La sperimentazione su alcuni cilindri pneumatici commerciali è stata effettuata al fine di valutare le forze di attrito statico. La prova simula una condizione di lavoro reale di cilindri “ballerini”. Sono valutate le prestazioni di cilindri di differente alesaggio.
In diverse applicazioni il cilindro pneumatico ha funzione di regolazione della posizione. Per ottenere un movimento regolare e preciso, in particolare nell’intorno di una posizione di equilibrio statico, le forze di attrito statico devono essere sufficientemente basse.
I cilindri pneumatici vengono adoperati ad esempio nell’industria tessile e cartaria negli avvolgitori, svolgitori e sulle bobinatrici di tessuti o nastri di carta. In questi sistemi gli attuatori regolano la posizione dell’asse del rullo in modo da garantire la corretta tensione del nastro senza strapparlo.
La regolazione è generalmente effettuata controllando la pressione in una sola delle due camere del cilindro (camera anteriore) per mezzo della valvola di controllo (QB3).
Il sensore di posizione angolare legge la posizione del braccio e invia il segnale di retroazione al software/hardware di controllo e comando. Il cilindro pneumatico, denominato “ballerino”, lavora nell’intorno di una definita posizione di equilibrio in condizioni di aderenza limite o di primo distacco, in entrambe le direzioni di movimento dello stelo.
Le guarnizioni a labbro
Le guarnizioni del cilindro sono gli elementi maggiormente responsabili delle forze di attrito influendo sulle prestazioni del sistema di tensionamento. Le guarnizioni per cilindri pneumatici più comunemente usate sono le guarnizioni a labbro.
Le guarnizioni possono essere di diverso materiale e con diversa forma, per ridurre la pressione di contatto con la controparte strisciante. Per limitare l’entità degli attriti è generalmente interposto un grasso lubrificante tra le guarnizioni e la canna o lo stelo.
Altre soluzioni prevedono guarnizioni a labbro commerciali ma montate in modo “non convenzionale” per generare un sottile film di aria lubrificante che riduce la forza di attrito tra gli elementi in moto relativo.
In altro casi è stata adottata una metodologia analitica/sperimentale per individuare la forza di attrito delle singole guarnizioni del pistone e dello stelo. Più recentemente, è stato sviluppato un banco di prova per misurare la forza di attrito nei cilindri pneumatici considerando un’ampia gamma di geometrie di tenuta e condizioni operative.