Os cilindros rotativos são atuadores pneumáticos que utilizam os diferenciais de pressão, convertendo a energia de ar comprimido em energia mecânica que é manipulada para facilitar o movimento de rotação. Enquanto um cilindro de ar típico permite o movimento lateral, estes dispositivos são projetados para expandir as capacidades de usinagem.

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Os ângulos de rotação que variam abaixo de 45 graus e acima de 360 graus, permitem a esse dispositivo a manipulação de ferramentas automatizadas que conseguem até mesmo imitar os movimentos precisos do pulso humano. Indústrias automotivas, construção civil, processamento de alimentos e embalagens, metalurgia, mineração, têxtil e indústrias florestais empregam esses mecanismos isoladamente ou em conjunto com modelos tangenciais. Como esses aparelhos usam somente o ar comprimido, fornecem uma solução econômica e ambientalmente amigável para muitas operações mecânicas, tais como: carregamento de máquinas, movimentação de materiais, montagem do produto, solda e embalagem. As configurações de simples e duplo efeito podem permitir tanto os recursos unidirecionais e bidirecionais necessários para muitas dessas aplicações. Enquanto alguns modelos oferecem graus de rotação ajustáveis, outros têm um intervalo fixo de movimento. Como a precisão é importante em qualquer caso, os engenheiros estão frequentemente envolvidos nos projetos e configurações específicas de um determinado cilindro, apesar de gráficos de orientações estarem disponíveis em manuais do fabricante também, outras considerações a serem exploradas incluem curso linear, temperatura, faixa de pressão, torque máximo e capacidade de carga.

Existem dois métodos utilizados no abastecimento do movimento rotativo através de atuador pneumático, ambos giram um eixo saliente para que o braço e a carga necessária ou ferramentas estejam ligadas. Na aleta ou modelo de aletas internas, os fluxos de ar comprimido em dois pontos situados em compartimentos opostos do cilindro principal. O ar de alta pressão se move em direção ao ar de baixa pressão e assim gira a aleta interna, que é ligada ao eixo externo. Este tipo de cilindro é geralmente bidirecional com entradas e exaustores situados em ambos os lados da barreira interna usada para aumentar a pressão. Enquanto os atuadores de aleta podem ser limitados no torque e graus de rotação, muitas indústrias utilizam cilindros rotativos de pinhão e cremalheira. Estes são projetados de forma mais semelhante aos modelos de ar tradicionais. O corpo é um cilindro circular ou retangular, com uma válvula de ar, para admissão e escape, localizadas em cada extremidade. Este componente agrupa dois pistões. A cremalheira e o pinhão estão localizados entre os pistões. Quando o ar é introduzido em uma das extremidades do cilindro fechado, o pistão correspondente empurra a cremalheira na direção oposta. O pinhão rola ao longo da cremalheira que é a responsável pela criação da rotação. Este movimento é transferido a partir do pinhão conectado a um eixo que, semelhante à construção de aletas, se projeta a partir do eixo e se conecta ao ferramental ou de carga. O número de dentes e o comprimento da cremalheira, determinam a faixa de rotação possível com a necessidade do projeto.