Elementi di comando e controllo dei cilindri

Gli elementi di comando e controllo dei cilindri sono costituiti da componenti chiamati valvole che agiscono sulle vie di flusso dell’aria. I vari tipi di valvole si suddividono nelle seguenti categorie:

• distribuzione o direzionali se deviano il flusso dell’aria mediante comandi;
• intercettazione se modificano il percorso dell’aria o lo bloccano automaticamente;
• regolazione se modificano le grandezze di pressione o di portata.

Le valvole di distribuzione sono chiamate distributori o valvole direzionali.

Comunemente sono denominati distributori i componenti che per agire sul flusso dell’aria necessitano di un comando, mentre sono chiamate valvole quelli che agiscono sull’aria automaticamente.

I DISTRIBUTORI 

Come elementi di comando e controllo dei cilindri vediamo di prendere in esame i distributori. Essi servono a ricevere dei segnali di comando e di conseguenza aprono, chiudono o deviano il flusso dell’aria senza apportare modifiche sostanziali alla portata e alla pressione.

I distributori di potenza sono quelli che agiscono direttamente sull’aria compressa che va ad alimentare i cilindri, mentre i distributori di controllo sono quelli che agiscono sull’aria utilizzata per l’azionamento di altre valvole necessarie a realizzare l’automatismo richiesto.

Classificazione per caratteristiche costruttive

Secondo le caratteristiche costruttive si distinguono in due tipi:

• A cassetto (o spola)
• Ad otturatore

I distributori a cassetto sono caratterizzati da un pistoncino (cassetto) con appropriati sistemi di tenuta che scorre dentro il corpo del distributore. Il cassetto non è soggetto a forze sviluppate dalla pressione del fluido, forze che sono tra loro equilibrate.

I distributori ad otturatore, invece, hanno l’organo mobile che è costituito da un piattello (otturatore). Generalmente sono a centri aperti, cioè durante il movimento dell’otturatore nella fase di commutazione, le luci di passaggio dell’aria rimangono tra loro comunicanti. Tale comportamento può, in alcuni casi, generare inconvenienti.

Classificazione.

La classificazione dei distributori è fatta in base:

• al numero delle “bocche” di alimentazione, utilizzo e scarico, escludendo le eventuali porte di comando;
• alle posizioni che può assumere l’organo scorrevole: due (destra e sinistra) per i distributori ad otturatore, due o tre (destra, centro e sinistra) per quelli a cassetto.

La denominazione è unificata; alla parola distributore, si fanno seguire due numeri: il primo indica il numero delle porte o vie, escluse quelle eventuali a pilotaggio, il secondo il numero delle posizioni.

Ad esempio:

• con distributore 3/2 si indica un distributore a 3 vie e 2 posizioni;
• con distributore 5/3 si indica un distributore a 5 vie e 3 posizioni.

La rappresentazione grafica dei distributori è unificata; ogni posizione è indicata con un quadretto:

 

Le condotte esterne, che corrispondono al numero delle porte, sono rappresentate con dei trattini esterni ai quadretti, sono normalmente codificati con lettere o (numeri) come indicato sotto:

• P (1)                               per indicare la bocca di alimentazione
• R, R1 (3) e R2 (5)        per indicare gli scarichi
• A(2) e B(4)                   per indicare le porte di utilizzo chiamate anche porte di uscita

I segni grafici per i comandi di azionamento e riposizionamento si disegnano sui lati sinistro e destro dei quadretti che rappresentano il numero delle posizioni del distributore:

Riassunto dei più comuni simboli grafici utilizzati

Di seguito sono riportati i simboli grafici dei comandi manuali, meccanici, elettrici e pneumatici

Il simbolo grafico rappresenta la sorgente di pressione e può sostituire la lettera P (alimentazione). Il senso che il flusso dell’aria segue internamente al distributore (condotti interni) è rappresentato con delle frecce, mentre la condizione di bocca chiusa è rappresentata con un segno a T.

 

Rappresentazione grafica completa dei distributori

Per rappresentare i distributori, quali elementi di comando e controllo dei cilindri, in modo graficamente completo devono essere indicati:

• il numero delle posizioni dell’organo mobile (un quadrato per ogni posizione);
• i condotti interni;
• le connessioni:
• i comandi

Le connessioni vengono rappresentate nella posizione di riposo del distributore: questa posizione, chiamata “posizione zero”, nei distributori a posizioni è data dal quadretto a destra. I condotti interni vengono rappresentati in ogni posizione.

I distributori 2/2 e 3/2 si dicono:

• normalmente aperti (NA) se nella posizione di riposo sono aperti
• normalmente chiusi (NC) se, sempre nella posizione di riposo, sono chiusi

Simbologia dei distributori a due posizioni:

I distributori si dicono stabili quando, al cessare del comando di azionamento, l’organo mobile rimane nella posizione assunta. In questo caso i distributori a due posizioni sono chiamati BISTABILI.

Se, al cessare del comando di azionamento, l’organo mobile ritorna nella posizione iniziale il distributore si dice instabile. In questo caso i distributori sono chiamati MONOSTABILI.

Distributori a 3 posizioni:

Nei distributori bistabili il comando di azionamento agisce solo se il comando di azionamento opposto è assente.

Un distributore bistabile infatti permane nella posizione che gli è stata fattta assumere dal segnale arrivato per primo. Un segnale opposto è inefficiente finchè il primo non è annullato.

I distributore bistabili sono definite anche MEMORIE.

Negli schemi i distributori vengono rappresentati nella posizione che assumono a macchina ferma.

Se nella macchina ferma un finecorsa rimane azionato, viene rappresentato come nella figura che segue. La sezione aggiunta sta per indicare la parte dello stelo (o camma) che mantiene azionato il distributore, disponendolo con le vie di flusso del quadretto di sinistra.

I COMANDI SEMPLICI E PILOTATI

Gli elementi di comando e controllo dei cilindri, pertanto, sono costituiti da dei distributori detti distributori principali.

Un comando si dice semplice se l’operatore agisce direttamente sul distributore principale, mentre si dice pilotato se il distributore principale viene azionato da segnali non manuali che arrivano da altre parti del circuito.

Rappresentazione funzionale dei circuiti pneumatici.

E’ importante disegnare i simboli dei vari componenti, il circuito in modo corretto e impiegando un unico metodo di rappresentazione. In questo modo gli schemi sono facilmente interpretrabili e il progettista può individuare a colpo d’occhio eventuali errori.

La rappresentazione funzionale degli schemi è quella che più si presta al raggiungimento degli scopi sopra esposti. I vari componenti vengono disegnati, senza tener conto della loro posizione sulla macchina, nei punti che rendono immediata e chiara la funzione sia dell’elemento rappresentato che del circuito.

Negli schemi funzionali, i cilindri sono rappresentati nella posizione di riposo, che è quella assunta a macchina ferma con aria in rete. Sono disegnati uno in fianco all’altro, in posizione orizzontale con lo stelo verso destra, indicati con una lettera maiuscola e in ordine di movimento (con A si indica il cilindro che si muove per primo, con B quello che si muove per secondo, e così via).

Sotto i cilindri, in posizione centrale, vanno disegnati i distributori principali. Per facilitare la lettura di mette il segno + di fianco al quadratino rappresentante le vie di flusso che provocano l’uscita dello stelo (normalmente quello di sinistra), e il segno – di fianco al quadratino rappresentante le vie di flusso che provocano il rientro dello stelo (normalmente quello di destra). 

 

Tutti gli altri componenti del circuito sono disegnati allineati su righe al di sotto dei distributori principali e possibilmente disposti in modo che le varie linee di collegamento non si incrocino il meno possibile.

Negli schemi precedenti si può notare che al cessare del comando (manuale o pilotato) sul distributore principale, essendo questo tipo monostabile, si ha l’inversione del movimento dello stelo.

Se si vuole invece che il distributore principale rimanga posizionato anche quando cessa il segnale di comando, occorre impiegarne uno di tipo bistabile.

Esempi di schemi 

Negli schemi seguenti sono rappresentati due comandi pilotati:

Nel primo (a) è impiegato un distributore 5/2 bistabile. In questo caso in posizione di riposo entrambi i condotti di pilotaggio sono in comunicazione con l’atmosfera; pigiando lo Start + si genera un segnale che pilota il lato positivo del distributore 5/2 provocando di conseguenza l’avanzamento del pistone. Lasciando il pulsante, il segnale di pilotaggio si azzera, il distributore 5/2 rimane nella posizione + ed il cilindro resta con lo stelo fuori. Azionando ora lo Start – si riposiziona il distributore 5/2 che provoca l’arretramento dello stelo. Se dopo aver azionato Start + (o lo Start – ) si aziona anche l’altro pulsante Start, si nota che non succede nulla in quanto, come già detto, un distributore bistabile permane nella posizione che gli è stata fatta assumere dal segnale arrivato per primo; un segnale opposto è inefficiente finché il primo non è annullato.

Nel secondo schema (b) è impiegato un distributore 5/3 a centri chiusi. In assenza di segnali di pilotaggio, due molle mantengono il distributore in posizione centrale. In questo modo si ottiene l’arresto del pistone in qualsiasi posizione, basta lasciare il pulsante. Per avere la corsa completa occorre tener premuto il pulsante fino al termine del movimento.

Molla pneumatica

Per comandare e controllare un cilindro è anche possibile utilizzare un distributore bistabile come monostabile con un collegamento chiamato molla pneumatica.

Nello schema che illustra tale collegamento, si vede che azionando il pulsante il distributore 5/2 commuta. In seguito a ciò l’aria compressa oltre a raggiungere la camera positiva del cilindro, provocando l’avanzamento del pistone, pone in pressione anche il condotto che porta l’aria al pilotaggio negativo del distributore 5/2. Tale pilotaggio però rimane inefficace fino a che è presente il segnale opposto proveniente dal 3/2. Lasciando il pulsante, l’aria del pilotaggio positivo va allo scarico, il pilotaggio negativo diventa efficace con conseguente commutazione del 5/2 e arretramento dello stelo.