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Técnicas de comando pneumático

Técnicas de comando pneumático 024162

© SENAI-SP, 2008. a

2 edição. Organizado, atualizado e revisado pela Escola SENAI “Almirante Tamandaré” a partir de conteúdos extraídos da INTRANET e editorado por Meios Educacionais da Gerência de Educação da Diretoria Técnica do SENAI-SP.

Organização e atualização Revisão Coordenação editorial

Ilo da Silva Moreira Maurício Lopes Airton Lopes Pagani Gilvan Lima da Silva

a

1 edição, 1991 Elaboração

Ilo da Silva Moreira

SENAI

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Sumário

Introdução

7

Métodos intuitivo

9

Método cascata

23

Método passo a passo

45

Glossário

61

Referências

63

Anexos

65

SENAI-SP – INTRANET AA391-08



Técnicas de comandos pneumáticos

Introdução

O objetivo deste manual é o conhecimento dos métodos, das técnicas e dos procedimentos indispensáveis para a elaboração de esquemas pneumáticos de comando.

Esse reconhecimento fornecerá aos técnicos e desenhistas projetistas de máquinas as regras fundamentais para projeto e construção de circuitos pneumáticos de comando, facilitando a leitura e interpretação de esquemas pneumáticos e contribuindo consideravelmente para a localização de defeitos operacionais das máquinas.

Para melhor compreensão do assunto, o aluno deve dominar os conteúdos básicos de Pneumática Industrial, desenvolvidos anteriormente

Métodos de construção de esquemas pneumáticos de comando

Os esquemas pneumáticos de comando podem ser elaborados por meio de três diferentes métodos de construção, de acordo com a complexidade da seqüência de movimentos. Os métodos são: intuitivo, cascata e passo a passo.


7

Técnicas de comandos pneumáticos

Créditos Elaborador:

8

Ilo da Silva Moreira SENAI-SP – INTRANET AA391-08


Método intuitivo

O método intuitivo tem por base a experiência de trabalho, mas leva em conta também a própria intuição do técnico. É o método mais simples de todos e o mais indicado para seqüências diretas que não apresentam sobreposição de sinais (contrapressão) na pilotagem das válvulas direcionais que comandam os elementos de trabalho. No método intuitivo, tanto as válvulas do comando principal como os elementos de sinal (válvulas piloto) devem receber a alimentação de ar comprimido diretamente da rede de distribuição, após a unidade de conservação. Os procedimentos para a elaboração de esquemas de comando pelo método intuitivo são desenvolvidos a seguir.

•

Desenhar os elementos de trabalho. Seqüência: A + B + A - B - .

•

Seqüência: A + C + B - A - C - B +

1ª Fase:


9


Observe que os cilindros devem ser desenhados lado a lado, avançados ou recuados de acordo com a posição inicial da seqüência de movimentos. Desenhar as válvulas de comando principal. Seqüência: A + B + A - B - .

2ª Fase: •

As válvulas de comando principal, neste caso específico 1.1 e 2.1, deverão ser direcionais de 5/2 vias, com piloto duplo, podendo ainda serem utilizadas direcionais de 4/2 vias, também acionadas por piloto dos dois lados. Será sempre utilizada uma válvula de impulso para comandar cada um dos elementos de trabalho. 3ª Fase:

10

Desenhar os elementos de sinal.



Os elementos de sinal, também conhecidos como válvulas piloto, deverão ser direcionais de 3/2 vias, normais fechadas (NF) e com retorno por mola, aqui representados pelas válvulas 1.2, 1.3, 2.2 e 2.3. Essas válvulas devem ser desenhadas em número de duas, para cada válvula de comando principal. Neste momento, os acionadores dos elementos de sinal não devem ser representados, pois somente poderão ser definidos na 5ª fase, durante a análise dos passos da seqüência. Desenhar todas as linhas de trabalho, pilotagem, alimentação de ar e exaustão.

4ª Fase:

Na linha de alimentação de ar para todas as válvulas, deve ser utilizada uma unidade de conservação (0.1), como mostra o esquema anterior. Observação: O esquema pré-elaborado, nesta fase, serve para qualquer circuito

que possua até dois cilindros. Para circuitos que utilizam n elementos de trabalho, usam-se n válvulas de comando e 2n elementos de sinal, distribuídos da mesma forma. De acordo com os passos da seqüência de movimentos, desenhar os acionadores dos elementos de sinal e representar a posição de cada uma das válvulas piloto entre os cilindros.

5ª Fase:


11


Essa representação deverá ser feita com um traço vertical e o respectivo número do elemento de sinal, colocado no final do curso de avanço ou retorno dos cilindros. Devemos lembrar, também, que o primeiro passo da seqüência deverá ser comandado por um botão de partida. Seqüência: A + B + A - B - .

1º passo: acionando um botão de partida, deverá ocorrer o avanço do cilindro A,

que é o primeiro passo da seqüência de movimentos.

partida

A válvula que pilota o avanço do cilindro A é o elemento de sinal 1.2. Como se trata do primeiro passo da seqüência, a válvula 1.2 deve ser acionada por um botão de partida, conforme representado no esquema. 2º passo: quando o cilindro A alcançar o final do curso de avanço, acionará o

rolete de outro elemento de sinal cuja função é pilotar o avanço do cilindro B, que é o segundo passo da seqüência de movimentos.

12



A válvula que pilota o avanço do cilindro B é o elemento de sinal 2.2, posicionado no final do curso de avanço do cilindro A.. Com isso, desenha-se um rolete mecânico para acionamento da válvula 2.2 e representa-se sua posição real por um traço vertical acompanhado do número da válvula. 3º passo: quando o cilindro B alcançar o final do curso de avanço, será acionado o

rolete de outro elemento de sinal cuja função é pilotar o retorno do cilindro A, que é o terceiro passo da seqüência de movimentos.


13


A válvula que pilota o retorno do cilindro A é o elemento de sinal 1.3, posicionado no final do curso de avanço do cilindro B. Com isso, desenha-se um rolete mecânico para acionamento da válvula 1.3 e representa-se sua posição real por um traço vertical acompanhado do número da válvula. 4º passo: quando o cilindro A alcançar o final do curso de retorno, acionará o

rolete de outro elemento de sinal cuja função é pilotar o retorno do cilindro B, que é o último passo da seqüência de movimentos.

A válvula que pilota o retorno do cilindro B é o elemento de sinal 2.3, posicionado no final do curso de retorno do cilindro A. Assim, desenha-se um rolete mecânico para acionamento da válvula 2.3 e representa-se sua posição real por um traço vertical e o número da válvula.

14



Fim do ciclo: esquema final para A + B + A - B -

Quando o cilindro B alcançar o final do curso de retorno, encerra-se a seqüência de movimentos do circuito (fim do ciclo). Uma nova partida poderá ser dada acionando-se o botão da válvula 1.2. Este é o esquema final para a seqüência proposta (A + B + A - B - ). Como o esquema de comando deve ser desenhado sempre representando a máquina em posição de partida, observe que a válvula 2.3 está acionada pelo cilindro A, parado em sua posição final traseira. Tal acionamento é representado por um came desenhado sobre o rolete da válvula 2.3. A seqüência direta (A + C + B - A - C - B +) mencionada na 1a fase tem o seu esquema final apresentado a seguir.


15


Esquema final para A + C + B - A - C - B +

Existem circuitos cujas seqüências apresentam sobreposições de sinais, ou seja, contrapressão na pilotagem das válvulas de comando dos elementos de trabalho, ocasionando a interrupção dos movimentos dos cilindros. Tais circuitos podem ser elaborados pelo método intuitivo, improvisando-se válvulas acionadas por rolete escamoteável, também conhecido como gatilho, ao invés de se usarem os roletes mecânicos convencionais. A utilização de gatilhos para construção de esquemas pneumáticos de comando com problema de contrapressão é apresentada a seguir. Esquema de comando paraA + B + B - A -

16



Observe que o esquema de comando foi construído pelo método intuitivo para cumprir a seqüência de movimentos proposta. Porém, existem problemas de sobreposição de sinais no primeiro e no terceiro passos de acionamento. 1o passo: acionando-se o botão da válvula 1.2, o cilindro A deveria avançar.

Entretanto, note que o cilindro B, parado na sua posição final traseira, mantém acionada a válvula 1.3 pressurizando o piloto 12 da válvula de comando 1.1 e evitando que a válvula 1.2 possa dar a partida ao ciclo.

2o passo: quando o cilindro B alcançar o final do curso de avanço, acionará o

rolete da válvula 2.3 cuja função é pilotar o retorno do cilindro B, que é o terceiro passo da seqüência de movimentos. Entretanto, observe que o cilindro A, parado na sua posição final dianteira, mantém acionada a válvula 2.2 pressurizando o piloto 14 da válvula de comando 2.1 e evitando que a válvula 2.3 possa pilotar o retorno do cilindro B.


17


Essas contrapressões geradas pelas válvulas 1.3 e 2.2 interromperão a seqüência de movimentos do circuito. Para que isso não ocorra, devemos substituir os roletes convencionais das válvulas 1.3 e 2.2 por roletes escamoteáveis, também conhecidos por gatilhos, como mostra o esquema de comando final, na página a seguir. Esquema final para A + B + B - A -

O sentido no qual o gatilho deve ser acionado é representado no esquema por uma seta convergindo para o traço vertical que indica a posição real da válvula no 18



circuito. As válvulas acionadas por gatilho são colocadas alguns milímetros antes do final do curso dos cilindros. Dessa forma, quando o pistão atinge sua posição final, o gatilho é desacionado para que o elemento de sinal não mantenha pressurizado o piloto da válvula de comando principal. Esquema de comando final para a seqüênciaA + A - B + B -

Nesse caso, ocorreria uma sobreposição de sinais quando o cilindro B alcançasse o final do curso de avanço e acionasse o rolete da válvula 2.3. Essa válvula tem a função de pilotar o retorno do cilindro B, que é o último passo da seqüência de movimentos. Observe que o cilindro A, parado na sua posição final traseira, manteria acionado o rolete da válvula 2.2 pressurizando o piloto 14 da válvula de comando 2.1 e impedindo que a válvula 2.3 pudesse pilotar o retorno do cilindro B. Portanto, o responsável pela contrapressão na pilotagem da válvula de comando do cilindro B é o elemento 2.2. Para evitar essa contrapressão, devemos substituir o rolete mecânico convencional da válvula 2.2 por um gatilho que deverá ser acionado com o retorno do cilindro A, conforme é indicado pela seta no esquema de comando final. É importante salientar, mais uma vez, que é uma improvisação utilizar roletes escamoteáveis como acionadores das válvulas piloto para evitar sobreposições de SENAI-SP – INTRANET AA391-08

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sinais em comandos pneumáticos. Em alguns casos, eles podem não atender ao funcionamento desejado, dependendo das características operacionais da máquina. Isso ocorre devido a movimentos simultâneos parciais provocados pelo fato de os gatilhos serem montados pouco antes do final de curso dos cilindros, fazendo com que o movimento posterior seja iniciado antes do término do movimento anterior.

Existe outra maneira para sedas evitar que asdeválvulas de Para roletes convencionais contrapressões na pilotagem válvulas comando. isso, basta instalarcriem temporizadores pneumáticos, normalmente abertos, em série com as válvulas responsáveis pelas sobreposições de sinais, isto é, entre a válvula de rolete e o piloto da válvula de comando principal, conforme apresentado a seguir. Esquema de comando final paraA + B + B - A -, utilizando temporizadores para corte de sinal:

Observe que os temporizadores formados por válvulas direcionais de 3/2 vias NA e por reguladoras de fluxo têm a função de cortar os sinais de pilotagem provenientes das válvulas responsáveis pelas contrapressões durante a seqüência de movimentos do circuito. Nesse caso, a válvula 1.3, que permanece acionada no final do curso de retorno do cilindro B, não prejudica a partida, pois o temporizador NA 1.5 evita que o sinal alcance o piloto 12 da válvula 1.1. 20



Além disso, a válvula 2.2, posicionada no final do curso de avanço do cilindro A, provocaria uma contrapressão no piloto 14 da válvula 2.1, interferindo na pilotagem de retorno do cilindro B; isso é evitado pelo temporizador NA 2.4. Esquema de comando final paraA + A - B + B -, utilizando temporizadores para corte de sinal:

Quando o cilindro A aciona o rolete da válvula 2.2, o temporizador NA 2.4 permite a pilotagem da válvula 2.1 para que o cilindro B avance. Como a válvula 2.2 é mantida acionada pela cilindro A, o temporizador é então pilotado, bloqueando o sinal da válvula 2.2 para que ele não interfira na pilotagem de retorno do cilindro B quando a válvula 2.3 for acionada. Observação: Os circuitos pneumáticos podem ser facilmente elaborados pelo

método intuitivo quando apresentarem seqüências diretas, onde os elementos de trabalho se movimentam no retorno da mesma ordem de avanço, ou seqüências indiretas simples, onde não há repetições de movimentos de um cilindro dentro do mesmo ciclo. No entanto, quando se tratar de seqüências indiretas complexas, que sempre causam problemas graves de sobreposições de sinais, os métodos mais indicados para a construção de esquemas de comando são o cascata e o passo a passo.


21


Exercício

1. Desenhe o circuito de comando pneumático para a seqüência A + B + (A - C +) B - C -

Créditos

Elaborador:

22



Método cascata

O Método cascata consiste em cortar a alimentação do ar comprimido dos elementos de sinal que estiverem provocando contrapressão na pilotagem de válvulas de comando, interferindo, dessa forma, na seqüência de movimentos dos elementos de trabalho. No método cascata, todos os elementos de sinal devem receber alimentação de ar comprimido de linhas secundárias, chamadas de grupos de alimentação de ar. Esses grupos são controlados por válvulas distribuidoras de 5/2 vias, montadas de tal forma que seja alimentado apenas um grupo de cada vez, enquanto os demais permanecem descarregados para a atmosfera. O número de grupos ou linhas de alimentação utilizado em um circuito é determinado dividindo-se criteriosamente a seqüência complexa em seqüências mais simples, nas quais cada elemento deve aparecer apenas uma vez. Os procedimentos para elaboração de esquemas de comando pela método cascata são desenvolvidos a seguir. 1ª Fase:

Escrever de forma abreviada a seqüência de movimentos do circuito a ser

elaborado. A+B+A-BA+B+B-AA+C+B-A-C-B+ A+B+C+A-D+B-D-CA+B-B+A-B-B+ A+A-B+B-


23


2ª Fase:

Verificar se a seqüência é direta ou indireta.

Dividindo-se a seqüência ao meio, se a letras estiverem na mesma ordem nas duas metades da seqüência, trata-se de uma seqüência direta. Do contrario, se as letras estiverem dispostas em ordem diferente de uma metade da seqüência em relação à outra, trata-se de uma seqüência indireta.

A + B+

A-B-

seqüência direta

A + B+

B - A-

seqüência direta

A + C+ B -

A + B+ C + A

A + B - B+

A +A -

A - C- B

seqüência direta

D+B-D-C-

A - B - B+

B+B-

seqüência direta

seqüência direta

seqüência direta

Nos dois últimos exemplos, embora as letras apareçam dispostas na mesma ordem nas duas metades da seqüência, um mesmo cilindro executa dois movimentos em uma mesma metade de seqüência. Quando isso ocorre, trata-se também de uma seqüência indireta. Em seqüências que apresentam movimentos simultâneos de dois ou mais cilindros, pode-se inverter a ordem dos cilindros dentro dos parênteses sem alterar a seqüência srcinal. Desta forma, seqüências que aparentemente são indiretas podem ser constituídas em seqüências diretas. A+B-

(B + A - )

A + B + (A -

24

= A+ B -

(A - B + )

C +) B - C = A + B + (C +

⇒

A-)B-C-


seqüência direta

⇒

seqüência direta


Observação: Quando os circuitos pneumáticos possuírem seqüências diretas, não há necessidade de se usar o método cascata para a elaboração do esquema de comando. Nesses casos, o método intuitivo é mais simples e, portanto, o mais indicado. Porém, em se tratando de seqüências indiretas, siga as instruções fornecidas nas fases seguintes para a elaboração do esquema pela método cascata, evitando as contrapressões na pilotagem das válvulas de comando.

3ª Fase: Dividir a seqüência em grupos, efetuando a leitura da esquerda para a direita e traçando linhas verticais que cortem a seqüência em segmentos. Cada letra poderá aparecer uma única vez cada segmento, considerando-se que cada cilindro poderá movimentar-se apenas uma vez em cada um dos grupos. A+B+

B-A-

grupo I

grupo II

A+B+C+

A-D+B-

D-C-

grupo I

grupo II

grupo III

A+B-

B+A-

B-

B+

I

II

III

IV

A+

A-B+

B-

I

II

I

No último exemplo, observe que o terceiro grupo da divisão da seqüência possui um único movimento (B-). Como o cilindro B não aparece no primeiro grupo, podemos considerar o último movimento da seqüência como pertencente ao grupo I. Esse recurso faz com que possamos economizar um grupo de alimentação de ar, reduzindo o número de válvulas a serem utilizadas no circuito. 4ª Fase:

Determinar a seqüência de acionamento do circuito, considerando as

mudanças de grupo como passos no funcionamento do circuito. A+B+

B-A-

I

II

o

o

o

o

o

o

1

2

3

4

5

6

II → I

A+

B+

I → II

B-

A-


25


1º passo: mudança da alimentação de ar do grupo II para o grupo I II(

I).

2º passo: cilindro A avança (A +). 3º passo: o cilindro B avança (B +). 4º passo: mudança da alimentação de ar do grupo I para o grupo II I(

II).

5º passo: o cilindro B retorna (B -). 6º passo: o cilindro A retorna (A -), fim do ciclo.

Outros exemplos: A+B+C+

A-D+B-

D-C-

I

II

III

o

o

o

o

o

o

o

o

1

2

3

4

5

6

7

8

III

A+

B+

C+

I → II

A-

D+

B-

o

o

9 II

→

o

10

11

D-

C-

III

1º passo: mudança da alimentação de ar do grupo III para o grupo I III (

I).

2º passo: o cilindro A avança (A +). 3º passo: o cilindro B avança (B +). 4º passo: o cilindro C avança (C +). 5º passo: mudança da alimentação de ar do grupo I para o grupo II( I

II).

6º passo: o cilindro A retorna (A -). 7º passo: o cilindro D avança (D +). 8º passo: o cilindro B retorna (B -). 9º passo: mudança da alimentação de ar do grupo II para o grupo III (II

III).

10º passo: o cilindro D retorna (D -). 11º passo: o cilindro C retorna (C -), fim do ciclo. A+B-

B+A-

B-

B+

I

II

III

IV

o

o

o

o

o

o

1

2

3

4

5

6

IV → I

A+

B-

I → II

B+

A-

o

o

7 II

→

o

8 III

B-

o

9 III

→

10 IV

B+

1º passo: mudança da alimentação de ar do grupo IV para o grupo I IV (

I).

2º passo: o cilindro A avança (A +). 3º passo: o cilindro B retorna (B -). 4º passo: mudança de alimentação de ar do grupo I para o grupo II I( 5º passo: o cilindro B avança (B +). 6º passo: o cilindro A retorna (A -). 26


II).


7º passo: mudança da alimentação de ar do grupo II para o grupo IIIII(

III).

8º passo: o cilindro B retorna (B -). 9º passo: mudança da alimentação de ar do grupo III para o grupo IVIII(

IV).

10º passo: o cilindro B avança (B +), fim do ciclo. A+

A-B+

B-

I

II

I

o

1 A+

o

o

2 I

→

II

3 A-

o

4 B+

o

o

5 II

→

I

6 B-

1º passo: o cilindro A avança (A +). 2º passo: mudança da alimentação de ar do grupo I para o grupo II I(

II).

3º passo: o cilindro A retorna (A -). 4º passo: o cilindro B avança (B -). 5º passo: mudança da alimentação do ar do grupo II para o grupo I II(

I).

6º passo: o cilindro B retorna (B -), fim do ciclo. Observação: Como o último passo do ciclo ocorreu com a alimentação de ar no grupo I e o primeiro movimento ocorrerá dentro do mesmo grupo, na hora da partida não haverá necessidade de se mudar a cascata de grupo, bastando, apenas, pilotar o avanço do cilindro A. Dessa forma, a válvula piloto, acionada pelo botão de partida, deverá ser montada acima das linhas dos grupos, recebendo alimentação de ar do grupo I. 5ª Fase:

Desenhar todos os elementos de trabalho do circuito ligado às suas

respectivas válvulas de comando de duplo piloto.

6ª Fase:

Desenhar a cascata com tantos grupos de alimentação de ar quantos foram

encontrados na divisão de seqüência 3( a Fase). O número de válvulas necessárias para controlar as linhas de alimentação de ar é igual ao número de grupos menos um. SENAI-SP – INTRANET AA391-08

27


(número de válvulas = número de grupos - 1)

•

Para 2 grupos de alimentação de ar:

Pilotando-se a válvula distribuidora do lado direito, a linha I será pressurizada e a linha II, descarregada para a atmosfera. Pilotando-se a válvula do lado esquerdo, a linha II será pressurizada e a linha I, descarregada.

•


Pilotando-se a válvula 0.1 do lado esquerdo, a linha III será pressurizada ao mesmo tempo em que a válvula 0.2 será pilotada do lado direito, descarregando para a atmosfera as linhas I e II.

28



•


Observe que pilotando-se a cascata para pressurizar uma determinada linha de alimentação de ar, a linha anterior é automaticamente descarregada para a atmosfera por meio da inversão simultânea da válvula seguinte. Não importa a complexidade da seqüência desejada. O método de construção da cascata é o mesmo para qualquer número de grupos de alimentação de ar, variando apenas o número de válvulas distribuidoras utilizadas na cascata. O funcionamento de uma cascata com quatro grupos de alimentação de ar será apresentado, a seguir, em todas as etapas da seqüência.


29


30

•

Linha I pressurizada; linhas II, III, e IV descarregadas:

•

Linha II pressurizada; linhas I, III, e IV descarregadas:



•

Linha III pressurizada; linhas I, II, e IV descarregadas:

•

Linha IV pressurizada; linhas I, II e II descarregadas:


31


Observação: A cascata deve ser desenhada alimentando sempre o grupo em que ocorreu o último movimento da seqüência. 7ª Fase:

Desenhar os elementos de sinal respeitando rigorosamente a seqüência de

acionamento do circuito determinada na 4ª Fase. Quando num passo de acionamento um cilindro tiver de se movimentar, o elemento de sinal receberá ar da linha da cascata correspondente ao grupo em que deverá ocorrer esse movimento e pilotará a válvula de comando do referido cilindro. Entretanto, quando num passo de acionamento for necessário mudar a alimentação de ar de um grupo para outro imediatamente posterior, o elemento de sinal receberá ar da linha da cascata que estiver pressurizada (referente ao grupo anterior) e pilotará a válvula da cascata que alimenta o grupo seguinte. Todos os elementos de sinal devem ter 3/2 vias com acionamento por rolete mecânico e retorno por mola, com exceção daqueles que são responsáveis pela partida, geralmente acionados por botão.

As válvulas de comando dos cilindros, assim como a primeira válvula da cascata, recebem alimentação direta da rede. Os elementos de sinal, por sua vez, devem, com raras exceções, ser alimentados pelas linhas da cascata, obedecendo à seqüência de acionamento. Vamos considerar a seguinte seqüência: A+B+

B-A-

I

II

o

32

o

o

o

o

o

1

2

3

4

5

6

II → I

A+

B+

I → II

B-

A-



1º passo: Mudança da alimentação de ar do grupo II para o grupo I II(

I).

partida

Acionando-se o botão de partida da válvula 1.2, ocorre a mudança da alimentação de ar da linha II para a linha I da cascata. Observe que o elemento de sinal 1.2 recebe alimentação da linha II para pilotar a cascata para o grupo I.


33


2º passo: O cilindro A avança (A +).

Assim que a cascata é pilotada para alimentar o grupo I, ocorre o primeiro movimento do circuito (o cilindro A avança). Note que a válvula de comando 1.1 recebe pilotagem direta da linha I. Mesmo que o operador deixe de acionar a válvula 1.2, o cilindro A permanece avançando, pois as válvulas que comandam o cilindro e a cascata são válvulas de impulso.

34



3º passo: O cilindro B avança (B +).

Quando o cilindro A alcança o final do curso de avanço, aciona o elemento de sinal 2.2, o qual deverá dar início ao terceiro passo (avanço do cilindro B). Como o cilindro B deverá avançar dentro do grupo I da seqüência de movimentos do circuito, observe que a válvula 2.2 é alimentada pela linha I da cascata.


35


4º passo: Mudança da alimentação de ar do grupo I para o grupo II I(

II).

Quando o cilindro B alcança o final do curso de avanço, aciona o elemento de sinal 2.3, o qual deverá dar início ao quarto passo (mudança da cascata do grupo I para o grupo II). A mudança de grupo deve ser feita para cortar a alimentação da válvula 2.2. Se isso não acontecer, como o cilindro A mantém o rolete de tal válvula acionado, o elemento 2.2 provocará uma contrapressão no piloto da válvula 2.1 impedindo o movimento seguinte (retorno do cilindro B).

36



5º passo: O cilindro B retorna (B -).

Assim que a cascata é pilotada pelo elemento de sinal 2.3, alimentando o grupo II, o cilindro B retorna, pois a válvula de comando 2.1 recebe pilotagem direta II. Com o retorno do cilindro B, o elemento de sinal 2.3 é desacionado, mas, como a válvula que comanda a cascata é de impulso, a linha corresponde ao grupo II permanece alimentada.


37


6º passo: O cilindro A retorna (A -).

Quando o cilindro B alcança o final do curso de retorno, aciona o elemento de sinal 1.3, o qual deverá dar início ao sexto passo (retorno do cilindro A). Como o retorno do cilindro A deverá ocorrer dentro do grupo II da seqüência de movimentos do circuito, observe que a válvula 1.3 recebe alimentação de ar da linha II da cascata.

38



•

Fim do ciclo:

Quando o cilindro A alcança o final do curso de retorno, encerra-se a seqüência de movimentos do circuito (fim do ciclo). Uma nova partida poderá ser dada acionandose o botão da válvula 1.2. Observe que com o circuito parado no final do ciclo, o cilindro B está acionando o elemento de sinal 1.3, o qual mantém uma contrapressão na pilotagem da válvula de comando 1.1, impedindo a partida direta do ciclo A. Por esse motivo, a válvula de partida 1.2 pilota a cascata para o grupo I cortando a alimentação de ar do elemento de sinal 1.3 para garantir o início de um novo ciclo. 8ª Fase:

Eliminar as extremidades das linhas de alimentação de ar comprimido

referentes a todos os grupos da cascata. SENAI-SP – INTRANET AA391-08

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Esquema final: A + B + B - A -(Método cascata):

Observações •

Todos os circuitos pneumáticos devem ser desenhados em posição de final de

•

Os elementos de sinal que permanecerem acionados no final do ciclo do

ciclo, prontos para a partida.

circuito devem ter as linhas de alimentação, exaustão e trabalho desenhadas do lado do rolete mecânico de acionamento. Além disso, devem ser representados com seus respectivos cames de acionamento. •

As condições marginais, como ciclos único e contínuo, parada de emergência, verificação de depósito, desbloqueio da parada de emergência e outros, devem ser introduzidas, quando necessárias, somente após a seqüência básica ter sido projetada.

40



Se um cilindro tiver de executar vários movimentos durante um mesmo ciclo, os

•

elementos de sinal por ele acionados deverão, em cada acionamento, executar pilotagens diferentes de acordo com o grupo da cascata que estiver pressurizada. Nesses casos, utilizando-se válvulas de simultaneidade submetidas à pressão da linha pressurizada da cascata e do elemento de sinal alimentado diretamente pela rede, efetua-se com segurança o acionamento do novo passo da seqüência. Vamos considerar agora uma seqüência em que o último movimento ocorre já dentro do grupo I. Observe que, neste caso, a válvula de partida pilotará diretamente o primeiro movimento dos cilindros ao invés de mudar a cascata de grupo, como ocorreu na seqüência (A + B + B - A -). Seqüência indireta: A+

A-B+

B-

I

II

I

Números de grupos: 2 Número de válvulas na cascata:1 Passos de acionamento: 6 o

o

1

A+

o

2 I

→

II

o

o

o

3

4

5

6

A-

B+

II → I

B-


41


Esquema de comando cascata:

Vamos considerar agora uma seqüência na qual um cilindro executa dois movimentos de avanço e retorno durante um único ciclo. Seqüência indireta: A+B-

B+A-

I

B-

II

B+

III

IV

Números de grupos: 4 Número de válvulas na cascata:3 Passos de acionamento: 10 1

o

IV → I

42

2

o

A+

3

o

B-

o

4 I

→

5 II

o

B+

6

o

A-

7

o

II → III


o

o

8

9

B-

III → IV

o

10

B-


Esquema de comando cascata:


43


Exercício 1. Desenhe o circuito de comando cascata para a seqüênciaA + B + A - A + B - A -


44



Método passo a passo

O método passo a passo é outra técnica de elaboração de circuitos pneumáticos, cuja função é evitar que a sobreposição de sinais interfira na seqüência operacional do sistema. Ao contrário do método cascata, que apresenta certa complexidade na construção do circuito, a técnica de comando passo a passo facilita em muito o trabalho do projetista, pois a elaboração do circuito torna-se puramente mecânica em virtude da utilização de regras simples. Os circuitos pneumáticos elaborados pelo método passo a passo são bastante confiáveis, uma vez que asseguram o bom funcionamento de máquinas automáticas. Apresentam, no entanto, uma desvantagem se comparados a circuitos construídos por outros métodos, pois elevam significativamente o custo da máquina devido ao grande número de componentes pneumáticos nela empregados. Na elaboração de circuitos pelo método passo a passo, devemos dividir a seqüência de movimentos da máquina em grupos, de modo que cada passo da seqüência constitua um grupo diferente para a alimentação de ar comprimido. Consequentemente, o número de linhas de alimentação de ar é igual ao número de movimentos da seqüência. As linhas referentes aos grupos de alimentação de ar são controladas por válvulas distribuidoras de 3/2 vias, pilotadas de forma que seja alimentada uma linha de cada vez. Isso evita contrapressões nos pilotos das válvulas que comandam diretamente os elementos de trabalho. Na técnica de comando passo a passo, a pilotagem das válvulas de comando dos cilindros e todos os elementos de sinal devem receber alimentação de ar dos grupos, de acordo com a seqüência de movimentos do circuito. Somente as válvulas que alimentam os grupos é que receberão ar comprimido diretamente da rede. Os procedimentos para a elaboração de esquemas de comando pelo método passo a passo serão descritos a seguir. SENAI-SP – INTRANET AA391-08

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1ª Fase:

Escrever de forma abreviada a seqüência de movimentos do circuito a ser

elaborado. A+B+B-AA+A-B+BA+B-B+A-B-B+

Observação: Para justificar a elaboração de um esquema de comando pelo método passo a passo, a seqüência de movimentos do circuito dever ser indireta,

pois, o método intuitivo será o mais indicado. 2ª Fase:

Dividir a seqüência em grupos lembrando que cada movimento (passo) da

seqüência corresponde a um grupo.

A+

B+

B-

A-

I

II

III

IV

A+

A-

B+

B-

I

II

III

IV

A+

B-

B+

A-

B-

B+

I

II

III

IV

V

VI

Observação: No método passo a passo, ao efetuarmos a divisão da seqüência,

encontraremos sempre um número par de grupos de alimentação de ar, com exceção das seqüências com movimentos simultâneos que poderão apresentar um número ímpar de grupos. 3ª Fase:

Desenhar os elementos de trabalho do circuito ligados às suas respectivas

válvulas de comando de duplo piloto.

46



4ª Fase:

Desenhar o comando passo a passo com tantos grupos de alimentação de

ar quantos foram encontrados na divisão da seqüência ( 2a Fase). O número de válvulas necessárias para controlar as linhas de alimentação de ar é igual ao número de grupos encontrados na divisão da seqüência.

•


Pilotando-se a válvula 0.1 do lado esquerdo, a linha I será pressurizada e, com isso, a válvula 0.4 será pilotada do lado direito descarregando a linha IV para a atmosfera. Uma a uma, as válvulas distribuidoras 0.1, 0.2, 0.3 e 0.4 serão pilotadas pelos elementos de sinal, de acordo com a ordem de acionamento dos elementos de sinal, pressurizando uma linha de alimentação de ar de cada vez para que ocorra a seqüência de movimentos exigida no circuito.

•


Observações: O comando passo a passo deve ser desenhado alimentando

sempre a última linha, pois o último movimento da seqüência ocorreu no último grupo. A regra para desenhar o comando é a mesma para qualquer número de grupos, variando apenas o número de linhas e de válvulas. SENAI-SP – INTRANET AA391-08

47


5ª Fase:

Ligar os pilotos das válvulas de comando dos cilindros às linhas de

alimentação de ar de acordo com os grupos determinados na divisão da seqüência de movimentos do circuito. Exemplos:

A+

B+

B-

A-

I

II

III

IV

Ligar: •

piloto de avanço do cilindro A na linha I;

•

piloto de avanço do cilindro B na linha II;

•

piloto de retorno do cilindro B na linha III;

•

piloto de retorno do cilindro A na linha IV.

A+

A-

B+

B-

I

II

III

IV

Ligar: •

•

piloto de avanço do cilindro A na linha I; piloto de retorno do cilindro A na linha II;

•

piloto de avanço do cilindro B na linha III;

•

piloto de retorno do cilindro B na linha IV.

A+

B-

B+

A-

B-

B+

I

II

III

IV

V

VI

Ligar: •

piloto de avanço do cilindro A na linha I;

•

piloto de retorno do cilindro B na saída de uma válvula alternadora e suas entradas nas linhas II e V;

•

piloto de avanço do cilindro B na saída de uma válvula alternadora e suas entradas nas linhas III e VI; •

48

piloto de retorno do cilindro A na linha IV.



6ª Fase:

Desenhar os elementos de sinal pilotando as válvulas do comando passo a

passo de acordo com a seqüência de movimentos do circuito. Os elementos de sinal devem ser acionados por rolete mecânico, com exceção daqueles que são responsáveis pela partida, geralmente acionados por botão. Todos os elementos de sinal, com raras exceções, devem ser alimentados pelas linhas referentes aos grupos do comando passo a passo, sendo que o ar da linha atualmente deverá ser usado para pilotar a linha posterior. Vamos considerar a seguinte seqüência:

A+

B+

B-

A-

I

II

III

IV

1º passo: Mudança da alimentação de ar do grupo IV para o grupo I para que o

cilindro A avance (partida).

Acionando-se o botão de partida da válvula 1.2, ocorre a mudança da alimentação de ar da linha IV para linha I do comando passo a passo e o cilindro A avança. Observe que o elemento de sinal 1.2 recebe alimentação da linha IV para pilotar o comando passo a passo para o grupo I.


49


2º passo: Mudança da alimentação de ar do grupo I para o grupo II para que o

cilindro B avance.

Quando o cilindro A alcança o final do curso de avanço, aciona o elemento de sinal 2.2, o que deverá mudar a alimentação de ar da linha I para a linha II do comando passo a passo para que o cilindro B avance.

50



3º passo: Mudança da alimentação de ar do grupo II para o grupo III para que o

cilindro B retorne.

Quando o cilindro B alcança o final do curso de avanço, aciona o elemento de sinal 2.3, o que deverá mudar a alimentação de ar da linha II para linha III do comando passo a passo para que o cilindro B retorne.


51


4º passo: Mudança de alimentação de ar do grupo III para o grupo IV para que o

cilindro A retorne.

Quando o cilindro B alcança o final do curso de retorno, aciona o elemento de sinal 1.3, o qual deverá mudar a alimentação de ar da linha III para linha IV do comando passo a passo para que o cilindro A retorne.

52



Fim do ciclo:

Quando o cilindro A alcança o final do curso de retorno, encerra-se a seqüência de movimentos do circuitos (fim do ciclo). Uma nova partida poderá ser dada por meio do acionamento do botão da válvula 1.2. 7ª Fase:

Eliminar as extremidades das linhas de alimentação de ar comprimido

referentes a todos os grupos do comando passo a passo.


53


Esquema final: A + B + B - A - (Método passo a passo)

Observação: Alguns fabricantes de equipamentos pneumáticos sugerem a

utilização de válvulas de simultaneidade (elemento E) no piloto das válvulas de comando passo a passo. Desta forma, os elementos de sinal passam a ser alimentados diretamente pela rede de distribuição de ar e a segurança do acionamento seqüencial é garantida pelas válvulas de simultaneidade 0.6, 0.7, 0.8 e 0.9, as quais recebem ar dos elementos de sinal e da linha atuante para pilotar a linha seguinte, conforme demonstrado, a seguir, para a seqüênciaA + B + B - A -.

54



Esquema final: A + B + B - A - (Método passo a passo utilizando elementos E)

Vamos considerar agora a seguinte seqüência: Seqüência indireta: A + A - B + B Número de grupos: 4

A+

A-

B+

B-

I

II

III

IV

Número de válvulas do comando passo a passo:4


55


Esquema de comando passo a passo:

Vamos considerar uma outra seqüência: Seqüência indireta: A + B - B + A - B - B + Números de grupos: 6

A+

B-

B+

A-

B-

B+

I

II

III

IV

V

VI

Número de válvulas no comando passo a passo:6

56



Esquema de comando passo a passo:


57


Exercícios

1. Desenhe o circuito de comando passo a passo para a seqüência A+B+A-A+B-A-

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2. Nos elementos de sinal representados abaixo, indique com A os que forem normalmente abertos e com F os que forem normalmente fechados. a. ( )

b. ( )

c. ( )

d. ( )

3. Nas seqüências representadas abaixo, indique com D as que forem diretas e com I as indiretas. a.

( )

A+F+B-C+B+C-A-F-

b. (

)

A+B+A-B-A+B+A-B-

c. (

)

C+A+D+B-C-A-D-B+

d. (

)

B+D+A-C-B-D-A+C+E+E-

4. Divida as seqüências abaixo indicandoo menor número possível de grupos de alimentação para cada uma delas. a. A + B - B + A - B - B +

= _____ grupos

b. A + B + C + B - C - D + A - D -

= _____ grupo

c. B - A + D + C - C + C - A - D - C + B + d. A + B + B - A - C + C -

= _____ grupo

= _____ grupos SENAI-SP – INTRANET AA391-08

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5. Coloque um V nas afirmações verdadeiras e um F nas falsas: a. (

)

A técnica de comando passo a passo facilita o trabalho do projetista,

pois a elaboração do circuito pneumático torna-se puramente mecânica através da utilização de regras simples. b. (

)

Os circuitos pneumáticos elaborados pelo método passo a passo não

são confiáveis, pois não asseguram o funcionamento correto da seqüência de movimentos. c. (

)

A técnica passo a passo, devido ao grande número de componentes

pneumáticos exigidos, eleva consideravelmente o custo das máquinas. d. (

)

No método passo a passo, encontraremos sempre um número ímpar de

grupos de alimentação de ar ao efetuarmos a divisão da seqüência. e. (

)

Tanto no método cascata como no passo a passo, os circuitos devem

ser desenhados alimentando sempre o grupo em que ocorreu o último movimento da seqüência de trabalho.


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Glossário

Glossário de termos técnicos

Came: curva de acionamento mecânico para válvulas direcionais.

Condições marginais: acionamentos pneumáticos secundários que melhoram as condições de trabalho de um circuito; acionamentos opcionais.

Elementos de sinal: válvulas direcionais que pilotam as válvulas de comando principal.

Elementos de trabalho: cilindros, motores ou outros componentes pneumáticos capazes de converter a energia pneumática em movimento mecânico.

Exaustão: descarga de ar comprimido para a atmosfera.

Rolete escamoteável: rolete que permite o acionamento de válvulas direcionais apenas numa direção; conhecido também como gatilho.

Sobreposição de sinais:contrapressão nas linhas de pilotagem.

Temporizadores pneumáticos:válvulas pneumáticas de retardo de sinal.

Válvula de comando principal: dispositivo que aciona diretamente os elementos de trabalho.

Válvula de impulso: válvula pilotada por ar comprimido de ambos os lados, sem retorno por mola SENAI-SP – INTRANET AA391-08

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Referências

ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 8896 - Símbolos gráficos para sistemas e componentes hidráulicos e pneumáticos - Símbolos básicos e funcionais. Junho de 1985. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 8897 - Símbolos gráficos para sistemas e componentes hidráulicos e pneumáticos - Transformações de energia. Junho de 1985. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 8898 - Símbolos gráficos para sistemas e componentes hidráulicos e pneumáticos - Distribuição e regulagem da energia. Junho de 1985. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 13198 - Válvula de controle direcional pneumática de cinco vias - Sistema de codificação para especificação das funções da válvula. Agosto de 1994. SENAI-SP. Técnicas de Comando Pneumático. Por Ilo da Silva Moreira. Programa de Publicações Técnicas e Didáticas. São Paulo, 1991. (Série Tecnologia Industrial)


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64



Anexos

Anexo A Simbologia pneumática utilizada neste manual

•

Componentes pneumáticos: Símbolo

Descrição Fonte de alimentação de ar comprimido Descarga de ar para a atmosfera

Unidade de conservação

Cilindro de ação simples com retorno por mola

Cilindro de ação dupla

Válvula direcional 3/2 vias NF (normal fechada)

Válvula direcional 3/2 vias NA (normal aberta)

Válvula direcional 4/2 vias

Válvula direcional 5/2 vias


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Válvula reguladora de fluxo unidirecional

Válvula alternadora (elemento OU)

Válvula de simultaneidade (elemento E)

Conjunto temporizador NA (normal aberto)

Conjunto temporizador NF (normal fechado)

•

Acionadores: Símbolo

Descrição Manual

Botão

Botão com trava

Alavanca

Pedal

Apalpador

Rolete mecânico

Rolete escamoteável (gatilho)

Came de acionamento

Pressão piloto

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Solenóide

Servopiloto

Mola

Anexo B: Denominação dos componentes pneumáticos

•

Elementos de trabalho: (A, B, C, D...) 1.0, 2.1, 3.0, ..., n.0

primeiro número = em ordem crescente, a partir do 1 segundo número = 0

•

Elementos de comando: 1.1, 2.1, 3.1, ..., n.1

primeiro número = número do cilindro segundo número = número 1

•

Elementos de sinal que pilotam o avanço de cilindros: 1.2, 1.4, 4.8, 3.10, ...

primeiro número = número do cilindro segundo número = número par em ordem crescente, a partir do 2

•

Elementos de sinal que pilotam o retorno de cilindros: 1.3, 1.5, 6.3, 7.9, ...

primeiro número = número do cilindro segundo número = número ímpar em ordem crescente, a partir do 3

•

Elementos ligados à alimentação de ar: 0.1, 0.2, 0.3, ..., 0.n

primeiro número = 0 segundo número = em ordem crescente, a partir do 1

•

Elementos auxiliares que alteram a velocidade de avanço de cilindros: 1.02, 3.06, 4.08, ...

primeiro número = número do cilindro segundo número = 0 terceiro número = número par em ordem crescente, a partir do 2


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•

Elementos auxiliares que alteram a velocidade de retorno de cilindros: 1.01, 5.07, 9.05, ...

primeiro número = número do cilindro segundo número = 0 terceiro número = número ímpar em ordem crescente, a partir do 1

Anexo C: Representação de seqüências de movimentos

•

Forma algébrica: Na forma algébrica, representa-se o movimento de avanço de cilindros com o sinal + e o de retorno com o sinal -. A+B+A-BDeve ser lido: A avança, B avança, A retorna e B retorna A + (B + C+) B - C - A Deve se lido: A avança, B e C avançam, B retorna, C retorna e A retorna Observação: Neste exemplo, os parênteses indicam que os cilindros B e C se movimentam simultaneamente.

•

Forma gráfica: Seqüências de movimentos de cilindros podem ser representadas graficamente por meio do diagrama trajeto-passo. A+B+A-B-

A + (B + C +) B - C - A -


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