Em processos de produção industrial, frequentemente acontece que um cilindro pneumático precisa fazer um movimento composto: primeiro se aproxima da peça de forma calma e com força limitada, e só entrega a força máxima de pressão em caso de contato físico. Um exemplo prático reconhecível é a perfuração por escoamento (Flowdrilling), onde um mandril giratório deve primeiro ser posicionado suavemente contra um tubo ou placa metálica antes que toda a pressão de pressão seja aplicada para deformar o material.

Sem a comutação pneumática correta, isso frequentemente leva a movimentos irregulares, situações inseguras ou válvulas que se recusam a mudar. Abaixo, explicamos passo a passo como construir um sistema de pressão confiável em duas etapas, evitar armadilhas comuns e automatizar totalmente o ponto de troca com um interruptor de pressão digital.

1. O esquema pneumático: Baixa força versus pressão total de trabalho

Se você quiser trabalhar com dois níveis de pressão diferentes (por exemplo, 0,5 a 1,5 bar durante a partida e 6 bar durante a usinagem), logo encontrará as limitações mecânicas das válvulas padrão.

Por que a pré-pressão antes de apertar a válvula não funciona

Uma ideia lógica inicial é colocar um regulador de pressão diretamente em frente à válvula principal. Na prática, porém, isso causa falhas:

• A maioria das válvulas 5/2 direcionadas indiretamente (pneumaticamente) exige uma pressão mínima de controle de aproximadamente 2 bar para comutação confiável.

• Se você reduzir a pressão de fornecimento na frente da válvula para, por exemplo, 0,5 bar, o mecanismo deslizante interno não pode alternar e as válvulas bloqueiam.

O circuito de bypass ao redor do regulador de pressão A configuração correta controla a válvula 5/2 com a pressão total da rede (aprox. 6 bar). A troca entre os dois níveis de pressão ocorre entre a válvula principal e a porta do cilindro: Válvula principal 5/2: Determina a direção do movimento do cilindro (retração ou extensão). Redutor de pressão com válvula de não retorno: Ajusta o suprimento de ar do cilindro para uma pressão baixa e segura. A válvula de não retorno integrada impede que a ventilação do regulador sopre continuamente o ar assim que alta pressão for aplicada no tubo posteriormente. Válvula de bypass 2/2: Essa válvula é montada paralelamente ao regulador de pressão. Em repouso, o ar comprimido passa pelo regulador (baixa pressão). Assim que a válvula 2/2 é energizada, o ar contorna o regulador de pressão e o cilindro recebe imediatamente toda a pressão de 6 bar da rede. Dica importante para o curso de retorno: Quando o cilindro retrai após a usinagem, deve ser possível ventilar o ar da câmara de trabalho pela saída da válvula 5/2. Como a válvula de retenção bloqueia esse fluxo de retorno através do regulador de pressão, a válvula de bypass 2/2 deve permanecer energizada até que o cilindro esteja totalmente de volta à posição inicial.

 

2. Pressão versus fluxo: Prevenindo o efeito de deslizamento do bastão

Um erro comum ao equilibrar cilindros de ar comprimido é usar pressão para determinar a velocidade. No entanto, essas são duas grandezas físicas fundamentalmente diferentes:

• Pressão (bar): Determina apenas a força aplicada da haste do pistão.

• Fluxo / Vazão (l/min): Determina o volume de ar que entra ou sai da sala por minuto, e assim dita a velocidade linear do cilindro.

Por que um cilindro 'engasga' a 0,5 bar

Quando um cilindro é ajustado para uma pressão extremamente baixa de aproximadamente 0,5 bar, o chamado efeito de deslizamento do manete frequentemente ocorre. O pistão então avança, com solavancos ou travamentos.

Isso se deve ao fato de que o atrito estático (força de ruptura) das vedações internas dos cilindros é maior do que o atrito dinâmico por deslizamento. O cilindro acumula pressão suficiente para se soltar, dispara um pouco, perde pressão, para e precisa aumentar a pressão novamente.

A solução: fluxo do acelerador, aumento da pressão

Para garantir movimentos suaves e lentos, sem solavancos, divida sua potência e velocidade:

• Use uma válvula de controle de velocidade (regulador de fluxo) na porta do cilindro para controlar o fluxo de ar (litros por minuto).

• Aumente a pressão inicial via regulador secundário, por exemplo, de 0,5 bar para aproximadamente 1,5 bar.

Isso dá ao cilindro reserva de força mais do que suficiente para superar facilmente o atrito das vedações, enquanto o fluxo ajustado garante que a haste do pistão funcione suavemente e constantemente em direção à peça.

 

3. Comutação automática com interruptor de pressão digital

Em configurações simples, o operador primeiro opera um botão para a corrida e depois um segundo interruptor para abrir o bypass 2/2 para o curso de trabalho. No entanto, para um processo de produção confiável e rápido, você deve automatizar essa transição assim que a ferramenta entra em contato com o produto.

O princípio de funcionamento

Desde que a haste do pistão avance sem impedimentos, uma pressão dinâmica constante é criada na câmara do cilindro igual à resistência por atrito do cilindro e do mecanismo.

Assim que a ponta toca o material, o movimento linear para abruptamente. Como o ar comprimido ainda está entrando na câmara através do regulador, a pressão sobe até o valor máximo definido do regulador em frações de segundo. Esse aumento repentino de pressão é o sinal ideal para ativar o bypass.

Integração de um sensor de pressão digital

Com um interruptor de pressão digital compacto (como o DPS43P30), essa transição pode ser detectada diretamente:

• Instalação fácil: O sensor é colocado diretamente na linha de trabalho entre a seção de bypass e a porta do cilindro por meio de uma peça em T push-in.

• Processamento de sinais: O sensor requer uma fonte de alimentação de 24V e possui saídas de comutação PNP ajustáveis e/ou uma saída analógica de 4-20 mA para comunicação com um CLP.

• Definição do ponto de comutação: O valor de limiar desejado pode ser programado diretamente no display digital, onde a saída do PNP alterna e controla a bobina da válvula 2/2.

Confiabilidade e largura de banda

Para uma operação sem problemas, é essencial que o sensor não dispare muito cedo durante o enchimento do tubo e o movimento de partida.

Portanto, use largura de banda suficiente entre os dois níveis de pressão:

• Certifique-se de que a pressão dinâmica necessária para mover o cilindro permaneça bem abaixo do ponto de comutação.

• Ajuste o ponto de comutação do sensor logo abaixo da configuração máxima do regulador de pressão secundário.

• Quanto maior a diferença de pressão entre o curso livre e a resistência final ao material, mais preciso e insensível é o sistema aos picos de pressão na rede de ar comprimido.

Visão geral dos componentes deste sistema

Os seguintes componentes centrais são necessários para construir este circuito:

Componente Válvula solenóide 5/2 Regulador pneumático de pressão Válvula de retenção plug-in Válvula solenóide 2/2 Válvula de Controle de Velocidade Interruptor de pressão digital Acoplamento em T push-in e mangueira de PU

Função no sistema Controle direcional do cilindro (retração e extensão) sob pressão da rede (aprox. 6 bar) Reduz o ar comprimido na fase de partida (por exemplo, 1,5 bar). Evita que o regulador de pressão quebre quando ligado a 6 bar. Função de bypass para liberar o 6 bar completo no momento certo. Limitação precisa do fluxo (l/min) para um movimento suave. Detecta o salto de pressão no contato com a peça e controla o bypass. Para integração rápida e sem vazamentos do sensor no tubo de trabalho.

Ao separar mecanicamente força e velocidade, você evita cilindros que engasguem e danos a ferramentas ou peças. A combinação do controle de bypass e um sensor digital de pressão oferece uma etapa compacta e confiável de automação, sem a necessidade de interruptores externos pesados ou sensores mecânicos complexos.

 

Perguntas Frequentes Perguntas Frequentes 1. Por que uma válvula 5/2 acionada indiretamente trava em baixa pressão de entrada? Válvulas 5/2 acionadas indiretamente exigem pelo menos aproximadamente 2 bar de pressão de controle interno. Em uma pressão de fornecimento mais baixa (como 0,5 bar), o mecanismo interno de deslizamento não pode se mover e a válvula bloqueia. 2. Como construir um controle de duas pressões para uma partida segura? Controle a válvula 5/2 com pressão total da rede (aprox. 6 bar). Coloque um regulador de pressão com uma válvula de não retorno para a baixa pressão de partida entre essa válvula e a porta do cilindro, com uma válvula de bypass 2/2 em paralelo para ligar a pressão de trabalho total. 3. Por que um cilindro pneumático engasga em baixa pressão (efeito de deslizamento)? Se a pressão for muito baixa (por exemplo, 0,5 bar), a força estática de ruptura das vedações é maior que o atrito de deslizamento. O cilindro dispara para frente brevemente a cada vez, para assim que a pressão cai e repete isso de forma chocante. 4. Como você resolve o efeito de deslizamento do analógico com um movimento lento do cilindro? Separe força e velocidade: aumente a pressão de partida para cerca de 1,5 bar para superar o atrito das vedações e acelere a velocidade com uma válvula de controle de velocidade (controlador de fluxo) na porta do cilindro. 5. Como um interruptor de pressão digital detecta contato com a peça de trabalho? Assim que o cilindro toca a peça, o movimento para e a pressão na câmara sobe imediatamente até o valor máximo de inicialização. O interruptor de pressão mede esse salto repentino e controla o bypass 2/2 durante os 6 bar completos.

 

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