Transcript Atuadores Pneumáticos Força, movimento e controle Introdução

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Atuadores Pneumáticos
Força, movimento e controle
Introdução
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Atuadores pneumáticos incluem cilindros
lineares e atuadores rotativos.
São dispositivos que proporcionam força e
movimento para sistemas automatizados,
máquinas e processos.
O cilindro pneumático é um dispositivo simples,
de baixo custo e fácil de instalar, sendo ideal
para produzir força em movimento linear.
A velocidade pode ser ajustada em uma ampla
faixa.
O curso do cilindro pode ser bloqueado sem
danos.
Introdução
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Condições adversas são toleradas, tais como:
umidade, ambientes secos e poeirentos e
limpeza por jatos de água.
 O diâmetro do cilindro determina a força máxima
que ele pode exercer.
 O curso do cilindro determina o máximo
movimento linear que ele pode produzir.
 A pressão máxima de trabalho depende do
projeto do cilindro. Cilindros padrão VDMA
trabalham com até 16 bar.
 A força é controlada através de um regulador de
pressão.
Construção Básica
1 vedação do amortecedor
2 cinta magnética
3 luva do amortecedor
14
4 camisa
5 bucha guia
6 vedação da haste
7 cabeçote dianteiro
8 entrada de ar
9 sensor magnético
10 haste
13
11 guia do êmbolo
12
12 vedação do êmbolo
13 cabeçote traseiro
14 parafuso do amortecedor
1
2
3
4
5
6
11
10
9
8
7
Desenhos fundamentais
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Os atuadores pneumáticos são fabricados em
uma ampla variedade de tamanhos,estilos e
tipos que incluem:
Simples ação
Dupla ação
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Sem amortecimento ou amortecimento fixo
Amortecimento ajustável
Com êmbolo magnético
Cilindros sem haste
Atuador rotativo
 Cilindros de fixação
 Atuador tipo fole
Simples ação - retorno por
mola
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Cilindros de simples ação exercem força
somente em um sentido. Podem ter retorno ou
avanço por mola.
Dupla ação - sem amortecedor
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Cilindros sem amortecedor são adequados para
cursos completos com baixa velocidade.
Alta velocidade com amortecimento externo.
Dupla ação - amortecedor fixo

Pequenos diâmetros para serviços leves têm
amortecedor fixo.
D/A amortecedor ajustável
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A haste desacelera progressivamente na parte
final do curso.
Dupla ação magnético
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Uma cinta magnética em volta do êmbolo opera
um sensor tipo reed para indicar a posição do
curso.
Cilindro sem haste
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Dupla ação com amortecedor ajustável.
Atuador rotativo de palheta
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Dupla ação com 270o de rotação
Atuador rotativo - Pinhão e
Cremalheira
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Dupla ação tipo pinhão e cremalheira
Atuador Rotativo 
Dupla ação - duplo torque
Cilindro de Fixação
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Retorno por mola.
Cilindros de Fixação

Dupla ação haste dupla.
Fole
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Tipo dupla convolução
Flambagem da haste
Flambagem da haste
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Algumas aplicações requerem cilindros de cursos longos.
Se existe uma carga de compressão axial aplicada na
haste, é preciso assegurar que os parâmetros de
comprimento, diâmetro e carga estejam dentro dos limites
de segurança para evitar a flambagem da haste.
A fórmula de Euler para instabilidade elástica é expressa
por:
2
FK
=
Onde:
Fk = Carga Euler (Força para flambar)
E = Modulo de elasticidade
I = Momento de inércia
Lk = Comprimento equivalente livre de
flambagem
E I
2
lK
Controle de velocidade
Controle de velocidade

A velocidade natural máxima de um cilindro é determinada
por :
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diâmetro do cilindro,
orifício de entrada,
fluxo de entrada e exaustão da válvula,
pressão do ar,
diâmetro e comprimento do tubo,
carga contra a qual o cilindro está trabalhando.
Controle de velocidade
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Selecionados válvula, cilindro, pressão e carga, o controle
de velocidade ajustável é efetuado por válvulas
controladoras de fluxo.
A velocidade é regulada controlando o ar de exaustão.
A válvula controladora no orfício frontal regula a
velocidade de avanço e no orifício traseiro a velocidade de
retorno.
Controle de fluxo
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Válvula de controle de fluxo uni-direcional
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Fluxo livre em uma direção
Fluxo ajustável na outra direção
ajustável
livre
Banjo com regulagem
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Projetado para ser
montado diretamente no
orifício de entrada do
cilindro.
Selecionar modelo unidirecional para permitir
fluxo livre na entrada e
ajustável na saída.
Aumentando a velocidade
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Em algumas aplicações a
velocidade do cilindro
pode ser aumentada até
50% pelo uso de uma
válvula de escape rápido.
Quando o cilindro é
acionado, o ar da câmara
frontal é expelido
diretamente através da
válvula de escape rápido,
eliminando rápidamente a
contra-pressão.
O amortecedor será
menos efetivo.
Válvula de escape rápido
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O ar flui da válvula direcional para o cilindro passando pela
vedação poppet (1-2).
Quando a válvula direcional é operada a queda de pressão
em “1” permite que a vedação poppet abra.
O ar do cilindro é expelido rapidamente pelo grande orifício
de exaustão e silenciador (2-3).
2
2
1
2
3
3
1
1
Montagens
Montagens para cilindros com tirantes
A
AK
B
C
D
D
F
G
D
M
R
S
SS
SW
UF
UH
UL
U
US
PORCA
Proteção com sanfona
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Uma alternativa para os limpadores de haste são as
sanfonas de proteção.
Especificadas como um equipamento original quando a
haste requer uma proteção maior.
Solução ideal onde a haste está sujeita a presença de
abrasivos ou substâncias que possam riscar a mesma.
Modelos não padronizados
Cilindro anti-giro
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Para aplicações onde a
carga ligada ao cilindro
precisa de guia para
manter a orientação.
Cilindros compactos
incorporam duas barras
guiadas no extrudado do
corpo.
Cilindro anti-giro
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Cilindros ISO 32 a 100mm com haste anti-giro.
Possuem duas faces planas ao longo da haste guiadas pelo
mancal frontal (vedação e limpador)
Para resistir a leves cargas de torsão.
Pequenos giros podem ocorrer com altos torques.
Guia anti-giro
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Conjunto anti-giro
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
com mancais ou
rolamento
Proporciona guia antigiro e suporta altas
cargas de torsão.
Para baixo atrito e altas
cargas usar o modelo
por rolamentos.
Estas unidades podem
ser montadas com os
cartuchos de
travamento.
Unidade de travamento
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Para aumentar a
segurança no evento de
uma falha do ar ou como
parte de uma sequência
da máquina.
Pára e mantém uma carga
em qualquer posição do
curso.
Unidade de ação passiva.
Adequada para cilindros
ISO de 32 a 125mm.
Variantes
Variantes
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Haste dupla


Proporciona uma construção mais rígida e melhor
estabilidade contra cargas laterais.
A área efetiva do êmbolo é a mesma de ambos os lados.
Pressão equalizada cria um balanço de forças através do
êmbolo.
Variantes
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Geminado
Multi Posições

Pela fixação de dois
ou mais cilindros
pode-se obter
diversas posições
de parada de forma
confiável.
1234
Variantes
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
Cilindro Tandem
Proporciona quase o dobro da força para um dado
diâmetro.
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
É indicado como alternativa a cilindros maiores onde o
espaço disponível é grande no comprimento mas restrito na
largura.
Assegura a máxima força dentro dos limites de flambagem.
Cilindro sem haste com curso duplo
Cilindro sem haste com curso duplo
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Para satisfazer aplicações onde um longo alcance ou
movimento duplicado é requerido.
O cilindro de curso duplo tem dois “carros” que se
movem em direções opostas.
O “carro” de potência é conectado por uma cinta ao
“carro” livre.
Dados para especificação de cilindros
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Linear ou rotativo?
Rotativo (torque e ângulo)
Linear:
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
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
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Simples ou dupla ação?
Diâmetro do êmbolo
(força teórica necessária
+ pressão de operação)?
Pressão de operação?
Curso do cilindro?
Êmbolo magnético ou
não-magnético?
Algum cilindro
alternativo?
Alguma montagem?