Cilindro sin Vástago

Un cilindro sin vástago es un componente neumático capaz de mover una carga en una trayectoria lineal con aire comprimido. Un cilindro neumático tradicional utiliza un vástago para empujar o tirar de la carga desde el pistón, mientras que un cilindro sin vástago desplaza la carga junto al pistón. Esto proporciona las principales ventajas de tener la misma longitud de carrera en menos espacio, no hay que preocuparse por el pandeo de la varilla con cargas altas o carreras largas, y proporciona la misma fuerza en ambas direcciones. El cilindro sin vástago es el más utilizado para aplicaciones como la manipulación de materiales, la carga, la elevación, el corte de bandas, etc. La figura 1 muestra un ejemplo de cilindro sin vástago.

 

 

Índice de contenidos

• Tipos de cilindros sin vástago
• ¿Cómo funciona una botella de aire sin vástago?
• Consideración de la carga
  • Aceleración y desaceleración
  • Montaje vertical
  • Componentes adicionales
• Ventajas / desventajas de un cilindro sin vástago
• Accesorios
• Aplicaciones
• Criterios de selección
• Preguntas frecuentes

Tipos de cilindros sin vástago

Hay tres tipos principales de cilindros sin vástago, que se refieren a la forma en que el pistón está conectado al soporte para permitir el movimiento de la carga.

• Magnético: Hay una conexión magnética entre el pistón y el portador. Esto permite que el cilindro no tenga fugas. Sin embargo, hay que preocuparse por el desacoplamiento y la rotación de la portadora.
• Cable: Hay un cable conectado al pistón y, a través de una polea en cada extremo, se conecta al portador. Este es un diseño muy simple, sin embargo, el desgaste de los cables provoca un posicionamiento inconsistente y pueden producirse fugas por los cables estirados.
• Ranurado: Hay una ranura en la longitud del cilindro con una banda metálica interior y exterior (Figura 2, parte roja) para evitar cualquier fuga. De este modo, el portador tiene una conexión mecánica directa con el pistón. Esto les permite ser los más versátiles y ampliamente utilizados, por lo que en este artículo hablaremos de este diseño, que puede verse en la figura 2.

¿Cómo funciona una botella de aire sin vástago?

Los principales componentes de un cilindro sin vástago pueden verse en la figura 3. Un pistón interno (A) se mueve dentro del cilindro (E) y es accionado por aire comprimido. Dependiendo de la presión del aire en cada puerto, el pistón se mueve en una u otra dirección a lo largo del cilindro. El pistón está unido a un soporte. Este soporte soporta la carga montada y se mueve con el pistón. Las bandas metálicas (D) permiten que el portador se mueva hacia adelante y hacia atrás al tiempo que crean un sellado fiable de la ranura del cilindro. Bajo el portador, las bandas se doblan lejos de la ranura para permitir una conexión entre el pistón y el portador. Hay amortiguadores ajustables en ambos extremos (B) para evitar que se produzcan paradas bruscas tras el recorrido completo en las tapas de los extremos (C). La figura 4 muestra un diseño de cilindro sin vástago ranurado y cómo se realiza la conexión mecánica a través de las bandas.

Consideración de la carga

Entender correctamente cómo afectan las cargas a un cilindro sin vástago garantiza su correcto funcionamiento. Con diferentes pesos, ubicación del peso y velocidad, se puede formar un momento que debe ser contabilizado. Un momento es una fuerza que hace que un cuerpo gire alrededor de un punto o eje específico. La figura 5 muestra los tres momentos que hay que tener en cuenta (que se comentan a continuación) junto con las fórmulas para calcularlos. A continuación, podemos utilizar esta fuerza de momento calculada para los momentos de flexión publicados del cilindro sin vástago (normalmente enumeran el máximo) para asegurar que nuestras fuerzas están por debajo de este límite.

• Pitch (Ma): Puede manejar bien estos momentos, y aún mejor cuanto más largo sea el portador. La fuerza de aceleración y desaceleración afectan a este momento.
• Rollo (Sr.): Muy sensible a estos momentos. Una carga descentrada puede provocar estos momentos.
• Guiñada (Mv): Algo sensibles a estos momentos, pero son menos comunes.

El momento se puede calcular como se muestra a continuación. Compare sus valores calculados con los valores máximos de la hoja de datos de los cilindros.

• Momento: Fuerza x Distancia
• Fuerza: Normalmente sólo el peso de la carga
• La distancia: Distancia del centro de masa de la carga al centro de masa del portador.

Aceleración y desaceleración

A diferencia de un cilindro neumático normal con vástago, un cilindro sin vástago debe soportar los momentos resultantes de la aceleración y desaceleración. Imagina esto como un "tirón", que es la misma fuerza que sientes cuando aceleras/frenas en un coche, te sacudes hacia atrás/adelante en el coche debido al momento de fuerza. La fuerza en estas ecuaciones es igual a la masa multiplicada por la aceleración (o deceleración). Si se trata de una fuerza de desaceleración, hay que tener en cuenta la amortiguación ajustable al final de la longitud de la carrera. Las fuerzas adicionales también pueden afectar a la fuerza total en cualquier dirección, como la fricción y las fuerzas de rotura.

Montaje vertical

Las aplicaciones verticales tienen dos consideraciones importantes adicionales en relación con la carga. En primer lugar, hay que luchar contra la gravedad (o con la gravedad) al mover la carga y sostenerla. Además, si está sujetando la carga, debe asegurarse de que el cilindro neumático no tenga fugas de aire y que el suministro de aire sea constante para evitar cualquier movimiento una vez en posición debido a la gravedad.

Componentes adicionales

Un cilindro sin vástago requiere los siguientes sistemas/componentes neumáticos para un funcionamiento eficaz:

• Suministro de aire neumático: Para suministrar aire limpio y comprimido que accione el cilindro sin vástago.
• Electroválvula neumática: Para controlar el flujo de aire comprimido.
• Manguera neumática: Para suministrar aire comprimido a puertos, válvulas y otros dispositivos.

Ventajas / desventajas de un cilindro sin vástago

Los cilindros sin vástago difieren de los cilindros convencionales y ofrecen muchas ventajas en comparación.

1. Ocupan menos espacio para una longitud de carrera similar, por lo que son ideales para aplicaciones con espacio limitado.
2. Capacidad para soportar mejor las altas cargas y los momentos de fuerza.
3. Al no tener varilla, eliminan el riesgo de que la varilla se doble y se doble.
4. La misma fuerza en ambas direcciones.

Los cilindros sin vástago también tienen pocas desventajas:

1. Vulnerable al polvo y a los desechos del entorno.
2. El movimiento de la carga se fija en la longitud del cilindro.
3. Las bandas interiores y exteriores pueden desgastarse con el tiempo al estirarse.
4. Las fugas de aire debidas al desgaste de las bandas pueden provocar una pérdida de presión de aire.

Accesorios

A continuación se indican los accesorios más utilizados con los cilindros sin vástago:

• Montaje del pie: Proporciona apoyo al cilindro y evita que gire hacia adelante y hacia atrás.
• Montaje en el centro: Proporciona apoyo a los cilindros de carrera larga absorbiendo la fuerza a lo largo de la línea central y distribuyéndola uniformemente a través del cilindro.
• Interruptor de fin de carrera: Detecta la proximidad del portador/carga o las posiciones finales, impidiendo así el movimiento posterior.
• El transportista: Proporciona apoyo al soportar y mover la carga a lo largo del cilindro.

Aplicaciones

Los cilindros sin vástago, debido a sus numerosas ventajas, se utilizan en diversas industrias. Algunas aplicaciones comunes son:

1. Automóviles
2. Fabricación
3. Robótica
4. Alimentación y bebidas
5. Embalaje
6. Costura comercial
7. Elevación del almacén
8. Impresión
9. Pintura en aerosol
10. Fabricación de neumáticos
11. Clasificación óptica

Criterios de selección

Al seleccionar un cilindro sin vástago deben tenerse en cuenta los siguientes criterios:

• Velocidad de la carrera: Es la velocidad a la que se mueve el pistón dentro del cilindro. Esto dependerá de la presión de aire suministrada en cada puerto y de la carga.
• Carga del portador: El portador debe ser capaz de soportar y mover la carga montada de forma segura y eficiente.
• La longitud de los muertos: Es la longitud del cilindro que no se puede utilizar debido a los componentes internos y al espacio necesario para el final de carrera. Esto es necesario para determinar la longitud del cilindro de trabajo necesario para la aplicación.
• Longitud del cilindro: Esta es la distancia real de la carrera de trabajo, que es la distancia que recorrerá la carga.
• Presión de aire: Como el pistón se acciona con aire comprimido, debe haber una presión de aire constante en toda la aplicación.
• Tamaño del agujero: El tamaño del agujero se puede elegir según el rango de capacidad requerido para la aplicación. Para que un cilindro rinda al máximo de su capacidad, se debe considerar un mayor tamaño del diámetro interior.

Preguntas frecuentes

¿Cómo funciona un cilindro sin vástago?

Un cilindro sin vástago consiste en un pistón interno que se mueve dentro del cilindro impulsado por aire comprimido. El pistón está unido a un portador, que soporta la carga y la mueve en dirección lineal con el pistón.

¿Cómo se calcula la fuerza del cilindro de aire?

La fuerza ejercida en el cilindro es el producto de la presión de aire aplicada y la superficie útil del pistón.