Determinação da posição das peças de trabalho nos guias de posicionamento

A automação de muitos processos na indústria, produção e montagem requer conhecimento preciso das condições da estrutura e sequências de movimento necessárias. Os guias de posicionamento são frequentemente utilizados para este fim. A determinação da posição de um componente deve ser claramente definida no dispositivo. O suporte da peça de trabalho define a posição para realizar uma inspeção repetível ou para receber materiais de tal modo que possam ser produzidos em relação a uma posição inicial. São utilizados vários guias de posicionamento de ferramentas & moldes, tais como dispositivos de teste ou dispositivos de montagem, para este fim.

Porque é que é importante determinar a posição das peças de trabalho?

Durante a montagem, os componentes e conjuntos a montar devem ser armazenados, movidos e posicionados corretamente no armazenamento de peças. A posição dos componentes, produtos semiacabados ou peças de trabalho deve ser claramente determinada e reproduzível nos Guias de Posicionamento de forma a produzir de acordo com a qualidade e realizar testes na produção em massa.

São utilizados vários guias de teste e montagem para unir e separar, que restringem o máximo de graus de liberdade possível com elementos de posicionamento mecânico ou guias.

Sensores como câmaras, sensores de feixe, interruptores com extremidade ou elementos de controlo pneumático também podem ser usados para determinar a posição e verificar e liberar o posicionamento correto. Também é possível uma inspeção dos componentes.

A determinação da posição é de importância crucial, por exemplo, nos seguintes processos de produção e montagem de precisão:

• Soldadura: Os pinos de localização e as guias de posicionamento são utilizados para produzir costuras soldadas de alta qualidade para o posicionamento preciso das peças de trabalho.
• Processamento CNC: As peças de trabalho são posicionadas com precisão para realizar trabalhos de fresagem, perfuração e torneamento. Os sistemas de determinação de posição, como os sistemas de fixação da peça de trabalho e os sistemas de fixação de ponto zero, são utilizados para manter as peças de trabalho na posição correta.
• Construção do protótipo: Ao construir protótipos e para tarefas de investigação e desenvolvimento, é importante determinar a posição das ferramentas para testar e rever novos projetos.
• Robótica: Na robótica, as ferramentas e os atuadores finais têm de ser posicionados com precisão para lidar com tarefas como a recolha e colocação de peças de trabalho ou a realização de operações de soldadura e montagem.

Princípios da determinação da posição

A determinação da posição baseia-se no alinhamento em relação a geometrias fixas e tem como objetivo ser reproduzível em relação aos eixos de coordenadas. Uma determinação da posição requer sempre um sistema de referência ou um ponto de referência. Esta referência pode então ser utilizada para medir de forma fiável a posição e orientação de um objeto. A referência pode ser um sistema de coordenadas, um ponto de referência ou outro sistema de dados predeterminado.

Abordagens para posicionamento

O posicionamento é realizado por guias de posicionamento, que geralmente têm superfícies de referência fixas e auxiliares de inserção adicionais adequados em relação ao sistema de coordenadas da ferramenta. Isto facilita a montagem e separação automáticas, bem como a montagem manual.

Utilização de guias de posicionamento

As guias de posicionamento são um subconjunto de ferramentas de produção. Por exemplo, existem:

• Guias de montagem: Mantêm as peças de trabalho na posição correta durante o processo de montagem, frequentemente com a ajuda de placas faciais. Garantem a composição correta dos conjuntos de componentes individuais.
• Acessórios de inspeção: Verificam a qualidade, tolerâncias ou desempenho de uma peça de trabalho, por exemplo, equipamento de medição e teste.
• Dispositivos de fixação / Acessórios de fixação: Mantêm as peças de trabalho em posição durante o processo de maquinação, por exemplo, durante a fresagem ou a união. Exemplos de dispositivos de fixação são, por exemplo, dispositivos de fixação magnética em máquinas-ferramentas ou mandris ou mandris rotativos para máquinas de fresagem.
• Guias de perfuração: São utilizados para perfuração, roscagem ou montagem. Exemplos de dispositivos de fixação incluem mandris em máquinas de perfuração.

As guias de posicionamento mecânico são particularmente importantes para determinar a posição. São utilizados para posicionar ou fixar peças de trabalho para fins de processamento e são particularmente úteis para processos industriais repetitivos. O objectivo é impedir o movimento da peça de trabalho em todos os graus de liberdade ou torná-la ajustável de uma forma definida (graus de liberdade de ajuste):

• Graus de liberdade de translação (eixos: X, Y, Z)
• Graus de liberdade de rotação (rotação em torno dos eixos: X, Y, Z)

Os guias de posicionamento têm frequentemente os mesmos componentes básicos:

• Placa base com batentes: Impede o movimento descendente, ide inclinação ou de rotação.
• Pinos de localização: Limitam o movimento linear e a distorção.
• Grampos móveis: Limitam o movimento ascendente.

Centrar as peças de trabalho

O centrar é o processo ou técnica de posicionar uma peça de trabalho de forma a que fique alinhada com precisão em relação a um eixo ou plano. O centrar é conseguido através de elementos de fixação especiais e mecanismos de fixação.

As peças de trabalho que devem ser colocadas no acessório são fornecidas com orifícios ou recessos de encaixe preciso que correspondem exatamente aos elementos centradores do acessório. Subsequentemente, as peças de trabalho são colocadas nos elementos centradores, o que normalmente ocorre automaticamente devido aos orifícios de encaixe preciso. Depois de as peças de trabalho estarem centradas, são fixadas nesta posição para garantir que não deslizam nem se movem durante o processo de fabrico. Isto pode ser feito através de grampos, parafusos, grampos ou outros métodos de fixação.

Localizar pinos também desempenha um papel importante no processo de centralização.

Utilização de pinos de localização

Os guias de posicionamento contêm frequentemente elementos de centragem especiais, tais como pinos de localização. São normalmente feitos de material duro, como aço. Os pinos de localização são utilizados em acessórios de inspeção para garantir que as peças ou conjuntos fabricados cumprem as tolerâncias e especificações especificadas. Se uma peça de trabalho não estiver corretamente posicionada, não corresponde aos pinos de localização, o que indica um defeito.

Dependendo da aplicação, pode fazer sentido utilizar pinos de localização com cabeças diferentes:

• Cónico: Recomenda-se a localização de pinos com cabeças cónicas para posicionamento radial. Podem minimizar o encravamento.
• Em forma de diamante: Em comparação com a cabeça redonda, a cabeça em forma de diamante oferece espaço adicional para o lado. Isto pode minimizar as tolerâncias.
• Esférico: A localização de pinos com uma cabeça esférica minimiza a probabilidade de danificar a peça de trabalho.
• Plano: Recomenda-se a utilização de uma cabeça plana para orientação lateral ou quando utilizar arestas retas no lado do pino para posicionar uma superfície a uma determinada altura. No entanto, neste caso, não se recomenda o posicionamento para baixo, pois pode danificar a peça de trabalho.

Fixação das peças de trabalho no suporte da peça de trabalho

Quando transportar ou inspecionar peças de trabalho, é necessário que as peças de trabalho estejam fixas na sua posição definida no suporte da peça de trabalho. A superfície de apoio e a superfície de alinhamento dos elementos de fixação podem ter uma superfície plana ou estruturada para cada área de utilização e material. A seleção de materiais também depende do ambiente operacional e da carga esperada nos componentes. Aqui podem ser usados vários metais e plásticos ou cerâmica e madeira.

As superfícies já podem ter orifícios ou elementos de fixação para permitir uma colocação segura durante o transporte da peça de trabalho, o processo de maquinação e a inspeção. Os pinos de localização são utilizados para manter as peças de trabalho na posição correta, encaixando-as nos orifícios ou suportes correspondentes na peça de trabalho. Isto garante que a peça de trabalho cumpre as tolerâncias e especificações necessárias após o processamento. Dependendo do conceito de transporte da peça de trabalho, pode ser fornecida uma pluralidade de suportes da peça de trabalho no transportador da peça de trabalho, que também passa através das estações de processo e teste individuais ao longo de uma pluralidade de faixas.

Inspeção de componentes e peças de trabalho

Para garantir que as peças de trabalho no transportador de peças de trabalho cumprem os critérios e especificações de inspeção necessários, é necessário registá-las e avaliá-las com as Unidades de Inspeção. Para manter a repetibilidade e a confiabilidade do processo, é necessário realizar uma análise do sistema de medição para o processo de medição e teste. Uma análise do sistema de medição verifica se os resultados da medição estão corretos e reprodutíveis e como outros parâmetros do processo influenciam o resultado.