Indice. Prefazione... Applicazioni della tecnologia di automazione. Concetti di base di pneumatica. Generazione e distribuzione dell aria compressa

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1 Prefazione... XV Capitolo 1 Applicazioni della tecnologia di automazione 1.1 Panoramica Caratteristiche della pneumatica Criteri per la scelta delle fonti di energia per produrre il lavoro Criteri per i componenti di distribuzione della potenza Sviluppo di sistemi di controllo pneumatici... 4 Capitolo 2 Concetti di base di pneumatica 2.1 Principi di fisica La legge di Newton Pressione Proprietà dell aria La legge di Boyle La legge di Gay-Lussac Equazione generale dei gas Flusso e portata Capitolo 3 Generazione e distribuzione dell aria compressa 3.1 Produzione dell aria compressa ed efficienza energetica Conseguenze dell aria compressa di scarsa qualità e norma di riferimento ISO Efficienza energetica V

2 3.2 Compressori Compressore a pistone alternativo Compressore a membrana o diaframma Compressore a palette Compressore a vite Compressore a portata Regolazione Ciclo di lavoro (Duty cycle) Serbatoio dell aria compressa Essiccatore Essiccatori a refrigerazione Essiccatore ad adsorbimento Essiccatore ad assorbimento Distribuzione dell aria compressa Dimensionamento delle tubazioni Resistenza al flusso Materiali delle tubazioni Disposizione dei tubi Gruppi di trattamento Filtro Regolatore di pressione Lubrificatore Combinazioni e gruppi di condizionamento Modularità e innovazione Manutenzione dei gruppi di condizionamento Moltiplicatori di pressione Capitolo 4 Attuatori e organi di lavoro 4.1 Cilindro a semplice effetto Costruzione Muscolo fluidico Cilindro a doppio effetto Cilindro con ammortizzazione di fine corsa Cilindro Tandem Cilindro con asta passante Cilindro a più posizioni Cilindro rotativo o oscillante a cremagliera Cilindro rotativo o oscillante a palmola o paletta VI

3 4.3 Cilindro senza stelo Cilindro a cinghia o cavo flessibile Cilindro con profilo aperto e guarnizione scorrevole Cilindro ad accoppiamento magnetico Tecnica di manipolazione (Handling) Unità lineare/oscillante Pinze pneumatiche Ventose Generatori di vuoto (eiettori a effetto Venturi) Proprietà dei cilindri Forza del pistone Lunghezza della corsa Velocità del pistone Consumo di aria compressa Cilindri con unità di bloccaggio dell asta Motori Motore a pistoni Motore a palette Motore a ingranaggi Motore a turbina Capitolo 5 Valvole direzionali 5.1 Applicazioni Valvole ad azionamento elettrico Azionamento di un cilindro a semplice effetto Azionamento di un cilindro a doppio effetto Costruzione Valvola a otturatore Valvole a cassetto Dati caratteristici pneumatici Metodi di azionamento di valvole direzionali Valvole 2/ Valvole 3/ Valvola 3/2 a manicotto Valvola 3/2 ad azionamento ad astina Valvola 3/2 ad azionamento pneumatico Valvola 3/2 ad azionamento elettrico Valvole servopilotate VII

4 5.5.1 Funzionamento di servopilotaggio con azionamenti manuali e meccanici Valvola 3/2 ad azionamento leva a rullo servopilotato Funzionamento di servopilotaggio con azionamenti elettrici Valvola 3/2 ad azionamento elettrico servopilotato Confronto tra valvole ad azionamento diretto e servopilotato Valvole 5/ Valvole 5/2 ad azionamento pneumatico monostabile Valvola 5/2 ad azionamento pneumatico bistabile Elettrovalvola 5/2 monostabile servopilotata Elettrovalvola 5/2 bistabile servopilotata Valvole 5/ Valvole 5/3 ad azionamento pneumatico Elettrovalvola servopilotata 5/3 a centri chiusi Valvole 5/3 Differenza tra le configurazioni dei centri Portate delle valvole Affidabilità delle valvole nei circuiti automatici completamente pneumatici Assemblaggio valvole leva a rullo come finecorsa Installazione delle valvole Capitolo 6 Valvole unidirezionali, riduttori di flusso e di pressione, combinazioni 6.1 Valvole unidirezionali Valvole di non ritorno Elementi logici Valvole a due pressioni: funzione logica AND Valvole selettrici: funzione logica OR Valvole di scarico rapido Rubinetti, valvole di intercettazione o valvole on-off Valvole di flusso Valvole di controllo del flusso Riduttori di flusso unidirezionali Riduzione di flusso in alimentazione Riduzione di flusso in scarico Applicazione del metodo di controllo del flusso Regolatori di pressione Regolatori o riduttori di pressione VIII

5 6.3.2 Valvole limitatrici di pressione Valvola a soglia di pressione (o valvola di sequenza) Combinazioni di valvole integrate Valvole temporizzatrici Capitolo 7 Unità di valvole 7.1 Ottimizzazione delle valvole Vantaggi dell ottimizzazione delle valvole Valvole ottimizzate per la connessione in batteria Collegamenti elettrici nelle unità di valvole Concezioni di installazione moderna Vantaggi nella concezione di installazione moderna Componenti a complessità di installazione ridotta Unità di valvole come periferia decentrata Cablaggio con connettore multipolare Struttura di un sistema di bus di campo (Field bus) Modalità di funzionamento di un sistema di bus di campo Tipi di bus di campo (Protocolli) Capitolo 8 Pneumatica proporzionale 8.1 Regolatori di pressione proporzionali Funzionamento di un regolatore di pressione proporzionale Applicazione di un regolatore di pressione proporzionale Controllo del dispositivo di test Circuito equivalente di un regolatore di pressione proporzionale Funzionamento di un regolatore di pressione proporzionale Valvole direzionali proporzionali Funzionamento di una valvola direzionale proporzionale Applicazioni di una valvola direzionale proporzionale Circuito equivalente di una valvola direzionale proporzionale Proporzionalità tra segnale e portata in uscita Unità di posizionamento pneumatica asse elettropneumatico Applicazioni di un unità di posizionamento pneumatica Struttura di un unità di posizionamento pneumatica IX

6 Capitolo 9 Tecnica della sicurezza 9.1 Requisiti di base per la sicurezza nella produzione industriale Le norme alla base della progettazione delle funzioni di comando Definizione di pericolo e di rischio Valutazione e riduzione del rischio Raggiungimento della prestazione di abbattimento del rischio (sicurezza) richiesto Componenti nei circuiti di sicurezza Componenti certificati per una funzione di sicurezza Esempi di soluzioni di sicurezza Esempi di circuiti di sicurezza Capitolo 10 Principi di base di elettrotecnica 10.1 Corrente continua e corrente alternata La legge di Ohm Conduttori elettrici Resistenza elettrica Fonti di tensione Potenza elettrica Come funziona un solenoide Struttura di un solenoide Applicazioni di solenoidi Carichi induttivi con tensioni in AC Carichi induttivi con tensioni in DC Funzionamento di un condensatore elettrico Funzionamento di un diodo Misure in un circuito elettrico Definizione di misurazione Misure in sicurezza Procedura per misure in un circuito elettrico Misure di tensione Misure di corrente Misure di resistenza Fonti di errore durante le misurazioni in un circuito elettrico X

7 Capitolo 11 Componenti nella sezione di controllo e di comando elettrica 11.1 Unità di alimentazione Pulsanti e interruttori di comando Contatti normalmente aperti Contatti normalmente chiusi Commutatori o contatti in scambio Sensori di presenza e trasduttori di pressione Sensori elettromeccanici con leva a rullo Sensori di prossimità Relè e contattori Struttura di un relè Applicazioni di relè Relè bistabili o a rimanenza Relè temporizzatori Struttura di un contattore Microcontrollori Capitolo 12 Descrizione delle sequenze operative 12.1 Diagrammi funzionali per macchine di lavorazione e sistemi di produzione (Function charts) Ambito di validità dei diagrammi funzionali Diagrammi corsa-passo Descrizione delle sequenze dal GRAFCET alla EN Il principio di base di un GRAFCET Passi Condizione di transizione o interblocco Azioni Selezione delle sequenze Ritorni e salti Strutturazione di GRAFCET Esempio di un dispositivo di fresatura XI

8 Capitolo 13 Struttura degli schemi funzionali 13.1 Schemi funzionali pneumatici Posizione dei simboli negli schemi pneumatici Posizione dei cilindri e delle valvole direzionali Identificazione dei componenti Schema elettrico Schema a blocchi Schema funzionale Indice, glossario e lista simboli utilizzati Schema funzionale di un sistema di controllo elettropneumatico Schema dei collegamenti Requisiti per il cablaggio Cablaggio via morsettiere Struttura dei terminali e delle morsettiere Assegnazione dei morsetti Struttura di uno schema di collegamento Creazione di uno schema di collegamento Capitolo 14 Misure di sicurezza nei sistemi di controllo elettropneumatici 14.1 Rischi e misure di protezione Effetto della corrente elettrica sul corpo umano Effetti della corrente elettrica Resistenza elettrica del corpo umano Variabili che influenzano il rischio di incidenti Misure di protezione contro gli incidenti dovuti a corrente elettrica Protezione contro il contatto diretto Messa a terra Protezione a bassissima tensione Pannello di controllo e indicatori Interruttore principale ARRESTO di EMERGENZA Elementi di comando di un sistema di controllo elettropneumatico Protezione delle apparecchiature elettriche contro le influenze ambientali Identificazione del grado di protezione XII

9 Capitolo 15 Simbologia 15.1 Simboli dei componenti pneumatici Simboli per la sezione di alimentazione Simboli di valvole Simboli di valvole direzionali Simboli di valvole di ritegno, valvole di controllo del flusso e valvole di scarico rapido Simboli dei regolatori di pressione Simboli di elementi attuatori Simboli per altri componenti Simboli circuitali per componenti elettrici Simboli delle funzioni di base Simboli di azionamenti elettromeccanici Simboli di relè e contattori Simboli di sensori XIII