. Atuadores Pneumáticos

1. .Atuadores Pneumáticos Força, movimento e controle

2. 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.

3. 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.

4. Construção Básica 1 vedação do amortecedor 2 cinta magnética 3 luva do amortecedor 4 camisa 5 bucha guia 6 vedação da haste 7 cabeçote dianteiro 8 entrada de ar 9 sensor magnético 10 haste 11 guia do êmbolo 12 vedação do êmbolo 13 cabeçote traseiro 14 parafuso do amortecedor

5. 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

6. Simples ação - retorno por mola • Cilindros de simples ação exercem força somente em um sentido. Podem ter retorno ou avanço por mola.

7. Dupla ação - sem amortecedor • Cilindros sem amortecedor são adequados para cursos completos com baixa velocidade. • Alta velocidade com amortecimento externo.

8. Dupla ação - amortecedor fixo • Pequenos diâmetros para serviços leves têm amortecedor fixo.

9. D/A amortecedor ajustável • A haste desacelera progressivamente na parte final do curso.

10. Dupla ação magnético • Uma cinta magnética em volta do êmbolo opera um sensor tipo reed para indicar a posição do curso.

11. Cilindro sem haste • Dupla ação com amortecedor ajustável.

12. Atuador rotativo de palheta • Dupla ação com 270o de rotação

13. Atuador rotativo - Pinhão e Cremalheira • Dupla ação tipo pinhão e cremalheira

14. Atuador Rotativo - • Dupla ação - duplo torque

15. Cilindro de Fixação • Retorno por mola.

16. Cilindros de Fixação • Dupla ação haste dupla.

17. Fole • Tipo dupla convolução

18. Flambagem da haste

19. 2 E I F = K 2 l K 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: Onde: Fk = Carga Euler (Força para flambar) E = Modulo de elasticidade I = Momento de inércia Lk = Comprimento equivalente livre de flambagem

20. Controle de velocidade

21. 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.

22. 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.

23. Controle de fluxo • Válvula de controle de fluxo uni-direcional • Fluxo livre em uma direção • Fluxo ajustável na outra direção ajustável livre

24. Banjo com regulagem • Projetado para ser montado diretamente no orifício de entrada do cilindro. • Selecionar modelo uni-direcional para permitir fluxo livre na entrada e ajustável na saída.

25. 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.

26. 2 2 1 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 1 3 3 1

27. AK B C D D A F G D M R S US Montagens Montagens para cilindros com tirantes SS UF UH UL U SW PORCA

28. 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.

29. Modelos não padronizados

30. 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.

31. 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.

32. Guia anti-giro • Conjunto anti-giro • com mancais ou rolamento • Proporciona guia anti-giro 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.

33. 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.

34. Variantes

35. 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.

36. Variantes • Geminado Multi Posições • Pela fixação de dois ou mais cilindros pode-se obter diversas posições de parada de forma confiável. 1 2 3 4

37. 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.

38. Cilindro sem haste com curso duplo

39. 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.

40. 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?