Perfis Para Cilindros Pneumáticos

Manter o processo de montagem simples é sempre uma maneira inteligente de fabricar qualquer produto. Uma das maneiras mais fáceis de obter movimento linear ou rotativo durante a montagem é usar atuadores pneumáticos.
Carey Webster, gerente de soluções de engenharia da PHD Inc., destacou: “Em comparação com os atuadores elétricos e hidráulicos, a instalação simples e o custo mais baixo são as duas principais vantagens dos atuadores pneumáticos.”Linhas conectadas a acessórios.”
A PHD vende atuadores pneumáticos há 62 anos, e sua maior base de clientes são fabricantes de automóveis. Outros clientes vêm das indústrias de linha branca, médica, semicondutores, embalagens e alimentos e bebidas.
De acordo com a Webster, aproximadamente 25% dos atuadores pneumáticos produzidos pela PHD são feitos sob medida. Há quatro anos, a empresa criou um atuador customizado que pode ser usado como cabeçote coletor pneumático de passo fixo para fabricantes de máquinas de montagem médica.
“A função desse cabeçote é selecionar e colocar várias peças com rapidez e precisão e, em seguida, colocá-las em um contêiner para transporte”, explicou Webster. “O cabeçote de coleta é montado na base da máquina de fabricação de peças.Ele pode alterar o espaçamento das peças de 10 mm a 30 mm, dependendo do tamanho da peça.”
Mover objetos de um ponto a outro com grande força é uma das especialidades dos atuadores pneumáticos, e é por isso que eles ainda são a primeira escolha para o movimento da máquina em linhas de montagem quase um século após seu advento. Os atuadores pneumáticos também são conhecidos por sua durabilidade, custo -eficácia e tolerância à sobrecarga. Agora, a mais recente tecnologia de detecção permite que os engenheiros otimizem o desempenho do atuador e o integrem a qualquer plataforma de Internet das Coisas Industrial (IIoT).
Na primeira metade do século 20, os atuadores pneumáticos usados ​​na fabricação eram baseados em cilindros de ação simples que geravam força linear. À medida que a pressão de um lado aumenta, o cilindro se move ao longo do eixo do pistão, gerando uma força linear. a resiliência é fornecida para o outro lado do pistão, o pistão retorna à sua posição original.
Kurt Stoll, co-fundador da Festo AG & Co., desenvolveu a primeira série de cilindros na Europa, o tipo AH de ação simples, em cooperação com engenheiros funcionários em 1955. De acordo com o gerente de produto Michael Guelker, esses cilindros foram introduzidos no mercado no ano seguinte. Atuadores pneumáticos da Festo Corp. e Fabco-Air.
Logo em seguida, foram lançados cilindros irreparáveis ​​de pequeno calibre e atuadores pneumáticos pancake, bem como aqueles que geram força rotacional. Antes de fundar a Bimba Manufacturing em 1957, Charlie Bimba criou o primeiro cilindro irreparável em sua garagem em Moni, Illinois. Este cilindro, agora chamado de cilindro irreparável da Linha Original, tornou-se e continua sendo o carro-chefe da Bimba.
“Na época, o único atuador pneumático do mercado era um pouco pesado e relativamente caro”, disse Sarah Manuel, gerente de produto do atuador pneumático da Bimba. não requer manutenção.Inicialmente, a vida útil desses atuadores era de 1.400 milhas.Quando os modificamos em 2012, sua vida útil Mais que dobrou para 3.000 milhas.”
A PHD introduziu o atuador de cilindro pequeno Tom Thumb em 1957. Hoje, como na época, o atuador usa cilindros padrão NFPA, que estão disponíveis e são intercambiáveis ​​em vários fornecedores de equipamentos. os produtos de cilindros de pequeno diâmetro têm alto desempenho na maioria das aplicações e podem ser equipados com hastes duplas, vedações de alta temperatura e sensores de fim de curso.
O atuador Pancake foi projetado por Alfred W. Schmidt (o fundador da Fabco-Air) no final da década de 1950 para atender à demanda por cilindros finos e compactos de curso curto adequados para espaços apertados. Esses cilindros têm uma estrutura de haste de pistão que funciona em modo de ação simples ou dupla.
Este último usa ar comprimido para alimentar o curso de extensão e o curso de retração para mover a haste para frente e para trás. Esse arranjo torna o cilindro de dupla ação muito adequado para empurrar e puxar cargas. Aplicações comuns incluem montagem, dobra, fixação, alimentação, conformação , elevação, posicionamento, prensagem, processamento, estampagem, agitação e classificação.
O atuador redondo da série M da Emerson adota uma haste de pistão de aço inoxidável e as roscas rolantes em ambas as extremidades da haste do pistão garantem que a conexão da haste do pistão seja durável. O atuador é econômico para operar, oferece uma variedade de opções de montagem e usa compostos à base de óleo para pré-lubrificação para alcançar uma ampla gama de desempenho livre de manutenção.
O tamanho dos poros varia de 0,3125 polegadas a 3 polegadas. A pressão de ar nominal máxima do atuador é de 250 psi. De acordo com Josh Adkins, especialista em produtos da Emerson Machine Automation Actuators, aplicações comuns incluem fixação e transferência de materiais de uma linha de montagem para outra.
Os atuadores rotativos estão disponíveis em versões simples ou duplas de cremalheira e pinhão, palhetas e estriadas em espiral. Esses atuadores executam várias funções de forma confiável, como alimentação e orientação de peças, operação de calhas ou encaminhamento de paletes em correias transportadoras.
A rotação da cremalheira e do pinhão converte o movimento linear do cilindro em movimento rotativo e é recomendada para aplicações de precisão e serviço pesado. A cremalheira é um conjunto de dentes de engrenagem de dentes retos conectados ao pistão do cilindro. Quando o pistão se move, a cremalheira é empurrada linearmente , e a cremalheira engrena com os dentes da engrenagem circular do pinhão, forçando-a a girar.
O atuador da lâmina usa um motor pneumático simples para acionar a lâmina conectada ao eixo de acionamento rotativo. Quando uma pressão significativa é aplicada à câmara, ela se expande e move a lâmina em um arco de até 280 graus até encontrar uma barreira fixa. Rotação reversa invertendo a pressão do ar na entrada e na saída.
O corpo giratório estriado em espiral (ou deslizante) é composto de uma carcaça cilíndrica, um eixo e uma luva de pistão.
Outros tipos de atuadores incluem guiado, escape, multiposição, sem haste, combinado e profissional. A característica do atuador pneumático guiado é que a haste guia é montada na placa do garfo, paralela à haste do pistão.
Essas hastes guia reduzem a flexão da haste, a flexão do pistão e o desgaste irregular da vedação. Elas também fornecem estabilidade e evitam a rotação, enquanto suportam altas cargas laterais.
Franco Stephan, Diretor de Marketing da Emerson Machine Automation, disse: “Os fabricantes querem atuadores guiados para várias aplicações que exigem robustez e precisão”.Um exemplo comum é guiar o pistão do atuador para se mover com precisão para frente e para trás em uma mesa deslizante. Os atuadores guiados também reduzem a necessidade de guias externos no maquinário.”
No ano passado, a Festo lançou a série DGST de corrediças pneumáticas em miniatura com cilindros de guia dupla. Esses trilhos deslizantes são um dos trilhos deslizantes mais compactos do mercado e são projetados para manuseio preciso, encaixe por pressão, pick and place, eletrônicos e luz aplicações de montagem. Existem sete modelos para escolher, com cargas úteis de até 15 libras e comprimentos de curso de até 8 polegadas. uma pressão de 6 bar. O mesmo padrão é o buffer e os sensores de proximidade, eles não excederão a pegada do slide.
Os atuadores de escape pneumático são ideais para separar e liberar peças individuais de tremonhas, transportadores, comedouros vibratórios, trilhos e depósitos. comum em tais aplicações. Alguns modelos são equipados com interruptores para fácil conexão com vários dispositivos de controle eletrônico.
Guelker apontou que existem dois tipos de atuadores pneumáticos de múltiplas posições disponíveis, e ambos são de serviço pesado. O primeiro tipo consiste em dois cilindros independentes, mas conectados, com hastes de pistão que se estendem em direções opostas e param em até quatro posições.
O outro tipo é caracterizado por 2 a 5 cilindros de vários estágios conectados em série e com diferentes comprimentos de curso. Apenas uma haste do pistão é visível e se move em uma direção para diferentes posições.
Os atuadores lineares sem haste são atuadores pneumáticos nos quais a potência é transmitida ao pistão por meio de uma conexão transversal. Essa conexão é conectada mecanicamente através de uma ranhura no cilindro do perfil ou conectada magneticamente através de um cilindro do perfil fechado. Alguns modelos podem até usar cremalheira e pinhão sistemas ou engrenagens para transmitir energia.
Uma vantagem desses atuadores é que eles exigem muito menos espaço de instalação do que os cilindros de haste de pistão semelhantes. Outro benefício é que o atuador pode guiar e suportar a carga em todo o curso do cilindro, tornando-o uma escolha inteligente para aplicações de curso mais longo.
O atuador combinado fornece deslocamento linear e rotação limitada, e inclui fixações e fixações. O cilindro de fixação fixa diretamente a peça de trabalho através do elemento de fixação pneumático ou automaticamente e repetidamente através do mecanismo de movimento.
No estado inativo, o elemento de fixação sobe e sai da área de trabalho. Uma vez que a nova peça de trabalho é posicionada, ela é pressurizada e unida novamente. Usando a cinemática, uma força de retenção muito alta pode ser alcançada com baixo consumo de energia.
Grampos pneumáticos prendem, posicionam e movem peças em movimento paralelo ou angular. Os engenheiros geralmente os combinam com alguns outros componentes pneumáticos ou eletrônicos para construir um sistema pick and place. microchips, enquanto os fabricantes de automóveis usaram gabaritos grandes e poderosos para mover motores de carros inteiros.
Os nove acessórios da série Pneu-Connect da PHD são conectados diretamente às portas de ferramentas do robô colaborativo da Universal Robots. Todos os modelos têm uma válvula de controle direcional pneumática integrada para abrir e fechar o dispositivo. O software URCap oferece configuração intuitiva e simples do dispositivo.
A empresa também oferece o kit Pneu-ConnectX2, que pode conectar dois grampos pneumáticos para aumentar a flexibilidade da aplicação. Esses kits incluem duas pinças GRH (com sensores analógicos que fornecem feedback da posição da mandíbula), duas pinças GRT ou uma pinça GRT e uma pinça GRH. Cada kit inclui a funcionalidade Freedrive, que pode ser conectada a um robô colaborativo para fácil posicionamento e programação.
Quando os cilindros padrão não puderem executar uma ou mais tarefas para uma aplicação específica, os usuários finais devem considerar o uso de cilindros especiais, como batente de carga e senoidal. carregue suavemente e sem ressalto. Estes cilindros são adequados para instalação vertical e horizontal.
Em comparação com os cilindros pneumáticos tradicionais, os cilindros sinusoidais podem controlar melhor a velocidade, aceleração e desaceleração dos cilindros para transportar objetos de precisão. transição suave para operação em velocidade máxima.
Os fabricantes estão usando cada vez mais interruptores e sensores de posição para monitorar com mais precisão o desempenho do atuador. Ao instalar um interruptor de posição, o sistema de controle pode ser configurado para acionar um aviso quando o cilindro não atingir a posição estendida ou retraída programada conforme o esperado.
Chaves adicionais podem ser usadas para determinar quando o atuador atinge a posição intermediária e o tempo nominal de execução de cada movimento. Essa informação pode informar o operador sobre uma falha iminente antes que ocorra uma falha completa.
O sensor de posição confirma que a posição da primeira etapa de ação foi concluída e, em seguida, entra na segunda etapa. Isso garante funcionalidade contínua, mesmo que o desempenho e a velocidade do equipamento mudem com o tempo.
“Fornecemos funções de sensor em atuadores para ajudar as empresas a implementar a IIoT em suas fábricas”, disse Adkins. “Os usuários finais agora têm acesso a dados críticos para monitorar melhor o atuador e otimizar seu desempenho.Esses dados variam de velocidade e aceleração à precisão da posição, tempo de ciclo e distância total percorrida.Este último ajuda a empresa a determinar melhor a vida útil restante do selo do atuador.”
Os sensores magnéticos de proximidade ST4 e ST6 da Emerson podem ser facilmente integrados em vários atuadores pneumáticos. O design compacto do sensor permite que ele seja usado em espaços apertados e instalações embutidas. O invólucro robusto é padrão, com LEDs para indicar o status de saída.
A plataforma de tecnologia IntelliSense da Bimba combina sensores, cilindros e software para fornecer dados de desempenho em tempo real para seu equipamento pneumático padrão. Esses dados permitem um monitoramento próximo de componentes individuais e fornecem aos usuários a visão de que precisam para passar de reparos de emergência para atualizações proativas.
Jeremy King, gerente de produto da tecnologia de detecção Bimba, disse que a inteligência da plataforma está no módulo de interface do sensor remoto (SIM), que pode ser facilmente conectado ao cilindro por meio de acessórios pneumáticos. O SIM usa pares de sensores para enviar dados (incluindo o cilindro condições, tempo de viagem, fim de viagem, pressão e temperatura) para o PLC para alerta e controle antecipado. Ao mesmo tempo, o SIM envia informações em tempo real para o PC ou gateway de dados IntelliSense. Este último permite que os gerentes acessem dados remotamente para análise.
Guelker disse que a plataforma VTEM da Festo pode ajudar os usuários finais a implementar sistemas baseados em IIoT. A plataforma modular e reconfigurável é projetada para empresas que produzem pequenos lotes e produtos de ciclo de vida curto.
As válvulas digitais na plataforma mudam de função com base em várias combinações de aplicativos de movimento para download. Outros componentes incluem processadores integrados, comunicações Ethernet, entradas elétricas para controle rápido de aplicativos analógicos e digitais específicos e sensores integrados de pressão e temperatura para análise de dados.
Jim é editor sênior da ASSEMBLY e tem mais de 30 anos de experiência em edição. Antes de ingressar na ASSEMBLY, Camillo foi editor do PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal e Milling Journal. Jim é formado em inglês pela DePaul University.
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