di azionare una valvola è il pilotaggio pneumatico: è abbastanza frequente che per azionare una valvola pneumatica io possa utilizzarne una più piccola, funziona esattamente come l’elettrovalvola ma il comando sarà pneumatico e non elettrico. E’ abbastanza frequente utilizzare piccole valvole 3/2 pneumatiche con poca portata d’aria per andare a comandare valvole pneumatiche con una portata maggiore.

 

Sperando di avere chiarito qualche dubbio, saluto e a presto.

 

 

I cilindri accoppiati

In questo articolo parlerò dei cilindri accoppiati, utilizzo questo termine che in realtà non è molto corretto ma mi serve per raggruppare più tipologie di cilindri, in effetti è più opportuno parlare di cilindri in tandem, tandem a tre posizioni, contrapposti e con stelo comune, vediamo come funzionano.

Il cilindro tendem può avere due varianti : la prima è costituita da due cilindri con la stessa corsa che vengono montati uno in coda all’altro eliminando la testata posteriore del cilindro anteriore e la testata anteriore del cilindro posteriore e, a volte, inserendo una testata intermedia che unisce i due cilindri; che ci sia o meno questa testata, il cilindro deve avere una sua alimentazione intermedia per poter alimentare in modo autonomo i due pistoni; questa soluzione si utilizza nella situazione in cui ho bisogno di una spinta doppia ma non ho lo spazio per montare un cilindro di grosse dimensioni.

In pratica, andando ad alimentare entrambe le camere posteriori dei due cilindri avrò una spinta doppia. I cilindri messi in questa configurazione possono anche essere più di due a seconda delle necessità.

La seconda è costituita da due cilindri con corse differenti che mi permettono di avere un cilindro a tre posizioni: in pratica: anziché spiegare a parole mi aiuto con dei disegni…oh!! state bboni, li ho fatti io con le mie manine.

Prima posizione : entrambi i cilindri non sono alimentati :

Qui non c’è molto da dire, questa è la posizione 0 e entrambe le camere non sono alimentate.

seconda posizione : alimento solo il cilindro posteriore :

Ovviamente il cilindro posteriore avanza e fa avanzare per la lunghezza della sua corsa anche il cilindro anteriore che però ha una corsa maggiore e quindi non esce del tutto. Ho evidenziato l’aria che esce anche dal cilindro anteriore perché c’è spostamento del pistone e compressione dell’aria che è spinta fuori anche se il cilindro anteriore non è alimentato direttamente.

terza posizione :

adesso ho alimentato la camera posteriore del cilindro anteriore che, come detto prima,  ha una corsa più lunga di quello posteriore, in questo modo ho realizzato tutte  e tre le posizioni che il cilindro può assumere. In alcune applicazioni i cilindri messi in coda l’uno all’altro possono anche essere più di due, occorre comunque tenere presente che il cilindro a corsa più breve va montato in coda e quello a corsa più lunga va montato in testa.

Cilindri contrapposti: in questo caso vado a montare due cilindri accoppiandoli per le due testate posteriori :

Li posso alimentare in modo autonomo per cui posso ottenere tutte le corse che voglio, combinandole e giocando sulle alimentazioni delle varie camere. Ovviamente se i due cilindri hanno corsa uguale otterrò solo tre corse, se hanno corse differenti ne potrò ottenere  quattro. Mi spiego meglio : ipotizziamo di avere due cilindri, entrambi con corsa 100 mm. Se non alimento nessuna camera avrò corsa = 0; se alimento una sola delle due camere avrò corsa = 100, indipendentemente da quale camera vado ad alimentare; guardando il disegno posso alimentare indifferentemente B o C e otterrò sempre corsa 100 mm; se alimento entrambe le camere ( B e C ) avrò una corsa di 200 mm, quindi posso avere corsa 0, corsa 100 o corsa 200. Ma se ho due cilindri con corsa differenti, ad esempio un cilindro con corsa = 100 mm e l’altro con corsa = 120 mm potrò avere quattro differenti posizioni : corsa 0 se non alimento nessuna camera, corsa 100 se alimento il cilindro corsa 100, corsa 120 se alimento il cilindro con quella corsa e corsa 220 se alimento entrambi i cilindri.

Cilindri a stelo comune.

In questo caso i cilindri hanno lo stelo in comune e per il numero di posizioni assumibili vale quello che abbiamo detto per i cilindri contrapposti : se le corse sono uguali potrò avere tre posizioni, se le corse sono diverse ne potrò avere quattro.