Esses cilindros são utilizados principalmente em máquinas para fixar, prensar, elevar, etc. Pois nestas atividades é requerida pouco ou nenhuma força no retorno do cilindro (BELAN, 2005).
4.1.2 Cilindro de duplo efeito ou dupla ação
Este é o tipo mais utilizado de cilindro pneumático, este de cilindro utiliza ar comprimido para produzir trabalho nos dois sentidos, tanto no avanço, quanto no retorno, e é utilizado em aplicações onde se torna necessário realizar trabalho também no retrocesso do pistão.
Quando uma câmara está admitindo ar, a outra está em contato com a atmosfera, isto só será invertido pela inversão da válvula de comando.
Apesar de produzirem trabalho nos dois sentidos de atuação, é muito importante ressaltar que existe uma diferença entre os esforços desenvolvidos. As áreas efetivas de atuação da pressão são diferentes, a área da câmara traseira é maior do que a da câmara dianteira, pois nesta há de se levar em conta o diâmetro da haste, que impede a ação do ar sobre toda a área. Portanto, estes cilindros produzem uma força maior no seu avanço (PARKER AUTOMATION, 2000).
A Figura 4.3 apresenta um cilindro de dupla ação, no avanço e no retorno.
Figura 4.3 – Cilindro de dupla ação avançando e retornando. Fonte: PARKER AUTOMATION, 2001.
AFigura 4.4 mostra um cilindro de dupla ação comandado por uma válvula direcional 4/2 com acionamento por alavanca e retorno por mola, e um cilindro de dupla ação comandado por uma válvula direcional 5/2 com duplo solenóide.
Figura 4.4 – Exemplo de cilindros de dupla ação comandados por válvulas direcionais. Fonte: DE NEGRI, 2001.
4.1.2.1 Cilindro de dupla ação com haste dupla
Em termos construtivos este cilindro possui duas hastes unidas ao mesmo êmbolo. Enquanto uma realiza trabalho, a outra pode ser utilizada no comando de fins de curso, por exemplo.
Apresentam ainda a possibilidade de variação do curso de avanço, o que é muito favorável em operações de usinagem. As duas faces do êmbolo possuem geralmente a mesma área, o que possibilita transmitir forças iguais nos dois sentidos de movimentação. Apresenta também dois mancais de guia, um em cada cabeçote, oferecendo mais resistência a cargas laterais, bem como melhor alinhamento. Pode ser fixado pelas extremidades das hastes, deixando o corpo livre, ou fixado pelo corpo, permitindo que as hastes se desloquem.
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Figura 4.5 – Cilindro pneumático de dupla ação com haste dupla. Fonte: REIS, 2004.
4.1.2.2 Cilindro duplex contínuo ou tandem
Este cilindro apresenta dois cilindros de dupla ação que formam uma única unidade. Dotado de dois êmbolos unidos por uma haste comum, separados entre si por meio de um cabeçote intermediário, este cilindro possui entradas de ar independentes. Devido à sua forma construtiva, ao ser injetado ar comprimido simultaneamente nas duas câmaras, no sentido de avanço ou retorno, ocorre atuação sobre as duas faces do êmbolo, de modo que a força produzida é a soma das forças individuais de cada êmbolo. Isto permite se obter uma maior força, tanto no avanço como também no retorno (REIS, 2004).
São aplicados em casos onde se necessita de uma força maior, porém não dispondo de espaço para comportar um cilindro de diâmetro maior e nem podendo aumentar a pressão de trabalho. A Figura 4.6 evidencia um cilindro tandem.
4.1.2.3 Cilindro duplex geminado ou de múltiplas posições
A construção deste cilindro pneumático consiste em dois ou mais cilindros de dupla ação, unidos entre si, possuindo cada um entradas de ar independentes.
Essa união possibilita a obtenção de três, quatro ou mais posições distintas. As posições são obtidas em função da combinação entre as entradas de ar comprimido e seus correspondentes cursos. São usados, por exemplo, em circuitos de seleção de peças, que serão aproveitadas ou descartadas.
A Figura 4.7 mostra este tipo de construção.
Figura 4.7 – Cilindro pneumático geminado duplex ou de múltiplas posições. Fonte: PARKER AUTOMATION, 2000.
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4.1.2.4 Cilindro de impacto
Recebe esta denominação devido à força a ser obtida pela transformação da energia cinética. O ar é retido inicialmente e acumulado numa pré-câmara interna, atuando sobre uma pequena área da secção do prolongamento na parte traseira do êmbolo, como pode ser visto na Figura 4.8.
Quando a pressão do pistão atinge um valor suficiente, pré-determinado, inicia- se o deslocamento do pistão. Este avança lentamente até que, em determinado instante, o prolongamento do êmbolo se desaloja da parede divisória e permite que todo o ar armazenado escoe rapidamente, atuando sobre a área do êmbolo (PARKER AUTOMATION, 2000).
No instante em que ocorre a expansão brusca do ar, o pistão adquire velocidade crescente até atingir a faixa onde deverá ser melhor empregado. São usados em rebitagens, gravações, cortes, etc.
4.1.2.5 Cilindros com amortecimentos
Projetado para controlar movimentos de grandes massas e desacelerar o pistão nos fins de curso, ele tem a sua vida útil prolongada em relação aos tipos sem amortecimento.
O amortecimento é aplicado, quando necessário, em cilindros que possuem diâmetros superiores a 30 mm e cursos acima de 50 mm, caso contrário, não é viável sua construção.
O amortecimento é criado pelo aprisionamento de certa quantidade de ar no final do curso.
Porém existem os inconvenientes de o tempo gasto para se completar cada ciclo se tornar maior e existirem perdas a cada desaceleração do pistão.
Este cilindro pode ser observado na Figura 4.9.
Figura 4.9 – Cilindro com amortecimentos. Fonte: REIS, 2004.
4.1.2.6 Cilindros sem haste
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com economia de espaço, pois no caso de cilindros com haste existe a necessidade de espaço para o curso do êmbolo.
Na figura 4.10 pode ser vista a construção deste tipo de cilindro.
Figura 4.10 – Cilindro sem haste. Fonte: PARKER AUTOMATION, 2000.
4.2 Motores a ar comprimido ou motores pneumáticos
Os atuadores rotativos ou motores pneumáticos são caracterizados por converterem a energia pneumática em movimento rotativo e por possuírem um campo angular ilimitado.
Apresentam um tamanho e peso geralmente menores que os motores elétricos e por este motivo são indicados para lugares que apresentam restrição de espaço, além de não causarem danos nem riscos de segurança quando existirem a ocorrência de sobrecargas. Outra característica vantajosa é que devido à simplicidade de construção apresentam uma manutenção não muito complicada (BELAN, 2005).