Atuadores e Sistemas Pneumáticos

1 Atuadores e Sistemas Pneumáticos Prof. Dr. Emílio Carlos Nelli Silva Método de Cascata Escola Politécnica da USP Departamento de Engenharia Mecatrônica e Sistemas Mecânicos

2 Método de Cascata O comando CASCATA resume-se em dividir criteriosamente uma seqüência complexa em varias seqüências mais simples, onde cada uma dessas divisões recebe o nome de GRUPO DE COMANDO. Não existe número máximo de grupos, mas sim, um número mínimo, 2 (dois) grupos.

3 Roteiro para Aplicação do Método Cascata 1- Dividir a seqüência em grupos de movimentos, sem que ocorra a repetição de movimento de qualquer atuador em um mesmo grupo; 2 - Cada grupo de movimentos deve ser relacionado com uma linha de pressão. Para tanto deve ser utilizado o arranjo de válvulas inversoras que permite estabelecer o número de linhas de pressão; 3 - Interligar, apropriadamente, às linhas de pressão os elementos de sinal que realizam a comutação de posição das válvulas de comando dos diversos atuadores e das válvulas inversoras das linhas de pressão.

4 Aplicação do Método 1 a Etapa: Tomando a seqüência do início, efetuar a divisão toda vez que for notado em um mesmo grupo uma mesma letra com sinais opostos, ou seja, o mesmo cilindro não pode fazer movimentos diferentes em um mesmo grupo de comando, ou ainda, Letras iguais com sinal algébrico oposto não podem ficar numa mesma linha (grupo). Exemplo 1: A + B + / B - A - / A + B + Grupo de comando 1 B - A - Grupo de comando 2

5 Exemplo 2: A + B + / B - A - / B+ / B- / Exemplo 3: A + B + C + / C B A - Exemplo 4: A + B + / B - C + / C- A - / Exemplo 5: A + B + / A - / A + B -/ A - / A+ C + / C- A - /

6 Após a divisão da seqüência deve ser esquematizado o conjunto de válvulas memória que serão as responsáveis pelo fornecimento de ar aos grupos de comando (linhas); Para se determinar o número de válvulas que serão utilizadas no conjunto de válvulas memória, deve-se levar em consideração o número de grupos de comandos (linhas), ou seja: Numero de válvulas memória = número de grupos - 1 N m = N G - 1 O conjunto de válvulas memória será composto geralmente por válvulas de quatro ou cinco vias com duas posição e acionamento por duplo piloto positivo.

7 2 a Etapa: Verificar ao final do ciclo, que linha permanece pressurizada. Isto irá depender da seqüência considerada e da divisão escolhida. Exemplo 6: No exemplo vemos que a seqüência dá origem a um sistema cascata com três linhas e com a última linha (linha 3) pressurizada ao final do ciclo.

8 No método cascata, quando o último grupo é composto por movimentos que se unidos ao primeiro grupo não desobedece à regra da segunda etapa, ou seja, Letras iguais com sinais algébricos opostos não podem ficar numa mesma linha, pode-se unir o último grupo ao primeiro reduzindo assim o número de linhas e o número de memórias. No exemplo 6, temos: Nesta divisão teremos o ar pressurizando a linha 1 no final do ciclo. Este artifício só pode ser realizado com o último e o primeiro grupo, caso não haja choque com a regra da 1 a Etapa.

9 3 a Etapa: Construir o sistema cascata, identificando os elementos segundo a critério: Elementos de Trabalho: A, B, B, C, D,... Elementos de Sinal Traseiros: a o, b o, c o, d o,... Elementos de Sinal Dianteiros: a 1, b 1, c 1, d 1,... Observações Importantes: As linhas (grupos) de cascata sempre serão alimentadas através de válvulas memória. O método cascata possui limitações em relação ao número de linhas ( +/- 10 linhas) devido ao problema da queda de pressão em cada válvula que se amplia em função da dimensão da rede de distribuição.

10 4 a Etapa: Construção do sistema e verificação da seqüência de comutação. Caso 1 Sistema com Duas Linhas: A primeira válvula do conjunto alimenta o primeiro e o segundo grupo de comando. Observação: Se houver dois grupos haverá apenas uma válvula memória

11 Sistema com Duas Linhas 12 10 12 10 Aplicando-se pressão no orifício de comando "10" teremos o grupo 2 pressurizado. Caso o comando seja dado no orifício "12" o grupo de comando pressurizado será o grupo 1.

12 Aplicação do Método para casos de três grupos de comando A válvula de comando inferior é ligada ao orifício de pressão da superior pela sua utilização 2. A utilização 4 da válvula inferior deverá estar ligada ao orifício "12" da válvula superior e ao grupo consecutivo.

13 Aplicação do Método para casos de três grupos de comando

14 Seqüência de Comutação S 1 linha 4 para linha 1

15 Seqüência de Comutação S 2 linha 1 para linha 2

16 Seqüência de Comutação S 3 linha 2 para linha 3

17 Seqüência de Comutação S 4 linha 3 para linha 4

18 Aplicação do método para casos de quatro grupos de comando ou mais

Exemplos de Aplicação 19 Dispositivo de Dobra e Estampagem Cilindro 2 (dobra) Cilindro 1 (fixa) Chapa de metal Cilindro 3 (dobra) Cilindro 4 (fura) Cilindro 1 Diagrama de acionamento: Cilindro 2 Cilindro 3 Cilindro 4

Exemplos de Aplicação 20 Circuito Pneumático de Máquina

Exemplos de Aplicação 21 Rebitador Diagrama de acionamento:

Exemplos de Aplicação Circuito Pneumático de Máquina 22

Exemplos de Aplicação 23 Dispositivo de injeção para decoração de bolos Diagrama de acionamento:

Exemplos de Aplicação Circuito Pneumático de Máquina 24

Referências 25 Hasebrink, J.P, "Manual de Pneumática - Fundamentos", Vol.1 Parte 1, Rexroth - Divisão Pneumática, Diadema, SP, Brasil, 1990. Meixner, H. e Kobler, R., "Introdução à Pneumática", Livro Didático, FESTO Didactic, São Paulo, SP, Brasil, 1977. "Manutenção de Instalações e Equipamentos Pneumáticos", Livro Didático, FESTO Didactic, São Paulo, SP, Brasil, 1977. Moreira, I. S., "Técnicas de Comando Pneumático", SENAI-SP, São Paulo, SP, Brasil, 1991.