Plànol de situació o representació esquemàtica del mecanisme. Mostra de manera senzilla i esquemàtica els mecanismes i els elements motrius (cilindres, actuadors, etc.) que s’utilitzen, així com la seva disposició i emplaçament en la màquina. Resulta de gran ajut en sistemes pneumàtics complexos.
Quadre de seqüència de moviments. És un quadre on s’indiquen les diferents etapes dels cilindres o actuadors. El moviment d’avanç de la tija es representa pel signe (+) i el moviment de retrocés pel signe (-).
En el quadre de la figura es mostra la seqüència de moviments d’una premsa per a embotició (donar forma a xapes metàl·liques) amb dos cilindres. Com et pot observar, en aquest quadre es prescindeix de temps, velocitats, etc.
Diagrama espai-fase. És un diagrama molt usat en circuits seqüencials que mostra els moviments dels actuadors per a cada fase de treball. S’entén per fase el canvi d’estat de qualsevol element operatiu. En la figura es mostra el diagrama espai-fase de l’exemple anterior de la premsa.
L’esquema pneumàtic. Ha de reflectir el funcionament general del circuit i el dels diversos elements que el formen: cilindres, vàlvules distribuïdores, captadors de senyal, vàlvules de control, reguladors de pressió i tot un seguit de components auxiliars. Els elements de treball es representen en posició horitzontal. Els circuits es dibuixen en la posició de repòs o inicial. Els captadors de posició es col·loquen a sota i a prop del òrgans de govern que actuïn. En el lloc que ocupen en el circuit on són accionats s’ha de dibuixar una línia amb la referència de l’element. Tots els components de l’esquema han d’estar identificats amb números. Cadascun dels actuadors, amb tots els elements de govern i auxiliars necessaris, es mencionen amb un número, començant per l’1. Així doncs, un esquema amb 2 actuadors, com el de l’exemple de la premsa per a embotició, estarà format per dos grups: grup 1 i grup 2. Els elements de treball (cilindres) es numeren amb aquest ordre: 1.0, 2.0... Els òrgans de govern (vàlvules distribuïdores): 1.1, 2.1... Els captadors d’informació (sensors, captadors de posició, etc.) es numeren amb 1.2, 1.3, 1.4..., 2.2, 2.3, 2.4... La primera xifra indica el grup i la segona, l’element dins del grup. Amb 0.1, 0.2... s’indiquen els elements auxiliars (regulador de pressió, filtre, lubrificador, etc.) i amb 1.02, 1.03..., 2.02, 2.03... els elements de regulació (regulador de cabal, vàlvula selectora, vàlvula de simultaneïtat, etc.). A més d’aquestes denominacions, és convenient assignar a cadascun dels actuadors una lletra majúscula.
Circuits pneumàtics amb un actuador
Per poder entendre i dissenyar circuits pneumàtics més complexes convé abans veure i representar de manera senzilla les diverses formes de governar el funcionament dels actuadors. Podem trobar nombroses aplicacions en què només és necessari un únic cilindre: desplaçar una peça, tallar un material, aixecar un objecte, premsar una peça o obrir una porta.Comandament directe i indirecte d’un cilindre
Una manera elemental de governar un cilindre de simple efecte amb comandament directe és utilitzar una vàlvula distribuïdora monoestable 3/2 (un únic pilotatge per aire i retorn per molla) accionada manualment. Per fer el comandament directe d’un cilindre de doble efecte es pot utilitzar una vàlvula distribuïdora 4/2 o 5/2 similar a l’anterior.
Sovint, no convé o no es pot governar un cilindre directament, ja sigui perquè és molt gran i, per tant, serà necessària una gran força de comandament, perquè el comandament ha d’ocupar poc espai, o simplement perquè la solució d’automatització adoptada ho impedeix. En aquests casos la solució passa per comandar el cilindre indirectament a través de vàlvules més petites o microvàlvules que fàcilment es munten en els panells de control.
Regulació de la velocitat
En instal·lacions pneumàtiques és necessari, freqüentment, regular la velocitat dels cilindres. El procediment més generalitzat i simple de control de velocitat d’un cilindre és mitjançant l’ús d’un regulador de cabal, normalment a la sortida ja que s’assoleix un millor control de la velocitat. Com es pot apreciar a l’esquema de la figura, el regulador de cabal unidireccional només estrangula el flux de l’aire en un sentit ja que porta incorporada una vàlvula antiretorn que permet al fluid circular lliurement en sentit contrari.
Comandament simultani d’un cilindre
En màquines, com ara premses, existeix un risc elevat d’accident per part de l’operador ja que les mans li poden quedar atrapades en descendir el cilindre. És convenient, per tant, que en donar l’ordre de descens del cilindre, l’operari tingui obligatòriament les dues mans ocupades i apartades de la zona de perill. En aquests casos cal disposar d’un doble comandament, o comandament simultani, per governar e distribuïdor del cilindre. Les dues solucions més viables i senzilles són: mitjançant el muntatge en sèrie de
les dues vàlvules de comandament o bé incorporant una vàlvula de simultaneïtat.
Comandament des de punts diferents
Una altra necessitat que se’ns pot presentar habitualment en els circuits pneumàtics, és haver de governar un cilindre des de diferents punts. La solució més simple és utilitzar una o més vàlvules selectores de circuit que són elements que proporcionen un senyal pneumàtic (pressió d’aire) a la sortida quan existeix senyal en qualsevol de les dues entrades.
Comandament d’un cilindre de simple efecte des de dos punts.
Circuits amb control de posició
En molts circuits pneumàtics cal fer avançar un cilindre fins a una determinada posició i que retrocedeixi automàticament, en donar un senyal de comandament al sistema. En la figura es mostra el plànol de situació i dos possibles esquemes, un amb un cilindre de simple efecte i l’altre amb un de doble efecte. En prémer el polsador de la vàlvula 1.2, s’actua sobre el pilotatge esquerra de la vàlvula distribuïdora 1.1 i la tija del cilindre avança fins que toca el final de cursa pneumàtic (vàlvula 1.3 accionada per rodet); en accionar aquesta vàlvula es dóna un senyal de pressió al pilotatge dret del distribuïdor 1.1 i el cilindre retrocedeix aleshores de forma automàtica fins a la seva posició inicial.
Plànols de situació i esquemes pneumàtics d’aplicacions amb control de posició.
Circuits pneumàtics amb dos actuadors
A continuació es mostren dos exemples d’aplicació característics, que inclouen dos cilindres pneumàtics com a elements actuadors.
Mecanisme pneumàtic d’estampació
En un procés de fabricació es disposa d’una sèrie de productes que és necessari estampar, per la cara superior, amb la data de caducitat. Per fer-ho s’ha dissenyat un mecanisme pneumàtic semiautomàtic que, una vegada col·locada la peça en un lloc determinat, en prémer un polsador la posicionarà i en farà l’estampació mitjançant dos cilindres pneumàtics. A les il·lustracions es mostren la representació esquemàtica del mecanisme, el quadre de la seqüència de moviments i l’esquema pneumàtic. El sistema pneumàtic s’ha dissenyat amb dos cilindres de simple efecte; encara que també es podria realitzar perfectament amb dos cilindres de doble efecte. En tots dos casos l’esquema és molt similar.
La seqüència de treball és: A+, B+, (A– B–). La captació de posició es fa amb dos finals de cursa pneumàtics (FC), microvàlvules d’accionament mecànic per rodet, que detecten la posició final d’avançament dels cilindres: el FC 2.2 detecta la posició del cilindre A i el FC 2.3 la del cilindre B. Per simplificar l’esquema i en tractar-se de cilindres de simple efecte, no es considera necessari detectar les posicions de repòs dels cilindres.
Quan es prem la vàlvula manual de polsador 1.2 es dóna un senyal al pilotatge esquerre del distribuïdor 1.1 que governa el cilindre A i fa que aquest mogui lentament el producte fins a la posició de treball; el subjecta contra la paret i acciona el FC 2.2. Aquest dóna un senyal de comandament al pilotatge esquerre del distribuïdor 2.1 que governa el cilindre B i fa que la unitat d’estampació baixi lentament; l’operació d’estampació és detectada pel FC 2.3, que actua sobre els pilotatges drets dels les vàlvules distribuïdores 1.1 i 2.1, fent-ne que els dos cilindres retrocedeixin fins a la posició inicial. En acabat, cal retirar el producte estampat manualment i col·locar-ne un de nou; el sistema resta així preparat per iniciar novament el cicle automàtic de funcionament del mecanisme.
S’ha previst un avanç lent dels cilindres i un retrocés ràpid, per això s’han col·locat dos reguladors de flux unidireccionals, 1.02 i 2.02, a l’entrada dels cilindres.
Sistema pneumàtic de transport de peces
En aquest exemple, es mostra un altre circuit pneumàtic característic amb dos actuadors, molt habitual en nombroses aplicacions. Es tracta d’un mecanisme manipulador de peces que les transporta des d’un nivell inferior fins a un altre superior. El cicle de treball, detallat al quadre de seqüència de moviments, és: A+, B+, A-, B. Quan es prem el comandament manual de la vàlvula 1.2, aquesta actua i dóna un senyal pneumàtic, a través de la vàlvula d’accionament mecànic per rodet 1.4 (que fa la funció de final de cursa pneumàtic), al pilotatge esquerra de la vàlvula distribuïdora 1,1 que, en actuar, fa avançar lentament el cilindre A i transporta la peça al nivell superior. El cilindre A acciona la vàlvula final de cursa 2.2, quan la tija arriba al final del recorregut, donant-ne un senyal al pilotatge esquerra de la vàlvula distribuïdora 2.1 i causant-ne l’avançament lent del cilindre B i el desplaçament horitzontal de la peça. La vàlvula final de cursa 1.3 detecta la posició final d’avançament del cilindre B, donant-ne un senyal al pilotatge dret de la vàlvula distribuïdora 1.1 i fent que el cilindre A retrocedeixi ràpidament fins a la seva posició inicial. Aquesta posició de repòs la detecta el final de cursa 2.3 que dóna un senyal al pilotatge dret de la vàlvula distribuïdora 2.1, retrocedint el cilindre B fins a la posició d’inici.
