Určování polohy obrobků v polohovacích přípravcích

Automatizace mnoha procesů v průmyslu, výrobě a montáži vyžaduje přesné znalosti podmínek rámce a požadovaných sekvencí pohybu. K tomuto účelu se často používají polohovací přípravky. Stanovení polohy součásti musí být v zařízení jasně definováno. Držák obrobku definuje polohu za účelem provedení opakovatelné kontroly nebo přijetí materiálů tak, aby mohly být vyrobeny vzhledem k výchozí poloze. K tomuto účelu se používají různé polohovací přípravky z oblasti výroby nástrojů a forem, jako jsou zkušební zařízení nebo montážní zařízení.

Proč je určování polohy obrobků důležité?

Během montáže musí být součásti a sestavy, které se mají sestavit, uloženy, přesunuty a správně umístěny v úložišti dílů. Poloha komponent, polotovarů nebo obrobků musí být jasně určena a reprodukovatelná v polohovacích závěsech, aby bylo možné vyrábět v souladu s kvalitou a provádět zkoušky v hromadné výrobě.

Pro spojování a oddělování se používají různé zkušební a montážní přípravky, které omezují co nejvíce stupňů volnosti pomocí mechanických polohovacích prvků nebo vodicích lišt.

Senzory, jako jsou kamery, senzory paprsku, koncové spínače nebo pneumatické ovládací prvky, lze rovněž použít k určení polohy a ke kontrole a uvolnění správného umístění. S tím je rovněž možná kontrola součástí.

Určení pozice má zásadní význam, například v následujících procesech přesné výroby a montáže:

• Svařování: Lokalizační čepy a polohovací čepy se používají k výrobě vysoce kvalitních svarových švů pro přesné umístění obrobků.
• Zpracování CNC: Obrobky jsou přesně umístěny k provádění frézování, vrtání a soustružení. Systémy určení polohy, jako jsou upínací systémy obrobků a upínací systémy s nulovým bodem, se používají k udržení obrobků ve správné poloze.
• Konstrukce prototypu: Při vytváření prototypů a pro výzkumné a vývojové úkoly je důležité určit polohu nástrojů, aby bylo možné testovat a kontrolovat nové návrhy.
• Robotika: V oblasti robotiky musí být nástroje a koncové efektory přesně umístěny tak, aby zvládly úkoly, jako je zvedání a umisťování obrobků nebo provádění svařovacích a montážních operací.

Principy stanovení pozice

Určení polohy je založeno na vyrovnání s pevnými geometriemi a má za cíl být reprodukovatelné s ohledem na osy souřadnic. Určení polohy proto vždy vyžaduje referenční systém nebo referenční bod. Tato reference pak může být použita ke spolehlivému měření polohy a orientace objektu. Reference může být souřadnicový systém, referenční bod nebo jiný předem určený datový systém.

Přístupy pro umístění

Polohování se provádí polohovacími závěsy, které mají obecně pevné referenční povrchy a dodatečně vhodné zaváděcí pomůcky ve vztahu k souřadnicovému systému nástroje. To usnadňuje automatickou montáž a separaci a rovněž ruční montáž.

Použití polohovacích přípravků

Polohovací ramena jsou podmnožinou výrobních nástrojů Například existují:

• Montážní přípravky: Během procesu montáže drží obrobky ve správné poloze, často s pomocí čelních desek. Zajišťují správné složení sestav z jednotlivých komponent.
• Kontrolní přípravky: Kontrolují kvalitu, tolerance nebo výkon obrobku, např. měřicí a testovací zařízení.
• Upínací zařízení / upínací přípravky: Přidržují obrobky na místě během procesu obrábění, např. během frézování nebo spojování. Mezi příklady upínacích zařízení patří například magnetická upínací zařízení ve strojích nebo sklíčidlech nebo soustružení sklíčidel pro frézovací stroje.
• Vrtáky: Používají se pro vrtání, závitování nebo montáž. Příklady upínacích zařízení zahrnují sklíčidla na vrtných strojích.

Při určování polohy jsou obzvláště důležité mechanické polohovací kloubové čelisti. Používají se k umístění nebo zajištění obrobků pro účely zpracování a jsou zvláště užitečné pro opakované průmyslové procesy. Cílem je zabránit pohybu obrobku ve všech stupních volnosti nebo jej nastavit definovaným způsobem (stupně volnosti nastavení):

• Překladové stupně volnosti (osy: X, Y, Z)
• Otočné stupně volnosti (otáčení kolem os: X, Y, Z)

Umisťovací ramena mají často stejné základní součásti:

• Základní deska se zarážkami: Zabraňuje pohybu dolů, naklápění nebo rolování.
• Umístění čepů: Omezují lineární pohyb a zkreslení.
• Upínací svorky: Omezují pohyb nahoru.

Vystředění obrobků

Vystřeďování je proces nebo technika polohování obrobku tak, aby byl přesně zarovnán ve vztahu k ose nebo rovině. Vystředění je dosaženo pomocí speciálních upínacích prvků a upínacích mechanismů.

Obrobky, které mají být umístěny do upínacího přípravku, jsou opatřeny přesně padnoucími otvory nebo výklenky, které přesně odpovídají centrovacím prvkům upínacího přípravku. Následně jsou obrobky umístěny na centrovací prvky, které se obvykle objevují automaticky kvůli přesně padnoucím otvorům. Po vystředění jsou obrobky v této poloze upevněny, aby se zajistilo, že během výrobního procesu nesklouznou ani se nepohybují. Lze to provést upínáním, šroubováním, upínáním nebo jinými upevňovacími metodami.

V procesu centrování hraje významnou roli rovněž umístění kolíků.

Použití lokalizačních čepů

Polohovací ramena často obsahují speciální centrovací prvky, jako jsou lokalizační kolíky. Obvykle jsou vyrobeny z tvrdého materiálu, jako je ocel. Lokalizační kolíky se používají v kontrolních upínačích, aby bylo zajištěno, že vyrobené díly nebo sestavy splňují stanovené tolerance a specifikace. Pokud obrobek není správně umístěn, neodpovídá polohovacím kolíkům, což označuje závadu.

V závislosti na aplikaci může mít smysl používat polohovací kolíky s různými hlavicemi:

• Kónické: Pro radiální polohování je doporučován umístění kolíků s kuželovými hlavicemi. Mohou minimalizovat zaseknutí.
• Diamantový tvar: Ve srovnání s kulatou hlavou nabízí hlava ve tvaru diamantu dodatečnou vůli ke straně. To může minimalizovat tolerance.
• Sférické: Umístění kolíků se sférickou hlavou minimalizuje pravděpodobnost poškození obrobku.
• Ploché: Pro laterální navádění nebo při použití rovných hran na straně čepu k umístění povrchu v určité výšce se doporučuje plochá hlava. V tomto případě se však nedoporučuje polohování dolů, protože by mohlo dojít k poškození obrobku.

Upevnění obrobků v držáku obrobku

Při přepravě nebo kontrole obrobků je nutné, aby byly obrobky zajištěny v definované poloze v držáku obrobků. Nosná plocha a vyrovnávací povrch upevňovacích prvků mohou mít plochý nebo strukturovaný povrch pro každou oblast použití a materiál. Výběr materiálů rovněž závisí na provozním prostředí a očekávaném zatížení součástí. Zde lze použít různé kovy a plasty nebo keramiku a dřevo.

Povrchy již mohou mít vyvrtané otvory nebo upevňovací prvky, které umožňují bezpečné umístění během přepravy obrobku, procesu obrábění a kontroly. Lokalizační kolíky se používají k držení obrobků ve správné poloze zapojením do odpovídajících otvorů nebo držáků v obrobku. To zajišťuje, že obrobek po zpracování splňuje požadované tolerance a specifikace. V závislosti na konceptu přepravy obrobku může být na nosiči obrobku poskytnuto množství držáků obrobku, které poté rovněž procházejí jednotlivými procesními a testovacími stanicemi přes množství drah.

Kontrola součástí a obrobků

Aby bylo zajištěno, že obrobky v nosiči obrobků splňují požadovaná kritéria a specifikace kontroly, je nutné je zaznamenat a vyhodnotit s kontrolními jednotkami. Aby byla zachována opakovatelnost a spolehlivost procesu, je nutné provést analýzu měřicího systému pro proces měření a testování. Analýza systému měření kontroluje, zda jsou výsledky měření správné a reprodukovatelné a jak ostatní parametry procesu ovlivňují výsledek.