Cilindros de sujeción - Cómo funcionan
Figura 1: Cilindro de sujeción lineal/giratorio de Festo
Los cilindros de sujeción se utilizan para sujetar o fijar una pieza de trabajo, ya sea directamente a través de un elemento de sujeción operado neumáticamente o mediante mecanismos cinemáticos. Cuando están inactivos, el elemento de sujeción se mueve fuera del área de trabajo. Los cilindros neumáticos de sujeción pueden lograr fuerzas de sujeción muy altas con un mínimo consumo de energía debido a su diseño cinemático. Estos cilindros replican la acción de agarre realizada por los humanos y, por lo general, no se utilizan solos; se combinan con varios tipos de equipos o mecanismos. Se pueden montar en rieles deslizantes neumáticos, brazos robóticos y otros mecanismos de movimiento para mover objetos de un lugar a otro.
Cuándo elegir diferentes cilindros de sujeción
Los cilindros de sujeción de Festo se dividen en tres tipos: módulos de sujeción, abrazaderas lineales/giratorias y cilindros de bisagra. Aquí hay una breve descripción de cada tipo:
- Módulos de sujeción: Ideales para espacios reducidos y entornos hostiles, adecuados para tareas de sujeción planas y lineales con fuerzas moderadas. Se utilizan en la fabricación de electrónica, el ensamblaje de automóviles y la maquinaria de embalaje.
- Abrazaderas lineales/giratorias: Adecuadas para sujeción versátil con movimientos lineales y giratorios, adecuadas para aplicaciones de soldadura y espacios compactos. Se utilizan en la metalurgia, la carpintería y la fabricación de PCB.
- Cilindros de bisagra: Diseñados para altas fuerzas de sujeción y procesos de soldadura, particularmente en aplicaciones automotrices e industriales. Se utilizan en la fabricación de automóviles, el ensamblaje de maquinaria pesada y las estaciones de soldadura industrial.
Cómo funcionan los cilindros de sujeción neumáticos
Las partes principales de un cilindro de sujeción son:
- Cuerpo del cilindro: La carcasa principal que contiene todos los componentes internos. La carcasa suele estar hecha de materiales como aluminio o acero para mayor durabilidad.
- Pistón y varilla del pistón/Membrana: El pistón se mueve dentro del cuerpo del cilindro, impulsado por aire comprimido. La varilla del pistón se extiende fuera del cilindro para aplicar la fuerza de sujeción a la pieza de trabajo. En ciertos modelos, una membrana reemplaza al pistón. Cuando se aplica presión de aire, la membrana se expande, ejerciendo fuerza sobre el área de sujeción.
- Puertos de entrada/salida de aire: Los puertos de entrada y salida permiten que el aire comprimido entre y salga del cilindro, controlando el movimiento del pistón o la membrana.
- Sellos y cojinetes: Aseguran una operación hermética y reducen la fricción entre las partes móviles, mejorando la eficiencia y la vida útil del cilindro.
Proceso de trabajo
- Suministro de aire: El aire comprimido entra en el cilindro a través del puerto de entrada.
- Movimiento del pistón: Para cilindros tradicionales, el aire comprimido empuja el pistón, haciendo que la varilla del pistón se extienda y aplique la fuerza de sujeción. En los módulos de sujeción basados en membrana, la presión del aire hace que la membrana se expanda, ejerciendo fuerza sobre el área de sujeción.
- Acción de sujeción: La varilla del pistón o la membrana aplica fuerza a la pieza de trabajo, manteniéndola firmemente en su lugar. La fuerza de sujeción puede variar dependiendo del tipo de cilindro y la presión de operación.
- Liberación: Cuando se libera la presión de aire o se redirige al lado opuesto del pistón, la varilla del pistón se retrae o la membrana vuelve a su posición original, liberando la fuerza de sujeción.
Módulos de sujeción Festo
Figura 2: Cilindros de sujeción de membrana rectangular (izquierda) y redonda (derecha) de Festo
Los módulos de sujeción son actuadores de membrana extremadamente planos con carreras cortas, adecuados para una amplia gama de tareas de sujeción. Su diseño plano permite su uso en espacios reducidos donde otros cilindros de sujeción no cabrían. Pueden alcanzar fuerzas de sujeción de hasta 1640 N. Disponibles en diseños redondos y alargados, pueden manejar tanto tareas de sujeción planas como lineales. El diseño herméticamente sellado los hace ideales para entornos hostiles y polvorientos. El módulo de sujeción EV es un cilindro sin varilla corto con una membrana. Es de acción simple, tiene una función de reinicio y está herméticamente sellado.
Características del módulo de sujeción EV de Festo
Estos módulos son de acción simple. La presión del aire se aplica a una membrana dentro del módulo, que luego ejerce fuerza sobre el área de sujeción. Los módulos de sujeción EV están disponibles en dos versiones principales: rectangular y redonda. Cada versión viene en varios tamaños y longitudes de carrera, atendiendo a diferentes necesidades de aplicación.
- Módulos rectangulares: Los módulos rectangulares son ideales para aplicaciones de alta resistencia y alta fuerza con necesidades de montaje versátiles y restricciones de espacio.
- Módulos redondos: Los módulos redondos son adecuados para aplicaciones que requieren simetría rotacional, facilidad de integración y menor peso.
Tabla 1: Características de los módulos de sujeción rectangulares y redondos
| Característica | Módulos de sujeción rectangulares | Módulos de sujeción redondos |
| Tamaños disponibles | 10x30 mm, 15x40 mm, 15x63 mm, 20x75 mm, 20x120 mm, 20x180 mm | Ø12 mm, Ø16 mm, Ø20 mm, Ø25 mm, Ø32 mm, Ø40 mm, Ø50 mm, Ø63 mm |
| Longitudes de carrera | 3 mm, 4 mm, 5 mm | 3 mm, 4 mm, 5 mm |
| Conexión neumática | M3, M5 | M3 |
| Presión de operación | 2 a 6 bar | 6 bar |
| Rango de temperatura ambiente | -20 a +40 °C | -10 a +40 °C |
| Rango de fuerza de sujeción | 95 N a 1690 N (a 6 bar) | 55 N a 1660 N (a 6 bar) |
| Rango de peso del producto | 20 g a 270 g | 11 g a 100 g |
| Accesorios | Montaje de pie (HBEV), Placa de presión | Placa de presión |
| Flexibilidad de aplicación | Adecuado para aplicaciones de alta resistencia y espacio limitado | Ideal para aplicaciones que requieren simetría rotacional |
Nota: El módulo no tiene detección de posición incorporada ni amortiguación. Además, el diseño de acción simple puede no ser óptimo para ciclos de sujeción y liberación de muy alta velocidad.
Abrazaderas lineales/giratorias Festo
Las abrazaderas lineales/giratorias (Figura 1) combinan movimientos lineales y giratorios, lo que permite insertar y retirar herramientas más allá del rango de sujeción. Esto significa que la abrazadera puede moverse directamente hacia la pieza de trabajo para asegurarla y luego girar fuera del camino cuando no se necesita la acción de sujeción. Estas abrazaderas son versátiles y pueden sujetar de manera confiable varias piezas de trabajo, incluyendo madera, chapa metálica y placas de circuito impreso. Generan fuerzas de sujeción de hasta 1600 N y carreras de sujeción de hasta 50 mm, lo que las hace adecuadas para aplicaciones de soldadura.
La abrazadera lineal/giratoria CLR combina el giro y la sujeción en un solo paso. La dirección de giro es ajustable, lo que permite adaptarse a condiciones específicas. El CLR está disponible con un accesorio de dedo de sujeción y protección contra polvo y salpicaduras de soldadura.
Abrazadera lineal/giratoria CLR
Características principales
- Movimiento dual: Combina movimiento lineal y giratorio de la varilla del pistón, lo que permite insertar y retirar piezas de trabajo más allá del rango de sujeción.
- Opciones de giro: Disponible en direcciones de giro derecha, izquierda o recta. La dirección de giro se puede ajustar incluso después de la instalación.
- Protección: Nuevas variantes incluyen protección contra polvo y salpicaduras de soldadura.
- Diseño compacto: Adecuado para espacios de instalación reducidos.
- Compatibilidad ISO: El patrón de orificios corresponde a ISO 21287, lo que permite el uso de accesorios estándar.
- Fácil montaje: Las roscas internas en el cojinete y las tapas de los extremos facilitan el montaje.
- Dedo de sujeción: Disponible como accesorio, se puede ajustar libremente en 360° y cuenta con una tapa de goma para proteger superficies sensibles.
- Reparable: Se puede reparar utilizando un conjunto de piezas de desgaste.
- Accesorios: Compatible con varios accesorios como tuberías, válvulas de control de flujo y conectores de inserción.
Especificaciones técnicas
- Carrera lineal: Disponible para diámetros de 40 mm y superiores.
- Diámetros del pistón: Rango de 12 mm a 63 mm.
- Carrera de sujeción: Disponible en 10 mm, 20 mm y 50 mm.
- Presión de operación: 2 a 10 bar.
- Temperatura ambiente: -10°C a +80°C.
- Resistencia a la corrosión: Clase 2 según el estándar Festo 940070.
- Materiales: Acero inoxidable de alta aleación para la varilla del pistón, aleación de aluminio forjado recubierto para el cojinete y las tapas de los extremos, y caucho nitrilo/poliuretano para los sellos.
Cilindros de bisagra Festo
Figura 3: Cilindro de bisagra Festo
Los cilindros de bisagra cuentan con una horquilla en el extremo de la varilla del pistón y una horquilla articulada en la tapa del cojinete, lo que simplifica el montaje en dispositivos de sujeción. Una unidad de sujeción opcional puede evitar que la varilla del pistón se deslice cuando no está presurizada. Estos cilindros generan fuerzas de sujeción de hasta 3016 N y son particularmente adecuados para sujetar componentes durante procesos de soldadura, asegurando una sujeción segura y confiable.
El cilindro de bisagra DW de Festo incluye restrictoras integradas y amortiguación de posición final, lo que lo hace ideal para sujetar componentes en procesos de soldadura. La horquilla articulada en la tapa del cojinete facilita el montaje. En el mercado asiático, el DW es el estándar automotriz para la producción de carrocerías.
Cilindro de bisagra DW
Características principales
- Sujeción para soldadura: Diseñado para sujetar componentes durante la soldadura, ideal para aplicaciones automotrices e industriales.
- Fácil montaje: El cojinete giratorio en la tapa del cojinete facilita la instalación.
- Control de flujo integrado: El control de flujo integrado asegura una regulación precisa de la velocidad.
- Amortiguación de posición final: Amortiguación neumática integrada en ambos extremos para un funcionamiento suave y una reducción del impacto.
- Sello limpiador de varilla: Protege contra salpicaduras de soldadura, mejorando la durabilidad.
- Opciones de detección de posición: Múltiples opciones, incluyendo rieles de sensores e interruptores de proximidad (SMT-8M o SDBT-BSW).
- Conexión neumática flexible: Conexiones de rosca Rc o G disponibles en tres lados.
- Cumplimiento de normas: Cumple con los estándares automotrices asiáticos para la producción de carrocerías.
- Horquillas de varilla personalizables: Diferentes tamaños de horquillas disponibles para adaptarse a aplicaciones específicas.
- Construcción robusta: Fabricado con materiales de alta calidad como acero fundido y aluminio anodizado.
