Determinazione della posizione dei pezzi in lavorazione nei dispositivi di posizionamento

L’automazione di molti processi nel settore, nella produzione e nel montaggio richiede una conoscenza precisa delle condizioni del framework e delle sequenze di movimento richieste. A questo scopo vengono spesso utilizzati dispositivi di posizionamento. La determinazione della posizione di un componente deve essere chiaramente definita nel dispositivo. Il supporto del pezzo in lavorazione definisce la posizione al fine di eseguire un’ispezione ripetibile o ricevere materiali in modo tale che possano essere prodotti rispetto a una posizione iniziale. A questo scopo vengono utilizzate vari dispositivi di posizionamento provenienti da strumenti e matrici, come dispositivi di test o dispositivi di montaggio.

Perché è importante determinare la posizione dei pezzi in lavorazione?

Durante il montaggio, i componenti e i gruppi da assemblare devono essere conservati, spostati e posizionati correttamente nello stoccaggio delle parti. La posizione dei componenti, dei semilavorati o dei pezzi in lavorazione deve essere chiaramente determinata e riproducibile nei dispositivi di posizionamento al fine di produrre in conformità con la qualità ed eseguire test in produzione di massa.

Per unire e separare vengono utilizzate varie dime di test e montaggio, che limitano il maggior numero possibile di gradi di libertà con elementi o guide di posizionamento meccanici.

Per determinare la posizione e per controllare e rilasciare il corretto posizionamento, è possibile utilizzare anche sensori a barriera come telecamere, sensori a raggio, interruttori finali o elementi di controllo pneumatici. È possibile anche un’ispezione dei componenti.

La determinazione della posizione è di fondamentale importanza, ad esempio, nei seguenti processi di produzione e montaggio di precisione:

• Saldatura: I perni di posizionamento e i dispositivi di posizionamento vengono utilizzati per produrre cuciture di saldatura di alta qualità per il posizionamento preciso dei pezzi in lavorazione.
• Elaborazione CNC: I pezzi in lavorazione sono posizionati con precisione per eseguire lavori di fresatura, foratura e tornitura. I sistemi di determinazione della posizione, come i sistemi di bloccaggio del pezzo e i sistemi di bloccaggio a punto zero, vengono utilizzati per mantenere i pezzi in lavorazione nella posizione corretta.
• Costruzione del prototipo: Quando si costruiscono prototipi e per attività di ricerca e sviluppo, è importante determinare la posizione degli strumenti per testare e rivedere nuovi progetti.
• Robotica: Nella robotica, gli strumenti e gli effettori finali devono essere posizionati accuratamente per gestire attività come il prelievo e il posizionamento dei pezzi in lavorazione o l’esecuzione di operazioni di saldatura e montaggio.

Principi di determinazione della posizione

La determinazione della posizione si basa sull’allineamento rispetto alle geometrie fisse e ha l’obiettivo di essere riproducibile rispetto agli assi delle coordinate. Una determinazione della posizione richiede quindi sempre un sistema di riferimento o un punto di riferimento. Questo riferimento può quindi essere utilizzato per misurare in modo affidabile la posizione e l’orientamento di un oggetto. Il riferimento può essere un sistema di coordinate, un punto di riferimento o un altro sistema di riferimento predeterminato.

Approcci per il posizionamento

Il posizionamento viene effettuato mediante dispositivi di posizionamento, che generalmente hanno superfici di riferimento fisse e ausili di inserimento aggiuntivi idonei in relazione al sistema di coordinate degli strumenti. Ciò facilita il montaggio e la separazione automatici, nonché il montaggio manuale.

Uso dei dispositivi di posizionamento

I dispositivi di posizionamento sono un sottoinsieme di strumenti di produzione. Ad esempio, ci sono:

• Dispositivi di montaggio: Mantengono i pezzi in lavorazione nella posizione corretta durante il processo di montaggio, spesso con l’aiuto di piastre frontali. Garantiscono la corretta composizione dei gruppi dai singoli componenti.
• Dispositivi di ispezione: Controllano la qualità, le tolleranze o le prestazioni di un pezzo in lavorazione, ad es. apparecchiature di misurazione e test.
• Dispositivi di serraggio: Mantengono i pezzi in lavorazione in posizione durante il processo di lavorazione, ad esempio durante la fresatura o l’unione. Esempi di dispositivi di serraggio sono, ad esempio, dispositivi di bloccaggio magnetici in macchine utensili o mandrini o mandrini di tornitura per fresatrici.
• Dime di foratura: Vengono utilizzate per la foratura, la maschiatura o il montaggio. Esempi di dispositivi di serraggio includono i mandrini sulle forature.

I dispositivi di posizionamento meccanici sono particolarmente importanti per determinare la posizione. Sono utilizzati per posizionare o fissare i pezzi in lavorazione ai fini della lavorazione e sono particolarmente utili per i processi industriali ripetitivi. L’obiettivo è impedire il movimento del pezzo in lavorazione in tutti i gradi di libertà o renderlo regolabile in modo definito (gradi di libertà di regolazione):

• Livelli di libertà traslatori (assi: X, Y, Z)
• Gradi di libertà rotativi (rotazione intorno agli assi: X, Y, Z)

I dispositivi di posizionamento hanno spesso gli stessi componenti di base:

• Piastra di base con fermi: Impedisce il movimento verso il basso, l’inclinazione o il rotolamento.
• Perni di posizionamento: Limitano il movimento lineare e la distorsione.
• Morsetti di bloccaggio: Limitano il movimento verso l’alto.

Centratura dei pezzi in lavorazione

La centratura è il processo o la tecnica di posizionamento di un pezzo in lavorazione in modo che sia allineato con precisione in relazione a un asse o a un piano. La centratura si ottiene per mezzo di elementi di fissaggio speciali e meccanismi di fissaggio.

I pezzi in lavorazione da posizionare nell’attrezzatura sono dotati di fori o alesaggi di raccordo precisi che corrispondono esattamente agli elementi di centraggio dell’attrezzatura. Successivamente, i pezzi in lavorazione vengono posizionati sugli elementi di centraggio, il che di solito avviene automaticamente grazie ai fori di alesaggio ad adattamento preciso. Una volta centrati, i pezzi in lavorazione vengono fissati in questa posizione per garantire che non scivolino o si muovano durante il processo di produzione. Ciò può essere fatto mediante serraggio, avvitamento, bloccaggio o altri metodi di fissaggio.

Anche i perni di posizionamento svolgono un ruolo importante nel processo di centraggio.

Uso di perni di posizionamento

I dispositivi di posizionamento spesso contengono elementi di centraggio speciali, come i perni di posizionamento. Di solito sono realizzati in un materiale duro come l’acciaio. I perni di posizionamento vengono utilizzati nei dispositivi di ispezione per garantire che le parti o i gruppi prodotti soddisfino le tolleranze e le specifiche definite. Se un pezzo in lavorazione non è posizionato correttamente, non corrisponde ai perni di posizionamento, il che indica un difetto.

A seconda dell’applicazione, può essere opportuno utilizzare perni di posizionamento con teste diverse:

• Conica: Per il posizionamento radiale si consiglia di posizionare i perni di posizionamento con teste coniche. Possono ridurre al minimo l’inceppamento.
• A forma di diamante: Rispetto alla testa arrotondata, la testa a forma di diamante offre ulteriore spazio laterale. Ciò può ridurre al minimo le tolleranze.
• Sferica: Il posizionamento dei perni con una testa sferica riduce al minimo la probabilità di danneggiare il pezzo in lavorazione.
• Piatta: Si consiglia una testa piatta per la guida laterale o quando si utilizzano bordi dritti sul lato del perno per posizionare una superficie a una certa altezza. Tuttavia, in questo caso il posizionamento verso il basso non è consigliato, in quanto ciò può danneggiare il pezzo in lavorazione.

Fissaggio dei pezzi in lavorazione nel supporto del pezzo

Quando si trasportano o si ispezionano i pezzi in lavorazione, è necessario che siano fissati nella loro posizione definita nel supporto del pezzo. La superficie di supporto e la superficie di allineamento degli elementi di fissaggio possono avere una superficie piatta o strutturata per ciascuna area di uso e materiale. La selezione dei materiali dipende anche dall’ambiente operativo e dal carico previsto sui componenti. Qui è possibile utilizzare vari metalli e plastiche o ceramiche e legno.

Le superfici possono già avere fori di alesatura o elementi di fissaggio per consentire un posizionamento sicuro durante il trasporto, il processo di lavorazione e l’ispezione del pezzo in lavorazione. I perni di posizionamento vengono utilizzati per mantenere i pezzi in lavorazione nella posizione corretta inserendo i fori o i supporti corrispondenti nel pezzo. Ciò garantisce che il pezzo in lavorazione soddisfi le tolleranze e le specifiche richieste dopo la lavorazione. A seconda del concetto di trasporto del pezzo in lavorazione, una pluralità di supporti del pezzo da lavorare può essere fornita sul supporto del pezzo da lavorare, che in seguito passa anche attraverso le singole stazioni di processo e test su una pluralità di piste.

Ispezione di componenti e dei pezzi in lavorazione

Al fine di garantire che i pezzi in lavorazione nel portapezzo soddisfino i criteri e le specifiche di ispezione richiesti, è necessario registrarli e valutarli con le apparecchiature di prova. Al fine di mantenere la ripetibilità e l’affidabilità del processo, è necessario eseguire un’analisi del sistema di misurazione per il processo di misurazione e test. Un’analisi del sistema di misurazione verifica se i risultati della misurazione sono corretti e riproducibili e in che modo altri parametri di processo influenzano il risultato.