Capitolo1
CIRCUITI PNEUMATICI
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
Circuiti elementari
Schemi funzionali e schemi topografici
Circuiti per cicli semiautomatici ed automatici
Struttura di un circuito pneumatico
Funzioni tempo
Funzioni OR
Funzioni AND
1. Circuiti pneumatici
Definiamo i circuiti pneumatici come costituiti da valvole che hanno il compito d'inviare segnali pneumatici ai
cilindri secondo una logica prestabilita lo scopo di questi è di trasformare l'energia pneumatica in energia
meccanica.
Un impianto, anche il più complesso, è costituito da alcuni blocchi tipo abbastanza semplici. Alcuni esempi di
questi blocchi figurano in questo capitolo.
1.1 Circuiti elementari
Il sistema più semplice si realizza comandando direttamente i cilindri con valvole di distribuzione.
Il primo esempio rappresenta il comando di un cilindro a semplice effetto ove il comando principale è costituito da
un distributore 3/2 ad esso direttamente collegato.
Agendo normalmente sul comando si provoca lo spostamento o commutazione della valvola di comando. L'aria,
attraverso la bocca di uscita, raggiunge la camera del cilindro vincendo la forza antagonista della molla e provoca
l'avanzamento del pistone.
Il pistone permane nella posizione fino a quando il comando manuale permane.
Una volta rilasciato il comando della valvola, si ripristina la posizione iniziale del distributore ed il pistone rientra
per effetto della molla. La figura che segue mostra lo stesso comando ma realizzato con un cilindro a doppio
effetto. Invece di una valvola 3/2 viene ora utilizzata una valvola 5/2.
Nella posizione di riposo o "normale" la via 2 è connessa al lato stelo ed è in comunicazione con l'alimentazione. Il
cilindro ha lo stelo in posizione retratta. Azionando manualmente la valvola mettiamo in comunicazione
l'alimentazione con l'uscita 4 e mandiamo in scarico la mandata. In questo modo il pistone fuoriesce e rimarrà in
questa posizione fino a quando il comando manuale permane.
Questi tipi d'impianti sono detti a comando diretto e sono consigliati quando si ha a che fare con cilindri di piccole
dimensioni.
2
Quando i cilindri sono di dimensioni rispettabili è necessario realizzare la funzione "amplificazione di flusso".
Essa non è niente altro che un controllo remoto o "telecomando".
In questo modo la valvola grossa (amplificatrice) è posta vicino al cilindro, mentre una valvola di dimensioni
contenute può essere montata a distanza in luogo di facile accesso e pilotare l'amplificatrice con tubazioni di
dimensioni ridotte rispetto alla porzione "potenza".
La figura mostra il telecomando di un cilindro a doppio effetto. Il cilindro è azionato da una valvola 5/2 con
comando pneumatico e ritorno a molla, pilotata da una valvola 3/2 che sarà come detto di dimensioni ridotte
rispetto alla valvola 5/2 di potenza.
Azionando la valvola 3/2 si libera il segnale pilota che commuta la valvola 5/2 che a sua volta aziona il cilindro.
Anche in questo caso il cilindro stazionerà nella sua posizione fino a quando permane il segnale manuale.
Lo stesso tipo di telecomando può essere effettuato usando un comando a distanza di tipo elettrico anziché
pneumatico.
.Il risultato è identico come mostrato nello schema che segue usando una elettrovalvola 5/2 ad azionamento
indiretto.
L'eccitazione della porzione pilota avviene tramite l'azionamento dell'interruttore elettrico. Tale porzione si
comporta esattamente come una 3/2 che pilota il corpo valvola 5/2 amplificando il segnale in portata. Anche in
questo caso il cilindro azionato rimarrà in posizione sino a quando permane il segnale elettrico. Quanto visto sino
ad ora ci permette di realizzare circuiti in cui i cilindri azionati rimangono in posizione di "lavoro" per tutta la durata
del comando. Al momento della scomparsa del comando ritornano in posizione di "riposo".
Una funzione molto comune è quella di "memoria". Questa funzione ci permette di mantenere un segnale in
uscita da una valvola per un tempo desiderato utilizzando un segnale di comando impulsivo o di breve durata.
Come già detto questa funzione è ottenuta utilizzando valvole "bistabili" o a posizioni fisse come ad esempio una
valvola a doppio comando pneumatico o a doppio solenoide. Utilizzando componenti di questo tipo è possibile
realizzare circuiti ad impulsi.
Tali circuiti riescono a mantenere il cilindro nella posizione desiderata anche se il segnale di comando scompare.
Per il riassetto è necessario quindi provvedere ad inviare il relativo impulso di comando. Lo schema seguente
mostra l'azionamento di un cilindro tramite comando remoto ad impulsi.
3
Le valvole 3/2 1 e 2 azionano la valvola di potenza per l'azionamento del cilindro. Rispettivamente la valvola 1
aziona il cilindro in uscita e la 2 in rientro.
Lo stazionamento di uno dei due segnali inibisce il segnale opposto.
Se i punti di comando per impartire lo stesso comando al cilindro sono più di uno, è necessario collegare tra loro
in parallelo le valvole di comando ad impulso. Sarà necessario utilizzare, per selezionare i segnali provenienti
dalle due valvole di comando, un selettore di circuito che raccoglie i due segnali in ingresso inviando in uscita il
comando alla valvola di potenza.
Le valvole 1 e 2 convogliano alternativamente il comando nel selettore 5 che invia il segnale alla valvola di
potenza per l'uscita del cilindro. Il selettore 6 seleziona i comandi delle valvole 3 e 4 e convoglia in uscita il
segnale alla valvola di potenza per il rientro del cilindro.
Lo stesso problema può essere risolto con circuitazione elettrica impiegando invece di una valvola a doppio
comando pneumatico, una elettrovalvola a due solenoidi ed al posto delle valvole di comando a pulsante ed ai
selettori, semplicemente due pulsanti elettrici collegati in parallelo.
4
I pulsanti 1 e 2 ordinano l'uscita del cilindro ed i pulsanti 3 e 4 ne ordinano il rientro.
Anche in questo caso il permanere di uno qualsiasi dei comandi inibisce il segnale apposto.
Regolazione di velocità
La regolazione di velocità dei cilindri è ottenuta mediante valvole dette regolatrici di flusso che sfruttano l'aria in
scarico per creare nella camera non alimentata del cilindro una contropressione dovuta alla resistenza che crea
una strozzatura al passaggio dell'aria in scarico.
La contropressione si oppone alla pressione in alimentazione determinando una riduzione della velocità del
pistone.
Variando la luce di passaggio in più o in meno si aumenta o si diminuisce la velocità.
Se volessimo regolare la velocità in fase di alimentazione, la pressione, salirebbe in maniera graduale fino a
raggiungere la fase di spunto pari al carico da vincere più le perdite per attrito. Il pistone compie uno scatto in
avanti. Ora nella camera la pressione cala al di sotto di quella di spunto causando la fermata del pistone. Per
ripartire bisogna ripristinare le condizioni di spunto.
Tutto ciò determina un avanzamento a scatti dello stelo del cilindro.
La regolazione attraverso l'aria in scarico, riduce gli effetti della variazione di pressione mantenendo una
differenza di pressione tra camera in alimentazione e camera in scarico accettabile evitando così avanzamenti a
scatti.
La figura seguente mostra il tipico collegamento cilindro / valvola con interposte valvole regolatrici di flusso
unidirezionali per il controllo della velocità.
5
Come si può vedere, l'aria, quando scaricata, è costretta a fluire attraverso la strozzatura variabile.
Nel caso invece si abbia necessità di corse molto veloci di un cilindro è consigliabile l'uso di valvole di scarico
rapido poste direttamente sulle bocche di alimentazione del cilindro stesso. L'aria in scarico può fluire
direttamente all'atmosfera senza dover passare attraverso tubi e valvola di alimentazione evitando così percorsi
tortuosi.
Infatti curve, riduzione di sezione etc, provocherebbero sicuramente un ostacolo al libero flusso dell'aria.
Come detto le valvole di scarico rapido vanno poste nel punto più vicino al volume da scaricare perché se le
condotte sono lunghe possono anche avere un volume rilevante rispetto a quello che si vuole scaricare.
Un esempio di collegamento è mostrato nella figura che segue.
1.2 Schemi funzionali e schemi topografici
Un circuito pneumatico può essere rappresentato nella forma topografica oppure funzionale.
Lo schema topografico ha gli elementi disposti in maniera da dare un'idea della loro disposizione reale. Questa
rappresentazione è piuttosto complessa e di difficile lettura.
Lo schema funzionale non tiene conto della reale disposizione degli elementi ma contribuisce a rendere chiara e
d'immediata interpretazione la lettura dello schema.
Gli schemi che seguiranno saranno tutti rappresentati con il sistema funzionale.
1.3 Circuiti per cicli semiautomatici ed automatici
Il comando per un ciclo semiautomatico si ottiene facendo commutare, al termine della corsa da una camma o
dallo stelo del pistone stesso un distributore di controllo chiamato finecorsa.
La doppia corsa attuata dal pistone determina il ciclo.
Si dice semiautomatico quando il ciclo può ripetersi azionando nuovamente lo START.
Si dice automatico quando il ciclo si ripete e l'operatore interviene solo per farlo iniziare o per terminare la
ripetizione del ciclo stesso.
6
Facendo riferimento allo schema rappresentato, le condizioni a riposo sono:
- cilindro con stelo retratto
- finecorsa B azionato dalla camma
- finecorsa A libero
- valvola di START a riposo.
Aziono la valvola di START sul lato manuale, libero un impulso pneumatico e rilascio.
L'impulso commuta la valvola di comando 5/2 ed lo stelo del cilindro fuoriesce rilasciando il finecorsa B.
Alla fine della propria corsa aziona il finecorsa A il quale libera un segnale che aziona la valvola 5/2 sul lato
opposto.
Lo stelo del cilindro rientra rilasciando il finecorsa A ed azionando alla fine della sua corsa il finecorsa B.
Il ciclo semiautomatico è così concluso.
Per un nuovo ciclo è necessario ripetere il segnale di START-MANUALE.
Se la valvola di START è azionata su AUTOMATICO il finecorsa B rimarrebbe sempre alimentato, quindi il ciclo
si ripete sino a quando il segnale di START non sia tolto.
Così facendo otteniamo il ciclo automatico. Eguale movimento alternativo è ottenibile usando al posto del
distributore a doppio comando pneumatico una elettrovalvola a due solenoidi con finecorsa di tipo elettrico.
1.4 Struttura di un circuito pneumatico
Il circuito pneumatico si divide in tre parti fondamentali:
1) circuito di potenza costituito dalla valvola di comando e del proprio cilindro dimensionati secondo le esigenze.
2) circuito ausiliario in cui si collocano finecorsa e valvole di sequenza unitamente a tutti i componenti che
costituiscono il governo del circuito.
3) circuito di comando che serve per comandare la messa in marcia e l'arresto del ciclo.
É importante disegnare i simboli in modo corretto applicando un unico metodo di rappresentazione.
I componenti devono essere rappresentati nella posizione di riposo e cioè nella posizione che assumono a
macchina ferma con aria in rete.
7
1. 5 Funzioni di tempo
La funzione di tempo nei circuiti pneumatici viene realizzata tramite temporizzatori.
Il loro funzionamento si basa sul tempo occorrente per il riempimento di un accumulatore pneumatico in cui viene
immessa aria parzializzata attraverso una valvola regolatrice di flusso unidirezionale. Ritenendo il flusso
costante, la pressione necessaria per la commutazione di un distributore viene a determinarsi entro
l'accumulatore; in ogni successivo suo riempimento il tempo rimane costante se rimane costante la strozzatura
della valvola regolatrice di flusso.
La funzione di tempo può essere in eccitazione o diseccitazione.
Come si può notare dai simboli grafici che rappresentano le varie realizzazioni, questi apparecchi si ottengono
collegando in serie una valvola regolatrice di flusso unidirezionale, un serbatoio ed un distributore.
La funzione "in eccitazione" o " in diseccitazione" dipende solo dalla direzione in cui il flusso viene regolato.
- Flusso regolato verso il serbatoio "eccitazione".
- Flusso regolato in scarico al serbatoio "diseccitazione".
I temporizzatori non possono essere molto precisi perché il loro funzionamento dipende dallo stato fisico dell'aria
che non è costante e dalla pressione dell'aria compressa che è soggetta ad oscillazioni; per loro prestazioni sono
però sufficientemente valide nella maggior parte delle applicazioni pneumatiche.
Normalmente chiuso,
attivo, ritardato
all'eccitazione
Q
2
X
1
2
12
1
a)
3
Q
Normalmente aperto,
attivo, ritardato
all'eccitazione
Normalmente chiuso,
attivo ritardato
alla diseccitazione
Normalmente aperto,
attivo, ritardato
alla diseccatazione
2
X
1
2
12
1
3
b)
3
c)
Q
2
X
1
2
12
1
Q
2
X
1
2
12
1
3
d)
Q
Normalmente chiuso,
passivo, ritardato
all'eccitazione
2
1
2
12
1
e)
3
X
Q
Normalmente aperto,
passivo, ritardato
all'eccitazione
2
1
2
12
1
3
f)
X
1.6 Funzione OR
Come già descritto in precedenza la funzione 0R può essere ampiamente soddisfatta con l'uso di un selettore di
alta pressione.
U
A
B
8
É possibile ottenere la medesima funzione logica utilizzando una valvola 3/2.
Se assumiamo come 0 (zero) l'assenza di segnale e 1 la presenza di segnale, possiamo osservare dalla tabella
che la valvola 3/2 così collegata, utilizzando anche la via di scarico come ingresso, soddisfa la condizione della
funzione logica OR.
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
U
0
1
1
1
Non è possibile però selezionare la pressione più alta, cosa che si può ottenere solo usando la valvola selettrice.
1.7 Funzione AND
Analogamente la funzione AND ottenibile con un selettore di bassa pressione, è attuabile, collegando in serie
due valvole 3/2.
U
A
B
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
U
0
0
0
1
Come si vede dalla tabella questo collegamento soddisfa la funzione AND ma non quella di selettore di bassa
pressione.
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Capitolo2
TECNICA CIRCUITALE
SISTEMI SEQUENZIALI
2.1 Descrizione della sequenza
2.2 Definizione dei comandi
2.3 Segnale continuo, segnale impulsivo,
segnale bloccante
2.4 Metodo a cascata
2.5 Metodo di annullamento segnali bloccanti
2. Tecnica circuitale sistemi sequenziali
2.1 Descrizione della sequenza
Con il termine "sequenza" s'intende definire il movimento di più cilindri che si attua secondo un programma
prestabilito.
Per studiare un circuito pneumatico che deve realizzare una determinata sequenza bisogna:
1) descrivere la sequenza
2) disegnare i diagrammi di moto dei pistoni
3) definire la posizione di partenza e di arrivo dei segnali di comando
4) analizzare i detti comandi. Ricordiamo che i cilindri si designano con lettere maiuscole e che il segno + sta ad
indicare che lo stelo è in posizione fuori, mentre il segno - indica che è in posizione arretrata.
Per tracciare il diagramma spazio-tempo che rappresenti il moto dello stelo di un cilindro, immaginiamo di fissare
solidamente all'estremità dello stelo una matita e farle tracciare una linea su un rotolo di carta che si svolge sotto
di essa con velocità costante.
Se lo stelo è fermo sulla carta si otterrà una linea continua orizzontale.
Quando lo stelo inizia il movimento di uscita la matita traccerà sul foglio una linea inclinata verso l'alto. Se lo stelo
è fermo in posizione fuori la matita disegnerà una linea retta fino a quando il cilindro rientrando delineerà una linea
inclinata in senso opposto alla precedente.
Più ripida sarà l'inclinazione, maggiore sarà la velocità del cilindro.
Proviamo ora a disegnare un diagramma dei moti, o delle fasi, di due cilindri che si muovono secondo la
sequenza:
A + / B + / A- / B Siccome i cilindri sono due si disegnano i due spazi per i diagrammi di moto in colonna e distanziati tra loro.
+
A
+
B
-
Si esegue la linea inclinata che va dalla posizione negativa (-) alla posizione positiva (+) con tratto grosso (cil. A),
quindi in verticale, con linea sottile (linea di comando) dal punto d'intersezione dell'inclinata fino ad incontrare
quella di posizione negativa (-) del cilindro B e così via procedendo secondo la sequenza indicata.
Si arriverà alla definizione finale del diagramma.
+
A
+
B
11
2.2 Definizione dei comandi
I comandi sono dati da valvole di fine corsa azionate dagli steli dei pistoni. Con questo sistema si ha la certezza
che la sequenza programmata venga rigorosamente rispettata.
I comandi di partenza, arresto ed emergenza sono segnali che vengono inviati da valvole con comando manuale.
Da ogni linea di comando visibile sul diagramma si rileva chiaramente il finecorsa azionato da cui parte il segnale
ed il distributore che attua il cilindro a cui il segnale stesso è diretto.
Il segnale di comando è quindi emesso da un distributore (a comando manuale o meccanico) ed è diretto al
distributore principale del cilindro interessato.
Dicendo che un segnale di comando provoca A+ significa che il comando agisce nel lato positivo della valvola del
cilindro A con conseguente avanzamento del suo pistone.
I finecorsa s'indicano con la lettera minuscola con cui è designato il cilindro relativo e, col codice zero s'indica il
finecorsa azionato (premuto dalla camma), mentre con 1 quello in posizione rilasciata.
Riprendendo come esempio la sequenza A+/B+/A-/B- completiamo il diagramma con i numeri progressivi delle
fasi, i simboli dei finecorsa all'inizio delle linee di comando, il punto in cui interviene lo start per l'inizio della
sequenza e la descrizione letterale della sequenza con l'annotazione dei simboli degli elementi che provocano i
singoli movimenti.
FASI
1
2
3
2
a0
-
-
1
a1
+
A
+
B
4
b1
b0
b0
S
Ciclo
Si legga:
START e bo (AND) provocano A+
a1 provoca B+
b1 provoca Aa0 provoca BSe il comando dev'essere attuato da funzioni OR, AND, TEMPO o se il pistone deve invertire immediatamente il
suo movimento al termine della corsa vengono riportati dei segni grafici che indicano queste funzioni.
Funzione
OR
Funzione
AND
Funzione
TEMPO
12
Inversione di moto
2.3 Segnale continuo, segnale impulsivo, segnale bloccante
Analizzando i segnali di comando nella sequenza conosciuta, notiamo che lo stelo del cilindro A ultimata la sua
corsa +, aziona il finecorsa a1 da cui parte un segnale che provoca l'evento di B+.
Il segnale rilasciato da a1 è mantenuto nel tempo fino a quando lo stelo del cilindro A stazionerà nella posizione +.
Un segnale di questo tipo viene chiamato segnale continuo.
FASI
SEGNALE CONTINUO
2
1
3
a1
+
A
+
B
-
1
a0
b1
b0
b0
S
Ciclo
Il segnale invece rilasciato da b1 azionato da B+ provoca un segnale impulsivo, la sua linea di sosta infatti è
ridotta ad un punto.
Se osserviamo la sequenza disegnata nel diagramma successivo A+/B+/B-/A- la sosta positiva del pistone A si
rileva che il finecorsa a 1 rimane azionato per tutto il tempo in cui lo stelo del cilindro B effettua la sua doppia corsa
di andata e ritorno.
SEGNALE BLOCCANTE
FASI
1
+
A
+
B
2
3
4
1
2
a 1)
a0
a0
b1
b0)
S
Ciclo
Per maggiore chiarezza si consideri il cilindro B ed il suo distributore principale.
Il segnale proveniente da a1 ha commutato il distributore principale portando lo stelo del cilindro B in posizione +.
In questa posizione viene azionato b1 il cui segnale dovrebbe provocare l'arretramento dello stelo dello stesso
cilindro B.
Quest'ultimo segnale però rimane inefficace perché sul lato opposto del distributore insiste il segnale liberato da
a1. Il ciclo non può proseguire ed il movimento si arresta.
Un segnale continuo di questo tipo, che impedisce la continuazione del ciclo viene definito bloccante.
Il segnale è bloccante se la sua linea di sosta comprende la doppia corsa del pistone del cilindro da esso
comandato.
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In definitiva i segnali possono essere tre tipi:
continui
impulsivi
bloccanti
Per realizzare un circuito pneumatico secondo una data sequenza, è bene analizzare i comandi per poi scegliere
la tecnica più adatta.
É utile evidenziare i segnali bloccanti, per non confonderli con i continui.
In questo capitolo analizzeremo due semplici metodi per realizzare circuiti con soluzioni sicure, affidabili ed
economiche.
2.4 Metodo a cascata
Il concetto è quello di rendere efficiente un segnale solo nel momento in cui debba essere utilizzato.
Questo si può realizzare attraverso l'utilizzo di distributori bistabili che alimentano i finecorsa solo quando questi
debbano emettere il loro segnale di comando.
Il problema è quello di decidere, durante il ciclo, con quali segnali i distributori bistabili devono essere commutati.
Si procede raggruppando i finecorsa e verificando quali finecorsa possono essere alimentati
contemporaneamente e si suddivide la sequenza in gruppi ricordando che:
- in un unico gruppo si deve trovare un solo comando per l'uscita od il rientro del cilindro
- i gruppi devono essere più ampi possibili
- il comando di inizio ciclo o fine ciclo può essere nel mezzo di un gruppo.
Per semplicità analizziamo la sequenza già nota
a1 b1
A+ / B+
I gruppo
b0 a0
B- / AII gruppo
Tracciamo ora le linee riferite al gruppo I e gruppo II collegando loro le uscite del distributore bistabile di
selezione.
Alla linea del gruppo I si collegano le alimentazioni dei finecorsa del gruppo eccetto l'ultimo in sequenza.
Alla stessa linea si collegano i comando principali (es. START etc)
Il finecorsa che sente l'ultima corsa del gruppo I inverte il selettore scaricando la linea I e pressurizzando la
linea II .
Alla linea del gruppo II si collegano le alimentazioni dei finecorsa del gruppo tranne l'ultimo.
Il finecorsa che sente l'ultima corsa del gruppo II ripristina la posizione del distributore di selezione.
14
FASI
1
+
B
3
4
1
2
a 1)
+
A
-
2
a0
a0
b1
b0)
S
Ciclo
Le uscite dei finecorsa dovranno essere inviate alle valvole di potenza completando lo schema come segue.
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Lo schema realizzato è di sicuro funzionamento e di facile lettura.
É possibile utilizzare questo sistema anche con più gruppi di cilindri. Bisogna sempre ricordare che sono
necessari tanti segnali di uscita dai selettori quanti sono i gruppi individuati.
Proviamo ora ad analizzare un ciclo la cui sequenza preveda tre cilindri:
A+ / B+ / C+ / A- / C- / BS'individuano facilmente due gruppi:
I
A+, B+, C+
II
A-, C-, B-
Ricordando quanto descritto in precedenza tracciamo le linee dei due gruppi con la relativa valvola di selezione e
procediamo all'invio dei segnali come già fatto nell'esempio precedente.
16
17
2.5 Metodo annullamento segnali bloccanti
Riprenderemo per questo la sequenza di due cilindri
A+, B+, B-, Aed analizzeremo sul diagramma lo stato dei finecorsa bloccanti durante il ciclo completo dopo averli identificati
con il sistema precedentemente detto.
I finecorsa a1 e b0 sono bloccanti perché rimangono azionati per tutto il tempo in cui lo stelo del cilindro
comandato effettua la sua doppia corsa di andata e ritorno.
Indichiamo le fasi da 0 a 4 rispetto ai finecorsa bloccanti a1 e b0.
Il finecorsa a1 è premuto dalla fase 1 alla fase 3.
Il finecorsa b0 è premuto dalla fase 3 alla fase 1.
Questi finecorsa divengono bloccanti quando il cilindro da loro comandato deve intraprendere la corsa opposta.
Per il finecorsa a1 dalla fase 2 alla fase 3.
Per il fine corsa b0 dalla fase 0 alla fase 1.
In queste due fasi il segnale a questi fine corsa dev'essere tagliato.
É possibile quindi alimentare i finecorsa:
a1 dalla fase 0 alla fase 2 e cioè da quando si libera il segnale di START fino a quando il cilindro B da lui
comandato ha compiuto l'intera sua corsa.
Lo stesso dicasi per il finecorsa b0, alimentato dalla fase 2 alla fase 4.
Il segnale in uscita liberato dal finecorsa premuto deve sparire sicuramente per:
a1 : dalla fase 2 alla fase 3
b0 : dalla fase 4 alla fase 1
Come si può ora vedere abbiamo ottenuto due segnali complementari che coprono tutte le fasi del ciclo da 0 a 4.
L'alimentazione ad a1 verrà data con il segnale nella fase 0 e 4, lo scambio avviene con il segnale della fase 2.
Quindi a1 sarà alimentato quando interverrà START e a0 e il finecorsa b0 sarà alimentato quando interverrà b1.
Disegniamo ora la valvola bistabile 5/2 capace di soddisfare questa condizione.
Le uscite del selettore andranno ad alimentare i finecorsa a1 e b0. Gli altri finecorsa non bloccanti possono
essere alimentati direttamente dalla rete.
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Come si può vedere dal risultato si è arrivati ad una soluzione del tutto analoga a quella ottenuta con il metodo a
cascata.
Capitolo3
CIRCUITI COMPLEMENTARI
19
3. Circuiti complementari
Un aspetto molto importante nella progettazione degli impianti è quello inerente alla sicurezza.
Allo scopo, dopo avere ottenuto uno schema funzionante, è compito del progettista inserire elementi
complementari quali emergenze, sicurezze e consensi in modo che la sicurezza sia garantita e che, anche
movimenti accidentali di qualche cilindro, non compromettano l'incolumità dell'operatore.
I segnali di STOP e di EMERGENZA saranno inseriti nello schema principale secondo le esigenze previste dal
ciclo sequenziale.
Può accadere che in presenza di segnale di STOP la sequenza si debba fermare in quel punto, che l'ultimo
cilindro comandato prima dello STOP debba fermarsi alla fine della propria corsa ed inibire il proseguimento del
ciclo oppure che lo stesso debba ritornare in posizione retratta prima di inibire il prosieguo. É evidente che il
collegamento al circuito principale di tale comando è diverso in un caso piuttosto che nell'altro.
Analogamente il segnale di emergenza può comandare il rientro contemporaneo di tutti i cilindri azionati, oppure
il ritorno in sequenza.
Il progettista deve tenere presente queste esigenze ed agire di conseguenza. I segnali di START sono molto
spesso inviati da pulsanti azionati manualmente dall'operatore.
In questi casi, quando necessario, si cerca d'impedire che una sola mano dell'operatore sia impegnata nella fase
di caricamento del pezzo, mentre l'altra, libera, possa accidentalmente avviare il ciclo coinvolgendo l'operatore in
un infortunio per un movimento non voluto.
Allo scopo vengono predisposti comandi di avviamento a due mani.
Si può iniziare con dispositivi molto semplici che rendono l'idea del concetto di comando a due mani.
Un circuito di comando con due pulsanti in serie a formare una AND è il primo abbozzo di un comando di questo
tipo.
Le valvole di comando 1 e 2 debbono essere distanziate tra loro in modo che una sola mano non possa azionarle
entrambe. Tenendo comunque premuta una delle due valvole con un artifizio è possibile azionare il cilindro
aggirando la sicurezza.
20
Lo schema seguente previene però la possibilità di aggirare la sicurezza inserendo come comando ad un
distributore bistabile due valvole 3/2 di cui una NC e la seconda NA collegate come lo schema che segue.
In questo caso la sicurezza non può essere aggirata in quanto tenendo premuto uno dei due pulsanti il cilindro,
dopo aver fatto la prima corsa non si potrebbe più muovere se i pulsanti non vengono entrambi rilasciati. Per un
secondo azionamento è necessario premere di nuovo i pulsanti.
Questo è un sistema detto "antiripetitivo".
Le normative però prevedono nei comandi di asservimento a due mani che ci debba essere le contemporaneità
dei comandi oltre la già citata antiripetitività.
La contemporaneità prevede che tra i due segnali di comando non possa trascorrere più di un tempo prestabilito
ovviamente molto breve.
Lo schema che segue rappresenta un circuito del tipo sopra citato.
21
Premendo contemporaneamente i pulsanti 1 e 2 il segnale attraverso il selettore OR e la valvola regolatrice di
flusso si presenta al comando della valvola bistabile 3/2.
Contemporaneamente l'aria passa anche attraverso il selettore AND e si presenta sul lato opposto di comando
della 3/2 bistabile.
Questo segnale è il primo ad arrivare in quanto non attraversa alcun regolatore di flusso e quindi passa attraverso
la via NA del distributore 3/2 ed aziona la valvola di potenza.
Se solo uno dei due pulsanti fosse rilasciato il segnale in uscita dal selettore AND verrebbe a mancare.
Il segnale in uscita dal selettore OR prevale ed il comando alla valvola di potenza scompare riposizionando il
cilindro in posizione di stelo retratto.
Anche ripremendo una seconda volta il pulsante rilasciato la condizione non cambia.
Per poter ripetere l'operazione è necessario rilasciare entrambi i pulsanti e premerli contemporaneamente di
nuovo. La valvola regolatrice di flusso stabilisce il ritardo tra l'azionamento della valvola 1 rispetto alla valvola 2.
Più il passaggio è strozzato più questo tempo è lungo. Lo schema pocanzi descritto può essere motivo di
esercitazione alla lettura di uno schema ed è puramente indicativo. Il suo scopo è quello d'introdurre il concetto di
sicurezza a "due mani".
Pneumax produce due tipi di apparecchi che conglobano al proprio interno il circuito descritto ed omologati
secondo standard europei EN574.
Le omologazioni in categoria IIIa per l'antiripetitore a circuito singolo e IIIb per quello a circuito doppio.
2
12
10
12
3
10
12Y
12Z
2
1A
10
3
2
1B
10
12
12
3
1A
2
12
10
1B
1A
2
12Y
1B
1A
2
12
10
1B
1A
2
1B
12Z
Altre apparecchiature conglobano al proprio interno funzioni come "l'oscillazione" o il "flip-flop".
La valvola con funzione di oscillatrice invia alternativamente e continuamente due segnali in uscita fino a quando
è presente il segnale continuo d'ingresso.
L'oscillazione è dovuta all'intervento di due NOT che azionano una valvola 5/2 bistabile.
2
3
4
2
2
1
1
3
3 15
22
La funzione "flip-flop" presenta due uscite le quali vengono attivate alternativamente inviando un impulso al
pilotaggio 12.
Un primo impulso attiva l'uscita 2, un secondo impulso, l'uscita 4 e così via.
Tutto ciò è ottenuto con l'uso di due valvole 5/2 bistabili collegate tra loro come nel circuito di figura.
12
4
2
1
Quando si ha necessità, in presenza di un segnale con bassa pressione, di ottenere un'azione di amplificazione
della stessa si usa una valvola amplificatrice composta da una valvola 3/2 monostabile di portata, pilotata da una
valvola 2/2. La porzione pilota funziona in depressione. La valvola di amplificazione 3/2 viene commutata
intercettando la fuga d'aria tramite la posizione chiusa della pilotina 2/2.
2
12
12
1
3
23