Sistemi di Bloccaggio Idraulico: Funzionamento e Applicazioni

I sistemi di bloccaggio idraulico rappresentano una potente risorsa per qualsiasi processo di produzione. Sono ampiamente utilizzati in diversi processi di lavorazione meccanica e offrono supporto a molte linee di produzione.

Funzionamento dei Sistemi di Bloccaggio Idraulico

Il fluido idraulico viene pressurizzato da una centralina, il che consente tramite 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).

Le attrezzature idrauliche di bloccaggio combinano i vantaggi del bloccaggio ad alta precisione con la potenza dell’automazione. 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.

Vantaggi dei Sistemi di Bloccaggio Idraulico

I sistemi di bloccaggio idraulico offrono numerosi vantaggi rispetto ai bloccaggi manuali, tra cui:

Aumento della Velocità di Serraggio: 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.
Miglioramento della 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.
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. Per ridurre la possibilità di deformazione dei pezzi può essere necessario attivare i morsetti in un ordine specifico.

Oltre a questi vantaggi, i sistemi di serraggio idraulici consentono cicli di lavorazione molto più rapidi e offrono una maggiore sicurezza. Invece di affidarsi all’operatore per il corretto serraggio dei morsetti, 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.

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. 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. I sistemi di bloccaggio idraulico sono regolabili per fornire esattamente la giusta quantità di forza di serraggio.

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. 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.

I sistemi di bloccaggio idraulico gestiscono il sequenziamento con una o più valvole di sequenza nel circuito idraulico. 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. 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. 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.

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.

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. 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. La forza di tenuta costante dei morsetti elettrici consente di accelerare i ritmi di lavorazione.

Campi di Impiego

Sono molte le situazioni nelle quali occorre mantenere gli steli in una determinata posizione: ad esempio per proteggere uomo, macchina e arnesi in caso di guasti energetici o spegnimento dell’impianto. Oppure nel corso della produzione, per fissare assi durante un processo. Nonché per tutte le applicazioni ultra dinamiche e le procedure di controllo.

Produzione di traverse ferroviarie ICE: I pezzi in calcestruzzo estremamente grandi e pesanti devono essere posizionati per la rettifica con una precisione di 0,01 mm e in modo sicuro.
Sovrastrutture per le prove sui velivoli: I cilindri Hänchen sono utilizzati in diverse aree di prova per simulare le condizioni ambientali e i carichi durante le singole fasi di volo.
Manutenzione dei treni: I treni devono essere fissati in posizione rialzata - il Ratio-Clamp® è l'ideale per questo.
Produzione di profili metallici: Le unità di serraggio di Hänchen garantiscono una lavorazione precisa e una qualità costante, bloccando gli utensili di sagomatura.

Il sistema di bloccaggio idraulico Ratio-Clamp® Hänchen offre sicurezza, permettendo nel contempo anche di risparmiare costi energetici. Infatti grazie all’ingegnoso principio di funzionamento, il sistema di bloccaggio offre enormi vantaggi rispetto ad altre possibilità di fissaggio.

Ratio-Clamp®: Principio di Funzionamento e Vantaggi

Il sistema di bloccaggio idraulico Ratio-Clamp® funziona meccanicamente mediante chiusura per attrito: molle trasmettono forza a un manicotto di bloccaggio che mantiene lo stelo mediante attrito radiale. Il fissaggio è resistente in tutte le direzioni. Il pistone di bloccaggio, grazie alla pressione di sbloccaggio idraulica, viene mosso in senso opposto a quello della forza della molla sbloccando il bloccaggio: lo stelo può quindi muoversi in entrambe le direzioni.

Se la pressione di rilascio diminuisce, la forza accumulata nelle molle viene rilasciata e causa il bloccaggio dell'asta. Il carico è possibile subito dopo il serraggio. Non è richiesto alcun movimento assiale dell'asta. La pressione idraulica di sbloccaggio sposta il pistone di bloccaggio contro la forza della molla e rilascia il bloccaggio.

Esempio applicativo: il confronto del consumo energetico per mantenere uno stelo pistone:

Un cilindro idraulico con alesaggio pari a 80 mm viene mosso a 150 bar a una velocità di 0,5 m/s. La potenza motrice necessaria è di 38 kW.

Potenza dissipata durante il mantenimento:

Nel caso della regolazione elettronica con pompa a portata variabile, la potenza dissipata dalla pompa è di ca. 1,25 kW. Sono inoltre da prevedere perdite a livello di valvola di regolazione pari a ca. 1,25 kW. Quindi, nel presente esempio, la potenza dissipata totale dell’azionamento controllato si eleva a 2,5 kW.

Ogni unità di chiusura Ratio-Clamp® è certificata come elemento di sicurezza con un esame del tipo da parte del TÜV SÜD. Questa unità di serraggio è dotata del certificato del DGUV Test (sistema di prova e certificazione dell'assicurazione sociale tedesca contro gli infortuni). Per l'impiego come componente di sicurezza ridondante è disponibile un valore B10D secondo EN ISO 13849-1 per il Ratio-Clamp®. La doppia sicurezza richiesta dal DGUV per la forza di tenuta massima è già presa in considerazione nelle specifiche di carico.

Caratteristiche Tecniche del Ratio-Clamp®

Con la forza della molla: In circostanze normali lo stelo viene bloccato attraverso l’energia immagazzinata nelle molle. È così possibile mantenere lo stelo senza apporto di energia per una durata illimitata.
Idraulica: Se sono necessarie elevate forze di tenuta, il sistema di bloccaggio può essere bloccata anche idraulicamente.
Servocop®: guarnizione compatta, anello scanalato, raschiatoreNella versione base, la testa di serraggio Ratio-Clamp® lavora con il sistema di tenuta ad attrito ottimizzato Servocop®. In questo sistema, la guarnizione primaria si appoggia all'asta. La velocità massima dell'asta è di 1 m/s.
Tenuta pistone di chiusura, anello scanalato, raschiatore: Per applicazioni molto sensibili, si consiglia la versione con tenuta a pistone in pressione, dove nessuna guarnizione pressurizzata tocca lo stelo. Di conseguenza, l'attrito di scorrimento è estremamente basso e costante indipendentemente dalla pressione di rilascio.

La testa di serraggio Ratio-Clamp® può essere combinata con i cilindri idraulici Hänchen e i cilindri standard, nonché con tutte le altre marche. L'attacco ai cilindri idraulici di Hänchen o secondo ISO 6020-1, ISO 6020-2 e di altre marche avviene tramite una flangia fissa. A tale scopo, lo stelo del pistone deve essere allungato in funzione della lunghezza dell'unità di serraggio.

Il rispettivo stato - asta bloccata o sbloccata - può essere interrogato tramite interruttori di prossimità induttivi. Il dispositivo per il montaggio di un interruttore di prossimità è disponibile di serie. Su richiesta, l'unità di bloccaggio può essere progettata con due interruttori di prossimità. Quando si utilizza il Ratio-Clamp® come componente di sicurezza o con la certificazione di prova DGUV richiesta, è obbligatorio il montaggio di un interruttore di prossimità con uscita diagnostica. Si utilizza quando la testa di serraggio Ratio-Clamp® è fissata ad un cilindro idraulico. Assicura un controllo logico e funzionale e quindi riduce lo sforzo di circuito.

Quando si controlla un Ratio-Clamp® , esso deve essere prima rilasciato esercitando pressione sulla connessione di rilascio, solo dopo si può spostare l'asta. Quando si utilizza un'unità di bloccaggio insieme ad un cilindro idraulico, questo può essere fatto con un controllo di sequenza idraulico o con un monitoraggio elettronico. In questo modo, i sensori di un sistema di controllo elettronico possono misurare il carico su cilindri installati verticalmente per accumulare contropressione. In questo modo si evita che l'asta si scatti durante lo sbloccaggio.

Questo può essere ottenuto anche con un blocco di controllo idraulico: Prima si accumula la pressione di sbloccaggio, poi il cilindro viene pressurizzato. L'asta da serrare deve avere una superficie dura e deve soddisfare i requisiti minimi per l'installazione del Ratio-Clamp®. Ulteriori forze di tenuta e Ø dell'asta su richiesta.

Il bloccaggio idraulico è possibile fino a 2.000 kN di forza di tenuta e asta Ø 300 mm. I valori specificati valgono per il funzionamento con olio minerale.

I bloccaggi idraulici rappresentano la soluzione ideale per soddisfare ogni esigenza di serraggio. Offriamo una gamma completa e in continua evoluzione, arricchita da innovazioni uniche sul mercato. Il movimento di rotazione è ottenuto attraverso un sistema di guida a 3 sfere, che garantisce tolleranze angolari ridotte, movimenti estremamente precisi e un’elevata ripetibilità nel posizionamento. Il funzionamento e l’impiego di questi dispositivi sono identici a quelli degli avvitabili, con la differenza che presentano una struttura a forma di “blocchetto”. Non avendo filettature esterne, il blocchetto può essere fissato con viti dall’alto o lateralmente, offrendo una maggiore flessibilità di montaggio. Questi cilindri sono spesso utilizzati quando è necessaria una forza di spinta. Grazie alle loro filettature esterne, possono essere montati internamente all’attrezzatura, evitando qualsiasi sporgenza esterna.

Il movimento nei sistemi di bloccaggio è reso possibile dalla particolare forma della staffa e dal principio di funzionamento, che può avvenire tramite una camma o attraverso un meccanismo a leve.

Il cilindro die bloccaggio idraulico Ratio-Clamp® funziona secondo il principio della chiusura per attrito: in posizione iniziale senza pressione, la forza immagazzinata nelle molle viene deviata dal cono bloccando la barra tonda. Per effetto della pressione idraulica di sbloccaggio presente, il pistone di bloccaggio si sposta in senso opposto a quello della forza della molla, sbloccando di conseguenza il bloccaggio.

Sistema di bloccaggio Ratio-Clamp® a tenuta pistone di chiusura Sul manicotto e il pistone di bloccaggio, al posto delle guarnizioni a pressione, c’è una tenuta pistone di chiusura che non tocca lo stelo. Dato che la geometria di bloccaggio e le molle sono identiche a quelle della Ratio-Clamp® standard, è possibile realizzare le stesse forze di tenuta. Max. Ulteriori forze di tenuta e Ø dell'asta su richiesta.

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