A munkadarabok pozíciójának meghatározása a pozicionáló szerszámokban

Az iparban, a gyártásban és az összeszerelésben számos folyamat automatizálása megköveteli a keretfeltételek és a szükséges mozgássorozatok pontos ismeretét. Erre a célra gyakran használnak pozicionáló szerszámokat. Az összetevők helyzetének meghatározását egyértelműen meg kell adni a eszközben. A munkadarabtartó meghatározza a pozíciót, hogy megismételhető ellenőrzést végezzen, vagy az anyagokat úgy fogadja be, hogy a munkadarabok egy adott alaphelyzethez képest legyárthatók legyenek. Erre a célra a szerszám- és formakészítésből származó különféle pozicionáló szerszámokat, például tesztberendezéseket és összeszerelő berendezéseket használnak.

Miért fontos a munkadarabok pozíciójának meghatározása?

Az összeszerelés során az összeszerelendő alkatrészeket és szerelvényeket megfelelően kell tárolni, mozgatni és az alkatrészraktárban elhelyezni. Az összetevők, félkész termékek vagy munkadarabok pozícióját egyértelműen meg kell határozni és reprodukálhatónak kell lennie a pozicionáló befogópofákban, hogy a minőségi elvárásoknak megfelelően gyártsák őket, és a tömeggyártás során teszteket végezhessenek.

Az összeillesztéshez és szétválasztáshoz különböző teszt- és összeszerelő szerszámokat használnak, amelyek mechanikus pozicionáló elemekkel vagy vezetőkkel a lehető legtöbb szabadságfokot korlátozzák.

Különféle érzékelők, például kamerák, sugárérzékelők, végkapcsolók vagy pneumatikus vezérlőelemek is használhatók a pozíció meghatározására, valamint a megfelelő pozíció ellenőrzésére és elengedésére. Ily módon az alkatrészek ellenőrzése is lehetséges.

A pozíció meghatározása döntő fontosságú például a precíziós gyártás és összeszerelés alábbi folyamatainál:

• Hegesztés: A pozicionáló csapok és a pozicionáló befogópofák segítségével kiváló minőségű hegesztési varratok készíthetők a munkadarabok pontos pozicionálásához.
• CNC-feldolgozás: A munkadarabok pontosan úgy vannak elhelyezve, hogy a marási, fúrási és esztergálási munka elvégezhető legyen. A pozíciómeghatározó rendszerek, mint például a munkadarab-befogó rendszerek és a nullapontos befogó rendszerek a munkadarabok megfelelő helyzetben tartására szolgálnak.
• Prototípus-felépítés: Prototípusok készítésekor, valamint kutatási és fejlesztési feladatok esetén fontos az eszközök helyzetének meghatározása az új tervek teszteléséhez és áttekintéséhez.
• Robotika: A robotikában a szerszámokat és a végberendezéseket pontosan kell pozícionálni az olyan feladatok elvégzéséhez, mint a munkadarabok felvétele és elhelyezése vagy a hegesztési és összeszerelési műveletek elvégzése.

A pozíciómeghatározás alapelvei

A pozíció meghatározása a rögzített geometriákkal való összehangoláson alapul, és célja, hogy reprodukálható legyen a koordinátatengelyek szerint. A pozíciómeghatározáshoz ezért mindig referenciarendszerre vagy referenciapontra van szükség. Ez a referencia ezután megbízhatóan felhasználható egy-egy tárgy helyzetének és tájolásának méréséhez. A referencia lehet koordinátarendszer, referenciapont vagy más előre meghatározott adatrendszer.

Pozicionálási megközelítések

A pozicionálást a pozícionáló szerszámok végzik, amelyek általában rögzített referenciafelületekkel és a szerszám koordináta-rendszeréhez képest megfelelő beillesztési segédeszközökkel rendelkeznek. Ez megkönnyíti az automatikus összeszerelést és szétválasztást, valamint a kézi összeszerelést.

Pozicionáló szerszámok használata

A pozicionáló szerszámok a gyártási szerszámok egyik alhalmazát képezik. Például a következők léteznek:

• Összeszerelő szerszámok: A munkadarabokat a helyes pozícióban tartják az összeszerelési folyamat során, gyakran homloklemezek segítségével. Ezek biztosítják a szerelvények megfelelő összetételét az egyes összetevőkből.
• Vizsgálati szerelvények: Ellenőrzik a munkadarab minőségét, tűréshatárait vagy teljesítményét. Ilyenek pl. a mérő- és tesztberendezések.
• Befogóeszközök/befogó szerelvények: A munkadarabokat a megmunkálási folyamat során, például marás vagy csatlakozás közben helyben tartják. Befogóeszközök például a szerszámgépekben vagy tokmányokban lévő mágneses befogóeszközök, illetve a marógépekhez való esztergatokmányok.
• Fúrószerszámok: Fúrásra, menetfúrásra vagy összeszerelésre szolgálnak. A befogóeszközök közé tartoznak a fúrógépeken található tokmányok.

A mechanikus pozicionáló szerszámok különösen fontosak a pozíció meghatározásához. Ezek a munkadarabok pozicionálására vagy rögzítésére szolgálnak feldolgozás céljából, és különösen hasznosak ismétlődő ipari folyamatok esetén. A cél a munkadarab mozgásának megakadályozása a szabadság minden fokánál, illetve meghatározott módon történő állíthatósága (beállítható szabadságfokok):

• Áttételes szabadságfokok (tengelyek: X, Y, Z)
• Forgó szabadságfokok (tengelyek: X, Y, Z)

A pozícionáló szerszámok gyakran ugyanazokat az alapvető elemeket tartalmazzák:

• Alaplemez ütközőkkel: Megakadályozza a lefelé irányuló, a billenő és a gördülő mozgást.
• Rögzítőcsapok: Korlátozzák a lineáris mozgást és az elmozdulást.
• Váltó befogók: Korlátozzák a felfelé irányuló mozgást.

A munkadarabok központosítása

A központosítás a munkadarab tengelyhez vagy síkhoz viszonyított pontos igazításának folyamata vagy technikája. A központosítás speciális befogóelemek és befogó mechanizmusok segítségével történik.

A befogóba helyezendő munkadarabok pontosan illeszkedő furatokkal vagy mélyedésekkel vannak ellátva, amelyek pontosan illeszkednek a befogó központosító elemeihez. Ezt követően a munkadarabokat a központosító elemekre helyezik, ami általában automatikusan történik a pontosan illeszkedő furatok révén. A munkadarabok a központosítást követően ebben a helyzetben vannak rögzítve, hogy ne csússzanak és ne mozogjanak a gyártási folyamat során. Ez befogással, csavarozással vagy más rögzítési módszerekkel végezhető el.

A rögzítőcsapok szintén fontos szerepet játszanak a központosítási folyamatban.

Rögzítőcsapok használata

A pozicionáló szerszámok gyakran tartalmaznak speciális központosító elemeket, például rögzítőcsapokat. Általában kemény anyagból, például acélból készülnek. A vizsgálóberendezésekben rögzítőcsapokat használnak annak biztosítására, hogy a gyártott alkatrészek vagy szerelvények megfeleljenek a megadott tűréseknek és specifikációknak. Ha egy munkadarab nincs megfelelően pozícionálva, nem illeszkedik a rögzítőcsapokhoz, ami hibát vált ki.

Az alkalmazástól függően érdemes lehet különböző fejű rögzítőcsapokat használni:

• Kúpos: A radiális pozicionáláshoz kúpos fejű rögzítőcsapok használata javasolt. Minimálisra csökkenthetik az elakadást.
• Gyémánt alakú: A kerek fejhez képest a gyémánt alakú fej nagyobb hézagot biztosít az oldalán. Minimálisra csökkenthetik az elakadást.
• Gömb alakú: A gömb alakú fejjel ellátott rögzítőcsapok minimálisra csökkentik a munkadarab károsodásának valószínűségét.
• Lapos: Lapos fej használata javasolt oldalirányú vezetéshez, vagy ha a csap oldalán lévő egyenes széleket használja a felület adott magasságba való pozicionálásához. Ebben az esetben azonban a lefelé történő pozicionálás nem ajánlott, mivel ez károsíthatja a munkadarabot.

A munkadarabok rögzítése a munkadarabtartóban

A munkadarabok szállításakor vagy ellenőrzésekor fontos, hogy a munkadarabok a meghatározott helyzetben legyenek rögzítve a munkadarabtartóban. A rögzítőelemek tartófelülete és igazítófelülete lapos vagy strukturált felülettel rendelkezhet az egyes felhasználási területek és anyagok számára. Az anyagok kiválasztása a működési környezettől és az összetevők várható terhelésétől is függ. Itt különféle fémek, műanyagok, illetve kerámia és fa használható.

A felületeken már lehetnek furatok vagy rögzítőelemek, amelyek lehetővé teszik a biztonságos elhelyezést a munkadarab szállítása, a megmunkálási folyamat és az ellenőrzés során. A rögzítőcsapok a munkadarabok megfelelő helyzetben tartására szolgálnak a munkadarab megfelelő furatainak vagy tartóinak befogásával. Ez biztosítja, hogy a munkadarab megfeleljen a szükséges tűréseknek és specifikációknak a feldolgozás után. A munkadarab szállítási koncepciójától függően a munkadarabtartón több munkadarabtartó is elhelyezhető, amelyek az egyes folyamat- és tesztállomásokon is áthaladnak több pályán.

Az összetevők és munkadarabok ellenőrzése

Annak biztosítása érdekében, hogy a munkadarabtartóban lévő munkadarabok megfeleljenek a szükséges vizsgálati kritériumoknak és specifikációknak, vizsgálati egységgel kell rögzíteni és értékelni őket. A megismételhetőség és a folyamat megbízhatóságának megőrzése érdekében el kell végezni a mérési rendszer elemzését a mérési és tesztelési folyamatnál. A mérési rendszer elemzése ellenőrzi, hogy a mérési eredmények helyesek és reprodukálhatóak-e, és hogy az egyéb folyamatparaméterek hogyan befolyásolják az eredményt.