Cilindro Idraulico Semplice Effetto con Ritorno a Molla: Funzionamento e Applicazioni

I cilindri oleodinamici sono componenti fondamentali in numerosi sistemi industriali, utilizzati per convertire l'energia idraulica in movimento lineare. Tra le varie tipologie, i cilindri a semplice effetto si distinguono per la loro semplicità costruttiva e funzionale.

Funzionamento di un Cilindro Idraulico a Semplice Effetto con Ritorno a Molla

I cilindri a semplice effetto sono progettati per esercitare forza in una sola direzione; il ritorno alla posizione iniziale è generalmente ottenuto tramite una molla interna o attraverso una forza esterna, quindi anche più vantaggiosa economicamente rispetto ad uno a doppio effetto. Questi cilindri a corpo filettato sono a semplice effetto, con ritorno a molla e possono essere adattati a un'ampia gamma di applicazioni.

Il funzionamento si basa sull’interposizione della forza di una molla. La molla di pressione può essere sostituita facilmente. Il gas comprimendosi per l’entrata dello stelo restituisce una spinta comportandosi come una molla.

La molla a gas, nella versione più semplice è composta da un corpo cilindrico (C) e da un’asta in acciaio rettificata (S) denominata stelo, alla cui estremità è ancorato un pistone (P), che compie cicli di compressione ed estensione dal corpo (C) attraverso una guida a tenuta. Il corpo contiene gas azoto in pressione (indicato dalle frecce) e olio (O). Poichè la variazione avviene a volume costante, l’espansione o la contrazione fa aumentare o diminuire la pressione interna.

Questi cilindri sono disponibili in diverse varianti, come:

Cilindri idraulici ritorno a molla compatti ad alta pressione.
Cilindri idraulici traenti a semplice effetto con ritorno a molla ad alta pressione.
Cilindri di bloccaggio di ridotte dimensioni con il corpo esterno filettato per una facile applicazione sulle attrezzature.
Cilindri universali compatti con molla di ritorno.

Componenti e Materiali

La qualità e l’efficienza nascono fin dalla scelta dei costituenti che, nel nostro caso, prevedono solo l’acciaio migliore reperibile sul mercato, poi nel meticoloso assemblaggio dei componenti e nell’estrema cura investita nelle operazioni e finiture accessorie necessarie per il singolo caso.

Un cuscinetto in lega di alluminio monoblocco protegge dai danni alle pareti del cilindro. Le filettature del collare e i fori di montaggio della base sono per il fissaggio.

I nostri cilindri piatti sono progettati per l'uso in progetti stretti e pesanti.

Vantaggi e Svantaggi rispetto ai Cilindri a Doppio Effetto

Un primo livello di accesso all’automazione dei bloccaggi può avvenire quindi attraverso cilindri idraulici a semplice effetto: l’olio viene inviato ad un cilindro nel verso del bloccaggio, mentre l’apertura del cilindro viene governata da una molla (i cilindri saranno quindi “normalmente aperti”).

I componenti a semplice effetto sono più immediati e meno costosi da installare, perché richiedono meno linee idrauliche e hanno controlli più semplici, poichè necessitano di un minor numero di valvole. Gli utilizzatori che si affacciano per la prima volta al mondo dei bloccaggi idraulici possono solitamente ottenere ottimi risultati usando solo cilindri a semplice effetto.

Pur essendo un grande passo avanti rispetto ad una soluzione completamente meccanica, i cilindri a semplice effetto possono non essere la soluzione perfetta in caso di automazioni spinte. Infatti la presenza di una molla non garantisce “certezze” in fase di apertura del cilindro (né in chiusura), soprattutto in presenza di un’eventuale contropressione nella mandata idraulica. La contropressione è anche legata alla lunghezza dei tubi idraulici, il che rende poco adatto l’uso di cilindri a semplice effetto con tubazioni particolarmente lunghe (pena l’impossibilità di sbloccare il cilindro).

Ci sono alcune situazioni, tuttavia, in cui i sistemi a doppio effetto sono più adatti o addirittura necessari. La maggior parte dei costruttori di attrezzature considerano sempre i cilindri a doppio effetto come un’opzione nelle circostanze ove un sistema a semplice effetto non darebbe elevate garanzie di sicurezza e consistenza del processo produttivo. Con un po’ di esperienza, costruire sistemi a doppio effetto può essere facile quasi quanto costruire sistemi a semplice effetto. La maggiore affidabilità dell’attrezzatura nelle applicazioni di alta produzione vale senza dubbio il costo aggiuntivo.

I cilindri a doppio effetto sono più adatti per le applicazioni di lavorazione che utilizzano il fluido refrigerante. Infatti i cilindri a semplice effetto hanno una piccola camera d’aria per la molla su un lato del pistone, mentre nei cilindri a doppio effetto l’olio è presente da entrambe le parti del pistone. Quest’aria viene scaricata durante la corsa di bloccaggio, mentre nella corsa di sbloccaggio viene nuovamente aspirata.

Anche se tutti i cilindri a semplice effetto hanno filtri dell’aria in metallo sinterizzato per impedire l’ingresso di contaminanti, c’è ancora la possibilità che fluidi aggressivi possano entrare nell’area della molla (specialmente con il refrigerante in pressione), causando malfunzionamenti.

I cilindri a doppio effetto dovrebbero essere utilizzati nei sistemi che hanno un carico/scarico automatico o qualsiasi altro sistema di comunicazione tra macchina e utensile, in modo che tutte le funzioni possano essere facilmente temporizzate e coordinate. Dato che i cilindri si muovono in base alla pressione data dal fluido, lo stato degli stessi può essere monitorato da pressostati su entrambi i lati (serraggio e di sbloccaggio).

I cilindri a doppio effetto, quando dotati di controlli di posizione elettrici o pneumatici, permettono inoltre di avere maggiori certezze circa la loro posizione: nel caso di carico robotizzato questo diventa fondamentale, in quanto sarebbe disastroso che il robot iniziasse a scaricare un pezzo da un attrezzo ancora chiuso. L’azione dell’olio, rispetto alla molla, è inoltre molto più vigorosa, in quanto praticamente non risente di eventuali contropressioni. Inoltre i cilindri idraulici, grazie ai pressostati, risultano “sempre in presa”, capaci di generare forza fintanto che la pressione viene mantenuta ai livelli definiti dal dimensionamento dell’attrezzo.

I cilindri a doppio effetto sono spesso migliori per attrezzature di grandi dimensioni con lunghe linee idrauliche o altre restrizioni di flusso.

Considerazioni sull'Utilizzo e la Manutenzione

La molla a gas deve essere applicata allineando l’attacco superiore ed inferiore per non porre sotto stress la guarnizione. La temperatura di esercizio è -30° +80° C.

La molla a gas è concepita e costruita per alleggerire o controbilanciare un peso diversamente oneroso per l’utente o per la struttura in cui viene inserita.

Nel caso in cui la molla a gas rimanga inutilizzata per molto tempo possono verificarsi fenomeni di incollaggio dei particolari.

Smaltimento Corretto

Prendere la molla a gas da rottamare ed assicurarsi che lo stelo sia tutto fuori quindi, dopo averla fissata in modo sicuro su una morsa di un trapano, procedere a forare il cilindro facendo uso di una punta di diametro compreso tra 1 e 2 mm. Il cilindro va forato ad una distanza di circa 5 mm. Procedere nella foratura lentamente al fine di evacuare i trucioli e, non appena la parete del cilindro viene forata, il gas contenuto nel cilindro uscirà velocemente.

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