UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
DIBUJO DE MAQUINAS II
TEMA : NEUMATICA
Símbolos
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TEMA : NEUMATICA
ACCIONAMIENTOS Descripción:
Símbolo:
Descripción:
Enganche con enclavamiento.
Símbolo:
Tirador.
Pulsador de emergencia. Seta.
Accionamiento por leva.
Pulsador en general
Accionamiento por rodillo.
Accionamiento por presión.
Accionamiento por rodillo escamoteable. Accionamiento por Palanca.
Electroválvula.
Accionamiento por Pedal
Accionamiento por Motor eléctrico Retorno por muelle.
Electroválvula servopilotada gobernable manualmente. Detector neumático
Electroválvula servopilotada. Final de carrera accionado.
De simple efecto. Retorno por muelle.
De simple efecto. Retorno por fuerza externa.
De doble efecto.
De doble efecto con amortiguador.
De doble efecto con doble vástago.
De simple efecto telescópico.
Lineal sin vástago.
Accionador angular.
Motor neumático de un solo sentido de giro
Motor neumático de dos sentidos de giro. VALVULAS Regulador de caudal unidireccional.
Válvula selectora
Escape rápido.
Antirretorno.
Antirretorno con resorte.
Regulador de presión.
Regulador de presión con escape.
Bifurcador de caudal.
Regualdor de caudal.
Regulador constante de caudaL.
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Válvula 5/3.
Válvula 5/2.
Válvula 4/3.
Válvula 4/3.
Válvula 4/2.
Válvula 3/3.
Válvula 3/2.
Válvula 3/2.
Válvula 2/2
Válvula 2/2.
Filtro con purga de agua manual.
TEMA : NEUMATICA
UNIDADES DE TRATAMIENTO DE AIRE Filtro con purga de agua automática.
Filtro en general.
Refrigerador.
Secador.
Lubrificador.
Unidad de acondicionamiento.
Compresor.
Generador de vacío.
Termómetro.
Manómetro
Silenciador.
Tanque.
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TEMA : NEUMATICA
TEMPORIZADOR El temporizador es una combinación de una válvula 3/2 vías, un regulador de caudal y un depósito de aire. La válvula 3/2 puede ser normalmente abierta o cerrada. El tiempo de retraso es del orden de los 30 segundos para ambos tipos de válvula. Puede aumentarse el tiempo utilizando depósitos suplementarios. Válvula de deceleración, normalmente abierta La válvula temporizadora está compuesta por una válvula neumática de 3/2 vías, una válvula reguladora de caudal unidireccional y un pequeño depósito. Cuando se alcanza la presión necesaria en la conexión de pilotaje 10, la válvula de 3/2 vías conmuta y cesa el paso de aire entre 1 y 2. Parámetros ajustables Grado de apertura: 0 ... 100 % (100 %) Válvula de deceleración, normalmente cerrada La válvula temporizadora está compuesta por una válvula neumática de 3/2 vías, una válvula reguladora de caudal unidireccional y un pequeño depósito. Cuando se alcanza la presión necesaria en la conexión de pilotaje 12, la válvula de 3/2 vías conmuta y el caudal pasa libremente de 1 a 2. Parámetros ajustables Grado de apertura: 0 ... 100 % (100 %)
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TEMA : NEUMATICA
LA VÁLVULA TEMPORIZADORA Ejercicio 09 Para encolar dos componentes, se utiliza un cilindro de doble efecto. Una vez accionado un pulsador, el cilindro de fijación avanza y acciona un final de carrera. Una vez alcanzada la posición avanzada, el cilindro debe permanecer durante 6 segundos y retroceder a su posición inicial. Para iniciarse un nuevo ciclo el cilindro tiene que haber permanecido retraído un mínimo de 5 segundos. Las velocidades de avance y retroceso deben ser ajustables SOLUCION Las condiciones de avance son el accionamiento del final de carrera 1S3 y la acción sobre el pulsador 1S1. La válvula de simultaneidad 1V4 actúa sobre el pilotaje 14 de la biestable 1.1. El cilindro avanza a la velocidad fijada por 1V2. Al iniciar el avance se libera 1S3 por lo que, aún que se mantenga pulsado 1S1, la señal de 14 se descarga por 1V6, lo cual rearma al mismo tiempo el temporizador. Al alcanzarse el final de avance, el pilotaje de 1S2 es temporizado por 1V5. Al transcurrir el tiempo prefijado de 6 segundos, la señal de pilotaje hace invertir 1V3 con lo que el cilindro retrocede a una velocidad controlada por 1V1. El final de carrera 1S2 se libera y la señal del temporizador 1V5 se corta, desapareciendo el pilotaje de 1V3. La válvula de memoria biestable debe posicionarse manualmente antes de conectar por primera vez el circuito para asegurar que el cilindro se hallará inicialmente retraído. LA FUNCIÓN LÓGICA “O” (OR) Ejercicio 10 Para extraer piezas de un cargador se utiliza un cilindro. Tanto si se presiona un pulsador como si se pisa un pedal, el cilindro debe avanzar. Una vez que el cilindro ha avanzado completamente, debe retroceder a su posición inicial. Se utiliza una válvula de rodillo de 3/2 vías para detectar la posición final delantera del cilindro. La válvula selectora de circuito se conecta en la unión entre las dos válvulas de 3/2 vías. Tras accionar una de las dos válvulas de 3/2 vías, se genera una señal 1 en cualquiera de las entradas de la válvula selectora. Esta señal pasa a través de la válvula y pilota la conexión 14 de la válvula distribuidora, con lo que el cilindro avanza.
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Una válvula de final de carrera 1S2 detecta que el cilindro ha avanzado completamente. La señal de la válvula 1S2 crea presión en el pilotaje 12 de la válvula distribuidora de 5/2 vías y el cilindro retrocede. La señal en la conexión 12 sólo es efectiva si la señal opuesta de la conexión 14 está liberada. Si ambas señales producidas por la válvula de pulsador y el pedal se hallan a descarga, podrá descargarse la señal de pilotaje 14 por el escape de una de las válvulas de 3/2 vías. La válvula distribuidora puede ser de 4/2 vías o de 5/2 vías, y debe dimensionarse de acuerdo con el caudal requerido por la velocidad del cilindro. Ejercicio 11 (La válvula de escape rápido) Un cilindro hace avanzar una herramienta de forma en un utillade doblador. Si se detecta la presencia de una hoja y se acciona un pulsador, el cilindro debe avanzar. Para un rápido avance, el circuito utiliza una válvula de escape rápido. El movimiento de avance dobla la hoja. Si se libera el pulsador, el cilindro de doble efecto regresa lentamente a su posición inicial. Condiciones Posición inicial: En posición inicial, el cilindro se halla retraído. Si están accionadas ambas válvulas 3/2, se produce una señal en la salida A de la válvula de simultaneidad. Esto invierte la salida de la válvula 5/2. El cilindro avanza por el aire que circula sin restricción a través del regulador de flujo unidireccional 1V1. El actuador avanza rápidamente ya que el aire de la parte delantera se descarga rápidamente por medio de la válvula de escape rápido. Si ambas válvulas 3/2 se hallan presionadas, el cilindro permanece en posición avanzada. Si se libera al pulsador, el cilindro retrocede ya que la válvula de control invierte su posición por efecto del muelle. Al retroceder, el regulador 1V1 estrangula el aire de descarga, controlando así su velocidad. Ejercicio 12 (Control dependiente de la presión; grabado de plástico) Un componente de plástico debe grabarse utilizando una matriz y un cilindro de doble efecto. La matriz debe avanzar y grabar el plástico al accionar un pulsador. Debe utilizarse un final de carrera de rodillo para confirmar el avance completo. La presión de grabado es ajustable y se indica en el manómetro. Condiciones l cilindro avanza si la válvula 1V1 es pilotada por el pulsador 1S1. La presión de avance del cilindro al mismo tiempo alimenta el final de carrera 1S2 y se halla en serie con la válvula de secuencia. La señal 12 de la válvula de secuencia actúa contra la fuerza de un muelle ajustable. Al accionarse 1S2 debido al avance del cilindro y al alcanzarse la presión ajustada, la válvula abre, pilotando por la conexión 12 a 1V1. La válvula biestable invierte y el cilindro retrocede. Ejemplo
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Ejemplo 2
Ejemplo 3
Válvula de escape rápido Es una válvula de bloqueo con posibilidad de cerrar la entrada P o la purga R y con conexión A. debe conectarse cerca al elemento de trabajo Aplicación o Purga rápida de cilindros grandes o Alta velocidad de retroceso
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Dos o mas actuadores interrelacionan su posición o estado par generar una rutina Representación del movimiento
Problema 04 Sobre una aserradora semiautomática se cortan tablas. Al mover el tope de la sierra, se activa el, proceso de aserrado. El arranque se logra a través de la entrada de una tabla que se fija por el cilindro A. El cilindro B transporta la sierra
Solución Problema 4
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Problema 5 Sobre una máquina automática se estampan piezas. La alimentación se produce por medio de un magazín de caída. El equipo de estampado avanza y retrocede por medio del cilindro A. El Cilindro B expulsa la pieza luego del proceso de estampado y liberación de la misma
Solución al problema 5
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Problema 6 Las piezas que se acercan sobre una cinta transportadora, se depositan dentro de un recipiente por medio de un dispositivo de translación. La pieza se sujetador un dispositivo magnético, el cilindro B la levanta y le cilindro A realiza la translación lateral. Luego de depositar la pieza, el dispositivo vuelve a su posición inicial
Problema 7
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A
Un dispositivo se encarga de clavar pernos en un alojamiento, bajo presión a través de un cilindro. El cilindro A lleva los pernos, colocados manualmente allí hacia el dispositivo. En este lugar, son clavados bajo presión en el alojamiento por medio del cilindro B
Nota: Los problemas 6 y 7 resolverlos con circuito neumático ESQUEMAS BASICOS 1 Mando de un cilindro de simple efecto Ejercicio: El vástago de un cilindro de simple efecto debe salir al accionar un pulsador y regresar inmediatamente al soltarlo.
solución: Para realizar este mando se precisa una válvula distribuidora 3/2 cerrada en posición de reposo. Al accionar dicha válvula, el aire comprimido pasa de P hacia A; el conducto R está cerrado. Por el efecto del muelle de reposición de la válvula, el cilindro es pone en escapo de A hacia R; el empalme de alimentación P se cierra.
2 Mando de un cilindro de doble efecto Ejercicio: El vástago de un cilindro de doble efecto debe salir o entrar según se accione una válvula.
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Solución: Este mando de cilindro puede realizarse tanto con una válvula distribuidora 4/2 como con una 5/2. La unión de los conductos de P hacia B y de A hacia R en la 4/2 mantiene el vástago entrado en la posición final de carrera. Al accionar el botón de la válvula es establece la unión de P hacia A y de B hacia R. El vástago del cilindro seis hasta la posición final de carrera. Al soltar el botón, el muelle recuperador de la válvula hace regresar ésta a la posición Inicial. El vástago del cilindro vuelve a entrar hasta la posición final de carrera. Si se emplea una válvula distribuidora 5/2, el escapo se realiza por R ó S. Para regular la velocidad, basta incorporar válvulas de estrangulación.
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Mando con selector de circuito Ejercicio: El vástago de un cilindro debe poderse hacer salir de dos puntos diferentes.
El accionar la válvula 1.2 el aire comprimido circula de P hacia A, y en el selector de circuito de X hacia A y pasa al cilindro. Lo mismo ocurre cuando es invierte la válvula 1.4. En ausencia del selector, en el circuito arriba montado al pulsar 1.2 ó 1.4, el aire saldría por el conducto de escapo de la otra válvula distribuidora 3/2, que no ha sido accionada.
Regulación de la velocidad en cilindro de simple efecto Ejercicio Debe poderes regular la velocidad de salida del vástago de un cilindro de simple efecto.
Solución: En el caso de cilindros de simple efecto, la velocidad sólo puede aminorarse estrangulando el aire de alimentación.
Ejercicio: Debe poderse ajustar la velocidad de retorno del vástago del cilindro.
solución: En este caso hay que aplicar forzosamente la estrangulación del aire de escape.
Ejercicio: Debe poderse ajustar y aminorar separadamente la velocidad del vástago de un cilindro de simple efecto, en la salida y en el retorno. Solución: En este caso, para efectuar un ajuste exacto y separado se necesitan dos reguladores unidireccionales (válvulas antirretorno y de estrangulación).
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Ejemplos prácticos 1 Ejercicio: Sujeción de piezas Por medio de un interruptor de pedal han de sujetarse a deseo piezas en un tornillo de banco, para trabajarlas. La pieza debe permanecer sujeta al soltar el interruptor. Esquema de posición: Esquema de circuito: Solución: Con la válvula distribuidora 3/2 se hace salir y entrar el vástago del cilindro de membrana 1.0. Al soltar el pedal, la válvula 1.1 permanece en su posición por el efecto de un enclavamiento.
2 Ejercicio: Distribución de cajas
La cinta de rodillos debe poderse girar, a deseo, mediante un pulsador. Al soltar éste, la cinta debe permanecer en la posición adoptada. Esquema de posición: Esquema de circuito: Solución: Al accionar la válvula 1.2, la 1.1 se invierte por la entrada de pilotaje Z. El cilindro de doble efecto desplaza la bancada de la cinta de rodillos a la segunda posición. Esta se conserva hasta que se da la siguiente señal por medio de la válvula 1.3
3 Ejercicio: Accionamiento de una válvula dosificadora La dosificación de un líquido debe realizarse mediante una válvula de accionamiento manual. Debe existir la posibilidad de parar la válvula dosificadora en cualquier posición.
Esquema de posición:
Esquema de circuito:
Solución: Por medio de la válvula distribuidora 4/3 se hace salir y entrar el vástago del cilindro. Con la posición central de la válvula (posición de cierre), la válvula dosificadora puede fijarse en cualquier posición.
4 Ejercicio: Accionamiento de una cuchara de colada Mediante un pulsador ha de hacerse bajar lentamente la cuchara de colada. Esta ha de levantarse por inversión automática de la marcha (levantamiento lento). Esquema de posición: Esquema de circuito: Solución: Todas las válvulas se alimentan desde la unidad de mantenimiento 0.1. Al accionar el pulsador 1.2, la cuchara de colada baja lentamente. Al alcanzar la posición inferior, el final de carrera 1.3 invierte la válvula 1.1. La cuchara se levanta lentamente. 5 Ejercicio: Remachado de placas Al accionar dos pulsadores manuales, un cilindro tándem ha de remachar dos placas a través de un bloque de seguridad. Esquema de posición: Esquema de circuito: Solución: Se accionan los pulsadores 1.2 y 1.4. Si ambas señales
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están presentes en un tiempo inferior a 0,5 s, el bloque de seguridad bimanual deja pasar la señal. La válvula 1.1 se invierte, y el vástago del cilindro tándem sale remachando las dos piezas.
Elementos de distribución Introducción Los elementos de distribución son aquellos que dirigen y regulan el paso del aire comprimido. En primer lugar nos ocuparemos de las válvulas distribuidoras cuya función es la de interrumpir, dejar pasar o desviar el aire comprimido. La designación de una válvula se indica con dos cifras: la primera indica el número de orificios o vías para el aire y la segunda el número de posiciones de trabajo. Por ejemplo una válvula 4/2 tiene 4 vías y 2 posiciones. Las válvulas, al igual que los demás elementos de un sistema neumático se representan mediante símbolos. Estos símbolos dan información sobre los siguientes aspectos: Sentido de circulación: Se indica mediante flechas que se insertan en cada cuadro. Conexiones: - Aire comprimido - Escape o salida libre. Modos de mando y retorno: - Retorno: a la derecha - Mando: a la izquierda del recuadro El símbolo general de todas las válvulas es un cuadrado. Por cada una de las posiciones que tenga la válvula se colocaran tantos cuadrados adyacentes. La designación de las diferentes vías se realiza de la siguiente forma: - La conexión del aire a presión se designa por la letra P - Las diferentes conexiones de trabajo se designarán por las letras A, B, C, D... - Los orificios destinados a la purga del aire se designarán con las letras R, S, T.... - Las conexiones de control o accionamiento se designarán con las letras Z, Y, X... Para aclarar estos conceptos pongamos un ejemplo. En la figura se representa una válvula 3/2, donde se puede apreciar que posee un accionamiento manual y el retorno a la posición inicial se realiza por el efecto de un muelle. También se puede observar la forma de representar la línea de aire a presión y el escape. Si accionamos el pulsador manual la válvula pasaría a posicionarse según se refleja en la figura: Palanca Pedal Pedal doble Pulsador Manual General Pulsador /tirador Pulsador
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Válvula 2/2 Es la válvula distribuidora más elemental. Dispone de dos orificios o vías para el paso del aire y dos posiciones de trabajo. Tiene exclusivamente dos posiciones: cerrada o abierta. El símbolo normalizado y su forma constructiva se muestran en la siguiente figura.
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1
Esta válvula deja pasar el aire al ser accionada y luego, al soltarla, impide el paso tanto del que proviene de p, como del que salió por A. Por esta razón, no se utiliza para gobierno de cilindros como válvula distribuidora principal, pero si realiza funciones auxiliares, como bloqueos, derivaciones para otras válvulas, etc. Válvula 3/2 2
La válvula 3/2 es una válvula que posee tres vías y dos posiciones. En la siguiente figura aparece el símbolo de una válvula 3/2 con accionamiento manual y retorno por muelle y algunas fotografías de válvulas comerciales.
1
Con esta válvula se puede realizar el control o mando directo de un cilindro de simple efecto. Válvula 4/2 Es una válvula que posee 4 vías y dos posiciones de funcionamiento. Su símbolo es el que aparece en la figura
4
2
1
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Válvula 5/2 Es una válvula que posee 5 vías y dos posiciones de funcionamiento. Su símbolo es el que aparece en la figura:
4
2
5
3 1
Paso Nominal La velocidad de traslación del émbolo de una bomba o cilindro depende de las pérdidas (longitud de tuberías, codos, etc) y del caudal del aire que circula por la tubería y por las válvulas. Por lo tanto un dato importante será el diámetro de la tubería y los conductos de las válvulas. Vtraslación= f (pérdidas, caudal) Las tuberías se pueden cambiar fácilmente pero las válvulas no. El aire al pasar por las válvulas se estrangula y cambia de dirección. La selección de la válvula más conveniente para cada instalación no debe suponer grandes problemas ya que las velocidades normales de los émbolos suelen ser entre 0,10 y 0,30 m/s para no ocasionar desgastes prematuros en vástagos, choques bruscos, elevadas inercias en arranques, etc. La válvula se suele elegir en función del diámetro del cilindro. Elementos auxiliares Introducción Son elementos que desempeñan funciones de regulación y control. Se denominan generalmente válvulas. Entre las más habituales en un circuito neumático se pueden encontrar: - Válvulas antirretorno - De doble efecto o selectoras de circuito - Reguladores de caudal - Válvulas antirretorno Permiten la circulación del aire en un sólo sentido y la bloquean en el sentido contrario. Para ello, disponen de un resorte unido a una pieza que realiza el cierre. Su símbolo es que se muestra en la figura:
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Mandos para la regulación de velocidad en cilindros Las válvulas de escape rápido permiten evacuar el aire de los cilindros rápidamente a través 2 de una sección mayor que la que poseen las válvulas. Con ello podemos aumentar las 1 velocidades en el avance y retroceso de los vástagos de los cilindros. La recomendación es montar la válvula directamente sobre el cilindro ó lo más cerca posible de éste. Válvula estranguladora de caudal unidireccional 100% Las válvulas estranguladoras de caudal unidireccional son una combinación entre una válvula estranguladora y una válvula antirretorno. Es decir permiten el paso normal del aire en un sentido y estrangulan el paso en el sentido contrario. Válvula de simultaneaidad. Válvula And La válvula de simultaneidad posee dos entradas X e Y y una salida A. El aire sólo podrá 2 salir por A cuando exista presión en las dos entradas X e Y. Si existe presión 1 1 exclusivamente en una de las dos entradas, no es posible que el aire pueda salir por A. Circuito ejemplo:
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APLICACIÓN o Mando se seguridad de dos mandos o Enclavamiento para mando automático o En lógica neumática cumple la función Y
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DIAGRAMAS ESPACIO - FASE En los diagramas de movimiento (espacio - fase o espacio - tiempo) se grafican, el espacio recorrido versus el tiempo Velocidad normal Velocidad lenta Velocidad rápida De este tipo de diagramas se obtienen también la secuencia de los cilindros. Con la letra mayúscula se define el cilindro y con los signos + y – se denotan las carreras de avance y retroceso. Ejemplo: A+, A-, B+, C+, C-, BFigura 15 – Diagrama espacio – fase De los diagramas espacio-tiempo, se puede obtener el tiempo en que tardan los vástagos de los cilindros en realizar las carreras de avance y retroceso . Con respecto al diagrama espacio-fase, la diferencia radica en que al haber pendientes de los diagramas son diferentes. Igualmente en un mismo grafico se puede colocar las velocidades y secuencia de los mismos. Figura 16 – Diagrama espacio – tiempo (secuencia) Estos diagramas cobran gran importancia cuando se diseñan sistemas neumáticos con múltiples cilindros, como el método de cilindros en cascada. La forma de relacionar los movimientos de los diferentes cilindros sale justamente de este tipo de gráficos. reguladores, temporizadores y otras válvulas l CIRCUITOS BASICOS ELECTRONEUMATICOS MANDO DE UN CILINDRO DE SIMPLE EFECTO El vástago de un cilindro de simple efecto ha de salir al ser accionado un pulsador. Al soltar el pulsador el embolo ha de regresar a la posición trasera Solución Un rele K1 es pilotado por el pulsador S1. a traves de un contacto de cierre de K1, queda pilotada la bobina Y1 Esta solucion se aplica cuando la potencia de ruptura de los transmisores de señales (S1) no basta para conmutar la bobina Y1, o cuando el trabajo siguiente sucede con una tension (220v)
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1. Simule el siguiente esquema automático y agregue los elementos necesarios para manejar el circuito de tal manera que pueda activarse o desactivarse a voluntad del operador 2. Formule un circuito con los elementos disponibles en el modulo de tal manera que funcione igual A0
A1
B0
cilindro 1
cilindro 2
4
2
4
2
1
3
1
3
2
2
2
B0
2
A1
B1 1
B1
3
1
A0 1
3
3
1
3
50%
0
Denominación del componente Marca
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
100 80 Cilindro doble ef ecto
cilindro 1
60 40 20 mm 100 80
Cilindro doble ef ecto
cilindro 2
60 40 20 mm
RETORNO AUTOMATICO DE UN CILINDRO Problema 1 El embolo ha de avanzar a la posición final y se activa un pulsador de fin de carrera para retorno automático Solucion 1 Por el accionamiento del pulsador S1 queda excitada la bobina Y1. el embolo avanza a la posición final y activa el pfin de carrera S2. Este excita a la bobina Y2 y la válvula cambia de posición permitiendo el paso de aire por el lado derecho y el cilindro retorna
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Tarea Ejercicio 2 Haga el circuito electro neumático para el movimiento oscilante de un cilindro de doble efecto que se activa al presionar un pulsador y se anula al presionar un pulsador de parada
Solución Ejercicio 2
INTERRUPTOR DE ALIMENTACIÓN INDUCTIVA El interruptor se cierra ante una modificación suficiente de su campo electromagnético inducido. En el modo de simulación, el interruptor de alimentación también puede ser accionado por medio de un clic sobre los componentes
Problema 03 Sobre la aserradora semiautomática se cortan tablas. Al ingresar la madera activa un pulsador que activa al cilindro A de sujeción, pero cuando sale A, activa un pulsador que hace que B salga, corte y al final de su paso activa un retorno, cuando retorna B activa el retorno de A. Este a su vez activa un C de expulsión que retira la madera y regresa. El ciclo se inicia nuevamente cuando al ingresar la madera activa un pulsador tope( el Pistón C no se aprecia pero debe ir paralelo a B)
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Problema 8 Los paquetes llegan sobre una banda de rodillos y son elevados por el cilindro A. El cilindro B empuja los paquetes sobre la segunda banda de rodillos. El cilindro B solo debe retornar, una vez alcanzado el cilindro a la posición final trasera
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Al pulsar el interruptor, la válvula 3/2 pasa de cerrada a abierta. En el mismo instante el pistón empieza a salir, mientras se halle presionado el interruptor, la válvula estará abierta y el pistón continúa extendido. Cuando se suelta el interruptor la válvula vuelve a cerrado y el pistón se retrae Los diagramas espacio fase facilitan la descripción de las funciones y auxilian en la construcción, mantenimiento y búsqueda de desperfectos En un diagrama espacio fase, se representa los pasos realizado La líneas horizontales son líneas de estado, las verticales líneas de paso
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