Positionsbestämning av arbetsstycken i positioneringsjiggar

Automatiseringen av många processer i branschen medför att produktion och montering kräver exakt kunskap om ramvillkoren och nödvändiga rörelsesekvenser. Positioneringsjiggar används ofta för detta ändamål. Positionsbestämningen av en komponent måste vara tydligt definierad i enheten. Hållaren för arbetsstycket definierar positionen för att utföra en upprepningsbar inspektion eller för att ta emot material så att de kan produceras i förhållande till ett hemmaläge. Olika positioneringsjiggar från verktygs- och stanstillverkning, såsom testenheter eller monteringsenheter, används för detta ändamål.

Varför är det viktigt att bestämma arbetsstyckenas position?

Under monteringen måste de komponenter och enheter som ska monteras förvaras, flyttas och placeras korrekt i reservdelslagret. Placeringen av komponenterna, halvfabrikat eller arbetsstycken måste vara tydligt bestämd och reproducerbar i positioneringsjiggarna för att producera i enlighet med kvalitet och för att utföra tester vid massproduktion.

Olika test- och monteringsjiggar används för sammanfogning och separering, vilket begränsar så många frihetsgrader som möjligt med mekaniska positioneringselement eller -guider.

Sensorer som kameror, strålsensorer, ändbrytare eller pneumatiska styrelement kan också användas för att bestämma positionen och för att kontrollera och frigöra rätt positionering. En komponentinspektion är också möjlig med detta.

Positionsbestämning är av avgörande betydelse, till exempel i följande processer för precisionsproduktion och montering:

• Svetsning: Lokaliseringsstift och positioneringsjiggar används för att producera högkvalitativa svetsfogar för exakt positionering av arbetsstyckena.
• CNC-bearbetning: Arbetsstycken är exakt placerade för att utföra fräsning, borrning och svarvning. Positionsbestämningssystem, såsom klämsystem för arbetsstycken och klämsystem för nollpunkter, används för att hålla arbetsstyckena i rätt läge.
• Prototypkonstruktion: När man bygger prototyper och för forsknings- och utvecklingsuppgifter är det viktigt att bestämma verktygens position för att testa och granska nya konstruktioner.
• Robotik: Inom robotteknik måste verktyg och sluteffektorer vara korrekt positionerade för att hantera uppgifter som plockning och placering av arbetsstycken eller svetsning och montering.

Principer för positionsbestämning

Positionsbestämningen baseras på inriktningen mot fasta geometrier och har som mål att vara reproducerbar med avseende på koordinataxlarna. En positionsbestämning kräver därför alltid ett referenssystem eller en referenspunkt. Denna referens kan sedan användas för att på ett tillförlitligt sätt mäta ett objekts position och orientering. Referensen kan vara ett koordinatsystem, en referenspunkt eller ett annat förutbestämt datumsystem.

Metoder för positionering

Positionering utförs av positioneringsjiggar som generellt har fasta referensytor och dessutom lämpliga införingshjälpmedel i förhållande till verktygskoordinatsystemet. Detta underlättar automatisk montering och separation samt manuell montering.

Användning av positioneringsjiggar

Positioneringsjiggar är en deluppsättning av produktionsverktyg Det finns till exempel:

• Monteringsjiggar: De håller arbetsstycken i rätt position under monteringsprocessen, ofta med hjälp av frontplattor. De säkerställer korrekt sammansättning av sammansättningar från enskilda komponenter.
• Inspektionsfixturer: De kontrollerar kvalitet, toleranser eller prestanda hos ett arbetsstycke, t.ex. mät- och testutrustning.
• Klämanordningar/klämfästen: De håller arbetsstycken på plats under bearbetningsprocessen, t.ex. under fräsning eller sammanfogning. Exempel på klämanordningar är t.ex. magnetiska klämanordningar i verktygsmaskiner eller chuckar eller vridchuckar för fräsmaskiner.
• Borrjiggar: De används för borrning, gängning eller montering. Exempel på klämanordningar inkluderar chuckar på borrmaskiner.

Mekaniska positioneringsjiggar är särskilt viktiga för att bestämma positionen. De används för att positionera eller säkra arbetsstycken för bearbetning och är särskilt användbara för repetitiva industriella processer. Målet är att förhindra rörelse av arbetsstycket i alla frihetsgrader eller att göra det justerbart på ett definierat sätt (justeringsgrader av frihet):

• Translatoriska frihetsgrader (axlar: X, Y, Z)
• Roterande frihetsgrader (rotation runt axlar: X, Y, Z)

Positioneringsjiggar har ofta samma grundläggande komponenter:

• Basplatta med stopp: Den förhindrar nedåtgående, lutande eller rullande rörelser.
• Lokaliseringsstift: De begränsar linjär rörelse och distorsion.
• Vippklämmor: De begränsar uppåtgående rörelser.

Centrering av arbetsstycken

Centrering är processen eller tekniken för att positionera ett arbetsstycke så att det är exakt inriktat i förhållande till en axel eller ett plan. Centrering åstadkoms med hjälp av speciella fixturelement och fixturmekanismer.

De arbetsstycken som ska placeras i fixturen är försedda med exakt passande hål eller fördjupningar som exakt matchar fixturens centreringselement. Därefter placeras arbetsstyckena på centreringselementen, vilket vanligtvis sker automatiskt på grund av de exakt passande hålen. När arbetsstyckena är centrerade fixeras de i denna position för att säkerställa att de inte glider eller rör sig under tillverkningsprocessen. Detta kan göras genom fastspänning, skruvning, fastspänning eller andra fästmetoder.

Lokaliseringsstift spelar också en viktig roll i centreringsprocessen.

Användning av lokaliseringsstift

Positioneringsjiggar innehåller ofta speciella centreringselement, såsom lokaliseringsstift. De är vanligtvis gjorda av hårt material som stål. Lokaliseringsstift används i inspektionsfixturer för att säkerställa att tillverkade delar eller montage uppfyller angivna toleranser och specifikationer. Om ett arbetsstycke inte är korrekt placerat matchar det inte lokaliseringsstiften, vilket indikerar en defekt.

Beroende på tillämpningen kan det vara vettigt att använda lokaliseringsstift med olika huvuden:

• Koniskt: Lokaliseringsstift med koniskt huvud rekommenderas för radiell positionering. De kan minimera fastkörning.
• Rombformat: Jämfört med det runda huvudet ger det rombformade huvudet ytterligare frigång åt sidan. Detta kan minimera toleranserna.
• Kulformat: Lokaliseringsstift med ett kulhuvud minimerar sannolikheten för att arbetsstycket skadas.
• Platt: Ett platt huvud rekommenderas för lateral guidning eller vid användning av raka kanter på sidan av stiftet för att placera en yta på en viss höjd. Positionering nedåt rekommenderas dock inte i detta fall eftersom detta kan skada arbetsstycket.

Säkra arbetsstycken i hållaren

Vid transport eller inspektion av arbetsstycken är det nödvändigt att arbetsstyckena är säkrade i sin definierade position i arbetsstyckets hållare. Stödytan och inriktningsytan på fästelementen kan ha en plan eller strukturerad yta för varje användningsområde och material. Valet av material beror också på driftsmiljön och den förväntade belastningen på komponenterna. Olika metaller och plaster eller keramik och trä kan användas här.

Ytorna kan redan ha hål eller fästelement för att möjliggöra en säker placering under arbetsstyckets transport, bearbetningsprocess och inspektion. Placeringsstift används för att hålla arbetsstyckena i rätt läge genom att koppla in motsvarande hål eller hållare i arbetsstycket. Detta säkerställer att arbetsstycket uppfyller de toleranser och specifikationer som krävs efter bearbetning. Beroende på arbetsstyckets transportkoncept kan ett flertal arbetsstyckeshållare tillhandahållas på hållaren, som sedan också passerar genom den enskilda processen och teststationerna över ett flertal spår.

Inspektion av komponenter och arbetsstycken

För att säkerställa att arbetsstyckena i arbetsstyckeshållaren uppfyller de inspektionskriterier och specifikationer som krävs är det nödvändigt att registrera och utvärdera dem med inspektionsenheter. För att upprätthålla repeterbarhet och processtillförlitlighet är det nödvändigt att utföra en analys av mätsystem för mät- och testprocessen. En analys av mätsystemet kontrollerar om mätresultaten är korrekta och reproducerbara och hur andra processparametrar påverkar resultatet.