Perché Utilizzare Solo una Parte della Corsa di un Cilindro Oleodinamico Può Creare Problemi ai Sensori

Perché una Corsa Utile di 8 mm è Molto Più Critica di una Corsa di 20 mm

Quando si progetta uno stampo per materie plastiche o per pressofusione, la scelta di un cilindro oleodinamico viene spesso effettuata considerando principalmente alesaggio, corsa, forza disponibile e dimensioni di fissaggio.

Nella pratica, però, molti problemi non dipendono dal cilindro stesso.

Nascono invece dal modo in cui il cilindro viene utilizzato.

Uno degli esempi più frequenti è rappresentato dall’impiego di solo una piccola parte della corsa disponibile.

A prima vista questa scelta sembra del tutto normale.

Se un cilindro possiede una corsa nominale di 20 mm e lo stampo richiede soltanto 8 mm, è naturale pensare che sia sufficiente limitarsi ad utilizzare quei soli 8 millimetri.

Dal punto di vista meccanico il cilindro continuerà a funzionare correttamente.

La situazione cambia però completamente quando il cilindro è equipaggiato con sensori magnetici di posizione.

Più la corsa realmente utilizzata è ridotta, più delicata diventa la regolazione dei sensori.

Un interessante caso affrontato dal Vega Technical Department mostra chiaramente perché ridurre la corsa utile senza considerare il sistema di rilevamento possa creare difficoltà durante la messa in servizio dello stampo.

La Richiesta del Cliente

Il cliente aveva recentemente acquistato uno stampo già esistente, equipaggiato con un cilindro oleodinamico progettato diversi anni prima.

Il cilindro installato disponeva di una corsa nominale di 20 mm, ma lo stampo utilizzava soltanto 8 mm di quel movimento.

Dal punto di vista meccanico il sistema funzionava correttamente.

Il dubbio riguardava invece i sensori magnetici.

Il cliente voleva sapere se gli interruttori MSU1 potessero essere regolati con sufficiente precisione per rilevare correttamente una corsa utile di soli 8 mm, oppure se Vega potesse proporre una soluzione alternativa.

Si tratta di una domanda estremamente interessante, perché sposta l’attenzione dalla forza del cilindro alla precisione del rilevamento della posizione.

Il Problema Nascosto dell’Utilizzo Parziale della Corsa

Molti progettisti ritengono che un cilindro oleodinamico si comporti nello stesso modo indipendentemente dalla quantità di corsa realmente utilizzata.

Dal punto di vista idraulico questa affermazione è spesso corretta.

Dal punto di vista del sistema di rilevamento, invece, la situazione cambia sensibilmente.

I sensori magnetici rilevano il campo magnetico generato dal pistone mentre questo si muove all’interno del cilindro.

Quando il pistone percorre gran parte della corsa disponibile, il tecnico dispone di un’ampia finestra di regolazione.

È quindi relativamente semplice posizionare i sensori nel punto desiderato.

Quando invece il movimento utile è limitato a pochi millimetri, questa finestra di regolazione si riduce notevolmente.

Di conseguenza:

  • il posizionamento dei sensori diventa molto più critico;
  • le tolleranze di installazione si riducono;
  • la regolazione richiede maggiore precisione;
  • la fase di collaudo può richiedere più tempo.

Il cilindro non è cambiato.

È cambiato soltanto il modo in cui viene utilizzato.

La Valutazione del Vega Technical Department

Dopo aver analizzato l’applicazione, Stefano Rogora del Vega Technical Department evidenziò un aspetto molto importante.

Spiegò infatti che utilizzare un cilindro V215 per una corsa di lavoro così ridotta non rappresentava la scelta migliore.

Oltre ad avere un costo superiore rispetto al V250, l’utilizzo di soli 8 mm della corsa disponibile aumentava il rischio di difficoltà nella regolazione dei sensori magnetici.

Come possibile alternativa propose di provare il nuovo sensore elettronico MSRD a tre fili PNP, precisando però con grande correttezza tecnica che, con una corsa così limitata, nemmeno questa soluzione garantiva con assoluta certezza il risultato desiderato.

Questa risposta evidenzia un principio fondamentale dell’ingegneria.

Talvolta il problema non consiste nello scegliere un sensore migliore.

Il vero problema è comprendere se la configurazione iniziale del cilindro sia realmente adatta all’applicazione.

Perché la Regolazione dei Sensori Diventa Più Delicata

Per comprendere meglio il problema immaginiamo due cilindri.

Il primo utilizza quasi tutta la propria corsa.

Il secondo si muove soltanto di pochi millimetri.

Nel primo caso il pistone percorre una distanza relativamente ampia, rendendo più semplice individuare punti di commutazione stabili e facilmente regolabili.

Nel secondo caso, invece, l’estensione e il rientro avvengono all’interno di uno spazio molto ridotto.

Di conseguenza:

  • il margine di regolazione disponibile diminuisce;
  • anche piccoli errori di posizionamento possono influenzare il funzionamento;
  • le tolleranze di montaggio diventano molto più importanti;
  • la ripetibilità del sistema dipende maggiormente dalla precisione della regolazione.

Questo non significa che il sistema di rilevamento non possa funzionare.

Significa semplicemente che ottenere una regolazione stabile richiede molta più attenzione.

Guardare Oltre il Cilindro

Uno degli insegnamenti più interessanti di questo caso è che la scelta di un cilindro oleodinamico non dovrebbe mai basarsi esclusivamente sulla forza disponibile e sulle dimensioni.

Occorre considerare anche il sistema di rilevamento della posizione.

Normalmente un progettista confronta:

  • alesaggio;
  • diametro dello stelo;
  • corsa;
  • quote di fissaggio;
  • pressione di esercizio.

Ma l’affidabilità dell’intero sistema può dipendere altrettanto da:

  • tecnologia del sensore;
  • campo di regolazione;
  • corsa realmente utilizzata;
  • tolleranze di installazione;
  • semplicità della regolazione.

Trascurare questi aspetti può portare ad installare un cilindro perfettamente adeguato dal punto di vista meccanico ma difficile da mettere in servizio.

La Soluzione Individuata da Vega

Dopo aver valutato attentamente il caso, il Vega Technical Department propose una soluzione più adatta.

Anziché mantenere la configurazione originale, consigliò l’utilizzo del sensore MSU3.

Secondo quanto comunicato al cliente, il MSU3 consente infatti una regolazione con una corsa minima di 5 mm, risultando quindi molto più adatto ad un’applicazione che utilizza soltanto 8 mm di corsa utile.

Questa soluzione dimostra un altro importante principio progettuale.

La risposta migliore non consiste sempre nel sostituire il cilindro.

Molto spesso è sufficiente scegliere una tecnologia di rilevamento più adatta alle reali esigenze dell’applicazione.

Scegliere il Sensore Corretto è Spesso Più Importante che Cambiare il Cilindro

Nella prima parte abbiamo analizzato un caso molto particolare: uno stampo nel quale un cilindro oleodinamico con 20 mm di corsa nominale veniva utilizzato per una corsa effettiva di soli 8 mm.

Dal punto di vista meccanico il cilindro svolgeva perfettamente il proprio lavoro.

Il problema riguardava esclusivamente il sistema di rilevamento della posizione.

Il cliente desiderava infatti sapere se i sensori MSU1 fossero in grado di rilevare in modo affidabile una corsa così ridotta oppure se fosse necessario adottare una soluzione differente.

Questo caso evidenzia un concetto molto importante.

In molti impianti il cilindro funziona perfettamente dal punto di vista oleodinamico, ma la macchina continua a fermarsi o a richiedere continue regolazioni perché il sistema di rilevamento della posizione non è stato scelto correttamente.

La Soluzione Non Era Cambiare il Cilindro

Uno degli aspetti più interessanti della risposta del Vega Technical Department è l’approccio seguito.

Anziché proporre immediatamente la sostituzione del cilindro, Stefano Rogora ha analizzato il problema nella sua interezza.

Ha osservato che utilizzare un V215 per una corsa utile così limitata non rappresentava la soluzione migliore.

Oltre ad avere un costo superiore rispetto al V250, l’utilizzo di soli 8 mm della corsa disponibile rendeva molto più difficile la regolazione dei sensori magnetici.

Come possibile alternativa propose il nuovo sensore elettronico MSRD a tre fili PNP, precisando però che, con una corsa così ridotta, anche questa soluzione avrebbe potuto incontrare difficoltà di regolazione.

Questa risposta dimostra un atteggiamento tipico di una corretta progettazione.

Prima di sostituire un componente bisogna comprendere quale sia la vera causa del problema.

Perché il Sensore è Così Importante

Quando un cilindro oleodinamico viene installato su uno stampo automatico, non è sufficiente che sviluppi la forza necessaria.

La macchina deve anche sapere con precisione quando il cilindro ha raggiunto la posizione desiderata.

Per questo motivo il sistema di rilevamento diventa parte integrante del progetto.

Una regolazione non corretta dei sensori può provocare:

  • arresti macchina;
  • falsi segnali;
  • errori di sequenza;
  • difficoltà durante il collaudo;
  • aumento dei tempi di messa in servizio.

In molte applicazioni il sensore influenza l’affidabilità dell’impianto quanto il cilindro stesso.

Perché il MSU3 Era la Soluzione Migliore

Dopo aver valutato l’applicazione, Vega individuò una soluzione molto più adatta.

Anziché utilizzare il sistema originario, venne consigliato il sensore MSU3.

Il motivo è chiaramente indicato nella risposta tecnica.

Il MSU3 consente infatti una regolazione con una corsa minima di circa 5 mm, risultando quindi perfettamente compatibile con un’applicazione che utilizza soltanto 8 mm di corsa utile.

È interessante osservare che il cilindro rimane esattamente lo stesso.

Cambia soltanto la tecnologia utilizzata per rilevare la posizione del pistone.

Questo dimostra come, in molti casi, la soluzione più efficace non richieda modifiche meccaniche ma semplicemente una scelta più appropriata degli accessori.

Sarebbe Stato Meglio Utilizzare un Cilindro con una Corsa Più Corta?

Questo caso porta naturalmente a una domanda.

Se lo stampo utilizza soltanto 8 mm, non sarebbe stato preferibile installare direttamente un cilindro con una corsa inferiore?

La risposta dipende dalla situazione.

Nel caso di uno stampo già esistente, sostituire il cilindro potrebbe richiedere:

  • modifiche meccaniche;
  • rilavorazione delle piastre;
  • adattamento dei collegamenti oleodinamici;
  • tempi di fermo macchina;
  • costi elevati.

Se invece il problema può essere risolto semplicemente scegliendo un sensore più adatto, questa rappresenta normalmente la soluzione più economica e più rapida.

Diverso è il caso di un nuovo progetto.

Quando si progetta uno stampo da zero, è generalmente consigliabile scegliere una corsa il più possibile vicina al movimento realmente richiesto.

Questo semplifica sia il funzionamento del cilindro sia la regolazione dei sensori.

Il Cilindro è Solo una Parte del Sistema

Uno degli insegnamenti più importanti di questo caso riguarda il modo di progettare gli impianti oleodinamici.

Il cilindro non dovrebbe mai essere considerato come un componente isolato.

Le prestazioni finali dipendono dall’interazione tra:

  • cilindro oleodinamico;
  • pistone magnetico;
  • sensori;
  • PLC della macchina;
  • cinematismo dello stampo;
  • tolleranze di montaggio.

Ottimizzare soltanto uno di questi elementi raramente porta al miglior risultato.

L’affidabilità nasce dalla progettazione dell’intero sistema.

L’Ingegneria Significa Individuare il Vero Problema

L’aspetto più interessante di questa richiesta è che il cliente non aveva problemi di forza, di pressione o di affidabilità del cilindro.

Il cilindro funzionava correttamente.

Il dubbio riguardava esclusivamente il corretto rilevamento della posizione durante una corsa molto ridotta.

Anziché proporre modifiche costose o sostituzioni non necessarie, il Vega Technical Department ha analizzato le reali esigenze dell’applicazione e ha individuato una soluzione molto più semplice: utilizzare un sensore progettato per lavorare con corse minime di 5 mm.

Questo approccio rappresenta uno dei principi fondamentali dell’ingegneria.

L’obiettivo non consiste nel cambiare il maggior numero possibile di componenti.

Consiste nell’individuare la causa reale del problema e risolverla nel modo più semplice, affidabile ed economico.

Conclusioni

Questo caso dimostra che la scelta di un cilindro oleodinamico non dovrebbe mai limitarsi alla forza disponibile e alle dimensioni di montaggio.

Quando viene utilizzata soltanto una piccola parte della corsa disponibile, il sistema di rilevamento della posizione assume un’importanza fondamentale.

Un cilindro perfettamente adeguato dal punto di vista meccanico può infatti creare difficoltà durante il collaudo se i sensori non sono adatti alla ridotta corsa utile.

Analizzando l’intera applicazione anziché il solo cilindro, il Vega Technical Department ha individuato la soluzione più efficace: non sostituire l’attuatore, ma scegliere un sensore magnetico progettato per funzionare correttamente con corse molto brevi.

Questo caso insegna una lezione importante a tutti i progettisti di stampi e costruttori di macchine:

Un impianto oleodinamico affidabile non dipende soltanto dalla qualità del cilindro, ma dall’ottimizzazione dell’intero sistema, compresi i dispositivi di rilevamento della posizione.

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