A menudo asumimos que se requiere nueva tecnología para lograr mejoras en velocidad, precisión y operaciones, pero aplicar un pensamiento innovador a tecnologías maduras también puede ofrecer beneficios reales. La neumática ciertamente puede considerarse una tecnología madura. Comenzó a ser ampliamente adoptada en el sector de la automatización en la década de 1960. Las válvulas solenoides siguieron en la década de 1970, impulsadas por las primeras generaciones de controladores lógicos programables (PLC).
Hoy en día, estamos viendo la integración continua de la electrónica creando dispositivos inteligentes que integran aplicaciones de software, recopilación de datos, comunicaciones en red y diagnósticos de aprendizaje automático integrados para mantenimiento predictivo, mejora de la calidad y reducción de energía.
Los productos neumáticos se han vuelto más pequeños y precisos con el tiempo, pero no solo se pueden mejorar las características físicas al considerar tecnologías maduras. Los factores humanos como la usabilidad, conveniencia y seguridad son áreas tangibles para el desarrollo y la mejora. Los tiempos de ensamblaje y construcción de máquinas, los costos de puesta en marcha en el sitio y los tiempos de mantenimiento también son áreas donde se puede aplicar un enfoque innovador, más allá de los aspectos de tamaño, rendimiento y costo de la tecnología.
Tomemos como ejemplo los interruptores de sensor de cilindro. Estos dispositivos se montan en la mayoría de los cilindros neumáticos y proporcionan retroalimentación del sensor. Se utilizan con mayor frecuencia cuando el cilindro alcanza sus posiciones finales de avance o retracción, y, con menos frecuencia, en la posición intermedia, por ejemplo, cuando un movimiento del cilindro ha despejado una posición de solape.
Los interruptores de cilindro se activan mediante un imán anular o una tira magnética contenida dentro del pistón dentro del barril del cilindro. El flujo magnético llega más allá del barril de cilindro no magnético e indica su proximidad. El diseño inteligente y las simulaciones de CAE permiten optimizar la fuerza y forma del flujo para que coincida con los cilindros y sensores de un fabricante para una operación fiable. La coincidencia es una etapa importante que minimiza el potencial de que los campos magnéticos de actuadores adyacentes, montados en estrecha proximidad entre sí, activen o bloqueen la detección fiable de sensores adyacentes.
Puede parecer que estos dispositivos son tan bien entendidos y tan ubicuos que no hay espacio para mejoras. Sin embargo, todavía tienen algunas desventajas.
Desafíos de instalación para sensores de cilindro
Montar un sensor de cilindro en el banco es sencillo. El interruptor del sensor se desliza en su lugar desde el tapón final o se coloca en la ranura del sensor desde arriba. Luego, es cuestión de ajustar su posición para reflejar el punto de conmutación requerido. Esto requiere llevar el vástago del pistón/pistón a la posición final y luego, con una batería o fuente de alimentación conectada al sensor, moverlo hasta que el indicador LED de posición muestre que está en la posición de salida correcta. Para una repetibilidad fiable, se debe evitar el ajuste en los extremos de la ventana de conmutación, ya que puede dar lugar a problemas más adelante. La posición de conmutación óptima se encuentra a mitad de camino dentro de la histéresis de posición de detección.
Esta es una operación rápida y sencilla, hasta que el actuador se instala en la máquina. En este punto, se vuelve imposible saber con precisión dónde está físicamente ubicado el imán dentro del pistón en relación con el barril externo. Frecuentemente también es difícil determinar las posiciones finales de carrera del actuador. El resultado es un dispositivo que no funciona correctamente. Comúnmente, la presión de aire comprime el amortiguador de elastómero al final de la carrera más allá de la posición de presión ambiente, o el cilindro no llega completamente a su posición final debido a topes externos. Las consecuencias de un ajuste deficiente del amortiguador incluyen desgaste en el cilindro, ruido y vibración.
La solución utilizada por aquellos con experiencia es configurar el interruptor aproximadamente en el banco y luego hacer el ajuste final haciendo ciclos en el cilindro in situ en la máquina. Nuevamente, lo que es una tarea fácil en el banco puede ser mucho más difícil en la práctica, especialmente cuando se requiere acceso dentro de la protección de la máquina, en altura o en ubicaciones de difícil acceso. En estas circunstancias, acceder a la posición de la llave Allen del sensor, ajustar y observar el indicador LED puede ser problemático.
Este ajuste final y ajuste de sensores de cilindro, junto con el ajuste de velocidad de controles de flujo y el amortiguamiento de aire ajustable al final de carrera del cilindro, lleva mucho tiempo y puede resultar en un rendimiento subóptimo. Sin embargo, la configuración final puede marcar una gran diferencia en la fiabilidad a largo plazo y la vida útil operativa.
