Serraggio e frenatura compatti per cilindri pneumatici

Con la serie CBPS, Zimmer Group introduce elementi di serraggio e frenatura per cilindri pneumatici in grado non solo di mantenere staticamente gli steli dei pistoni, ma anche di arrestare in modo controllato i carichi in movimento. La serie è destinata in particolare alle applicazioni di ingegneria meccanica, automazione e movimentazione in cui carichi verticali o comunque in movimento devono essere messi in sicurezza in caso di perdita di pressione o arresto della macchina.

Frenatura controllata in caso di perdita di energia
Una differenza fondamentale rispetto agli elementi di serraggio esclusivamente statici consiste nella combinazione delle funzioni di serraggio e frenatura. Gli elementi rimangono chiusi in assenza di alimentazione e utilizzano energia accumulata mediante molle. In caso di interruzione dell'alimentazione pneumatica, l'elemento può quindi chiudersi, frenare il movimento dello stelo del pistone e successivamente mantenere il carico in posizione.

Questo principio di funzionamento è particolarmente rilevante per gli assi verticali, dove un carico in movimento non dovrebbe essere messo in sicurezza esclusivamente mediante una funzione di mantenimento statico in caso di caduta di pressione. Secondo Zimmer Group, la forza di tenuta degli elementi CBPS è almeno doppia rispetto alla forza del cilindro pneumatico utilizzato.

Le forze di tenuta disponibili variano in base alla taglia. I dati tecnici pubblicati indicano, ad esempio, 1.360 N per la taglia CBPS2040, 2.120 N per CBPS2050, 3.360 N per CBPS2063 e 5.420 N per CBPS2080.

Le interfacce standardizzate semplificano l'integrazione nelle macchine
Gli elementi di serraggio possono essere combinati direttamente con cilindri standard conformi alla norma DIN EN ISO 15552 e cilindri compatti conformi alla norma DIN EN ISO 21287. Ciò consente di integrare la tecnologia di sicurezza sia nei nuovi progetti di macchine sia nell'ammodernamento di assi pneumatici esistenti, senza richiedere un'interfaccia del cilindro completamente proprietaria.

Per gli steli dei pistoni e gli alberi sono specificate le classi di tolleranza f8, g8 e h7. Un raschiatore integrato protegge il meccanismo di serraggio dalla contaminazione e ne favorisce il funzionamento nelle tipiche condizioni ambientali industriali.

L'intervallo di temperatura di esercizio consentito è compreso tra -10 °C e +70 °C. Secondo i dati tecnici pubblicati, la pressione pneumatica di esercizio è compresa tra 4 e 6,5 bar.

Monitoraggio dello stato per il controllo della macchina
Per l'integrazione nei macchinari automatizzati, lo stato aperto o chiuso dell'elemento di serraggio può essere rilevato opzionalmente mediante sensori di campo magnetico. A tale scopo sono previste scanalature a C e a T.

Il sistema di controllo della macchina può quindi verificare se il dispositivo di serraggio è effettivamente aperto o chiuso prima di abilitare i successivi movimenti della macchina. Questo riscontro sullo stato è particolarmente rilevante per le sequenze legate alla sicurezza e per i processi di movimentazione automatizzati.

I dati tecnici pubblicati indicano inoltre tempi di commutazione ridotti. A seconda della taglia, i tempi di apertura variano, ad esempio, da 0,035 a 0,065 secondi, mentre i tempi di chiusura delle varianti considerate sono compresi tra 0,035 e 0,08 secondi.

Progettazione per serraggio statico e frenatura dinamica
Zimmer Group specifica per la serie una durata di cinque milioni di cicli di serraggio statico. Secondo l'annuncio del prodotto, il progetto è inoltre dimensionato per un massimo di 2.000 cicli di frenatura dinamica.

La distinzione tra cicli di serraggio statico e operazioni di frenatura dinamica è tecnicamente significativa. Durante il serraggio statico, uno stelo del pistone già fermo viene mantenuto in posizione, mentre la frenatura dinamica richiede che il meccanismo di serraggio assorba energia cinetica. Il numero consentito di operazioni di frenatura dinamica è quindi notevolmente inferiore al numero di cicli di commutazione statica.

Secondo il produttore, la serie è progettata per applicazioni legate alla sicurezza in conformità alle norme DIN EN ISO 13849-1/-2. È quindi destinata a configurazioni di macchina nelle quali i movimenti pneumatici devono essere arrestati in modo controllato o protetti contro abbassamenti involontari nell'ambito di una funzione di controllo legata alla sicurezza.

Applicazioni negli assi pneumatici verticali e mobili
Le applicazioni tipiche comprendono sistemi di assemblaggio e movimentazione, macchinari di produzione automatizzati e assi di macchine nei quali i cilindri pneumatici spostano carichi verticalmente o in altre direzioni critiche per la sicurezza.

Combinando frenatura, successivo mantenimento in posizione e monitoraggio elettrico dello stato, un singolo elemento meccanico può svolgere diverse funzioni all'interno del concetto di sicurezza di un asse pneumatico. Le interfacce standardizzate dei cilindri sono particolarmente rilevanti per i costruttori di macchine che intendono aggiungere funzioni di sicurezza senza riprogettare l'intero sistema di azionamento pneumatico.

Contesto aggiuntivo:
Questa sezione descrive le specifiche tecniche e il confronto con soluzioni concorrenti non inclusi nell'annuncio originale del prodotto.

Sistemi di serraggio e bloccaggio per cilindri pneumatici sono disponibili anche presso altri produttori. Tuttavia, un confronto oggettivo richiede di distinguere tra meccanismi di bloccaggio statico e componenti progettati per frenare steli di pistoni in movimento.

Come soluzione comparabile, SMC offre cilindri conformi alla norma ISO 15552 della serie CP96 dotati di un'unità di bloccaggio. Per una versione pubblicata del CP96 con alesaggio di 80 mm, SMC specifica una forza massima di tenuta statica di 3.920 N, una pressione minima di esercizio del dispositivo di bloccaggio di 0,3 MPa e una precisione di arresto di ±1,0 mm. Il meccanismo di bloccaggio agisce in entrambe le direzioni di movimento.

La serie CBPS adotta invece un approccio modulare, utilizzando un elemento separato di serraggio e frenatura per cilindri pneumatici standardizzati. Per le taglie CBPS pubblicate, le forze di tenuta variano, ad esempio, da 1.360 a 5.420 N. Zimmer Group specifica inoltre una precisione di posizionamento di ±0,100 mm e un valore B10d di cinque milioni di cicli per le singole varianti.

Questi valori non devono essere interpretati direttamente come una classifica delle prestazioni, poiché le dimensioni del cilindro, il diametro dello stelo del pistone, il carico ammissibile, la pressione di esercizio e la definizione della relativa operazione di frenatura o bloccaggio sono differenti. Per la selezione tecnica, i criteri rilevanti comprendono quindi la forza di tenuta, l'energia ammissibile di frenatura dinamica, il tempo di commutazione, l'interfaccia del cilindro e le caratteristiche di sicurezza della specifica taglia.

A cura di Sucithra Mani, redattrice di Induportals – adattato mediante IA.

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