I sistemi di bloccaggio idraulico sono una potente aggiunta a qualsiasi processo di produzione. Combinano i vantaggi del serraggio ad alta precisione con la potenza dell'automazione.

A cosa servono i cilindri di bloccaggio idraulici?

I bloccaggi idraulici sono utilizzati in molti processi di lavorazione meccanica e offrono supporto a molte linee di produzione. I bloccaggi manuali sono utilizzati per sostenere un pezzo che viene tagliato o rimodellato durante una lavorazione meccanica. I serraggi idraulici svolgono la stessa funzione di quelli manuali, ma sono molto più facili da usare e aumentano l'efficienza della produzione grazie alla loro ripetibilità, che contribuisce a ridurre il pericolo di potenziali scarti.
I cilindri idraulici di staffaggio possono essere utilizzati in qualsiasi applicazione di bloccaggio di un particolare, offrendo diversi vantaggi pratici.
In primo luogo, il bloccaggio idraulico riduce il carico di lavoro dell'operatore e i tempi di carico e scarico, automatizzando il ciclo di bloccaggio e sbloccaggio. In secondo luogo, poiché il serraggio è automatizzato, le forze di serraggio sono più costanti in ogni punto del pezzo, riducendo le potenziali non conformità. In terzo luogo, le pinze idrauliche consentono di automatizzare il processo di carico e scarico dei pezzi.

Come funzionano i cilindri di bloccaggio idraulici?

Il fluido idraulico viene pressurizzato da una centralina, il che consente tramile la pressione di applicare una forza a un pistone presente nel cilindro di serraggio. La portata del fluido fa avanzare il pistone, consentendo di trasmettere una forza al pezzo. I cilindri a semplice effetto utilizzano la pressione idraulica per applicare una forza al pezzo e una molla per sbloccarlo (a meno di applicazioni in cui sia la molla a effettuare il bloccaggio, mentre l’olio è usato per sbloccare il cilindro). I cilindri a doppio effetto utilizzano la pressione idraulica per entrambi i cicli di bloccaggio e sbloccaggio, risultando quindi più affidabili in molti contesti, specie nell’automazione.

Perché sono stati introdotti i cilindri idraulici?

La richiesta di una produzione più rapida e di una maggiore automazione delle macchine ha creato l'esigenza di sistemi di bloccaggio avanzati che conosciamo oggi, con caratteristiche prestazionali, dimensionali e meccaniche sempre più spinte. A partire dagli Anni '50 sono nate le prime applicazioni dell'idraulica nel settore dell'industria, che oggi annovera una infinità di campi ove i bloccaggi automatici e la progressiva adozione di sensoristica hanno rivoluizonato il modo di produrre.

Vantaggi dell'attrezzamento idraulico

Le attrezzature idrauliche di bloccaggio combinano i vantaggi del bloccaggio ad alta precisione con la potenza dell'automazione. Offrono molti vantaggi, tra cui l'aumento dei tassi di produzione, il miglioramento della qualità dei pezzi e l'automazione.

1. Aumento dei tassi di produzione

Serraggio più veloce

L'aumento della velocità di serraggio è uno dei vantaggi più evidenti del bloccaggio tramite centralina idraulica elettrica o pneumatica. L'operatore della macchina può attivare l'intero sistema di bloccaggio da un unico punto in pochi secondi, riducendo radicalmente il tempo necessario per stringere e allentare i morsetti manuali. La maggiore velocità di serraggio riduce quindi il tempo non produttivo che caratterizza i cicli di carico e scarico, senza contare la riduzione significativa degli errori legati ad esempio all'applicazione di coppie di serraggio non corrette. Ma la riduzione dei tempi di carico/scarico è solo uno dei motivi per scegliere il bloccaggio idraulico.

Lavorazione più veloce

Oltre alla riduzione dei tempi di serraggio, i sistemi di bloccaggio idraulici consentono cicli di lavorazione molto più rapidi. I cilindri idraulici offrono una maggiore sicurezza. Invece di affidarsi all'operatore per il corretto serraggio dei morsetti (il che implica l’uso di chiavi dinamometriche, per esempio), i sistemi di serraggio idraulici forniscono forze di serraggio costanti e sempre ripetibili. Le forze di serraggio possono anche essere regolate in base ai requisiti specifici del pezzo. Ciò consente di aumentare le forze di serraggio, permettendo avanzamenti maggiori e velocità più elevate, il tutto garantendo un opportuno margine di flessibilità per adeguare le forze in base alle necessità del momento.

2. Come i cilindri idraulici migliorano la qualità dei pezzi

Il miglioramento della qualità dei pezzi è forse il più grande vantaggio dei sistemi di serraggio idraulico. Questi sistemi migliorano la qualità complessiva e riducono i pezzi di scarto o rifiutati, fornendo forze di serraggio costanti e controllabili, anche grazie a componenti come gli irrigiditori antivibranti. I principali benefici sono:

• Funzionamento costante e ripetibile
• Forza di serraggio controllata
• Irrigiditori antivibranti a regolazione automatica

Funzionamento costante e ripetibile

Una delle caratteristiche principali dei sistemi di serraggio idraulico è la costanza e la ripetibilità delle forze di serraggio. Gli staffaggi ad azionamento manuale si affidano esclusivamente alla forza e alla diligenza dell'operatore. Le pinze idrauliche, invece, sono controllate da una fonte di energia esterna, quindi la forza e il livello di fatica dell'operatore non influiscono sulla forza di serraggio.
Il controllo della forza di serraggio aumenta la sicurezza e l'efficienza della lavorazione. Allo stesso modo, con le staffe rotanti, le staffe a leva, i morsetti flessibili o altre forme di cilindri di serraggio autoposizionanti, la posizione del morsetto sul pezzo è stabilita dal cilindro stesso. Una volta impostati e posizionati correttamente, i morsetti idraulici funzionano allo stesso modo, pezzo dopo pezzo, per tutta la durata della produzione. L'interazione dell'operatore è ridotta, mentre la coerenza e la ripetibilità vengono fortemente migliorate.

Forza di serraggio controllata

I sistemi di bloccaggio idraulico sono regolabili per fornire esattamente la giusta quantità di forza di serraggio. Quando sono necessarie forze di serraggio leggere o pesanti per un pezzo, la forza di serraggio può essere regolata in base alle condizioni specifiche.

Irrigiditori antivibranti a regolazione automatica

Molti pezzi richiedono un supporto aggiuntivo per evitare deformazioni o vibrazioni durante il ciclo di lavorazione. In questi casi, gli irrigiditori antivibranti e autoregolanti sono molto utili. Questi supporti vengono posizionati sotto il pezzo in lavorazione e avanzano fino a incontrarlo, o vengono abbassati caricando il pezzo nell'attrezzatura (in quanto il perno si presenta esteso dalla molla nella condizione di riposo).
Una volta raggiunta la quota desiderata, gli irrigiditori vengono bloccati in posizione dalla pressione idraulica e fungono da appoggi fissi aggiuntivi per tutto il ciclo di lavorazione. Al momento dello scarico, gli irrigiditori tornano in posizione libera e vengono riposizionati con il carico e il bloccaggio di un nuovo pezzo. In questo modo è possibile gestire con facilità qualsiasi differenza nella superficie di appoggio, come gradini o elementi irregolari.

3. Automazione tramite serraggio idraulico

Sequenziamento automatico

Il sequenziamento automatico è la capacità di un sistema di serraggio di azionare pinze e altri dispositivi in un ordine specifico. In molte situazioni di bloccaggio questa caratteristica è importante. I sistemi di bloccaggio idraulico gestiscono il sequenziamento con una o più valvole di sequenza nel circuito idraulico. Queste valvole attivano gli staffaggi e gli altri dispositivi al momento giusto, in base a un dato valore di pressione.
Per ridurre la possibilità di deformazione dei pezzi può essere necessario attivare i morsetti in un ordine specifico. Gli irrigiditori antivibranti spesso riducono la possibilità di deformazione dei pezzi. Quando si utilizzano gli irrigiditori, la prima operazione della sequenza li blocca sotto il pezzo, raggiungendo una posizione predefinita con delicatezza. Una volta che i supporti sono in posizione contro il pezzo è il turno dei cilindri di serraggio, che a loro volta vengono portati a contatto con il pezzo.
La sequenza di operazioni è importante anche quando un cilindro deve essere spostato durante una lavorazione. Una opportuna valvola di bloccaggio sposta il morsetto al passaggio della fresa: quando la fresa è libera, la valvola interviene per consentire al cilindro di bloccare nuovamente il pezzo. In quasi tutti i casi, un sistema di sequenziamento elettrico è molto più veloce e affidabile della sua controparte puramente meccanica.

Funzionamento dei cilindri da remoto

La maggior parte delle operazioni di fissaggio richiede più di un morsetto per trattenere il pezzo. Alcuni di questi morsetti possono essere difficili da raggiungere e rappresentare un pericolo per la sicurezza dell'operatore. Un pezzo di grandi dimensioni, ad esempio, può richiedere sei o più morsetti per trattenere completamente il pezzo. I cilindri idraulici sono invece azionati insieme, da un unico punto, costituendo un valido aiuto per l’operatore e un notevole incremento di sicurezza.
Per eliminare il rischio che gli operatori della macchina si avvicinino al pezzo per stringere una pinza vicino a una fresa, è sufficiente posizionare la valvola di serraggio lontano dalle frese. Questo unico punto di comando remoto riduce notevolmente i tempi e i costi di posizionamento e serraggio manuale di ogni pinza, migliorando la sicurezza dell'operatore ed eliminando attività in punti difficili da raggiungere.

Ulteriori vantaggi del serraggio idraulico

I sistemi di serraggio elettrico offrono numerosi altri vantaggi rispetto al serraggio manuale. Tra questi, l'azionamento remoto delle morse, la riduzione dell'affaticamento dell'operatore, il sequenziamento automatico, la compattezza dell'attrezzatura e l'aumento della capacità della macchina utensile. I vantaggi sono:

• Riduzione della fatica dell'operatore
• Compattezza dell'attrezzatura
• Aumento della capacità della macchina utensile

Riduzione della fatica dell'operatore

L'affaticamento dell'operatore è un aspetto della progettazione spesso trascurato, così come l’ergonomia in generale. La maggior parte degli operatori stringe eccessivamente i morsetti manuali al mattino, stringendoli poco al pomeriggio per via della sopraggiunta stanchezza. I sistemi di serraggio idraulico riducono l'affaticamento dell'operatore sostituendo la faticosa attività di serraggio manuale con il funzionamento costante e controllabile dei cilindri ad azionamento idraulico. Questa coerenza e questo controllo si traducono in tassi di produzione più elevati, nonché in scarti ridotti.

Compattezza delle attrezzature

La compattezza delle attrezzature di bloccaggio idrauliche consente di caricare un maggior numero di pezzi su un'attrezzatura, grazie alla capacità dei morsetti di essere posizionati più vicini tra loro in virtù delle alte pressioni raggiungibili. Un risultato di questo cambiamento è l'aumento della produttività quando il tempo di taglio dei trucioli si allunga e la percentuale di tempo in cui l'attenzione dell'operatore è richiesta diminuisce.

Maggiore capacità della macchina e dell'utensile

La forza di tenuta costante dei morsetti elettrici consente di accelerare i ritmi di lavorazione. L'aumento dei tassi di produzione si traduce in una maggiore capacità della macchina, particolarmente importante per le macchine utensili costose ed altamente tecnologiche sviluppate negli ultimi anni.