 6. Componentes
6.1 Unidad de avance autónoma
Esta unidad
(cilindro y válvula de mando) se llama también cilindro de
accionamiento autónomo . Un cilindro neumático retrocede automáticamente
al llegar a la posición final de carrera. Este movimiento
de vaivén se mantiene hasta que se corta el aire de alimentación.
Este diseño permite emplear estos elementos en máquinas o
instalaciones que trabajan en marcha continua. Ejemplos de
aplicación son la alimentación y expulsión de piezas de trabajo,
y el avance rítmico de cintas de montaje.
Esta unidad
puede ser conmutada directa o indirectamente. Conviene emplearla
para velocidades de émbolo que oscilen entre 3 rn/min y 60
m/min. Gracias a su construcción compacta, existe la posibilidad
de montarla en condiciones desfavorables de espacio.
La longitud
de desplazamiento y la posición de los finales de carrera
pueden ajustarse sin escalones. La velocidad de avance y de
retorno se pueden regular cada una por separado mediante sendos
reguladores de caudal. Los silenciadores incorporados directamente
reducen los ruidos del escape de aire.
6.2 Sistemas neumático-hidráulicos
Los accionamientos
neumáticos para herramientas se aplican cuando se exige un
movimiento rápido y la fuerza no sobrepasa 30.000 N (3.000
kp). Para esfuerzos superiores a los 30.000 N, no conviene
aplicar cilindros neumáticos.
El accionamiento
neumático sufre otra limitación cuando se trata de movimientos
lentos y constantes. En tal caso no puede emplearse un accionamiento
puramente neumático. La compresibilidad del aire, que muchas
veces es una ventaja, resulta ser en este caso una desventaja,
Para trabajos
lentos y constantes se busca la ayuda de la hidráulica y se
reúnen las ventajas de ésta con las de la neumática:
Elementos simples
de mando neumático, velocidades regulables y en algunos casos
fuerzas grandes con cilindros de pequeño diámetro. El mando
se efectúa a través del cilindro neumático. La regulación
de la velocidad de trabajo se realiza por medio de un cilindro
hidráulico.
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Este sistema se emplea
con gran frecuencia en procedimientos de trabajo con arranque de
virutas, como en el taladrado, fresado y torneado, así como en dispositivos
de amplificación de la presión, prensas y dispositivos de sujeción.
6.2.1 Convertidores de presión
Este es un elemento
que trabaja con aceite y aire comprimido. Aplicando aire comprimido
directamente en un depósito sobre el nivel de aceite se impulsa
éste.
El aceite entra entonces,
por una válvula antirretorno y de estrangulación regulable en el
cilindro de trabajo. El vástago sale a una velocidad uniforme y
regresa al aplicar aire comprimido al lado M émbolo que va al vástago.
El depósito de aceite se purga de aire y el aceite puede regresar
con rapidez. En la conversión de los medios de presión, la presión
se mantiene constante.
6.2.2 Multiplicador de presión
El multiplicador
está compuesto de dos cámaras de superficies de distinto tamaño.
El aire re comprimido llega por el racor 1 al interior del cilindro
neumático, empuja el émbolo hacia abajo y hace pasar el aceite a
la segunda cámara. Por el racor 2, el aceite llega hasta una válvula
antirretorno y de estrangulación regulable, y de ésta hasta el elemento
de trabajo.
Por la diferencia
de superficies de los dos émbolos se produce un aumento de la presión
hidráulica. Son relaciones de multiplicación normales: 4 :1, 8 :1,
16 :1, 32 : 1.
La presión neumática
aplicada debe ser de 1.000 kPa (10 bar), como máximo.
La presión hidráulica
varía según la multiplicación; por eso, al objeto de obtener una
fuerza determinada se puede emplear un cilindro pequeño.
Las fugas de aceite,
frecuentes en los sistemas hidráulicos, pueden exigir que se realice
un mantenimiento regular, p. ej., rellenado de aceite y purga de
aire.
Además, por el volumen
de aceite existente en los elementos, no es posible emplear éstos
en instalaciones de diversa estructuración. Para cada mando y para
cada accionamiento de cilindro hay que calcular el volumen de aceite
necesario y elegir correspondientemente el elemento.
Figura 79: Multiplicador
de presión
6.2.3 Unidades de avance óleo-neumáticas
Estos elementos se
utilizan principalmente, como los precedentes, cuando se necesita
una velocidad de trabajo uniforme.
El cilindro neumático,
el cilindro hidráulico de freno y el bloque neumático de mando forman
una unidad compacta. Los dos cilindros están unidos por medio de
un travesaño. Como elemento de trabajo se conserva el cilindro neumático.
Cuando éste se alimenta
de aire comprimido comienza su movimiento de traslación y arrastra
el émbolo del cilindro de freno hidráulico. Este a su vez desplaza
el aceite, a través de una válvula antirretorno y de estrangulación,
al otro lado del émbolo.
La velocidad de avance
puede regularse por medio de una válvula antirretorno y de estrangulación.
El aceite mantiene rigurosamente uniforme la velocidad de avance
aunque varía la resistencia de trabajo. En la carrera de retorno,
el aceite pasa rápidamente, a través de la válvula antirretorno,
al otro lado del émbolo y éste se desplaza en marcha rápida.
Un tope regulable
sobre el vástago del cilindro de freno permite dividir la carrera
de marcha adelante en una fase de marcha rápida y otra de trabajo.
El émbolo es arrastrado sólo a partir del momento en que el travesaño
choca contra el tope. La velocidad en la carrera de trabajo puede
regularse sin escalones entre unos 30 y 6.000 mm/min. Hay unidades
especiales que también en el retorno realizan una carrera de trabajo.
En este caso, una segunda válvula antirretorno y de estrangulación
se hace cargo de frenar en la carrera de retorno.
El cilindro de freno
hidráulico tiene un circuito de aceite cerrado; en él sólo se producen
fugas pequeñas que forman una película sobre el vástago del cilindro.
Un depósito de aceite, incorporado, repone estas pérdidas.
Un bloque de mando
neumático incorporado manda el conjunto. Este mando directo comprende:
un vástago de mando, unido firmemente al travesaño del cilindro
neumático. El bloque de mando se invierte por medio de dos topes
existentes en el vástago de mando. Por eso es posible limitar exactamente
la carrera. Con este sistema puede obtenerse también un movimiento
oscilatorio.
En una unidad como
muestra la figura 80, con una estrangulación del circuito de aceite
muy intensa, puede presentarse un alto momento de presión en el
vástago del cilindro. Por eso, los vástagos son generalmente corridos
y de diámetro reforzado.
La figura 81 muestra
otra unidad. Entre dos cilindros neumáticos se encuentra el cilindro
de freno hidráulico; en ella se suprime el esfuerzo de flexión sobre
el vástago del cilindro neumático.
Las unidades de avance
también pueden ser combinadas por uno mismo. Las combinaciones de
cilindros y válvulas como cilindro de freno hidráulico, junto con
un cilindro neumático, dan como resultado una unidad de avance.
6.2.4 Unidades de avance óleo-neumáticas con movimiento
giratorio
Incorporando un cilindro
de freno hidráulico a un cilindro de giro se obtiene un equipo muy
apto para automatizar el avance de taladradoras de mesa y de columna.
El movimiento lineal se convierte en otro giratorio, con las ventajas
que tienen las unidades de avance óleo-neumáticas.
Figura 82: Unidad
de avance con movimiento giratorio
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