Sommario. Fondamenti di pneumatica. Parte I. Prefazione... XV Presentazione... XVII Ringraziamenti... XXI
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- Aldo Grassi
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1 Prefazione.... XV Presentazione.... XVII Ringraziamenti.... XXI Parte I Fondamenti di pneumatica Capitolo 1 Principi di fisica 1.1 Struttura della materia Massa Volume Densità Pressione Portata Lavoro, energia e potenza Temperatura Calori specifici Viscosità Scambi termici Velocità del suono Capitolo 2 Sistemi di misura 2.1 Sistema di misura S.I Conversioni tra diversi sistemi di misura III
2 Capitolo 3 L aria compressa e le sue leggi 3.1 Caratteristiche dell aria compressa Equazione di stato e trasformazioni Equazione di continuità Equazione dell energia Umidità dell aria compressa Capitolo 4 Movimento dell aria nei componenti pneumatici 4.1 Tipi di flusso Flusso in ambiente confinato e in ambiente libero Flusso laminare e flusso turbolento Perdite di pressione nei tubi Perdite localizzate Getti Effetto parete e interazione tra flussi in movimento Flussi negli ugelli ideali Flussi negli ugelli reali e nelle valvole pneumatiche Parte II Strumentazione Capitolo 5 Principi di misure 5.1 Misura delle grandezze fisiche Accuratezza, ripetibilità ed errori di misura Sensori e trasduttori Capitolo 6 Misura della pressione 6.1 Strumenti e campi di misura Manometri meccanici Trasduttori di pressione Misure dinamiche di pressione Capitolo 7 Misura della portata 7.1 Strumenti per la misura della portata Diaframmi, boccagli, tubi di Venturi IV
3 7.3 Flussimetri a galleggiante Misuratori volumetrici Metodi basati su misure di velocità Capitolo 8 Misura di altre grandezze 8.1 Misura della temperatura Altre misure Parte III Controllo del movimento e della forza nell automazione Capitolo 9 La pneumatica dalle prime applicazioni all Industria Origini della pneumatica La pneumatica come mezzo per la distribuzione dell energia Il secondo dopoguerra e il superamento della forza muscolare La fluidica e la rivoluzione culturale Struttura dei sistemi automatici La logica pneumatica e l evoluzione dei componenti pneumatici Dal PLC alla meccatronica e oltre Capitolo 10 L approccio sistemistico nel progetto dei sistemi automatici 10.1 Struttura funzionale dei sistemi automatici Il confronto e l integrazione delle tecnologie Caratteristiche e ruolo della pneumatica nell automazione I sistemi complessi e l intelligenza distribuita Capitolo 11 Il controllo del movimento 11.1 Introduzione Movimento lineare Cilindri pneumatici Comando dei cilindri mediante valvole di controllo direzione Azionamenti delle valvole e stabilità delle posizioni di lavoro Valvole per il comando dei circuiti e valvole per l azionamento dei cilindri V
4 11.7 Azionamenti elettromeccanici e motori elettrici lineari Confronto tra assi lineari pneumatici e assi lineari elettrici Movimento angolare intermittente Movimento rotativo continuo Capitolo 12 Il controllo della forza 12.1 Forza e presa Azionamenti pneumatici ed elettrici per il controllo della forza Capitolo 13 Movimenti e forze nei sistemi automatici 13.1 Combinazione dei diversi movimenti nei sistemi automatici Architetture meccaniche delle macchine automatiche Presa e controllo della forza Parte IV Componenti per l automazione Capitolo 14 Attuatori pneumatici per l automazione 14.1 Attuatori pneumatici e specializzazione delle funzioni Cilindri per uso generico Cilindri specializzati Cilindri per ambienti particolari Cilindri compatti Cilindri con doppia asta Cilindri tandem Cilindri a più posizioni Cilindri con freno Cilindri guidati e slitte pneumatiche Cilindri senza asta Cilindri telescopici Cilindri a basso attrito e cilindri senza guarnizioni Cilindri intelligenti Cilindri di arresto Cilindri a membrana Cilindri a soffietto, muscoli pneumatici, attuatori deformabili Cilindri rotanti Tavole rotanti Pattini ad aria VI
5 Capitolo 15 Prestazioni e scelta di un cilindro pneumatico 15.1 Scegliere il cilindro adatto a un applicazione Forze sviluppate e masse frenabili Dimensionamento ad attrito dei piccoli attuatori Consumo energetico Montaggio dei cilindri nei sistemi automatici Standardizzazione e norme Caratteristiche costruttive dei cilindri pneumatici Guarnizioni usate nei cilindri Materiali e caratteristiche delle guarnizioni Attrito nei cilindri pneumatici Capitolo 16 Unità elettriche per l automazione 16.1 Assi elettrici Cilindri elettrici Motori elettrici lineari e unità elettriche rotative Capitolo 17 Sistemi oleopneumatici per il controllo del moto e unità di potenza 17.1 Introduzione Stabilizzazione del moto di avanzamento con l oleopneumatica Unità di potenza Ammortizzatori idraulici Capitolo 18 La presa nell automazione 18.1 Introduzione Pinze pneumatiche circolari e parallele Pinze elettriche Presa con attuatori pneumatici flessibili e dita deformabili Presa senza contatto Organi di presa a vuoto Generatori di vuoto Valvole e riduttori per vuoto VII
6 Capitolo 19 Motori e utensili pneumatici 19.1 Caratteristiche generali dei motori pneumatici rotativi Tipi di motori pneumatici Motori a stantuffo Motori a palette Caratteristiche operative Motori con riduttori e utensili pneumatici rotativi Utensili pneumatici a percussione Capitolo 20 Valvole pneumatiche di controllo direzione 20.1 Introduzione Valvole a cassetto e valvole a otturatore Valvole a centri aperti e a centri chiusi Valvole a più posizioni di lavoro Modelli realizzativi di valvole Valvole per la gestione generale dei circuiti Intercambiabilità di comandi pneumatici ed elettrici nei sistemi meccatronici Capitolo 21 Valvole e dispositivi ausiliari 21.1 Introduzione Valvole ausiliarie Temporizzatori e contaimpulsi Valvole limitatrici di pressione Valvole di regolazione della velocità dei cilindri Valvole di blocco della posizione di arresto Valvole di regolazione delle pressioni nelle camere dei cilindri Capitolo 22 Elettrovalvole e interfacce 22.1 Elementi di interfaccia Azionamenti elettrici usati nelle elettrovalvole digitali Elettrovalvole pneumatiche Elettrovalvole elettromagnetiche Elettrovalvole piezoelettriche Pressostati e trasduttori di pressione Interfacce bassa pressione-alta pressione VIII
7 Prefazione.... XV Presentazione.... XVII Ringraziamenti.... XXI Parte I Fondamenti di pneumatica Capitolo 1 Principi di fisica 1.1 Struttura della materia Massa Volume Densità Pressione Portata Lavoro, energia e potenza Temperatura Calori specifici Viscosità Scambi termici Velocità del suono Capitolo 2 Sistemi di misura 2.1 Sistema di misura S.I Conversioni tra diversi sistemi di misura III
8 Capitolo 3 L aria compressa e le sue leggi 3.1 Caratteristiche dell aria compressa Equazione di stato e trasformazioni Equazione di continuità Equazione dell energia Umidità dell aria compressa Capitolo 4 Movimento dell aria nei componenti pneumatici 4.1 Tipi di flusso Flusso in ambiente confinato e in ambiente libero Flusso laminare e flusso turbolento Perdite di pressione nei tubi Perdite localizzate Getti Effetto parete e interazione tra flussi in movimento Flussi negli ugelli ideali Flussi negli ugelli reali e nelle valvole pneumatiche Parte II Strumentazione Capitolo 5 Principi di misure 5.1 Misura delle grandezze fisiche Accuratezza, ripetibilità ed errori di misura Sensori e trasduttori Capitolo 6 Misura della pressione 6.1 Strumenti e campi di misura Manometri meccanici Trasduttori di pressione Misure dinamiche di pressione Capitolo 7 Misura della portata 7.1 Strumenti per la misura della portata Diaframmi, boccagli, tubi di Venturi IV
9 7.3 Flussimetri a galleggiante Misuratori volumetrici Metodi basati su misure di velocità Capitolo 8 Misura di altre grandezze 8.1 Misura della temperatura Altre misure Parte III Controllo del movimento e della forza nell automazione Capitolo 9 La pneumatica dalle prime applicazioni all Industria Origini della pneumatica La pneumatica come mezzo per la distribuzione dell energia Il secondo dopoguerra e il superamento della forza muscolare La fluidica e la rivoluzione culturale Struttura dei sistemi automatici La logica pneumatica e l evoluzione dei componenti pneumatici Dal PLC alla meccatronica e oltre Capitolo 10 L approccio sistemistico nel progetto dei sistemi automatici 10.1 Struttura funzionale dei sistemi automatici Il confronto e l integrazione delle tecnologie Caratteristiche e ruolo della pneumatica nell automazione I sistemi complessi e l intelligenza distribuita Capitolo 11 Il controllo del movimento 11.1 Introduzione Movimento lineare Cilindri pneumatici Comando dei cilindri mediante valvole di controllo direzione Azionamenti delle valvole e stabilità delle posizioni di lavoro Valvole per il comando dei circuiti e valvole per l azionamento dei cilindri V
10 11.7 Azionamenti elettromeccanici e motori elettrici lineari Confronto tra assi lineari pneumatici e assi lineari elettrici Movimento angolare intermittente Movimento rotativo continuo Capitolo 12 Il controllo della forza 12.1 Forza e presa Azionamenti pneumatici ed elettrici per il controllo della forza Capitolo 13 Movimenti e forze nei sistemi automatici 13.1 Combinazione dei diversi movimenti nei sistemi automatici Architetture meccaniche delle macchine automatiche Presa e controllo della forza Parte IV Componenti per l automazione Capitolo 14 Attuatori pneumatici per l automazione 14.1 Attuatori pneumatici e specializzazione delle funzioni Cilindri per uso generico Cilindri specializzati Cilindri per ambienti particolari Cilindri compatti Cilindri con doppia asta Cilindri tandem Cilindri a più posizioni Cilindri con freno Cilindri guidati e slitte pneumatiche Cilindri senza asta Cilindri telescopici Cilindri a basso attrito e cilindri senza guarnizioni Cilindri intelligenti Cilindri di arresto Cilindri a membrana Cilindri a soffietto, muscoli pneumatici, attuatori deformabili Cilindri rotanti Tavole rotanti Pattini ad aria VI
11 Capitolo 15 Prestazioni e scelta di un cilindro pneumatico 15.1 Scegliere il cilindro adatto a un applicazione Forze sviluppate e masse frenabili Dimensionamento ad attrito dei piccoli attuatori Consumo energetico Montaggio dei cilindri nei sistemi automatici Standardizzazione e norme Caratteristiche costruttive dei cilindri pneumatici Guarnizioni usate nei cilindri Materiali e caratteristiche delle guarnizioni Attrito nei cilindri pneumatici Capitolo 16 Unità elettriche per l automazione 16.1 Assi elettrici Cilindri elettrici Motori elettrici lineari e unità elettriche rotative Capitolo 17 Sistemi oleopneumatici per il controllo del moto e unità di potenza 17.1 Introduzione Stabilizzazione del moto di avanzamento con l oleopneumatica Unità di potenza Ammortizzatori idraulici Capitolo 18 La presa nell automazione 18.1 Introduzione Pinze pneumatiche circolari e parallele Pinze elettriche Presa con attuatori pneumatici flessibili e dita deformabili Presa senza contatto Organi di presa a vuoto Generatori di vuoto Valvole e riduttori per vuoto VII
12 Capitolo 23 Sensori e fine corsa 23.1 Introduzione Sensori di prossimità e sensori a intercettazione Valvole pneumatiche ad azionamento meccanico Sensori pneumatici Sensori elettrici di prossimità Sensori ottici Sensori magnetici per cilindri pneumatici Sensori di fine corsa pneumatici virtuali Capitolo 24 Tubi, raccordi e accessori per impianti a bordo macchina 24.1 Introduzione Tubi per sistemi pneumatici Raccordi a portagomma e automatici Giunti a innesto rapido Giunti rotanti Silenziatori Catene portacavi Capitolo 25 Prestazioni e scelta delle valvole pneumatiche 25.1 Esigenze applicative e caratteristiche di funzionamento delle valvole Scegliere la tipologia di montaggio di una valvola Verificare l azionamento di una valvola Caratteristiche di flusso e coefficienti di valvola Diametro equivalente e portata nominale Tempi di risposta e frequenze di lavoro Dati per l utilizzo delle valvole Parte V Tecniche di controllo per sistemi elettropneumatici digitali Capitolo 26 Algebra logica e componenti pneumologici 26.1 Significato dei segnali digitali Funzioni logiche e teoremi fondamentali Operatori logici combinatori IX
13 Capitolo 23 Sensori e fine corsa 23.1 Introduzione Sensori di prossimità e sensori a intercettazione Valvole pneumatiche ad azionamento meccanico Sensori pneumatici Sensori elettrici di prossimità Sensori ottici Sensori magnetici per cilindri pneumatici Sensori di fine corsa pneumatici virtuali Capitolo 24 Tubi, raccordi e accessori per impianti a bordo macchina 24.1 Introduzione Tubi per sistemi pneumatici Raccordi a portagomma e automatici Giunti a innesto rapido Giunti rotanti Silenziatori Catene portacavi Capitolo 25 Prestazioni e scelta delle valvole pneumatiche 25.1 Esigenze applicative e caratteristiche di funzionamento delle valvole Scegliere la tipologia di montaggio di una valvola Verificare l azionamento di una valvola Caratteristiche di flusso e coefficienti di valvola Diametro equivalente e portata nominale Tempi di risposta e frequenze di lavoro Dati per l utilizzo delle valvole Parte V Tecniche di controllo per sistemi elettropneumatici digitali Capitolo 26 Algebra logica e componenti pneumologici 26.1 Significato dei segnali digitali Funzioni logiche e teoremi fondamentali Operatori logici combinatori IX
14 26.4 Operatori logici sequenziali e altre funzioni Circuiti per operazioni logiche Uso di componenti pneumatici per funzioni logiche Capitolo 27 Organizzazione e cicli di un sistema automatico 27.1 Sistemi a tempo e sistemi a eventi Diagramma movimenti-fasi e diagramma movimenti-tempi Rappresentazione di cicli con la tecnica del grafcet Uso del grafcet nei cicli automatici Capitolo 28 Circuiti per sistemi automatici 28.1 Sistemi a logica cablata e sistemi programmabili Circuiti a tempo con contatori binari Circuiti a eventi con memorie pari agli attuatori Circuiti con memorie ausiliarie Circuiti con memorie di fase: i sequenziatori Uso della tecnica dei sequenziatori Gestione delle emergenze e dei sottocicli con i sequenziatori Capitolo 29 Sistemi elettropneumatici: relè, PLC e bus 29.1 L integrazione tra pneumatica ed elettronica: la meccatronica Relè e contattori Grafcet contratto Controlli con relè Controllori elettronici programmabili (PLC) Linguaggi di programmazione I bus Capitolo 30 Organizzazione dei sistemi elettropneumatici 30.1 Posizionare i componenti di controllo e sceglierne il collegamento Valvole singole e isole di valvole Collegamento a PLC con connessioni cablate e con bus Linee di collegamento bus Sistemi automatici con mezzi wireless Evoluzioni con Industria X
15 Parte VI Pneumatica proporzionale Capitolo 31 Elettrovalvole proporzionali 31.1 Introduzione Azionamenti nelle elettrovalvole proporzionali Elettrovalvole proporzionali in pressione Elettrovalvole proporzionali in portata Riduttori motorizzati Caratteristiche di funzionamento delle elettrovalvole proporzionali Capitolo 32 Sistemi pneumatici proporzionali per l automazione 32.1 Controlli con elettrovalvole proporzionali Attuatori pneumatici controllati in forza Attuatori pneumatici controllati in posizione Sistemi con controlli misti Parte VII Simulazione e progettazione dei sistemi pneumatici Capitolo 33 Elementi di modellazione dei sistemi pneumatici 33.1 Introduzione Analogia elettrica e parametri dei sistemi pneumatici Resistenze pneumatiche Capacità pneumatiche Induttanze pneumatiche Esempi di modellazione a parametri concentrati Tubi di collegamento: modelli a parametri distribuiti Capitolo 34 Progetto dei circuiti pneumatici 34.1 Introduzione Disegno dello schema dei circuiti Abbinamento di valvole e di cilindri Programmi di simulazione di circuiti pneumatici Installazione dei componenti pneumatici a bordo macchina XI
16 Parte VIII Generazione e distribuzione dell aria compressa Capitolo 35 Generazione dell aria compressa 35.1 Introduzione Compressione dell aria Suddivisione dei compressori Compressione in più stadi Tipi di compressori Regolazione dei compressori Stazioni di compressione Dimensionamento del compressore e del serbatoio Filtrazione nelle stazioni di compressione Refrigerazione ed essiccamento dell aria compressa Recupero energetico nelle stazioni di compressione Capitolo 36 Distribuzione dell aria compressa 36.1 Reti dell aria compressa Linee di distribuzione modulari Dimensionamento delle tubazioni Moltiplicatori di pressione Aspetti energetici nella distribuzione dell aria compressa Capitolo 37 Trattamento dell aria compressa 37.1 Introduzione Elementi inquinanti Filtri Riduttori e filtri-riduttori Lubrificatori Avviatori progressivi Gruppi e simboli Trattamento dell aria con sistemi a bassa temperatura XII
17 Parte IX Risparmio energetico, aspetti ecologici ed efficienza nei sistemi pneumatici Capitolo 38 Risparmio energetico e aspetti ecologici 38.1 Introduzione Flussi energetici nei sistemi ad aria compressa Energia e pressioni di lavoro nelle centrali di compressione Risparmio energetico nelle reti di tubazioni Tecniche di risparmio energetico nei circuiti pneumatici Lubrificazione con olio e pneumatica senza olio L aria compressa come mezzo di accumulo dell energia Dismissione delle apparecchiature alla fine del ciclo operativo Capitolo 39 Efficienza nei sistemi pneumatici: sicurezza, affidabilità e vita 39.1 Introduzione Sicurezza nei sistemi elettropneumatici Affidabilità e vita Affidabilità e vita delle valvole penumatiche Durata e guasti dei cilindri Diagnostica e manutenzione nei sistemi automatici elettropneumatici Parte X Applicazioni della tecnologia pneumatica Capitolo 40 Pneumatica e produzione 40.1 Introduzione Esigenze per il controllo dei processi Valvole per il controllo di fluidi Manifattura, industria meccanica e robotica Industria elettronica Industria alimentare Industria tessile XIII
18 Capitolo 41 Pneumatica per l ambiente, la mobilità, la salute e il benessere 41.1 Introduzione Agricoltura, acquacoltura e ambiente Costruzioni, sport e divertimento Mezzi di trasporto Industria farmaceutica e campo medico Appendici Principali simboli ed esempi conformi alle norme ISO e altri simboli non normalizzati Simbologia Bibliografia Indice analitico XIV
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