2.3 Cilindro neumático de movimiento lineal2.3.1 Generalidades

El cilindro neumático consiste en un cilindro cerrado con un pistón en su interiorque desliza y que transmite su movimiento al exterior mediante un vástago (figura 2.7).Se compone de las tapas trasera y delantera, de la camisa donde se mueve el pistón, delpropio pistón, de las juntas estáticas y dinámicas del pistón y del anillo rascador quelimpia el vástago de suciedad.

Pistón Camisa Anillo rascador

Tapa Juntas Tapatrasera del pistón delantera

Neumática e Hidráulica 27

Toma de erreposterior

Fig.2.7 Cilindro neumático de simple efecto y doble efecto. Fuente: Hoerbiger-Origa

En el cilindro neumático de doble efecto, el aire a presión entra por el orificio de lacámara trasera y, alllenarla, hace avanzar el vástago, que en su carrera comprime elaire de la cámara delantera que se escapa al exterior a través del correspondiente ori-ficio. En la carrera inversa del vástago se invierte el proceso, penetrando ahora el airepor la cámara delantera y siendo evacuado al exterior por el orificio de la cámaratrasera.

El cilindro neumático de simple efecto funciona de forma similar exceptuando quela carrera inversa se efectúa gracias a la acción del muelle.

En el cilindro neumático guiado, dos o más vástagos rígidos guiados proporcio-nan una antirotación al mecanismo acoplado al cilindro, evitando las fuerzas radialesy de torsión que la carga ejercería en un cilindro normal.

2.3.3 Cilindro de doble efecto tipo tándemEs un cilindro compuesto por dos cilindros de doble efecto acoplados en serie.

Aplicando simultáneamente presión sobre los dos émbolos se obtiene una fuerzaque equivale aproximadamente al doble a la de un cilindro del mismo diámetro.

ProPneu Versen 1.10(\32

Parámetros del sistema - Entradas

Dirección del movimientoPresión del aireM1!Isa móvil

Extensión6 bar10 Kg

CarreraÁnguloN° cilindros

200mmO grados1

Resultados

velocrded de lrnpectcConsumo de aire mlnimnvetccíced máximaAjustes PPV

0,23 mIs1,8266 Htros ,0,76 mIs

lOOqú

~l~+---------~~+----------7L-Hr-----------+EE¡.~+-------~----+-----.t~----~----------~ ~" "~ o~at-----Jt------~~~--------~r_--~~~~~o~~

Tiempo de posidonamientoEnergía cinética de impactovetocided media'vetocided media flujo eire

0,4 seg0,32 )0,5 mIs76,3 mis

...,t-\J""-.,. 1\ .,..-.;

""I \-: -ao

r--...- .r ..,.", -- oJo.

\ I1_ Aceleración I v

\• Presión de salida [-3'+ PresIón de entrada

\ •1,4

•O 0,13 0.26

Tiempo (s)0.4 0.53

240-r-------------,-------------,.------------,"',9

Fig. 2.20 Gráfico simulación impacto final carrera cilindro neumático. Fuente: FESTO

0.',53

Tiempo (s)

46 Actuadores neumáticos

Se utiliza cuando se necesitan fuerzas considerables, y existe un espacio insufi-ciente para colocar cilindros de diámetro superior.

Fig. 2.21 Cilindro doble efecto tipo tándem

2.3.4 Cilindros de doble efecto multiposiciónConsisten en dos o más cilindros de doble efecto acoplados en serie. Dos cilin-

dros con carreras diferentes permiten obtener cuatro posiciones diferentes del vásta-go (figura 2.22).

2.3.5 Cilindro neumático guiadoUno de los problemas que presentan los cilindros convencionales es el movi-

miento de giro que puede sufrir el vástago, ya que el pistón, el vástago y la camisadel cilindro son de sección circular, por lo que ninguno de ellos evita la rotación. Enalgunas aplicaciones la rotación libre no es tolerable por lo que es necesario algúnsistema antigiro.

Entre las soluciones figuran la adopción de pistones y camisas ovaladas, la ins-talación de unidades de guiado que aseguran la función de guiado del vástago gra-cias a elementos mecánicos exteriores formados por cojinetes de bronce sinterizadodentro de los cuales deslizan las varillas de guiado.

Neumática e Hidráulica 47

2Posiciones j 4

Pero uno de los sistemas que aparte de la función antigiro tiene otras ventajases el cilindro neumático guiado que contiene dos o más pistones con sus vástagos, loue da lugar a una fuerza doble de la de los cilindros convencionales. Gracias a los

amortiguadores, alcanza su posición final con suavidad, lo que proporciona un bajoruido en su funcionamiento.

Posición 1 = O + O = O mm

Posición 2 = O + 100 = 100 mm

Posición 3 = 200 + O = 200 mm

Posición 4 = 200 + 100 = 300 mm

Las aplicaciones típicas son el manejo de materiales con carga lateral elevada ymovimientos muy precisos tales como el manejo de cargas con reducción de veloci-dad y paro y el agarre de objetos en las operaciones con máquinas-herramientas,cuando un cilindro estándar es demasiado débil para la aplicación.

Fig. 2.22 Cilindro neumático multiposición. Fuente: SEAS

En la figura 2.23 puede verse un cilindro neumático guiado con sus curvas ca-racterísticas de funcionamiento.

48 Actuadores neumáticos

2.3.6 Cilindro neumático sin vástagoCuando el espacio disponible para el cilindro es limitado, el cilindro neumático

sin vástago es la elección. Puede tener una carrera relativamente larga de unos 800mm y mayor. El arrastre del carro portacargas exterior puede hacerse de forma me-cánica o magnética (figura 2.24).

Placa

Rascadorlimpiador

En el arrastre mecánico, el cuerpo del cilindro está provisto de una ranura longi-tudinal por donde desliza una brida recubierta por una junta de caucho que garanti-za la estanqueidad del cilindro y que une el pistón con el carro portacarga. El final dela carrera del cilindro viene determinado por un vástago o macho.

Cuerpo Junta t6rica Vástago debloqueo

~ -----= -

Figura 2.23 Cilindro neumático guiado

Neumática e Hidráulica 49

Tapa Corredero Topa

"':~'.'.,"l'~----+-~¡I ~~---.J...J

Ranur,alongl1udlnal

""""a' co~.,~

Pmbn .-ImlJnti plstbn

AlTaStTe magné:tico

Tr."Isferancia da corgos

ApertUTO de puertas

En el arrastre magnético el cuerpo del cilindro es de acero inoxidable magnético,y en su interior desliza el émbolo provisto de imanes permanentes. Su movimientoes seguido magnéticamente por una corredera externa provista también de imanespermanentes. La estanqueidad se logra con tapas roscadas provistas de tomas para laalimentación de aire. La fuerza que ejerce este sistema es algo inferior a la de arrastremecánico, debiendo señalar que no puede montarse en vertical ya que si se supera lacarga admisible tiene lugar el desenganche magnético y la carga cae. Si esta condi-ción se presenta en el cilindro con arrastre mecánico, la carga no se mueve y quedainmóvil sin caerse.

To~de efre

Entre las aplicaciones de los cilindros neumáticos sin vástago figuran la trans-ferencia y alimentación de cargas, la apertura de puertas, etc.

Fig. 2.24 Cilindro neumático sin vástago

2.3.7 Cilindro neumático de impactoEl vástago de este cilindro se mueve a una velocidad elevada del orden de los

10 mi s y esta energía se emplea para realizar trabajos de marcado de bancadas demotor, de perfiles de madera, de componentes electromecánicos y trabajos en pren-sas de embutición, estampado, remachado, doblado, etc.

50 Actuadores neumáticos

Wthlulodistribuidora4/2

Disponen de un cilindro neumático de doble efecto con dos cámaras, la poste-rior B de mayor sección, aunque inicialmente el aire sólo actúa sobre una pequeñaárea de diámetro c gracias a una junta anular C. Al accionar una válvula distribuido-ra (figura 2.25),el aire en la cámara anterior A escapa a la atmósfera mientras que lacámara posterior B se va llenando de aire a presión. En el instante en que la fuerzaejercida por la presión de aire en la superficie e supera la del aire en escape en la cá-mara anterior A, se aplica entonces plena presión a toda la superficie del émbolo enla cámara posterior B, con lo que se consigue una gran aceleración y se alcanzan ve-locidades del orden de 7,5 a 10mi s, cuando lo normal es de 0,1 a 1 mi s.

Fig. 2.25 Cilindro neumático de impacto

2.3.8 Cilindro neumático de fuelleEl cilindro neumático de fuelle (motor neumático de fuelle) incorpora un cilin-

dro de doble efecto, un sistema de accionarniento de válvula de control direccional ydos tornillos de regulación de velocidad de avance y retroceso (figura 2.26).

En la tabla 2.4 puede verse el empuje desarrollado para varios tamaños de ci-lindros y en la figura 2.26el cilindro y una curva que relaciona la presión del aire conla velocidad del vástago cuando no hay carga en el cilindro.

Neumática e Hidráulica 51

Tabla 2.4 Características Cilindro neumático defuelle. Fuente:Schrader

Tamaño orificio (mm) 30 45 64 92Area del pistón de avan-ce (cm2) 7,9 15,5 31,6 66,6Área del pistón de retro-ceso (cm2) 5,9 13,5 29,7 63,7

Presión del aire (bar) Empuje teórico en Newton

0,7 53 107 222 4581,4 107 214 445 916

2,07 165 320 667 1.379

2,75 214 427 890 1.8373,44 271 534 1.108 2.2954,1 325 641 1.330 2.7535,5 436 854 1.775 3.6746,9 543 1.068 2.220 4.591

8,27 649 1.281 2.664 5.51110,3 814 1.601 3.327 6.886

~ 7S~~++~~FF=+~~a.~ 50 f-b.f'-+--!-+-+--l-HQ! 2S rl

f-r -b?=F+=fI=j:==~~:!='ooJ=i,='=:> .:--'-! .!..1~-'--J.--,I--L.L..L..L..L-'---'~

Presión det etre - bar

Fig. 2.26 Cilindro neumático de fuelle. Fuente: Schrader

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