Atuadores Pneumáticos Força, movimento e controle Introdução
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.
Atuadores Pneumáticos
Força, movimento e controle
Introdução
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
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
Os atuadores pneumáticos são fabricados em
uma ampla variedade de tamanhos,estilos e
tipos que incluem:
Simples ação
Dupla ação
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
Cilindros de simples ação exercem força
somente em um sentido. Podem ter retorno ou
avanço por mola.
Dupla ação - sem amortecedor
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
A haste desacelera progressivamente na parte
final do curso.
Dupla ação magnético
Uma cinta magnética em volta do êmbolo opera
um sensor tipo reed para indicar a posição do
curso.
Cilindro sem haste
Dupla ação com amortecedor ajustável.
Atuador rotativo de palheta
Dupla ação com 270o de rotação
Atuador rotativo - Pinhão e
Cremalheira
Dupla ação tipo pinhão e cremalheira
Atuador Rotativo
Dupla ação - duplo torque
Cilindro de Fixação
Retorno por mola.
Cilindros de Fixação
Dupla ação haste dupla.
Fole
Tipo dupla convolução
Flambagem da haste
Flambagem da haste
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 :
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
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
Válvula de controle de fluxo uni-direcional
Fluxo livre em uma direção
Fluxo ajustável na outra direção
ajustável
livre
Banjo com regulagem
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
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
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
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
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
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
Conjunto anti-giro
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
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
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
Geminado
Multi Posições
Pela fixação de dois
ou mais cilindros
pode-se obter
diversas posições
de parada de forma
confiável.
1234
Variantes
Cilindro Tandem
Proporciona quase o dobro da força para um dado
diâmetro.
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
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
Linear ou rotativo?
Rotativo (torque e ângulo)
Linear:
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?