Tecnica

COME FUNZIONA UNA STAFFA A LEVA?

Nell’ambito dei bloccaggi idraulici, esistono tantissime tipologie di cilindri. Gli staffaggi idraulici sfruttano l’olio come sorgente di potenza, per muovere il pistone all’interno di un'opportuna sede al fine di generare una forza. Tale forza può essere coassiale al pistone, generata quindi dal pistone stesso, oppure fornita ad opportuni leveraggi, che contribuiscono allo scaricamento della stessa su un pezzo da lavorare o tenere in posizione. Il particolare potrebbe essere sia un componente da lavorare di fresatura, da forare o comunque volto subire un generico processo di lavorazione meccanica, oppure un componente complesso da testare a banco e tenere in una posizione definita.

Dimensioni estremamente compatte delle staffe a leva con sistema a cammaUna staffa a leva si configura come un cilindro idraulico dotato di un pistone che fa compiere ad una leva un movimento basculante, al fine di andare a contatto con il pezzo da lavorare per bloccarlo con una forza opportuna.
In base ai dati forniti dal costruttore è possibile limitare la flessione dello stelo, in quanto costituisce uno degli elementi attorno al fulcro della leva impiegata, per assicurare un serraggio robusto senza sollecitazioni eccessive per il cilindro.
In generale esistono due sistemi meccanici per realizzare una staffa a leva: il classico sistema con fulcro, dove la leva “pendola” in un punto compreso tra pistone e pezzo da bloccare, oppure un sistema a camma esterna, dove il braccio di leva è guidato con un principio molto simile a quello di una staffa rotante.
Se la lunghezza della leva è ottimale (aspetto correlato a pressione idraulica e distanza del punto di applicazione della forza), quando questa viene alzata in posizione di sblocco il particolare risulta facile da estrarre, perché la leva non risulta in alcun modo in conflitto con lo spazio di movimento del pezzo. Nel caso di un carico e scarico robotizzato questo aspetto è molto importante, perché scongiura potenziali urti tra il pezzo, il robot e altre parti dell’attrezzatura.
Le staffe a leva possono essere quindi impiegate con successo in applicazioni di automazione, ove sia contemplato un carico e scarico robotizzato di un attrezzo. Questo in virtù della presenza di controlli di posizione elettrici o idraulici, essenziali per determinare con sicurezza la posizione della staffetta.
Grafico della lunghezza della leva in funzione della pressioneLe staffe a leva possono essere cilindri a semplice effetto (con ritorno/apertura a molla), oppure a doppio effetto, richiedendo quindi un'adduzione idraulica da entrambe i lati.
Le pressioni di lavoro variano dai 70 ai 250 bar in base alle necessità, ferma restando la maggior flessibilità offerta da cilindri ad alta pressione, soprattutto laddove siano necessarie molte sequenze e vi siano tanti cilindri da azionare in un ordine specifico. L'altra pressione risulta inoltre benefica nel caso in cui gli spazi siano ristretti, perchè consente di realizzare cilindri molto compatti con capacità di sviluppare forze elevate in poco spazio, consentendo di caricare più pezzi o serrare particolari più piccoli e quindi "ostici".
All'atto del dimensionamento della leva di bloccaggio è anche bene tenere conto del suo ingombro e delle masse in gioco, che confluiscono in un opportuno momento d'inerzia. Tale parametro ha un influsso diretto sulla vita utile del componente e sulle sollecitazioni che subirà nel corso della sua vita. Staffa a leva con leva eccentricaPer non sollecitare in modo eccessivo i componenti è inoltre necessario tenere sotto controllo la portata d'olio, al fine di evitare che sia troppo elevata e comporti una movimentazione eccessivamente rapida dei cilindri. Le moderne staffe a leva possono effettuare l'operazione di bloccaggio nell'intorno del secondo, grazie ad anni di sviluppo tecnologico. Per garantire una prestazione ottimale è sempre bene dotare il circuito di uno strozzatore, che può svolgere anche la funzione di una rudimentale valvola di sequenza.
Nell’ambito del dimensionamento di una staffa a leva è anche importante che la lunghezza della stessa rispetti i parametri prescritti dal costruttore, così che la staffa possa lavorare al meglio entro i suoi limiti di inviluppo. Oltre certi bracci di leva, infatti, si rende anche necessaria una regolazione adeguata della pressione, proprio per garantire operazioni sicure e ripetibili. In caso di vincoli dimensionali si possono inoltre realizzare leve eccentriche, quindi spostate rispetto ai normali assi orizzontale e verticale.
Possibilità di montaggio delle staffe a levaIl montaggio su un attrezzo può avvenire tramite inserimento in opportune sedi (quindi il corpo della staffa sarà dotato di O-ring sul corpo), tramite l'uso di connettori qualora il piano di montaggio non possa essere rettificato, oppure con l'avvitamento di una flangia collocata in posizione alta o bassa tramite viti.
Per proteggere il cilindro dalla presenza di sfridi, che potrebbero essere ingeriti all’interno del corpo della staffa, è prevista la presenza di raschiatori in materiale sintetico o in metallo, che appunto proteggono il cilindro stesso da eventuali corpi estranei.

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