Guida alla scelta delle valvole pneumatiche Festo per l'industria

Cosa determina l'efficienza e l'affidabilità dei sistemi pneumatici? La risposta risiede spesso in componenti apparentemente insignificanti: le valvole pneumatiche. Selezionare la valvola pneumatica giusta è come scegliere il componente perfetto per strumenti di precisione; influisce direttamente sulle prestazioni complessive del sistema. Questo articolo esamina i tipi di valvole, i principi di funzionamento, i criteri di selezione e gli scenari applicativi per aiutare a identificare le soluzioni ottimali.

Le valvole pneumatiche sono dispositivi di controllo azionati ad aria compressa che regolano la direzione del flusso d'aria, la pressione e gli stati di accensione/spegnimento per controllare con precisione gli attuatori pneumatici (come cilindri e motori ad aria). Queste valvole trovano ampie applicazioni nelle linee di produzione automatizzate, nella robotica, nei macchinari per l'imballaggio e nelle apparecchiature mediche.

Le specifiche delle valvole pneumatiche sono tipicamente indicate da "numero di porte/numero di posizioni". Le porte si riferiscono ai punti di connessione dell'aria sul corpo della valvola, mentre le posizioni indicano gli stati di commutazione dell'otturatore della valvola. Ad esempio, una valvola 3/2 ha tre porte e due posizioni di commutazione, mentre una valvola 5/3 presenta cinque porte e tre posizioni. Di seguito sono riportate spiegazioni dettagliate dei tipi di valvole comuni:

La valvola 3/2 contiene tre porte: una porta di alimentazione (1), una porta di uscita (2) e una porta di scarico (3). Con solo due posizioni di commutazione, controlla principalmente i cilindri a semplice effetto. Quando viene attivata, l'aria compressa entra nel cilindro per spostare il pistone; quando viene disattivata, l'aria esce attraverso la porta di scarico, consentendo alla forza della molla o alla gravità di ripristinare il pistone. Queste valvole offrono una costruzione semplice e un basso costo, adatte per applicazioni con requisiti di precisione modesti.

Caratterizzata da cinque porte: una di alimentazione (1), due di uscita (2 e 4) e due di scarico (3 e 5), la valvola 5/2 ha anche due posizioni di commutazione ma controlla i cilindri a doppio effetto. Nella prima posizione, l'aria compressa entra nell'uscita 2 per spingere il pistone in avanti mentre l'uscita 4 si collega allo scarico 5. Nella seconda posizione, il flusso d'aria inverte la direzione attraverso l'uscita 4 mentre l'uscita 2 sfoga attraverso lo scarico 3. Questo controllo bidirezionale è adatto per applicazioni che richiedono un movimento preciso del cilindro.

Con configurazioni di porte identiche alle valvole 5/2 ma tre posizioni di commutazione, le valvole 5/3 offrono una maggiore flessibilità. Oltre al controllo bidirezionale standard, la loro posizione centrale consente funzioni specializzate:

• Centro chiuso: Tutte le porte si chiudono, mantenendo la posizione del cilindro. Questa configurazione impedisce movimenti indesiderati in applicazioni critiche per la sicurezza, sebbene le perdite interne possano causare una graduale perdita di pressione durante le tenute prolungate.
• Centro pressurizzato: L'aria di alimentazione si collega a entrambe le uscite. Se le aree dei pistoni sono uguali, l'equilibrio viene mantenuto; aree non uguali causano il movimento verso il lato più piccolo, consentendo il controllo dell'equilibrio o la polarizzazione direzionale.
• Centro di scarico: Entrambe le uscite sfogano, consentendo il libero movimento del pistone per la regolazione manuale o le applicazioni di forza esterna. Tuttavia, lo stato non pressurizzato lascia i pistoni vulnerabili a interferenze esterne.

Le valvole pneumatiche impiegano vari metodi di azionamento: manuale, meccanico, a solenoide e pneumatico, ciascuno adatto a scenari specifici:

Azionate tramite maniglie, pulsanti o manopole, le valvole manuali sono adatte per applicazioni non automatizzate come morsetti o interruttori. Le considerazioni sulla selezione includono ergonomia, affidabilità e caratteristiche di sicurezza come meccanismi di bloccaggio o funzioni di ripristino automatico.

Attivate da rulli, camme o finecorsa, queste valvole rilevano le posizioni dei pezzi o controllano le corse dei cilindri senza alimentazione esterna. Sebbene altamente affidabili, richiedono un'attenta installazione e regolazione.

Le valvole azionate elettromagneticamente dominano i sistemi automatizzati, offrendo una risposta rapida, alta precisione e una perfetta integrazione PLC. I parametri di selezione includono tensione, corrente, consumo energetico e velocità di commutazione.

Queste valvole utilizzano la pressione dell'aria esterna per la commutazione, ideali per ambienti esplosivi o controllo remoto. Sebbene più lente delle valvole a solenoide, eliminano i componenti elettrici per una maggiore sicurezza.

Le valvole sono classificate in base al loro stato predefinito (non alimentato): le valvole normalmente chiuse (NC) bloccano il flusso d'aria fino all'attivazione, mentre le valvole normalmente aperte (NO) consentono il flusso d'aria fino alla disattivazione. Le valvole NC sono preferite per le applicazioni a prova di guasto in cui un movimento incontrollato potrebbe essere pericoloso.

Le valvole mono-stabili tornano a una posizione predefinita (tramite molla o pressione dell'aria) quando i segnali di controllo cessano. Le valvole bi-stabili mantengono la loro ultima posizione commutata fino a quando non ricevono un segnale opposto, risparmiando energia nelle applicazioni a stato prolungato.

I produttori di valvole pneumatiche leader del mercato offrono gamme di prodotti complete con:

• Eccezionale affidabilità grazie a materiali di alta qualità e produzione avanzata
• Caratteristiche ad alte prestazioni tra cui risposta rapida e controllo preciso del flusso
• Interfacce standardizzate e design compatti per una facile integrazione
• Supporto tecnico che comprende selezione, installazione e manutenzione

La comprensione di questi fondamenti delle valvole consente una selezione informata basata su configurazioni delle porte, metodi di azionamento, stati predefiniti e comportamenti di bloccaggio, garantendo prestazioni ottimali del sistema pneumatico.