IT201600084066A1 - Procedimento per l'alimentazione di un'utenza pneumatica - Google Patents

Description

"Procedimento per l'alimentazione di un'utenza pneumatica"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce in generale alle reti e agli impianti pneumatici, particolarmente a procedimenti per l'alimentazione con alta efficienza energetica di utenze pneumatiche.

Tecnica nota e problema tecnico generale

Nel campo tecnico dell'automazione a fluido, e in particolare dell'alimentazione di una o più utenze pneumatiche (ad esempio attuatori pneumatici lineari o rotativi) in parallelo, tali utenze vengono controllate ed alimentate tramite una valvola o un gruppo valvolare che è interposto fra una sorgente di alimentazione pneumatica e l'utenza stessa. Considerando a titolo esemplificativo il caso di un attuatore pneumatico lineare, questo comporta differenti richieste di energia in funzione della missione (alto/basso carico) e dell'istante del ciclo di lavoro considerato. In particolare, gli attuatori lineari sono suscettibili di richiedere generalmente una pressione di alimentazione più elevata al momento dello spunto, ossia al principio dell'azionamento, mentre generalmente durante il corso dell'azionamento sono suscettibili di richiedere un'alimentazione a pressione più moderata in quanto i fenomeni di resistenza interna, nonché i fenomeni inerziali dovuti all'accelerazione del carico fino alla velocità di regime (o comunque alla velocità desiderata) sono di entità nettamente inferiore rispetto allo spunto.

Nelle reti e negli impianti pneumatici di tipo noto la modulazione della pressione di alimentazione dell'attuatore avviene in generale mediante la riduzione della pressione per laminazione, ad esempio con una valvola riduttrice di pressione. Tale valvola può essere installata a monte del gruppo valvolare che alimenta 1'una o più utenze pneumatiche oppure fra il gruppo valvolare e le utenze pneumatiche stesse. La soluzione in questione risulta essere decisamente distante da una condizione ottimale dal punto di vista energetico, primariamente poiché si introducono marcati fenomeni dissipativi nel sistema. Come detto, la regolazione della pressione avviene per laminazione del fluido, che è per definizione un fenomeno di dissipazione energetica.

Inoltre, la laminazione del fluido determina una riduzione del flusso di massa di fluido di lavoro che viene erogato all'utenza pneumatica, riducendo la velocità dell'attuatore rispetto alla condizione desiderata.

È quindi evidente come le soluzioni tecniche note costringano ad accettare compromessi in tema di prestazioni e, soprattutto, a tollerare costi di esercizio dell'impianto (e/o dell'utenza) elevati dovuti in misura non trascurabile a dissipazioni di energia.

Scopo dell'invenzione

Lo scopo della presente invenzione è quello di risolvere i problemi tecnici precedentemente menzionati. In particolare, lo scopo dell'invenzione è quello di fornire un procedimento per l'alimentazione di un'utenza pneumatica che elimini i fenomeni di dissipazione energetica e che consenta altresì di ottimizzare le prestazioni dell'utenza stessa.

Sintesi dell'invenzione

Lo scopo dell'invenzione è raggiunto da un procedimento per l'alimentazione di un'utenza pneumatica avente le caratteristiche formanti oggetto di una o più delle rivendicazioni che seguono, le quali formano parte integrante dell'insegnamento tecnico qui somministrato in relazione all'invenzione.

In particolare, lo scopo dell'invenzione è raggiunto da un procedimento per l'alimentazione di un'utenza pneumatica mediante un gruppo valvolare, detto gruppo valvolare essendo configurato per la ricezione di portata di fluido di lavoro da una sorgente di alimentazione e per l'alimentazione di detta utenza pneumatica con detto fluido di lavoro, il procedimento comprendendo le fasi di:

- determinare 1'occorrenza di una richiesta di portata di fluido di lavoro da parte di detta utenza pneumatica, - alimentare detta utenza pneumatica con detto fluido di lavoro per un primo intervallo di tempo per comandare un azionamento di detta utenza pneumatica,

- trascorso detto primo intervallo di tempo, cessare l'alimentazione di detta utenza pneumatica per un secondo intervallo di tempo.

Breve descrizione delle figure

L'invenzione sarà ora descritta con riferimento alle figure annesse, date a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la figura 1 illustra un primo schema circuitale per 1'implementazione del procedimento in base all'invenzione, e un primo gruppo valvolare corrispondente,

- la figura 2 illustra un secondo schema circuitale per 1'implementazione del procedimento in base all'invenzione, e un secondo gruppo valvolare corrispondente,

- la figura 3 illustra un terzo schema circuitale per 1'implementazione del procedimento in base all'invenzione, e un terzo gruppo valvolare corrispondente,

- la figura 4 illustra l'andamento temporale ideale delle pressioni in un'utenza pneumatica durante una fase preliminare all'implementazione del procedimento in base all'invenzione, mentre la figura 4A illustra il medesimo diagramma in un caso reale e

la figura 5 illustra l'andamento temporale delle pressioni in un'utenza pneumatica durante 1'implementazione del procedimento in base all'invenzione, mentre la figura 5A illustra il medesimo diagramma in un caso reale.

Descrizione particolareggiata di forme di esecuzione preferite dell'invenzione

Le figure 1 a 3 illustrano tre schemi circuitali esemplificativi di impianti pneumatici e relativi gruppi valvolari che consentono 1'implementazione del procedimento di alimentazione in base all'invenzione. Ciascuno schema circuitale è da intendersi sia come rappresentativo di un componente reale, ossia un componente che effettivamente possiede una configurazione strutturale identica a quanto descritto dallo schema, ma anche un componente in linea di principio più complesso strutturalmente, il quale però è in grado di svolgere una funzione analoga a quella risultante dallo schema circuitale.

Con riferimento alla figura 1, il riferimento VU1 indica nel complesso un gruppo valvolare che è interposto funzionalmente fra una valvola di controllo Ve ed un'utenza pneumatica, in particolare un attuatore pneumatico lineare ACT includente una prima camera Cl, una seconda camera C2 e un equipaggio mobile includente uno stantuffo che delimita dette prima e seconda camera e che è collegato a uno stelo. La valvola di controllo Ve è qui raffigurata come un convenzionale distributore a quattro bocche e due posizioni includente una prima posizione di lavoro c.d. a flussi paralleli e una seconda posizione di lavoro c.d. a flussi incrociati. Con riferimento a un verso di lettura della figura 1 che procede da sinistra verso destra, è possibile identificare due bocche di lavoro di monte (sinistra) della valvola Ve e due bocche di valle (destra) della valvola Ve.

I termini "monte" e "valle" sono quindi da intendersi riferiti sempre al verso di lettura della figura (in via principale), ossia tenendo presente che funzionalmente la condizione di "monte" potrebbe non corrispondere a una condizione di "monte fluidodinamico" (lo stesso vale per la condizione di "valle").

La valvola Ve è configurata per essere commutata nell'una o nell'altra posizione di lavoro mediante segnali di comando SVI ed SV2 che agiscono su corrispondenti solenoidi antagonisti. In particolare, il segnale SVI porta la valvola Ve nella posizione di lavoro a flussi paralleli, mentre il segnale di controllo SV2 porta la valvola Ve nella posizione di lavoro a flussi incrociati. Le bocche di monte della valvola Ve sono in comunicazione di fluido rispettivamente con una linea di potenza P (ad esempio la rete pneumatica) ed una linea di ritorno T che può condurre a uno scarico in atmosfera o ad altre sezioni del circuito.

Le bocche di valle della valvola Ve sono invece in comunicazione di fluido mediante due linee di lavoro pneumatiche distinte con il gruppo valvolare VU1. Il gruppo valvolare VU1 include in questa forma di esecuzione una prima e una seconda elettrovalvola VI, V2 identiche e del tipo a due bocche e due posizioni (aperto/chiuso). Ciascuna delle due valvole è normalmente in posizione aperta, ad esempio mediante un elemento elastico di posizionamento, ed è comandata in chiusura mediante un rispettivo solenoide pilotato mediante un segnale Si, S2 corrispondentemente.

Una prima bocca di valle della valvola Ve è collegata a una bocca di monte della valvola Vi, mentre una seconda bocca di valle della valvola Ve è collegata a una bocca di monte della valvola V2 ("monte" e "valle" sono nuovamente usati con riferimento al verso di lettura della figura).

Sulla linea di lavoro pneumatica che mette in comunicazione di fluido la prima bocca di valle della valvola Ve con la bocca di monte della valvola VI è provvisto un primo trasduttore di pressione TP1, mentre sulla linea di lavoro pneumatica che mette in comunicazione di fluido la seconda bocca di valle della valvola Ve con la bocca di monte della valvola V2 è provvisto un secondo trasduttore di pressione TP2. Ciascuna delle valvole VI, V2 è inoltre in comunicazione di fluido con una corrispondente camera dell'attuatore ACT.

In particolare, la bocca di valle della valvola VI è in comunicazione di fluido con la prima camera CI dell'attuatore ACT mediante una linea di lavoro pneumatica sulla quale è disposto un terzo trasduttore di pressione TP3, mentre la bocca di valle della valvola V2 è in comunicazione di fluido con la seconda camera C2 dell'attuatore ACT. Ciascuna camera Cl, C2 è inoltre equipaggiata con un sensore di fine corsa configurato per l'emissione di un corrispondente segnale SF1, SF2 che indicano il raggiungimento della posizione di fine corsa da parte dello stantuffo.

Si apprezzerà peraltro che il gruppo valvolare VU1 corrisponde - funzionalmente - a un elemento circuitale con due bocche di ingresso corrispondenti alle bocche di monte delle valvole VI, e due bocche di uscita corrispondenti alle bocche di valle delle valvole V2.

Al gruppo valvolare VU1 è inoltre operativamente associata un'unità elettronica di controllo CPU la quale è configurata per ricevere in ingresso i segnali dei sensori/trasduttori che equipaggiano il circuito pneumatico descritto. Nella forma di esecuzione qui considerata, tali segnali includono i segnali dei trasduttori di pressione TP1-TP4 (che mantengono il medesimo riferimento quando utilizzati come dati in ingresso all'unità CPU) e i segnali di un primo e un secondo sensore di fine corsa Sfl, Sf2. Il sensore Sfl è configurato per rilevare la completa espansione della camera CI (quindi la condizione di completamento della corsa di ritrazione dello stelo dell'attuatore ACT), mentre il sensore Sf2 è configurato per rilevare la completa espansione della camera C2 (quindi la condizione di completamento della corsa di estrazione dello stelo dell'attuatore ACT).

L'unità di controllo CPU è inoltre configurata per l'elaborazione dei segnali in ingresso summenzionati e per la conseguente emissione di segnali di pilotaggio SI, S2 che comandano i solenoidi delle valvole VI e V2 (quindi gli equipaggi mobili delle valvole VI, V2). Da notare invece che i solenoidi della valvola Ve vengono pilotati da un'unità di controllo esterna e indipendente, che risponde soltanto all'amministratore dell'impianto.

Con riferimento alla figura 2, in cui i numeri di riferimento identici rispetto a quelli già utilizzati designano identici componenti, un ulteriore gruppo valvolare VU2 in accordo con l'invenzione corrisponde nuovamente a un elemento circuitale con quattro bocche di lavoro, due a monte e due a valle, ma questa volta include la sola valvola VI.

A monte della valvola VI è disposto il trasduttore di pressione TP1, collegato sulla linea di lavoro pneumatica che afferisce alla bocca di monte della valvola stessa, mentre il trasduttore TP2 è disposto su una linea di lavoro pneumatica interna al gruppo VU2 che connette una bocca di monte a una bocca di valle del gruppo VU2 stesso.

La linea di lavoro pneumatica che parte dalla bocca di valle della valvola VI e la linea di lavoro pneumatica sulla quale è installato il trasduttore TP2 sfociano in corrispondenza delle bocche di monte della valvola Ve, le cui bocche di valle sono connesse, rispettivamente, alla camera CI e alla camera C2 dell'attuatore ACT. Su ciascuna delle linee di pneumatiche che connettono le bocche di valle della valvola Ve alle camere CI e C2 sono disposti i trasduttori TP3 e TP4 rispettivamente.

Anche al gruppo valvolare VU2 è operativamente associata l'unità elettronica di controllo CPU la quale è configurata per ricevere in ingresso segnali provenienti da sensori/trasduttori del circuito e per elaborare tali segnali per generare in uscita il segnale SI. Il segnale SI agisce sul solenoide della valvola VI determinandone la condizione operativa (aperta o chiusa).

Da notare che in questa forma di esecuzione, di preferenza il pacchetto di segnali in ingresso all'unità CPU si arricchisce dei segnali SVI ed SV2 per il comando della valvola Ve.

Con riferimento alla figura 3, in cui nuovamente i numeri di riferimento identici a quelli già utilizzati designano i medesimi componenti, un gruppo valvolare VU3 in accordo con l'invenzione incorpora sia la valvola VI, sia la valvola Ve. In altre parole, lo schema circuitale è sostanzialmente analogo a quello di figura 2, ma la valvola Ve è ora completamente interna al gruppo valvolare VU3. Il gruppo valvolare VU3 corrisponde nuovamente, dal punto di vista funzionale, a un elemento circuitale con due bocche di lavoro di monte e due bocche di lavoro di valle. Le bocche di lavoro di monte corrispondono a quelle già descritte rispetto al gruppo VU2 (inclusa la collocazione dei trasduttori TP1 e TP2), mentre le bocche di valle corrispondono ora alle bocche di valle della valvola Ve. Permane chiaramente l'installazione dei trasduttori TP3 e TP4 sulle linee di lavoro pneumatiche che congiungono le bocche di valle della valvola Ve alle camere CI e C2 dell'attuatore ACT.

In altre parole, le bocche di monte del gruppo VU3 includono sempre una prima linea di lavoro pneumatica sulla quale è installato il trasduttore di pressione TP1 che è in vista della bocca di monte della valvola VI, e una seconda linea sulla quale è installato il trasduttore TP2, la quale in questo caso è in vista della bocca di monte della valvola Ve. La seconda bocca di monte della valvola Ve è invece connessa alla bocca di valle della valvola VI. Le due bocche di lavoro di valle del gruppo valvolare VU3 sono invece costituite dalle linee di lavoro pneumatiche che sfociano nelle camere CI e C2 dell'attuatore ACT, sulle quali sono installati i trasduttori di pressione TP3 e TP4 rispettivamente .

Anche al gruppo valvolare VU3 è operativamente associata l'unità elettronica di controllo CPU la quale è configurata per ricevere in ingresso segnali provenienti da sensori/trasduttori del circuito e per elaborare tali segnali per generare in uscita i segnali Si e Svi, Sv2. Il segnale Si agisce sul solenoide della valvola Vi determinandone la condizione operativa (aperta o chiusa), mentre i segnali Svi ed Sv2 determinano la condizione di funzionamento (flussi paralleli o incrociati) della valvola Ve.

In questa forma di esecuzione, in ragione dell'inclusione della valvola Ve entro il gruppo valvolare VU3, il pacchetto di segnali in ingresso all'unità CPU si include sempre i segnali SVI ed SV2 per il comando della valvola Ve.

Con il supporto delle figure 4 e 5 verrà ora descritto il procedimento di alimentazione dell'utenza pneumatica in base all'invenzione, che - come anticipato - può essere implementato in via principale (ma non esclusivamente) sui gruppi VU1, VU2, VU3.

Dal punto di vista funzionale, il procedimento di alimentazione in base all'invenzione prevede la somministrazione di portata all'utenza pneumatica sotto forma di uno o più quanti energetici, ciascuno caratterizzato da determinati valori di portata e pressione (preferibilmente uniformi) al fine di completare l'azionamento richiesto con il minimo dispendio energetico.

Con riferimento ai circuiti pneumatici delle figure 1 a 3, ciascun quanto energetico è la quantità di energia che è associata all'aria compressa in uscita dalle valvole Vi e/o V2 (quest'ultima eventualità valida solo per il gruppo VU1) e dipende dalla pressione di alimentazione e dalla durata dell'erogazione stessa, ossia dall'andamento temporale dei segnali SI e/o S2 (di nuovo, quest'ultima eventualità valida solo per il gruppo VU1).

In particolare, l'intervallo temporale in corrispondenza del quale i segnali SI ed S2 sono in condizione disattivata (valore nullo) corrisponde all'intervallo temporale di apertura delle valvole VI e/o V2, e a una condizione di erogazione di portata da parte del gruppo valvolare VU1, VU2, VU3. Da notare che qualora le valvole VI, V2 fossero del tipo normalmente in posizione chiusa, la durata dei segnali SI ed S2 in condizione attivata determinerebbe lo stesso risultato.

Dopo il primo avvio del sistema, in particolare dell'utenza pneumatica alimentata dal gruppo valvolare VU1-VU3, l'unità di controllo CPU mantiene i segnali SI ed S2 (se del caso) in condizione disattivata, e semplicemente elabora i segnali provenienti dai trasduttori di pressione TP1, TP2, TP3, TP4 e dai solenoidi SVI, SV2, nonché dai sensori di fine corsa Sfl ed Sf2 se presenti. Il monitoraggio copre lo spazio di alcuni cicli di lavoro completi dell'utenza pneumatica, che nel caso dell'attuatore ACT corrispondono a corse di estrazione o di ritrazione .

Questi segnali consentono all'unità CPU di monitorare l'andamento delle pressioni all'interno del circuito (in particolare mediante i trasduttori TP1, TP2) e dell'utenza pneumatica (in particolare mediante i trasduttori TP3, TP4), nonché i tempi necessari al raggiungimento delle condizioni di fine corsa dell'attuatore ACT in funzione di tali condizioni di pressione.

La figura 4 illustra un diagramma temporale ideale delle pressioni durante questa fase preliminare, o fase di autoapprendimento, in cui sono inoltre evidenziati alcuni tempi e pressioni caratteristici del sistema.

Il diagramma di figura 4 illustra un ciclo di autoapprendimento che si sviluppa lungo una manovra di estrazione dello stelo dell'attuatore ACT. In altre parole, durante questa manovra la camera CI viene messa a scarico e diminuisce progressivamente di volume, mentre la camera C2 viene messa in pressione e aumenta progressivamente di volume.

Gli andamenti temporali delle pressioni nelle due camere Cl, C2 sono indicati, rispettivamente, con i riferimenti pi e p2.

I tempi e le pressioni caratteristici del sistema indicati nel diagramma comprendono a:

- un tempo tvccorrispondente all'istante in cui si realizza la commutazione della valvola Ve (o in generale della valvola che disciplina il verso di flusso da e verso le camere dell'attuatore ACT, o ancor più in generale l'istante in cui occorre una richiesta di portata di fluido di lavoro da parte di detta utenza pneumatica) nella posizione che realizza la manovra di estrazione dello stelo;

- un tempo tICche corrisponde all'istante di inizio della corsa di estrazione (inizio movimento dell'equipaggio mobile del cilindro, vale lo stesso nel caso di corsa di ritrazione); al tempo ticcorrisponde la pressione piC, ossia una soglia di pressione superata la quale ha inizio il movimento dell'equipaggio mobile dell'attuatore ACT. Il tempo ticè quindi rilevato all'occorrenza del superamento della pressione pICnella camera alimentata dell'attuatore ACT; si osservi, con riferimento alla figura 4A, come nel funzionamento reale i tempi tvce tlcsiano distanti fra loro di una quantità di tempo molto ridotta, molto più ridotta rispetto al caso ideale schematizzato in figura 4. Diviene quindi importante disporre di trasduttori di pressione TP1, TP2, TP3, TP4 che consentano una lettura sufficientemente veloce per poter discriminare i due eventi;

- un tempo ti che corrisponde al raggiungimento del fine corsa meccanico da parte dell'equipaggio mobile dell'attuatore ACT (estrazione stelo completa);

- un tempo tFCche corrisponde all'istante in cui si completa lo svuotamento della camera CI (in generale della camera non alimentata) ; al tempo tFCè associata la pressione pSFC, che costituisce la soglia al di sotto della quale si può ritenere in ogni caso raggiunto il fine corsa meccanico. Il tempo tFCè quindi rilevato all'occorrenza della discesa della pressione nella camera non alimentata dell'attuatore ACT al di sotto della pressione pFC.

Le pressioni pICe pFCcostituiscono i valori che, letti dai trasduttori di pressione TP3 e TP4, consentono il riconoscimento delle condizioni operative dell'attuatore ACT. Da notare che anche qualora fossero presenti i sensori di fine corsa, il rilevamento delle pressioni pICe pSFCpotrebbe essere utilizzato per un controllo di coerenza del segnale proveniente dai sensori di fine corsa.

Operativamente, il ciclo di autoapprendimento può essere descritto come segue (può esser fatto indifferentemente riferimento alle figure 4 o 4A):

i) Dal tempo 0 al tempo tvcl'equipaggio mobile del cilindro è fermo in una posizione di finecorsa, in questo caso in posizione di stelo rientrato;

ii) Nell'istante tvcavviene la commutazione della valvola SVI nella posizione che realizza la manovra di estrazione dello stelo;

iii) Tramite il sensore di pressione TP4 si rileva questo evento, e in particolare si rileva il superamento della soglia pie

iv) La pressione pi invece scende in quanto la camera Ci è stata messa a scarico, l'equipaggio mobile dell'attuatore ACT inizierà a muoversi in presenza di un carico resistente quando la pressione p2supererà la pressione pi di un valore sufficiente a vincere il carico e gli attriti. Il tratto orizzontale delle due curve (pi e p2) indica la movimentazione dell'equipaggio mobile dell'attuatore ACT.

v) Quando l'equipaggio mobile del cilindro raggiunge il suo finecorsa meccanico al tempo ti è rilevato un incremento della pressione p2fino alla pressione di rete pL, mentre la pressione pi nella camera opposta scende alla pressione ambiente.

vi) Tramite il sensore TP3 viene rilevato il raggiungimento del fine corsa meccanico quando la pressione Pi scende sotto la soglia pSFc· L'attuatore ACT a questo punto avrà terminato la sua corsa e sarà pronto per l'inversione del moto, il quale genererebbe un andamento simile al precedente con le inversioni delle pressioni pi e

Pi

Durante la fase di autoapprendimento è quindi possibile calcolare il tempo necessario per effettuare la corsa come differenza tra i tempi tFCe tIc.

A questo punto, come prima approssimazione, è possibile definire la dimensione temporale del quanto energetico QE come la media su tre corse del tempo tfCtic. Quanto sopra è eseguito ovviamente per ambedue le corse (estrazione e ritrazione).

Esaurita la fase di autoapprendimento, il procedimento prevede di determinare 1'occorrenza di una richiesta di portata di fluido di lavoro da parte dell'utenza pneumatica, che nel caso specifico è accompagnata necessariamente da una commutazione della valvola Ve che disciplina il flusso da e verso le camere Cl, C2 in una delle due posizioni operative di essa (flussi paralleli/incrociati). Questo avviene mediante somministrazione del segnale Svi oppure Sv2.

Nel caso di specie, considerando ad esempio una manovra di estrazione dell'equipaggio mobile all'interno del cilindro del'attuatore ACT, ha luogo la somministrazione del segnale Sv2 che porta la valvola Ve nella posizione a flussi incrociati.

Durante il funzionamento normale, ossia a valle del regime di autoapprendimento, l'unità CPU a ogni ciclo provvede a correggere la dimensione temporale del quanto energetico QE in modo da completare la corsa dell'equipaggio mobile (o in generale l'azionamento richiesto) con il minimo dispendio energetico.

Una condizione esemplificativa di dimensione temporale "a regime" del quanto energetico QE è illustrata in figura 5: si può notare chiaramente come la dimensione temporale tipicamente possa attestarsi fra 1/3 e 2/5 del tempo di azionamento tFC- tIc.

Operativamente, l'unità CPU definisce un obiettivo di risparmio energetico che consiste in un valore di pressione obiettivo che deve essere presente nella camera che viene alimentata con il fluido di lavoro (camera C2 in caso di estrazione, camera Cl in caso di ritrazione) nell'istante in cui l'equipaggio mobile ha raggiunto il fine corsa. Con riferimento alle figure 5, 5A quanto sopra corrisponde all'illustrazione di esse, che analogamente alle figure 4, 4A riproducono l'andamento temporale delle pressioni pi e P2durante il funzionamento a regime.

In particolare:

i) Dal tempo 0 al tempo tvcl'equipaggio mobile dell'attuatore ACT è fermo in una posizione di fine corsa, ad esempio in posizione di stelo ritratto. Qualora si utilizzino per l'alimentazione delle camere dell'attuatore ACT le valvole descritte nei documenti T02012A001029 (102012902105608), WO 2014/083493 Al, o T02014A000457 (102014902267423) a nome della stessa Richiedente, la pressione pi risulta inferiore alla pressione di rete pL(in caso contrario, la pressione pi sarà uguale alla pressione pL.

ii) All'istante tvcavviene la commutazione della valvola che disciplina il flusso di fluido di lavoro da e verso le camere Cl, C2, la quale determina l'invio di portata alla camera C2 ed la messa a scarico della camera Cl, dando inizio al transitorio di fuoriuscita del cilindro .

iii) l'evento di cui al punto ii), ossia l'occorrenza di una richiesta di portata da parte dell'utenza pneumatica viene generalmente rilevato mediante i sensori di pressione TP3 e TP4 (quest'ultimo in via principale nel caso della manovra di estrazione in discussione). Inoltre, mediante gli stessi sensori è possibile rilevare l'istante tICtramite la rilevazione del superamento della pressione di soglia pie. Nel caso di utilizzo della valvola descritte nel documento T02014A000457 (102014902267423) a nome della stessa Richiedente per l'alimentazione delle camere Cl, C2 allora al raggiungimento della pressione di soglia piCl'aria presente nella camera CI viene convogliata nella camera C2 andandola a pressurizzare e permettendo di recuperare una parte della massa d'aria che altrimenti verrebbe scaricata nell'ambiente e quindi persa. Il tempo di questa fase di travaso fra le camere è dell'ordine dei millisecondi .

iii/bis) Tuttavia, per il solo gruppo valvolare VU1, se le valvole VI e V2 sono in posizione aperta (ad esempio come risultato di un comando impartito alla fine di un ciclo precedente) si possono rilevare l'evento di cui al punto ii) sopra e il superamento della pressione pieda parte della pressione p2tramite i sensori TP3 e TP4 (quest'ultimo nella manovra in questione), ma anche tramite i sensori TP1 e TP2 (di nuovo quest'ultimo nella manovra in considerazione) . Se le valvole Vi e V2 sono chiuse - di nuovo in conseguenza di un comando specifico impartito ad esempio alla fine di un ciclo precedente - allora i sensori TP1 e TP2 vengono utilizzati per rilevare la commutazione della valvola Ve, mentre i sensori TP3 e TP4 per rilevare il superamento della pressione piC(in questo caso l'unità CPU può essere programmata per comandare un'apertura delle valvole Vi e V2 con fasatura ritardata, e in particolare solo dopo la lettura e il riconoscimento della commutazione della valvola Ve da parte dei trasduttori TP1, TP2).

iv) La pressione pi scende in quanto la camera Ci è stata messa a scarico, e l'equipaggio mobile dell'attuatore ACT inizia a muoversi in presenza di un carico resistente quando la pressione p2supererà la pressione pi di un valore sufficiente a vincere il carico e gli attriti. Qualora si utilizzino per l'alimentazione delle camere dell'attuatore ACT le valvole descritte nei documenti ΊΌ2012Α001029 (102012902105608), WO 2014/083493 Al, o T02014A000457 (102014902267423) a nome della stessa Richiedente, la pressione pi durante la corsa dell'equipaggio mobile risulterà minore rispetto alla fase di autoapprendimento in quanto il valore iniziale è inferiore. Questa condizione è illustrata in figura 5 (nel caso si utilizzino le valvole dei gruppi VU1, VU2, VU3 la pressione pi avrà valori allineati con la fase di autoapprendimento .

v) a valle di ciò, il procedimento comprende un'ulteriore fase di alimentare, per un primo intervallo di tempo predeterminato di durata pari a htQE(che ha inizio in corrispondenza del tempo tice termina all'istante tQE), l'utenza pneumatica ACT con detto fluido di lavoro per comandarne l'azionamento. Questa fase ha luogo mantenendo il gruppo valvolare (VU1, VU2, VU3) in una prima condizione operativa in cui è abilitata l'erogazione di portata verso la camera C2 (o in generale verso l'utenza pneumatica, intendendo con ciò un'erogazione di portata al fine di generare lavoro utile). L'alimentazione durante il tempo htQEavviene alla pressione massima disponibile (pL).

vi) Trascorso l'intervallo di tempo htQE(ossia trascorso l'istante di tempo tQE), quindi esaurita la somministrazione del quanto energetico in questione, viene cessata l'alimentazione dell'utenza pneumatica per un secondo intervallo di tempo. Da questo momento in poi, durante detto secondo intervallo di tempo che è pari alla differenza fra un tempo di azionamento totale ti e l'istante di tempo tQE, l'azionamento dell'utenza pneumatica (in questo caso la movimentazione dell'equipaggio mobile dell'attuatore ACT) prosegue solo in funzione dell'espansione del quanto energetico (QE nel diagramma di figura 5), ossia mediante l'espansione del fluido di lavoro (o meglio, del volume di fluido di lavoro nella camera attiva - C2 - dell'attuatore ACT) somministrato all'utenza pneumatica durante l'intervallo htQE, in particolare a partire dal livello di pressione al quale esso si trova dopo la somministrazione occorsa nell'intervallo di tempo htQE. La fase di espansione prosegue fino al punto di fine corsa dell'equipaggio mobile dell'attuatore ACT (tempo ti). Questa fase ha luogo con il gruppo valvolare (VU1, VU2, VU3) in una seconda condizione operativa in cui è disabilitata l'erogazione di portata all'utenza pneumatica. L'unità CPU provvede alla commutazione del gruppo valvolare (VU1, VU2, VU3) nella seconda condizione operativa.

vii) Quando l'equipaggio mobile dell'attuatore ACT raggiunge il suo finecorsa meccanico nel tempo ti viene rilevata la pressione p2presente nella camera C2 (trasduttore TP4), la quale viene confrontata con la pressione obiettivo utilizzata per la determinazione della dimensione del quanto energetico. Se la pressione p2al tempo ti è superiore al valore obiettivo, allora il tempo htQEviene ridotto (ossia viene anticipato l'istante tQE), se inferiore al valore obiettivo il tempo htQEviene aumentato (ossia viene ritardato l'istante tQE).

Ancora a proposito del calcolo della dimensione del quanto energetico, si osservi che il sistema opera con due riferimenti temporali (o due "zeri" temporali): un primo riferimento temporale corrisponde all'istante tVC, che sancisce l'inizio delle operazioni di alimentazione dell'utenza pneumatica, mentre un secondo riferimento corrisponde all'istante tic, e costituisce il riferimento temporale per l'alimentazione a quanti energetici, definendo esso il principio dell'intervallo htQE. Durante il funzionamento normale (lo stesso vale per il calcolo durante la fase di autoapprendimento), l'unità CPU calcola a ogni ciclo (preferibilmente come media su tre cicli ne caso della fase di autoapprendimento) il valore htQEper utilizzarlo non appena l'unità CPU stessa rileva l'occorrenza dell'istante tiC: a questo punto l'unità CPU immediatamente aggiunge l'intervallo calcolato htQEall'istante tic, determinando quindi l'istante tQEin corrispondenza del quale provvedere alla commutazione del gruppo valvolare nella seconda condizione operativa. Come noto al tecnico del settore, i calcoli in questione possono essere soggetti a correzioni calibrate per compensare gli inevitabili ritardi elettrici e del circuito pneumatico.

Verrà ora brevemente descritta 1'implementazione del procedimento in base all'invenzione come su descritto sui gruppi valvolari VU1, VU2, VU3.

Gruppo valvolare VU1

Nel caso del gruppo VU1, non essendo prevista una lettura diretta dei segnali in ingresso ai solenoidi Svi ed Sv2, il rilevamento dell'occorrenza di una richiesta di portata avviene mediante i segnali TP1 e TP2 provenienti dai trasduttori di pressione TP1, TP2 corrispondenti (se le valvole VI e V2 sono mantenute aperte dopo un ciclo precedente allora possono essere utilizzati anche i trasduttori TP3 e TP4 come sopra descritto).

A titolo esemplificativo verrà descritta una prima manovra di estrazione dello stelo dell'attuatore ACT, seguita da una manovra di ritrazione dello stelo dell'attuatore ACT.

Durante la manovra di estrazione, il segnale SI viene mantenuto in condizioni di disattivazione per tutta la manovra per non ostacolare lo scarico di fluido dalla camera CI. L'unità CPU possiede in memoria, grazie all'autoapprendimento, la dimensione temporale del quanto energetico (intervallo htQE) che è necessario somministrare alla camera C2 per completare la manovra di estrazione dello stelo dell'attuatore ACT senza ulteriore somministrazione di portata.

Segue quindi la fase di alimentazione, per un primo intervallo di tempo predeterminato di durata htQE, l'utenza pneumatica ACT mantenendo il gruppo valvolare VU1 nella prima condizione operativa in cui è abilitata l'erogazione di portata verso l'utenza pneumatica stessa. Da notare che ai fini della definizione di questa condizione non rileva la posizione operativa della valvola Vi poiché essa nell'ambito di questa specifica manovra è comunque solo abilitata alla ricezione di portata, trovandosi sul percorso di scarico della camera Ci.

A valle dell'istante tQE, quindi esaurita la somministrazione del quanto energetico in questione, l'unità CPU commuta il gruppo valvolare VU1 nella seconda condizione operativa in cui è disabilitata l'erogazione di portata all'utenza pneumatica. Questo equivale all'attivazione del segnale S2 e alla commutazione della valvola V2 in posizione chiusa. Di nuovo, ai fini della definizione di questa condizione non rileva la posizione operativa della valvola Vi poiché essa nell'ambito di questa specifica manovra è comunque solo abilitata alla ricezione di portata, trovandosi sul percorso di scarico della camera C2.

Da questo momento in poi, durante un secondo intervallo di tempo predeterminato di durata pari a ti - tQEche è (ossia pari alla differenza fra un tempo necessario a coprire la corsa di lavoro e il tempo tQE), la movimentazione dell'equipaggio mobile dell'attuatore ACT avviene solo in funzione dell'espansione del quanto energetico QE, ossia dell'espansione della portata d'aria a partire dal livello di pressione con il quale essa è stata somministrata durante il tempo tl (pressione massima, ossia pressione pL).

L'unità CPU attraverso l'elaborazione dei segnali TP3 e TP4, e del segnale Sf2 verifica che l'equipaggio abbia compiuto tutta la corsa richiesta. In caso contrario provvede a una nuova disattivazione del segnale S2 per completare la corsa di lavoro, dando quindi luogo a un'ulteriore fase di alimentazione dell'utenza pneumatica ACT con il gruppo valvolare VU1 nella prima condizione operativa .

Al termine della corsa di lavoro, l'equipaggio mobile dell'attuatore ACT è fermo e il sistema è in condizioni stazionarie fino al cambio di stato della valvola Ve. Qualora occorra tale cambio di stato, ad esempio mediante 1'impartizione del segnale SVI, l'unità CPU nuovamente rileva 1'occorrenza di una richiesta di portata (questa volta all'indirizzo della camera Cl) mediante i segnali provenienti dai sensori TP1 e TP2.

Il segnale S2 viene mantenuto in condizione disattivata per tutta la manovra di ritrazione al fine di non ostacolare lo scarico di portata dalla camera C2, mentre il segnale SI viene mantenuto in condizione disattivata per l'intervallo di tempo htQE(pur utilizzando il medesimo riferimento, in generale le dimensioni temporali del quanto energetico potrebbero essere differenti fra la corsa di estrazione e la corsa di ritrazione in ragione dei diversi carichi cui è soggetto 1'attuatore ACT nelle due corse e/o del diverso volume delle camere Cl, C2.

Durante un primo intervallo htQEdi tempo che va dall'istante tiCall'istante tQEl'unità CPU è configurata per alimentare l'utenza pneumatica ACT (camera Cl) con il gruppo valvolare VU1 nella prima condizione operativa, questa volta determinata dalla condizione della valvola VI (la valvola V2 è ininfluente in quanto abilitata alla sola ricezione di portata). Trascorso l'intervallo di tempo htQE(ossia trascorso il tempo tQE), il segnale SI viene attivato e la movimentazione dello stelo dell'attuatore avviene solo in funzione dell'espansione del quanto energetico somministrato alla camera Cl . Nuovamente, l'unità CPU attraverso l'elaborazione dei segnali TP3 e TP4, e del segnale Sfl verifica che l'equipaggio abbia compiuto tutta la corsa richiesta. In caso contrario provvede a una nuova disattivazione del segnale SI per completare la corsa di lavoro, dando quindi luogo a un'ulteriore fase di alimentazione dell'utenza pneumatica ACT con il gruppo valvolare VU1 nella prima condizione operativa .

Per i cicli di ritrazione dello stelo successivi, l'unità CPU correggerà il valore del tempo htQEper completare la corsa di ritrazione con la somministrazione di un unico quanto energetico.

Al termine della corsa di ritrazione il sistema è nuovamente in condizioni statiche fino al cambio di stato della valvola Ve.

Gruppi valvolari VU2 e VU3

Per quanto concerne i gruppi valvolari VU2 e VU3 di cui agli schemi delle figure 2 e 3, non vi sono differenze di funzionamento a livello logico, ma solo a livello di azionamenti specifici in ragione della diversa configurazione circuitale dei gruppi, in quanto tutti i segnali che influenzano la dimensione del quanto energetico vengono somministrati alla sola valvola VI e al solenoide SI.

In particolare, ipotizzando le medesime manovre di cui sopra (estrazione e ritrazione), la valvola Ve riceve il segnale Sv2 di cambio stato e passa nella posizione a flussi incrociati, associata a una manovra di estrazione dell'equipaggio mobile. L'unità CPU rileva i valori di pressione letti dai segnali TP1 e TP2, e - se prevista la possibilità - anche i segnali Svi ed Sv2, determinando 1'occorrenza di una richiesta di portata di fluido di lavoro da parte dell'attuatore ACT.

Avendo già in memoria la dimensione temporale del quanto energetico QE (istante di tempo tQE) l'unità CPU provvede per l'intervallo htQEall'alimentazione dell'utenza pneumatica (camera C2 dell'attuatore ACT) con il gruppo valvolare VU2 nella prima condizione operativa in cui è abilitata l'erogazione di portata verso l'utenza pneumatica ACT. Qui la condizione operativa è univocamente associata alla posizione di lavoro aperta della valvola VI, quale che sia la manovra (estrazione o ritrazione). Al tempo tQEil segnale SI viene attivato commutando la valvola VI in posizione chiusa e il gruppo valvolare VU2 in una condizione in cui è disabilitata l'erogazione di portata all'attuatore ACT. In queste condizioni, e per un secondo intervallo di tempo di durata pari a ti - tQE, la corsa dello stelo dell'attuatore ACT prosegue solo in ragione dell'espansione del quanto energetico QE somministrato alla camera C2 durante l'intervallo di tempo Di nuovo, l'unità CPU mediante l'elaborazione dei segnali TP3 e TP4, e se presente del trasduttore Sf2, determina se sia stata raggiunta la condizione di completamento della corsa di lavoro, e in caso contrario provvede alla correzione della dimensione temporale del quanto energetico

Per quanto concerne la manovra inversa, ossia la ritrazione dello stelo, nuovamente questa è associata a una comunicazione di stato della valvola Ve nella posizione a flussi paralleli. La condizione di occorrenza della richiesta di portata viene rilevata mediante lettura dei segnali provenienti dai trasduttori TP1 e TP2, e se possibile dai segnali Svi o Sv2.

L'unità CPU ha in memoria il tempo tQE(come sopra, pur utilizzando il medesimo riferimento, in generale le dimensioni temporali del quanto energetico potrebbero essere differenti fra la corsa di estrazione e la corsa di ritrazione in ragione dei diversi carichi cui è soggetto l'attuatore ACT nelle due corse e/o del diverso volume delle camere Cl, C2), fino al quale il segnale SI è mantenuto in condizione disattivata per abilitare l'erogazione di portata alla camera Cl in modo che essa venga alimentata con un quanto energetico di portata tramite il gruppo valvolare VI.

In corrispondenza del tempo tQEl'unità CPU è configurata per commutare il gruppo valvolare VU2 in una condizione in cui è disabilitata l'erogazione di portata all'attuatore ACT, corrispondente alla commutazione in posizione chiusa della valvola VI. In questa fase l'estrazione dello stelo prosegue per espansione del quanto energetico somministrato alla camera Cl. Segue quindi la verifica del raggiungimento della condizione di fine corsa (sensore Sfl e trasduttori TP3, TP4) con eventuale nuova somministrazione di portata per arrivare al termine della corsa.

Infine il gruppo valvolare VU3 opera in modo completamente identico al gruppo valvolare VU2, con l'unica eccezione dovuta al fatto che l'unità CPU può sempre disporre dei SVI ed SV2 come dato in ingresso (e in uscita) Il tecnico del ramo apprezzerà quindi l'estrema convenienza nell'utilizzo del procedimento di alimentazione dei gruppi valvolari in base all'invenzione che è insita essenzialmente nel fatto che si sfrutta in modo completo l'energia somministrata all'utenza pneumatica senza dissipazioni dovute alla laminazione. L'energia che verrebbe dissipata per laminazione viene invece sfruttata durante l'espansione dei quanti energetici (che consente di evitare la riduzione di pressione), consentendo un notevole risparmio di energia poiché, di fatto, viene somministrata portata all'utenza soltanto nella fase in cui il gruppo valvolare è nella condizione in cui è abilitata l'erogazione di portata all'utenza stessa. In altre parole, la massa d'aria consumata è pari solo a quella sottesa dal quanto energetico, che ha dimensioni temporali inferiori al tempo totale della corsa di azionamento, e non a quella che verrebbe consumata nel caso di un'erogazione di portata persistente lungo l'intera corsa di azionamento e soggetta a riduzioni di pressione per laminazione.

Naturalmente, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato senza per questo uscire dall'ambito di protezione della presente invenzione, così come definito dalle rivendicazioni annesse.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per l'alimentazione di un'utenza pneumatica (ACT) mediante un gruppo valvolare (VU1; VU2, VU3), detto gruppo valvolare (VU1; VU2, VU3) essendo configurato per la ricezione di una portata di fluido di lavoro da una sorgente di alimentazione e per l'alimentazione di detta utenza pneumatica (ACT) mediante detto fluido di lavoro, il procedimento comprendendo le fasi di: - determinare 1'occorrenza di una richiesta di portata di fluido di lavoro da parte di detta utenza pneumatica (ACT), - alimentare detta utenza pneumatica (ACT) con detto fluido di lavoro per un primo intervallo di tempo (AtQE) per comandare un azionamento di detta utenza pneumatica (ACT), - trascorso detto primo intervallo di tempo (AtQE), cessare l'alimentazione di detta utenza pneumatica (ACT) per un secondo intervallo di tempo.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui l'azionamento di detta utenza pneumatica (ACT) prosegue durante detto secondo intervallo di tempo.
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui l'azionamento di detta utenza pneumatica (ACT) durante detto secondo intervallo di tempo procede mediante un'espansione del fluido di lavoro somministrato a detta utenza pneumatica (ACT) durante detto primo intervallo di tempo (ΔtQE).
4. 4. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 3, in cui detto gruppo valvolare (VU1; VU2, VU3) include una prima condizione operativa in cui è abilitata un'erogazione di portata a detta utenza pneumatica (ACT), e una seconda condizione operativa nella quale è disabilitata l'erogazione di portata all'utenza pneumatica (ACT), in cui: detta fase di alimentare detta utenza pneumatica (ACT) ha luogo con detto gruppo valvolare (VU1; VU2, VU3) nella prima condizione operativa, e detta fase di cessare l'alimentazione di detta utenza pneumatica (ACT) ha luogo con detto gruppo valvolare (VU1; VU2, VU3) nella seconda condizione operativa.
5. 5. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazione 1 a 4, includente inoltre verificare il completamento dell'azionamento dell'utenza pneumatica (ACT) a valle di detto secondo intervallo di tempo.
6. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 5, in cui, quando la verifica del completamento dell'azionamento dell'utenza pneumatica (ACT) fornisce risultato negativo, è prevista una ulteriore fase di alimentazione dell'utenza pneumatica (ACT) fino al completamento dell'azionamento.
7. 7. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, includente inoltre una fase di auto-apprendimento in cui un'unità elettronica di controllo (CPU) associata a detto gruppo valvolare (VU1; VU2, VU3) è configurata per monitorare le pressioni di alimentazione e i tempi di completamento degli azionamenti dell'utenza pneumatica (ACT) per determinare la durata di detto primo intervallo di tempo (htQE).
8. 8. Procedimento secondo la rivendicazione 7, in cui detta utenza pneumatica è un attuatore pneumatico (ACT) includente una prima camera (Cl), una seconda camera (C2) e un equipaggio mobile includente uno stantuffo che delimita dette prima e seconda camera e che è collegato a uno stelo, in cui detta fase di auto apprendimento comprende determinare: - un primo tempo (tvc) corrispondente all'istante in cui occorre una richiesta di portata di fluido di lavoro da parte di detta utenza pneumatica; - un secondo tempo (tic) che corrisponde all'istante di inizio della corsa dell'equipaggio mobile dell'attuatore (ACT); un terzo tempo (11) che corrisponde al raggiungimento del fine corsa meccanico da parte dell'equipaggio mobile dell'attuatore (ACT); - un quarto tempo (tFc) che corrisponde all'istante in cui si completa lo svuotamento della camera (Cl, C2; C2, Cl) non alimentata, in cui detto primo intervallo di tempo (htQE) ha durata inferiore alla differenza fra detto terzo tempo e detto secondo tempo.
9. 9. Procedimento secondo la rivendicazione 8, in cui detto secondo tempo (tIC) è rilevato all'occorrenza del superamento di una prima pressione di soglia nella camera alimentata.
10. 10. Procedimento secondo la rivendicazione 9, in cui detto quarto tempo (tFC) è rilevato all'occorrenza del della discesa della pressione nella camera non alimentata dell'attuatore (ACT) al di sotto di una seconda pressione di soglia.