Neumática AUTOMATIZACION

2015

NEUMÁTICA

AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN

Contenido I.

INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 4

II.

FUNDAMENTOS FÍSICOS........................................................................................................ 4 1.

Presión............................................................................................................................... 4

2.

Presión relativa.................................................................................................................. 4

3.

Relación presión-volumen................................................................................................. 4

4.

Relación volumen-temperatura ........................................................................................ 5

5.

Relación presión temperatura .......................................................................................... 5

6.

Ecuación de los gases perfectos ........................................................................................ 5

7.

Caudal ................................................................................................................................ 5

8.

Cálculo del consumo de aire atmosférico en un cilindro de doble efecto........................ 5

9.

Cálculo de vástago............................................................................................................. 5

10.

Cálculo de la camisa del cilindro ................................................................................... 6

11.

Cálculo de los tirantes ................................................................................................... 6

PRODUCCIÓN, DISTRIBUCIÓN Y TRATAMIENTO DE AIRE COMPRIMIDO ................................. 7

III. 1.

Producción......................................................................................................................... 7

1.1.

Compresores de émbolo alternativo ............................................................................ 7

1.2.

Compresores de membrana .......................................................................................... 7

1.3.

Compresor celular de paletas ....................................................................................... 8

1.4.

Compresor de tornillo ................................................................................................... 8

1.5.

Turbocompresores axial y radial ................................................................................... 8

1.6.

Elección del compresor ................................................................................................. 9

1.6.1.

Caudal ........................................................................................................................ 9

1.6.2.

Presión....................................................................................................................... 9

1.7.

Secado ........................................................................................................................... 9

1.7.1.

Secado por absorción ................................................................................................ 9

1.7.2.

Secado por adsorción .............................................................................................. 10

1.7.3.

Secado por enfriamiento......................................................................................... 10

1.8. 2.

Depósito acumulador de aire comprimido ................................................................. 11 Distribución ..................................................................................................................... 12

2.1.

Disposición típica de las redes .................................................................................... 12

2.2.

Dimensionado de la tubería ........................................................................................ 13

3.

Tratamiento del aire comprimido en el punto de consumo ........................................... 15

3.1.

1

Unidad de mantenimiento .......................................................................................... 15

3.1.1.

Filtro ........................................................................................................................ 15

3.1.2.

Regulador de presión .............................................................................................. 15


3.1.3.

Lubricador de aire de densidad constante .............................................................. 15

3.1.4.

Manómetro ............................................................................................................. 15

ELEMENTOS NEUMÁTICOS DE TRABAJO .......................................................................... 16

IV. 1.

Cilindros y motores. Generalidades ................................................................................ 16

2.

Cilindros de simple efecto ............................................................................................... 16

2.1.

Cilindros de émbolo .................................................................................................... 16

2.2.

Cilindro de membrana................................................................................................. 17

2.3.

Cilindro de membrana arrollable ................................................................................ 17

2.4.

Cilindro telescópico ..................................................................................................... 17

3.

Cilindros de doble efecto ................................................................................................ 18

3.1.

Cilindros de vástago .................................................................................................... 18

3.2.

Cilindro de doble vástago ............................................................................................ 18

3.3.

Cilindro tándem ........................................................................................................... 18

3.4.

Cilindro sin vástago, de arrastre de carga mecánico .................................................. 19

3.5.

Cilindro sin vástago, de arrastre de carga magnético ................................................. 19

3.6.

Cilindros multiposicionales ......................................................................................... 19

3.7.

Cilindro de impacto ..................................................................................................... 20

3.8.

Cilindro con dispositivos de guiado ............................................................................. 20

3.9.

Cilindros de sujeción ................................................................................................... 20

3.10.

Cilindros giratorios o actuadores de giro ................................................................ 20

4.

Freno hidráulico .............................................................................................................. 21

5.

Pinzas de sujeción neumática ......................................................................................... 21

6.

Motores neumáticos ....................................................................................................... 22

6.1.

Motores de émbolo..................................................................................................... 22

6.1.1.

Motores de émbolo radiales ................................................................................... 22

6.1.2.

Motores de émbolo axiales ..................................................................................... 22

6.2. V.

Motores de paletas ..................................................................................................... 22

VÁLVULAS ............................................................................................................................ 23 1.

Válvulas distribuidoras .................................................................................................... 23

2.

Válvulas de bloqueo ........................................................................................................ 24

2.1.

Válvulas antirretorno. ................................................................................................. 24

2.2.

Válvulas selectora o válvula O o OR o SUMA .............................................................. 24

2.3.

Válvulas de simultaneidad o válvula Y o AND ............................................................. 25

2.4.

Válvulas de escape rápido ........................................................................................... 25

3. 3.1.

Válvulas de caudal ........................................................................................................... 25 Bidireccionales. ........................................................................................................... 25 2


3.2. 4.

Unidireccionales. ......................................................................................................... 26 Válvulas de presión ......................................................................................................... 26

4.1.

Válvulas reguladoras de presión. ................................................................................ 26

4.2.

Válvulas limitadoras de presión o de descarga. .......................................................... 26

4.3.

Válvulas de secuencia.................................................................................................. 26

5.

Temporizadores............................................................................................................... 26

5.1.

Temporizadores a la conexión .................................................................................... 26

5.2.

Temporizadores a la desconexión ............................................................................... 27

5.3.

Temporizadores a la conexión y a la desconexión ...................................................... 27

5.4.

Válvulas de impulso..................................................................................................... 27

VI.

DETECTORES DE SEÑAL ................................................................................................... 28

1.

Finales de carrera o captadores mecánicos .................................................................... 28

2.

Captadores neumáticos de fuga...................................................................................... 28

3.

Captadores de proximidad .............................................................................................. 28

4.

Detectores de paso o de barrera de aire ........................................................................ 29

5.

Captadores de umbral de presión ................................................................................... 29

VII.

REALIZACIÓN DE ESQUEMAS NEUMÁTICOS ................................................................... 30

1.

Numeración de los esquemas neumáticos ..................................................................... 30

2.

Diagramas........................................................................................................................ 30

2.1.

Diagrama de secuencia de movimientos .................................................................... 30

2.2.

GRAFCET ...................................................................................................................... 31

2.3.

Diagrama de movimiento ............................................................................................ 31

2.3.1.

Diagrama espacio – fase.......................................................................................... 31

2.3.2.

Diagrama espacio - tiempo ..................................................................................... 32

2.3.3.

Diagrama de señal de mando.................................................................................. 32

VIII.

Diseño de circuitos mediante métodos sistemáticos. .................................................... 33

1.

Método cascada. ............................................................................................................. 33

2.

Método paso a paso. ....................................................................................................... 33

3.

Secuenciadores. .............................................................................................................. 34

X.

3

Ejercicios……………………………………………………………………………………………………………………...41


I.

INTRODUCCIÓN La automatización hidráulica consiste en la transformación y transmisión de fuerzas y movimientos mediante el uso de aire comprimido que se eleva a presiones por encima de la atmosférica, usualmente entre 6 y 7 bar. El aire comprimido tiene de ventajas que: es abundante, almacenable, insensible a las variaciones de temperatura, humedad y de campos magnéticos, es limpio (no contamina en caso de fugas), antideflectante, los elementos de trabajo son simples, económicos y de mantenimiento sencillo y duradero, de trabajo rápido (de 1 a 2 m/s), los elementos de trabajo no están sometidos a cargas. Sus desventajas son: que necesita preparación (quitar impurezas, humedad y lubricarlo), tiene como límite de fuerza de 2000 a 3000 Kp, suele tener fugas que generan ruido. Con el aire comprimido no se puede conseguir velocidades uniformes y constantes (por la compresividad del gas), los posicionamientos no son exactos.

II.

FUNDAMENTOS FÍSICOS

1. Presión = Unidades de presión: =

-

En el SI:

-

En la industria:

-

Atmósfera. Es la presión que ejerce el aire sobre la superficie a nivel del mar:

=

≈ 10 1

-

= 1,013

≈1

=1

Inglesa: 1 = 7000 m.c.a. (metro columna de agua: es la presión ejercida por una columna de agua de un metro de altura sobre una superficie de 1 cm2 (10mca = 1bar).

2. Presión relativa Son las presiones por encima de la presión atmosférica que son las necesarias para obtener un trabajo con el aire comprimido. En neumática son presiones relativas y se miden con los manómetros. Si existen presiones absolutas menores a la atmosférica significa que tiene presión relativa negativa (vacío industrial). Las presiones absolutas se miden con los barómetros. 3. Relación presión-volumen A temperatura constante el volumen de un gas encerrado en un recipiente es inversamente proporcional a la presión absoluta. 4


ª

! →

∙ $ = %&'

Siendo P presión absoluta (Prel+1)

4. Relación volumen-temperatura A presión constante el volumen ocupado por un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta del mismo. $ = %&' ( 5. Relación presión temperatura A volumen constante la presión absoluta de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta. (

= %&'

6. Ecuación de los gases perfectos

Todo con valores absolutos

∙$ = %&' = ) ∙ * (

7. Caudal Es el volumen del fluido que atraviesa una determinada sección transversal de una conducción por unidad de tiempo. +=

$ ∙, = = & &

∙-

8. Cálculo del consumo de aire atmosférico en un cilindro de doble efecto -

Consumo de aire a presión en carrera de avance (VA) $. =

∙,

-

Consumo de aire a presión en carrera de retroceso (VR) $/ = ( − 2) ∙ ,

-

Consumo de aire a presión en un ciclo(V) $ = $. + $/

-

Consumo de aire a presión total (VT) $( = $ ∙ 5 (n= ciclos/min)

-

Consumo de aire atmosférico total $6&7 =

(689' %:7;9878<:) ∙ $( (689' %:7;9878<:) =

9. Cálculo de vástago Caso 1: El vástago de un cilindro trabaja siempre a tracción, compresión o a pandeo. No deben existir esfuerzos radiales que produzcan flexión. El caso más desfavorable para el vástago se presenta cuando las carreras son elevadas, trabaja a compresión y además el anclaje es por articulación trasera: se calcula el vástago a tracción y compresión

5


Caso2: Vástago con pandeo (a compresión con carrera larga). Dos posibilidades -

Cilindro empotrado y vástago libre =

>? ∙ @ ∙ A B ∙ ,?

Siendo E el módulo de elasticidad Siendo I el momento de inercia E

F∙G

HI

J

Siendo L la longitud de la carrera

-

Cilindro articulado en los dos extremos >? ∙ @ ∙ A = B ∙ ,? ∙ 5 Siendo n el coeficiente de seguridad

Caso 3: Fijaciones que inmovilizan el cilindro, como patas o bridas. La FP se suele aumentar un 50% del caso 2. =

=. M ∙ >? ∙ @ ∙ A B ∙ ,? ∙ 5

10. Cálculo de la camisa del cilindro La camisa del cilindro se calcula como un cilindro de pared delgada cerrado herméticamente y sometido a una presión interior. N6<7 =

∙O ?∙'

Siendo e el espesor del cilindro

11. Cálculo de los tirantes Los cilindros se construyen con tapas roscadas a la camisa o con tapas unidas mediante tirantes roscados en sus extremos y sujetos por tuercas. N6<7 =

Q5

=

B∙ > ∙
Siendo F la fuerza en el cilindro Siendo d el diámetro del cilindro Siendo n el número de tirantes

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III.

PRODUCCIÓN, DISTRIBUCIÓN Y TRATAMIENTO DE AIRE COMPRIMIDO

1. Producción Los compresores son las máquinas que se utilizan para producir el aire comprimido, elevando la presión del aire de la atmósfera. El aire comprimido se produce por dos métodos: -

Por reducción del volumen de aire: compresores de émbolo, de membrana, celular de paletas y de tornillo.

-

Por aceleración de la masa de aire: Turbocompresor axial y radial.

1.1. Compresores de émbolo alternativo Al bajar el émbolo se produce un aumento del volumen de la cámara de manera que el aire de la atmósfera se introduce en ella. Al subir el émbolo tiene lugar la disminución del volumen de la cámara, así el aire se comprime y aumenta de presión dirigiéndose a la instalación. Se construyen de una, dos o más etapas en función de la presión que debe alcanzar el aire comprimido.

Debido a la lubricación de los émbolos, estos compresores suministran el aire con una cantidad de aceite perjudicial para las instalaciones neumáticas. Por lo tanto, estos deberán incorporar separadores de aceite en el equipo de preparación del aire. 1.2. Compresores de membrana La cámara de trabajo está separada por una membrana, por lo que el aire será suministrado exento de aceite.

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1.3. Compresor celular de paletas Sus partes esenciales son: rotor, aletas y anillo volumétrico. Entre paleta y paleta, se forman unas cámaras que aumentan y disminuyen de volumen al girar el rotor. La zona de aumento conecta con la entrada de aire y la zona que disminuye con la salida del mismo.

Estos compresores suministran el aire comprimido con aceite. 1.4. Compresor de tornillo Consta de dos tronillos que al girar, impulsan el aire axialmente. Atrapan el aire por el principio de desplazamiento, suministrándolo de forma continua. Tiene dos versiones: - Un tornillo arrastra al otro, por lo que necesitan lubricación y como consecuencia suministran el aire comprimido con aceite. - Los tronillos giran sincronizados por medio de engranajes alojados en cámaras independientes. Por lo tanto los tornillos no se tocan y no necesitan lubricación, suministrando el aire comprimido exento de aceite.

1.5. Turbocompresores axial y radial Trabajan según el principio de la dinámica de los fluidos, y son apropiados para grandes caudales. En el compresor axial, al girar los álabes aceleran el aire en sentido axial, prácticamente es un ventilador.

El compresor radial, al girar crea un vacío parcial en el centro del rodete por donde entra el aire atmosférico y es expulsado radialmente por la fuerza centrífuga entrando por el centro del 8


siguiente rodete, y así sucesivamente. La presión de trabajo es baja. Para alcanzar presiones mayores, tienen que estar constituidos por varias etapas.

1.6. Elección del compresor Los parámetros más importantes a tener en cuenta son: caudal, presión y condiciones del aire. 1.6.1. Caudal Es la cantidad de aire que suministra un compresor: caudal teórico y caudal real El caudal es el aire a presión atmosférica que suministra el compresor y se expresa en l/min, m3/min o m3/h. Para calcular el caudal se aplica la siguiente fórmula. +; =

+5 9+

6&

Qp= Caudal a la presión de servicio. Qn= Caudal de aire normal. Pr= Presión en la red. Pat= Presión atmosférica (se considera un bar)

1.6.2. Presión La presión de servicio, es la que genera el caudal que suministra el compresor. La presión de trabajo, es la necesaria en los puntos de consumo Para el buen funcionamiento de las máquinas es importante que la presión en la red sea constante, ya que de ello depende que la velocidad, las fuerzas y la secuencia de movimientos de los elementos de trabajo, sean adecuadas. 1.7. Secado La humedad que contiene el aire de la atmósfera debe eliminarse. Los principales sistemas de secado del aire son: 1.7.1. Secado por absorción Es un procedimiento químico. El agua se combina químicamente con el agente secante. La solución formada tiene que ser evacuada mediante purga manual o automática. El agente secante tiene que ser regenerado regularmente.

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1.7.2. Secado por adsorción Es un procedimiento físico. El agente secante, generalmente dióxido de silicio, absorbe la humedad por métodos físicos. Cuando el agente secante se satura es regenerado mediante secado, por calentamiento o como se muestra en la figura. El aire húmedo entra por la columna con el agente secante regenerado y sale seco por la salida y entre un 10% y un 20% sale en dirección a la columna con el agente secante que queremos regenerar. Una válvula direccional accionada por temporizador alterna entre columnas para suministrar aire seco continuamente.

1.7.3. Secado por enfriamiento Se basa en reducir la temperatura del punto de rocío utilizando para ello una máquina frigorífica. El aire húmedo es pre enfriado en el primer intercambiador de calor aire – aire. En la segunda fase pasa por el intercambiador de calor de la máquina frigorífica, por lo que la humedad y las partículas de aceite se condensan y son purgados automáticamente.

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1.8. Depósito acumulador de aire comprimido Se instala entre la salida del aire del secador y la entrada a la red, su función es estabilizar el suministro de aire comprimido. En el depósito también tiene lugar enfriamiento de aire y así también desprende parte de la humedad. Dicha humedad debe evacuarse por medio de purgadores. La entrada de aire se efectúa por su parte inferior y sale por la superior

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2. Distribución Se le denomina Red de Aire Comprimido al conjunto de tuberías que, unidas entre sí, distribuyen el aire comprimido a los diferentes puntos de utilización 2.1. Disposición típica de las redes Generalmente las redes sueles disponerse de dos formas, en circuito cerrado y en circuito abierto, ésta última se adopta en pequeñas instalaciones o de pequeña importancia. Cuando la instalación es importante debe hacerse en circuito cerrado ya que podrán atenderse mejor los consumos repentinos. Los puntos más importantes a tener en cuenta son: -

Las tuberías serán aéreas y de fácil acceso. En caso de que tengan que instalarse por debajo del nivel del suelo, se debe evitar que los ramales de alimentación descansen en el suelo.

-

En las instalaciones por debajo de nivel del suelo la purga se instala como se muestra en la figura.

-

Las líneas principales deben tener una inclinación de un 1% de forma que asciendan en sentido del desplazamiento del aire, colocando tuberías de drenaje al final de las construcciones.

-

En el caso de que la construcción sea de gran longitud, puede efectuarse la instalación cono se muestra en la figura.

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-

En las redes aéreas, los ramales deben conectarse a las conducciones principales por la parte superior para evitar que lleguen posibles impurezas al punto de consumo.

-

En los ramales es conveniente instalar un grifo de interrupción, por ejemplo un enchufe rápido.

2.2. Dimensionado de la tubería El dimensionado de la tubería está en función de: -

El caudal La presión de servicio. La longitud de la tubería. La caída de presión (pérdida de presión). - La cantidad de accesorios en la tubería. Para hallar de forma rápida el diámetro interior se puede usar el nomograma. Ejemplo: - Caudal = 960 m3/h - Longitud tubería = 280 m - Caída de presión = 10 KPa (0,1 bar) - Presión de servicio = 800 KPa (8 bar)

Nomograma longitudes supletorias

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3. Tratamiento del aire comprimido en el punto de consumo 3.1. Unidad de mantenimiento Aun habiéndose tratado el aire antes de que llegue al punto de consumo, todavía puede llegar algo de humedad e impurezas procedentes de la red de distribución, por lo tanto, es preciso instalar una Unidad de Mantenimiento en la entrada de aire de dicha instalación. Estará compuesta de filtro, regulador de presión (manorreductor) y lubricador. 0

símbolo simplif icado Símbolo completo

3.1.1. Filtro Además de filtrar partículas, el normal, separa el agua que puede contener el aire.

3.1.2.

Regulador de presión También llamado manorreductor, tiene la misión de mantener la presión de trabajo en la instalación más constante posible, independientemente de las variaciones de presión en la re y del consumo de aire en la instalación. La presión en la red siempre ha de ser mayor que la presión de trabajo

3.1.3. Lubricador de aire de densidad constante Es el componente de la unidad de mantenimiento que sirve para que el aire comprimido quede impregnado de pequeñas partículas de aceite, consiguiéndose con ello que los componentes de los circuitos neumáticos trabajen lubricados. Se instala después del regulador de presión

3.1.4. Manómetro Son los instrumentos que se utilizan para medir la presión en las instalaciones neumáticas y forman parte de la unidad de mantenimiento. 0

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IV.

ELEMENTOS NEUMÁTICOS DE TRABAJO

1. Cilindros y motores. Generalidades Los cilindros y motores neumáticos, también llamados actuadores o consumidores, son los elementos que convierten la energía neumática en energía mecánica. Los cilindros efectúan un movimiento lineal y los motores un movimiento rotativo. Al contrario que los eléctricos, los motores neumáticos puedes soportar sobrecargas que pueden llegar a detener su movimiento sin sufrir ningún deterioro. Los cilindros neumáticos se clasifican en: Cilindros de simple efecto: - De émbolo o pistón. - De membrana - De membrana arrollable - Telescópico. Cilindros de doble efecto: - De un vástago. - De doble vástago. - Tándem. - Sin vástago, de unión mecánica. - Sin vástago, de unión magnética. - Multiposicional. - De impacto. - Giratorios. 2. Cilindros de simple efecto 2.1. Cilindros de émbolo Son los que efectúan uno de los movimientos del ciclo, habitualmente el de salida de vástago (avance), por medio de un fluido en el caso de la neumática por aire comprimido: el movimiento de la entrada del vástago (retroceso) lo realiza por otro medio, que puede ser una fuerza externa, por gravedad o por medio de un muelle interno. compresión

tracción

Las principales partes que componen este determinado cilindro son, cilindro o cuerpo, émbolo, vástago, tapa delantera, tapa trasera, muelle de recuperación, junta de émbolo, casquillo guía, junta rascadora y amortiguación elástica final de carrera.

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Normalmente la carrera de los cilindros de simple efecto de muelles internos, no suelen sobrepasar los 100 mm, se utilizan principalmente para sujetar y expulsar piezas. En estos cilindros, el vástago saldrá si la presión que actúa sobre la superficie del émbolo genera una fuerza mayor a la suma de las resistencias por rozamientos, y la fuerza del muelle, o sea la fuerza teórica que puede hacer el cilindro. Se expresa según la siguiente fórmula: 9'6U

=

O? ∙ > ∙ B

−(

/

+

7)

=.∙

−(

/

+

7)

Los rozamientos presentan entre un 3% y un 20% de la fuerza calculada, dependiendo de la forma y material de la junta del émbolo, así como el acabado superficial del interior del cilindro, que está lapeado o bruñido. 2.2. Cilindro de membrana Éste cilindro no tiene rozamientos y puede ejercer fuerzas elevadas debido a la gran superficie de la membrana, pero la carrera del vástago es corta, por lo que se utiliza principalmente para accionar frenos de vehículos industriales.

2.3. Cilindro de membrana arrollable Este cilindro tiene una membrana que cuando se somete a la presión del aire comprimido, se desarrolla empujando el vástago hacia fuera. La carrera de estos cilindros es más larga que los cilindros de membrana plana.

2.4. Cilindro telescópico Está compuesto por varios émbolos uno dentro de otro. Estos cilindros ocupan poco espacio aunque la carrera sea larga. Tiene que instalarse en posición vertical, admitiendo una inclinación máxima de 15⁰. Ya que los cilindros se van deteniendo (saliendo), disminuye la fuerza del vástago.

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3. Cilindros de doble efecto 3.1. Cilindros de vástago A estos cilindros se les denomina de doble efecto, porque los dos movimientos de los que dispone su ciclo (avance y retroceso) los realiza por la acción de un fluido, en neumática por aire comprimido.

Se debe procurar que el cilindro no trabaje con una relación de carga superior al 75% *V 0 !W

Xó) Z!

3

[\! ] )! !^ X ` 0,75 [\! ] Z!W XWX)Z _

La velocidad del cilindro se calcula por la fórmula: b

c d

La fuerza teórica del cilindro se calcula por la fórmula: [efógh

i

j∙

La siguiente figura muestra un cilindro de doble efecto con amortiguación neumática regulable de final de carrera.

3.2. Cilindro de doble vástago También llamados con vástago pasante. Al tener la misma superficie útil en ambos lados, la fuerza que se hace y la velocidad es la misma en los dos sentidos de desplazamiento.

3.3. Cilindro tándem En realidad se trata de dos cilindros que forman un solo cuerpo. Con esta construcción, al aplicar simultáneamente presión sobre los dos émbolos, se obtiene en el vástago una fuerza aproximada del doble. Se utiliza cuando se necesitan fuerzas considerables.

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3.4. Cilindro sin vástago, de arrastre de carga mecánico Es de doble efecto y un solo vástago. Es muy apropiado para carreras largas. Éstos disponen de amortiguación neumática final de carrera regulable, así como de imanes permanentes en el émbolo o en el carro, para activar detectores de posición. Funcionamiento: el émbolo se desplaza por dentro del cilindro, que tiene una ranura longitudinal que permite la unión mecánica con el carro guiado, al que se sujeta la carga que se tiene que arrastrar.

3.5. Cilindro sin vástago, de arrastre de carga magnético Es igual que el cilindro anterior, la diferencia entre ambos es que en este cilindro el movimiento del cursor al que va unida la carga, tiene lugar por el campo magnético que crean los imanes permanentes que lleva incorporados el émbolo. La fuerza que hace este cilindro es algo inferior al de arrastre mecánico y no es apropiado para montaje vertical.

3.6. Cilindros multiposicionales Está compuesto por dos cilindros convencionales de doble efecto y un vástago unidos por las tapas traseras por medio de una brida, de forma que sus vástagos se encuentren en sentido opuesto. Pueden conseguir tres posiciones si la carrera de los cilindros es igual, o cuatro posiciones si las carreras son desiguales

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3.7. Cilindro de impacto Sale a una gran velocidad, por lo que su energía cinética es elevada, que se aprovecha para realizar trabajos de troquelado, embutición, doblado, remachado, etc.

3.8. Cilindro con dispositivos de guiado En instalaciones en las que el mecanismo movido por el vástago no va guiado. Es conveniente instalar en el cilindro una unidad de guiado para que el vástago por sí solo no tenga que soportar fuerzas radiales ni de torsión.

3.9. Cilindros de sujeción Llevan incorporada una mordaza de sujeción, la mordaza efectúa un giro al desplazarse, facilitando así la colocación y extracción de la pieza que se elabora.

3.10. Cilindros giratorios o actuadores de giro Son elementos giratorios que efectúan movimientos giratorios limitados, sin que normalmente se superen los 360⁰. El más habitual es el que el movimiento lineal de los émbolos se trasforman en giratorio por medio de una cremallera y una rueda dentada solidaria al eje.

Estos elementos suelen usarse para voltear piezas, doblar tubos metálicos, accionar válvulas grandes en conducciones de agua o vapor, etc. 20


4. Freno hidráulico Acoplando un freno hidráulico a un cilindro neumático convencional se forma lo denominado Unidad de Avance Oleoneumática. Con este freno se consigue que el vástago del cilindro neumático efectúe sus movimientos con un control de velocidad muy preciso, ya que la regulación se realiza actuando sobre el freno hidráulico, o sea controlando el aceite. También se consigue que uno, o ambos desplazamientos del vástago del cilindro neumático pueda efectuarse en dos velocidades.

Regulación en un sentido

Regulación en ambos sentidos

5. Pinzas de sujeción neumática Son utillajes mecánicos accionados por aire comprimido, están diseñadas para sujetar piezas de diferentes formas y tamaños. Son muy utilizadas en manipuladores y robots.

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De apertura angular

De apertura paralela

De simple efecto

De simple efecto

De doble efecto

De doble efecto


6. Motores neumáticos Son elementos de trabajo que convierten la energía neumática en energía mecánica de giro. No tienen limitación de ángulo de giro, de modo que mientras se les suministra aire comprimido, giran sin interrupción. 6.1. Motores de émbolo 6.1.1. Motores de émbolo radiales Están dispuestos en estrella y unidos a un cigüeñal, de modo que el movimiento alternativo de los émbolos genera un movimiento giratorio en el cigüeñal y a su vez en el eje. Trabajan de forma similar a los motores de combustión interna. Producen hasta 5.000 r.p.m. y de 2 a 25 C.V.

Un sentido de giro

Dos sentidos de giro

Caudal regulable

6.1.2. Motores de émbolo axiales Está compuesto por cinco émbolos dispuestos axialmente que actúan sobre una placa oscilante que a su vez transmite el movimiento a un eje. 6.2. Motores de paletas Están compuestos por un motor excéntrico dotado de ranuras. En las ranuras se deslizan las paletas, que son empujadas contra la pared interior del anillo volumétrico por efecto de la fuerza centrífuga.

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V.

VÁLVULAS Son los elementos utilizados para la información y mando

1. Válvulas distribuidoras Son las que determinan el camino que ha de seguir el aire comprimido. Los orificios que tiene la válvula para entrada, salida y escape se llaman vías. La unión entre esas vías en el interior de las válvulas puede ser de diferentes formas. Cada una de esas formas de unión se llama posición y se representa por un cuadrado

Las conexiones de la válvula en el exterior se representan solo en una de las posiciones, normalmente la de reposo, que suele ser la posición de la derecha. Estas conexiones se denominan:

Escapes de aire roscado o directo respectivamente 4 ó A para avance y 2 ó B para retroceso 12 para conexiones de mando que une vía 1 con la 2 14 Para conexiones de mando que unen la vía 1 con la 4 10 Para conexiones que cancela una señal de salida

El cambio de una posición a otra se realiza por distintos tipos de accionamientos que se colocan en el lateral de la posición correspondiente. Existen diferentes tipos de accionamientos:

23


2. Válvulas de bloqueo Son elementos que bloquean el paso del caudal preferentemente en un sentido y lo permiten en el otro sentido. 2.1. Válvulas antirretorno.

2.2. Válvulas selectora o válvula O o OR o SUMA Estas válvulas dan aire en la salida 2 (A) si introducimos aire en cualquiera de las dos entradas 1 ó 3 (x o y). Se utilizan cuando se quiere activar un cilindro indistintamente desde varios puntos. Realizan la función SUMA (x+y=A).

24


Si se representa por un 0 la ausencia de aire y por un 1 la presencia del mismo: x y

0 1 0 1

0 0 1 1

A=x+y

0 1 1 1

2.3. Válvulas de simultaneidad o válvula Y o AND Esta válvula tiene dos entradas (1 ó x e 3 ó y) y una salida (2 ó A). Solo hay aire en la salida cuando se introduce aire a la vez por las dos entradas. Si solo hay aire en una de las entradas, no hay salida del mismo. Realiza la función producto:

x y

0 1 0 1

0 0 1 1

A= x · y

0 0 0 1

2.4. Válvulas de escape rápido Esta válvula busca que el vástago del cilindro alcance la máxima velocidad posible. Si entra aire por A sale directamente al escape R, y si entra aire por P sale por A como si no hubiera válvula. Se usa, por ejemplo, para avance rápido o retroceso rápido.

3. Válvulas de caudal También se llaman estranguladores y sirven para regular el caudal de aire comprimido. Son el método más usado para regular la velocidad de un cilindro. Vamos a estudiar tres tipos: 3.1. Bidireccionales. Regulan el caudal en los dos sentidos del flujo. La disminución del caudal se consigue haciendo un estrechamiento en el camino del aire que se puede regular mediante un tornillo. Se emplean para regular la velocidad de los cilindros en los escapes colocándolos en los escapes de las válvulas distribuidoras.

25


3.2. Unidireccionales. Estos reguladores regulan el caudal en un solo sentido, mientras que en el otro sentido no sufre ninguna variación. Son la unión de un estrangulador bidireccional con un antirretorno. Se usan para regular la velocidad de los cilindros pero se tienen que colocar lo más cerca posible del cilindro y estrangulando la salida del aire, porque si estrangulas la entrada, el cilindro avanza a sacudidas.

4. Válvulas de presión 4.1. Válvulas reguladoras de presión. También llamados reductores de presión o manorreductores. Se usan para mantener la presión de trabajo deseada estabilizada en un valor constante independientemente de las variaciones de presión de entrada o de la presión de los consumidores. 4.2. Válvulas limitadoras de presión o de descarga. Es una válvula de seguridad que se usa para conseguir que la presión se mantenga debajo de un cierto umbral. Si la presión sobrepasa ese valor, la válvula abre un orificio de conexión con la atmósfera, lo que permite que la presión se reduzca hasta el valor nominal con lo que se cierra el orificio de escape por medio de un resorte regulado por un tornillo. 4.3. Válvulas de secuencia. Funcionan igual que la válvula de descarga, pero en vez de permitir la salida de aire a la atmósfera, abre la salida de aire a otra parte del circuito. Se usa para realizar secuencias asegurando que se ha alcanzado una presión. Por ejemplo A+ B+ A- B- (A+ sale el cilindro A; B- retrocede el cilindro B) 5. Temporizadores Los temporizadores se basan en que el aire comprimido, que pasa a través de una estrangulación variable, emplea cierto tiempo en llenar un recinto hasta que en él se alcanza la suficiente presión de mando como para poder accionar una válvula pilotada neumáticamente. 5.1. Temporizadores a la conexión Desde que reciben aire a su entrada, tarda un cierto tiempo o retardo en dar aire a su salida S

1 99

0

E

1 0 retardo

26


S

1 0

99 E

1 0 retardo

5.2. Temporizadores a la desconexión Desde que se desconectan tarda un cierto tiempo en cambiar la señal. S

1 0

99

1

E

0 retardo

S

1 99

0

E

1 0 retardo

5.3. Temporizadores a la conexión y a la desconexión S

1 0

99 E

1 0 retardo

5.4. Válvulas de impulso S

1 99

0

E

1 0 retardo

27


VI.

DETECTORES DE SEÑAL Los detectores de señal, o captadores de posición, sirven para conocer las diferentes situaciones en que se encuentran las partes de una máquina. Existen varios tipos:

1. Finales de carrera o captadores mecánicos Sirven para detectar el final de la carrera del cilindro, tanto en el avance como en el retroceso. Son válvulas 3/2 NC de accionamiento por palpador, rodillo o rodillo escamoteable y retorno por muelle.

2. Captadores neumáticos de fuga Funcionan por contacto con la pieza a detectar. Sirven para detectar pequeños desplazamientos de elementos mecánicos y trabajan a presiones de entre 0.1 a 6 bar. Según esta presión pueden ir, o no, unidos a un amplificador de presión. Lo mejor es trabajar a presiones bajas y con un amplificador para evitar consumos excesivos de aire.

1

3

2

El aire entra a presión por 1 y sale por 3 cuando nada se interrumpe en su camino. Al hacer contacto una pieza móvil con la cabeza del captador, se cierra el paso 3 y el aire que entra por 1 sale ahora por 2, produciendo una señal que pilotará al distribuidor del cilindro directamente o a un amplificador de señal. 3. Captadores de proximidad Son elementos captadores de señal por reflexión de aire cuando se interrumpe en la corriente de aire un objeto móvil. Pueden detectar objetos delicados o blandos con gran velocidad de desplazamiento porque no necesita contacto físico o mecánico con la pieza móvil. Funcionan a presiones muy bajas de 100 a 300 mbar y siempre tienen amplificador. La distancia de captación frontal es de hasta 20 3 mm, y de captación lateral hasta 5 mm - 1,5 mm. 1

2

El aire a baja presión entra por 1 y se reparte anularmente hasta la salida 3 en la cabeza de detector. Cuando interrumpe un objeto, el aire es reflejado y parte de él retorna por 2 creando una señal que puede alcanzar un valor de 0,8 bar, por lo que hay que alimentar un amplificador con preamplificador incorporado. Ejemplo:

28


4. Detectores de paso o de barrera de aire Estos detectores tienen dos unidades separadas, una es la emisora y otra la receptora. La separación máxima entre ellas es de 100 m y tienen que estar bien alineadas una frente a la otra. Detectan la ausencia o presencia entre ellas si la presión de alimentación no supera los 0,2 bar.

2

1

2 P P

1

El emisor emite un chorro de aire que, si no hay ninguna pieza entre ellas, interrumpe la salida de aire del receptor, obligando al aire a salir por 2. Al interponerse un objeto entre las dos unidades, el aire sale libremente al exterior desapareciendo la señal de aire en 2. Esta presencia o ausencia de aire en 2 se aprovecha para gobernar un amplificador de señal que gobierna una válvula distribuidora. Ejemplo:

5. Captadores de umbral de presión Son elementos muy utilizados para detectar el final de carrera de un cilindro. Se instalan en las tuberías de escape de los cilindros y así no se ocupa espacio en la zona de trabajo. No necesitan amplificador, pero para funcionar bien, necesitan que se instale en la tubería de escape, después de ellos, una reguladora de caudal que cree una cierta contrapresión. S

P

a

Funcionan igual que una 3/2 normalmente abierta, ante la ausencia de aire en a, la salida S se haya con presión y con entrada de aire en a, S no tiene presión. Ejemplo:

P S a

29


VII.

REALIZACIÓN DE ESQUEMAS NEUMÁTICOS

1. Numeración de los esquemas neumáticos Los esquemas neumáticos se estructuran por niveles y cada nivel tiene una numeración: NIVEL 1: actuadores NIVEL 2: Para actuadores -

Retroceso (1.0 impar): 1.01 – 1.03 – 1.05… Avance (1.0 par): 1.02 – 1.04 – 1.06… 1.0

1.3

NIVEL 3: Válvulas distribuidoras: 1.1 – 2.1 – 3.1… NIVEL 4: Lógicas de mando (O, Y): 1.6 – 1.8 – 1.10… 1.02

NIVEL 5: Emisores de señal: -

1.01

Retroceso (1.impar): 1.3 – 1.5 – 1.7… Avance (1.par): 1.2 – 1.4 – 1.6…

1.1

NIVEL 6: Elementos auxiliares: 0.1 – 0.2 – 0.3… 1.6

1.2

1.4

1.3

0.1 0.2

2. Diagramas 2.1. Diagrama de secuencia de movimientos ACTIVIDADES

El diagrama de secuencia de movimientos representa en una tabla, para cada una de las etapas de la secuencia, el movimiento que realiza cada actuador.

A 1

ETAPAS

Ejemplo: Tres cilindros (A, B y C) con una secuencia de A+ B+ B- AC+ C-

B

+

2

+

3

-

4

C

-

5

+

6

-

30


2.2. GRAFCET En el GRAFCET se representan los actuadores y su estado, y además, los elementos de transición que deben ser activados para pasar de una etapa a otra. Este gráfico se divide en las diferentes etapas de la secuencia y ayuda a conocer las condiciones de funcionamiento del automatismo y a la detección de averías. Ejemplo: 1.0

3.2

2.0

2.2

1.1

1.2

1.3

2.1

1.3

2.3

2.2

1.2

10

1

1.0 +

2.2

1

2

2.0 +

2.3

2

3

2.0 -

1.3

3

4

1.0 -

3.2

4

5

3.0 +

3.3

5

6 6

3.0 -

1.4

2.3. Diagrama de movimiento 2.3.1. Diagrama espacio – fase 0 1 2 3 4 5 6

A +B ++

C-

3.3

3.1

10

31

3.0

2.3

3.2

3.3


2.3.2. Diagrama espacio - tiempo Es igual que el de espacio - fase pero en lugar de las fases se representa la duración en segundos de cada una, con lo que ya no quedan equidistantes las separaciones

2.3.3. Diagrama de señal de mando El diagrama de señal de mando representa, para cada actuador, el estado de las válvulas que producen su avance y su retroceso partiendo del diagrama espacio – fase. Dicho estado puede ser 0 si la válvula está en reposo o 1 si la válvula está activada. Se suele hacer debajo del diagrama espacio - fase 0 0

B

0

C

0

A 1.3 2.2

B 2.3 3.2

C 3.3

2

3

4

5

6

1

A

1.2

1

1

1

1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0

Cuando coinciden en 1 en el mismo momento en el estado de las dos válvulas, existe una señal permanente o mantenida sobre su distribuidora, o sea, que recibe una doble señal de presión, por lo que no funcionaría. Esas señales permanentes tienen que ser eliminadas. Las posibles soluciones para las señales permanentes detectadas son: 1. Sustituir la ruleta o rodillo del final de carrera por un rodillo escamoteable 2. Usar temporizadores anuladores de señal a la conexión S

99 E

3. Usar métodos sistemáticos para realizar los esquemas que son los métodos de cascada y de paso a paso. 4. Usar secuenciadores.

32


VIII.

Diseño de circuitos mediante métodos sistemáticos. Los métodos sistemáticos sirven para evitar la simultaneidad de señales de presión en los dos pilotajes de la válvula distribuidoras, hay dos métodos: cascada y paso a paso. Los métodos se basan en formar grupos que en cada instante solo uno de los grupos tienen señales de presión y con demás grupos que están unidos por escape, los grupos que establecen de forma que no se repitan ninguna de las letras de la secuencia. Ejemplo (A+B+)(B-A-) 1. Método cascada. Se utilizan válvulas 4/2 y tantas como grupos haya menos una.

E2

E3

E1

2. Método paso a paso. El método paso a paso usa memorias biestables 3/2 y usa tantas memorias como grupos haya. El número de grupos se establece igual que en el método cascada. Cada memoria manda aire a su grupo y desconecta al anterior, este método no sirve si solo hay dos grupos,

E1

33

E2

E3


3. Secuenciadores. Es otro de los métodos posibles para la eliminación de señales permanente mediante uso de memorias. El secuenciador es un elemento comercial continuo por varios bloques, todos los bloques son iguales entre sí y cada bloque se corresponde con una fase a realizar, hay tantos bloques como fases . P: Entrada de presión a todos los bloques R: RESET. Desconecta todos los bloques excepto el último. An: Salida del bloque, da presión cuando el bloque está activado Xn: Entrada de señal al bloque (desde un sensor o pulsador…) y sirve para conectar el bloque siguiente. Yn: Entrada procedente del bloque anterior para activar el actual. Zn: Salida del bloque actual para desconectar el anterior. Yn+1: Salida del bloque actual para conectar el siguiente. Zn+1: Entrada del bloque siguiente para desconectar el actual. ¿Cómo es un secuenciador?

34


El funcionamiento del secuenciador consiste en que los bloques se van conectando sucesivamente, de forma que al conectarse uno se desconecta el anterior, esto implica que en el secuenciador solo habrá un bloque activo en cada mando. Cuando el bloque 1 recibe señal del bloque anterior por medio de Yn, entonces se activa la An y manda aire a Zn, para desconectar el bloque anterior. Para pasar al bloque 2 hay que mandar señal por X1, lo que hace que Yn+1 del bloque 1 mande señal a la Yn del bloque 2, con lo que se obtiene la salida a A2 y mediante Zn del bloque dos se desconecta el bloque 1. o

35

Condiciones de cada etapa

o

Ecuaciones de los movimientos

I = IV · a0 · Pm

A+=I

II = I · a1

A - = IV

III = II · b1

B + = II

IV = III · b0

B - = III


Los secuenciadores suelen ir en zócalos comerciales de cuatro bloques, si se necesita usar un número diferente de bloques, por ejemplo seis, los dos restantes se cortocircuitan.

Existen también zócalos comerciales con los que se pueden hacer saltar de una zona de secuencia a otras, así se pueden conseguir que haya grupos de bloques funcionando en paralelo.

Cuando llegamos al zócalo 1 van simultáneamente el grupo de bloques A y B que se realizan paralelamente y terminan en el zócalo 2. Solo cuando el grupo A y B terminan de realizarse se pasa al bloque siguiente, Estos zócalos también permiten pasar a dos bloques diferentes, bien a uno o bien a otro partiendo de un mismo bloque.

Si no pulsa K se pasa del bloque 1 al 2 y no se realiza el bloque A, si se pulsa K se realizan 1 luego A y después 2. 36

X. – EJERCICIOS

1.

Elaborar el esquema neumático de un cilindro de simple efecto activado por un pulsador

2.

Elaborar un esquema neumático donde un cilindro de doble efecto que efectúe su carrera de avance mediante un pulsador y retroceda con otro.

3.

Elaborar un esquema neumático donde un cilindro de doble efecto que efectúe su carrera de avance mediante un pulsador y retroceda con final de carrera.

4.

Elabora un circuito neumático automático para un cilindro de doble efecto A0

A0

5.

A1

A1

Un cilindro de doble efecto sale con pulsador, pedal o palanca y retorna o con pulsador o final de carrera A1

A1

6.

Elabora de dos formas diferentes un circuito neumático con un cilindro de doble efecto cuya salida conste de un sistema de seguridad en el que debas de mantener las dos manos ocupadas para efectuar la salida del cilindro.

ó

7.

Sale A mediante dos pulsadores simultáneamente y una vez alcanzada la presión sale B mediante válvulas de secuencia. Los vástagos tienen salida rápida, se guía la velocidad de los retrocesos de los cilindros y el ciclo se detiene si se deja de pulsar. Secuencia: A+ B+ A- (B-)

8.

Se desea realizar un ciclo semiautomático mediante temporizador a la conexión que sale con pulsador y el cilindro esté fuera durante unos segundos A1

99

99

A1

ó

9.

Realiza la secuencia A+ B+ A- B-, A sale con pulsador y B sale 10 segundos después que A esté fuera y vuelven los dos con final de carrera. A0

A1

B1

10 B1

A1

A0

10. Para el mecanismo de torneado de piezas de aluminio se dispone de un cilindro A de doble efecto y una unidad de mantenimiento oleo-neumática de avance. La secuencia: A+ B+ A- B1º avanza A para aproximar la herramienta a la pieza mediante pedal, mediante válvula de secuencia se produce la salida de B. Primero en avance rápido hasta su posición próxima a la pieza y después avance lento de torneado. Cuando acaba el avance de B mediante final de carrera se produce el retroceso de A y después el retroceso de B mediante célula de umbral de presión. Las velocidades de A y B están reguladas en el avance

B1

P S a

B1

11. Se quiere actualizar una unidad de taladrado. Con mordazas de sujeción se sujeta la pieza con dos cilindros A se simple efecto accionados manualmente; una vez sujeta la pieza, mediante válvula de secuencia sale la unidad de avance oleo-neumática B que realiza el taladrado con velocidad regulable en el retroceso. Esta unidad retrocede de forma automática mediante final de carrera. Realizar Grafcet, diagrama espacio-fase, y esquema neumático. Secuencia: A+ B+ B- A0 A

1

2

3

4

B A

PM B0

B

2.2 B1

1.0

1.0 2.0

2.4 2.2

B0

3.1

10

1.1

1.2

1.3 B0

B1

2.3

B1

12. Realizar el GRAFCET, DIAGRAMA DE ESPACIO-FASE Y EL ESQUEMA NEUMATICO de la siguiente secuencia: A+ B+ B- C+ C- A0 1 2 3 4 5 6 A B C A

PM C0

B

A1 B1

C

B0 C1

1.0

A0

2.0

A1

1.1

1.2

B0

3.0

B1

2.1

C0

1.3

A1

2.2

C0

3.1

B1

2.3

B0

3.2

C1

3.3

C1

13. Realizar el Grafcet, diagrama espacio fase y señal de mando y realizar el esquema neumático de la secuencia: A+ A- B+ C+ C- B0 A

1

2

3

4

5

6

B C A

PM A1

B

A0 C0

C

B1 C1

1.0

2.0

A1

C0

2.1

A1

1.3

C1

B0

1.1

1.2

3.0

B1

A0

A0

2.2

3.1

C0

2.3

B1

3.2

C1

3.3

14. Mediante un mecanismo todo neumático que pretende proyectar un torno para tornear y taladrar la pieza indicada. El amarre de la pieza al plato giratorio del torno se realiza en la parte1 mediante una pieza neumática de doble efecto A de apertura paralela. El pequeño chaflán 3 se obtiene mediante un cilindro de doble efecto C y para el torneado de 2 y el taladrad de 4 se emplean unidades de avance oleo-neumáticas. Secuencia: A+ B+ B- C+ C- D+ D- A+

0

1

2

3

4

5

6

7

8

A B C D A

D0

B

PM A0

C

B1 B0

D

C1 C0 D1

1.0

2.0

3.0

B1 B0

A0

1.1

2.1

1.3

1.2 D0

2.2 A0

4.0

C1 C0

3.1

B1

2.3

3.2 B0

D1 D0

4.1

C1

3.3

4.2 C0

D1

4.3

15. A+ B+ C+ A- B- A1.0

2.0

A0

C1

B0

3.0

3.2

2.2

P

P

S S a

a

1.2

C1

1.3

A0

2.3

B0

3.3

16. Mediante un mecanismo todo neumático se quiere realizar una maquia fresadora para fresar y taladrar la siguiente figura. El amarre de la pieza a la mesa de trabajo se realiza mediante dos cilindros de simple efecto a tracción (A). Mediante una válvula de secuencia que garantice el apriete se realizan las operaciones de fresado 1 y 2. Mediante dos unidades de avance oleo-neumática (B y C) respectivamente. Los taladro 3 y 4 se realizan mediante dos cilindros neumáticos de doble efecto D y E Se inicia por pulsador y la secuencia: A- B+ B- C+ (D+) C- (D-) E+ E- A+ 0 A B C D E A

E0 PM

B

2.2 B1

C

B0 C1·D1

D

B0 C1·D1

E

C0·D0 E1

1

2

3

4

5

6

7

8

B0

B1

C0

C1

E0

D1

D0

10 B1 E0

E1

D1 D0

B0

C1 C0

E1

17. Realiza el esquema neumática de la siguiente secuencia mediante método cascada: A+ B+ A- BA0

A1

B0

A1

B1

A0

G1 G2 e2

e1

B1

B0

18. Realiza el esquema neumática de la siguiente secuencia mediante método cascada: A+ A- B+ BA0

A1

B0

A0

G1 G2 G3

e2 A1

e3 B1

e1 B0

B1

19. Realiza el esquema neumática de la siguiente secuencia mediante método cascada + A- B+ B- C+ CA0

A1

B0

B1

A0

C0

C1

B0

G1 G2 G3 G4

e2 A1

e3 B1

e4

e1

C1

C0

20. Realiza el esquema neumática de la siguiente secuencia mediante método cascada y paso a paso: A+ B+ B- A- C+ C- D+ D- Método paso a paso A0

B0

A1

B0

A1

C1

D0

C0

e2

B1

m

C0

A0

e1

D0

B1

e4

e3

C1

D1

D1

- Método cascada A0

A1

B0

B0

B1

A1

C0

A0

C1

D0

D1

C0

e2 B1

e3 C1

e4

e1

D1

D0

21. Realiza el esquema neumática de la siguiente secuencia mediante método cascada y paso a paso: A+ B+(C+) B- D+(A-) D- C- Método cascada A0

A1

B0

B1

C0

A1

D0

B0

G1 G2 G3 e2 B1

e3

C1 D1

A0

C1

e1 C0

m

D0

D1

- Método paso a paso A0

A1

B0

B1

C0

A1

C1

D0

D0

B0

G1 G2 G3 e1

e2

C0

m

e3

B1

D1

C1

A0

22. A + A - A + A – A

A0

A1

Y1

Y5

1

2

3

R Z1

A1

A0

4

Z5

D1

23. A + B + (C +) B - (A -) C - (A +) A – A

A0

B

A1

A1 Y1

A2

1

B0

A3

2

A4

3

C

B1

C0

A5

4

5 Y6

X1

X2

X3

X4

X5

A1

C0

B0

B1

C1

A0

24. A+ A- (B+) C+ (B-) Co


o

Ecuaciones de los movimientos A+=I

I = IV · c0 · (Pm + e) II = I · a1 III = II · a0 · b1 IV = III · c0 · b0

A - = IV B + = II B- =V C + = III C - = VI D + = IV D- =V

C1

A

A0

B

A1

1

2

B0

3

C

B1

C0

C1

4

A1

B0

A0

B1

C1

C0

e

Pm 0

25. A+ B- (C-) B+ A- B- (C+) B+ o



o

I = IV · b1 · Pm

A+=I

II = I · a1

A - = IV

III = II · b0 · c0

B + = III + VI

IV = III · b1

B - = II + V

V = IV · a0

C+=V

VI = V · b0 · c1

C - = II

A

A0

B

A1

1

A1

B0

2

C0

3

4

C

B1

5

C1

Pm

6

B0

C0

C1

A0

B1

A

A0

B

A1

B0

C

B1

Pm

1

A1

C0

B0

2

B1

3

4

5

A0

6

C1

C0

C1

26. A+ B+ C+ A- (D+) B- (D-) Co



o

A+=I I = IV · c0 · (Pm + cont.)

A - = IV

II = I · a1

B + = II

III = II · b1

B- =V

IV = III · c0

C + = III

V = IV · a0 · d1

C - = VI

VI = V · b0 · d0

D + = IV D- =V

A

A0

B

A1

B0

1

A1

2

3

C1

B1

C

B1

4

5

B0

A0

C0

C1

D

D0

D1

6

D0

C0

D1

Pm

cont

P

27. Máquina automática para clavar pernos: La pieza a la que se tiene que clavar el perno, es sujetada por el cilindro A y el cilindro B posiciona los pernos que han sido depositados manualmente, en la zona donde el cilindro C los clava Las posiciones finales de los cilindros de carreras son detectados por finales de carrera, pero en el caso del cilindro C, si este no puede clavar el perno en el primer empuje, tiene que repetir el proceso de prensado hasta que el perno quede totalmente clavado, en este momento el cilindro C retrocede y finaliza el ciclo, o sea que la orden para que el cilindro C retroceda y finalice el ciclo procede de una válvula 3/2 por umbral de presión (0.1) y el final de carrera C+. La válvula 0.1 actúa de la siguiente forma: mientras el vástago del cilindro C está saliendo, existe presión en la cámara del vástago, y en la línea por donde se escapa el aire a la atmosfera. Por tanto, también existe presión en el piloto 10 de la válvula 0.1, permaneciendo cerrada. En el momento en que el vástago se detiene porque hace tope en el perno que se está introduciendo, la presión del piloto 10 de la válvula 0.1 disminuye, de manera que esta válvula se abre, mandando aire a los siguientes puntos: -

A la entrada de aire Y del selector del circuito 0.2 y por tanto al piloto 12 de la válvula 3.1 Al piloto 10 de la válvula 0.3, por lo que el aire del piloto 14 de la válvula 3.1 descarga a la atmosfera, y permite que esta válvula cambie para que el vástago del cilindro C entre. A la entrada Y de la válvula de simultaneidad 0.4 pero no sale aire por A porque el final de carrera C+ no está pisado, por lo que el ciclo no evoluciona.

-

Cuando el vástago de C pisa el final de carrera C-, este manda aire al piloto 12 de la válvula 0.3 de forma que llaga al piloto 14 de la válvula 3.1. Esta cambia y el vástago vuelve a salir, empujando de nuevo el perno. Todo este proceso se repite hasta que el perno no está totalmente entrado, momento que también es pisado el final de carrera C+, le llega aire a la señal de confirmación del módulo III, el vástago del cilindro C retrocede y sigue evolucionando el ciclo. Secuencia: A+B+C+C-B-Ao


o


I = VI·A1·PM

A+ = I

II = I · B1

A- = VI

III = II · C1

B+ = II

IV = III · C0

B- = V

V = IV · B0

C+ = III

VI = V · A0

C- = IV

Neumática AUTOMATIZACION

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