Sujeción y frenado compactos para cilindros neumáticos

Con la serie CBPS, Zimmer Group introduce elementos de sujeción y frenado para cilindros neumáticos capaces no solo de mantener estáticamente los vástagos de pistón, sino también de detener de forma controlada las cargas en movimiento. La serie está dirigida especialmente a aplicaciones de ingeniería mecánica, automatización y manipulación en las que las cargas verticales o en movimiento deben asegurarse en caso de pérdida de presión o parada de la máquina.

Frenado controlado en caso de pérdida de energía
Una diferencia fundamental con respecto a los elementos de sujeción exclusivamente estáticos es la combinación de las funciones de sujeción y frenado. Los elementos permanecen cerrados cuando están sin energía y utilizan energía almacenada mediante resortes. Si falla el suministro de energía neumática, el elemento puede cerrarse, frenar el movimiento del vástago del pistón y, posteriormente, mantener la carga en posición.

Este principio de funcionamiento resulta especialmente relevante para los ejes verticales, donde una carga en movimiento no debería asegurarse únicamente mediante una función de retención estática en caso de caída de presión. Según Zimmer Group, la fuerza de retención de los elementos CBPS es, como mínimo, el doble de la fuerza del cilindro neumático utilizado.

Las fuerzas de retención disponibles varían según el tamaño. Los datos técnicos publicados especifican, por ejemplo, 1.360 N para el tamaño CBPS2040, 2.120 N para el CBPS2050, 3.360 N para el CBPS2063 y 5.420 N para el CBPS2080.

Las interfaces normalizadas simplifican la integración en máquinas
Los elementos de sujeción pueden combinarse directamente con cilindros estándar conformes con DIN EN ISO 15552 y cilindros compactos conformes con DIN EN ISO 21287. Esto permite incorporar la tecnología de seguridad tanto en nuevos diseños de máquinas como en la modernización de ejes neumáticos existentes, sin necesidad de utilizar una interfaz de cilindro completamente propietaria.

Para los vástagos de pistón y los ejes se especifican las clases de tolerancia f8, g8 y h7. Un rascador integrado protege el mecanismo de sujeción frente a la contaminación y facilita su funcionamiento en condiciones ambientales industriales habituales.

El intervalo de temperatura de funcionamiento permitido se extiende de -10 °C a +70 °C. Según los datos técnicos publicados, la presión neumática de funcionamiento se sitúa entre 4 y 6,5 bar.

Supervisión del estado para el control de la máquina
Para su integración en maquinaria automatizada, el estado abierto o cerrado del elemento de sujeción puede detectarse opcionalmente mediante sensores de campo magnético. Para ello se proporcionan ranuras en C y en T.

De este modo, el sistema de control de la máquina puede comprobar si el elemento de sujeción está realmente abierto o cerrado antes de habilitar movimientos posteriores de la máquina. Esta señal de estado resulta especialmente relevante para secuencias relacionadas con la seguridad y procesos automatizados de manipulación.

Los datos técnicos publicados también indican tiempos de conmutación reducidos. Dependiendo del tamaño, los tiempos de apertura se sitúan, por ejemplo, entre 0,035 y 0,065 segundos, mientras que los tiempos de cierre de las variantes consideradas oscilan entre 0,035 y 0,08 segundos.

Diseño para sujeción estática y frenado dinámico
Zimmer Group especifica para la serie una vida útil de cinco millones de ciclos de sujeción estática. Según el anuncio del producto, el diseño también está dimensionado para hasta 2.000 ciclos de frenado dinámico.

La distinción entre los ciclos de sujeción estática y las operaciones de frenado dinámico es técnicamente importante. Durante la sujeción estática se mantiene en posición un vástago de pistón que ya se encuentra detenido, mientras que el frenado dinámico requiere que el mecanismo de sujeción absorba energía cinética. Por este motivo, el número permitido de operaciones de frenado dinámico es considerablemente inferior al número de ciclos de conmutación estática.

Según el fabricante, la serie está diseñada para aplicaciones relacionadas con la seguridad de acuerdo con DIN EN ISO 13849-1/-2. Por tanto, está destinada a conceptos de maquinaria en los que los movimientos neumáticos deben detenerse de forma controlada o protegerse frente a descensos involuntarios como parte de una función de control relacionada con la seguridad.

Aplicaciones en ejes neumáticos verticales y móviles
Entre las aplicaciones habituales se encuentran los sistemas de montaje y manipulación, la maquinaria de producción automatizada y los ejes de máquinas en los que los cilindros neumáticos desplazan cargas verticalmente o en otras direcciones críticas para la seguridad.

Al combinar frenado, retención posterior y supervisión eléctrica del estado, un único elemento mecánico puede realizar varias funciones dentro del concepto de seguridad de un eje neumático. Las interfaces normalizadas de los cilindros resultan especialmente relevantes para los fabricantes de maquinaria que necesitan incorporar funciones de seguridad sin rediseñar por completo el sistema de accionamiento neumático.

Contexto adicional:
Esta sección detalla especificaciones técnicas y comparaciones competitivas que no se incluyeron en el anuncio original del producto.

Otros fabricantes también ofrecen sistemas de sujeción y bloqueo para cilindros neumáticos. Sin embargo, una comparación objetiva requiere distinguir entre mecanismos de bloqueo estático y componentes autorizados para frenar vástagos de pistón en movimiento.

Como concepto comparable, SMC ofrece cilindros conformes con ISO 15552 de su serie CP96 con una unidad de bloqueo. Para una versión publicada del CP96 con un diámetro de cilindro de 80 mm, SMC especifica una fuerza máxima de retención estática de 3.920 N, una presión mínima de funcionamiento del bloqueo de 0,3 MPa y una precisión de parada de ±1,0 mm. El mecanismo de bloqueo actúa en ambas direcciones de movimiento.

En comparación, la serie CBPS adopta un enfoque modular mediante un elemento independiente de sujeción y frenado para cilindros neumáticos normalizados. Para los tamaños CBPS publicados, las fuerzas de retención se sitúan, por ejemplo, entre 1.360 y 5.420 N. Zimmer Group también especifica una precisión de posicionamiento de ±0,100 mm y un valor B10d de cinco millones de ciclos para las distintas variantes.

Estos valores no deben interpretarse directamente como una clasificación de rendimiento, ya que el tamaño del cilindro, el diámetro del vástago del pistón, la carga admisible, la presión de funcionamiento y la definición de la correspondiente operación de frenado o bloqueo son diferentes. Para la selección técnica deben considerarse, por tanto, criterios como la fuerza de retención, la energía de frenado dinámico admisible, el tiempo de conmutación, la interfaz del cilindro y las características de seguridad del tamaño específico.

Editado por Sucithra Mani, editora de Induportals – adaptado mediante IA.

www.zimmer-group.com