Determinación de la posición de piezas en plantillas de posicionamiento

La automatización de muchos procesos en la industria, la producción y el montaje requiere un conocimiento preciso de las condiciones y secuencias de movimiento necesarias. Para este fin se utilizan a menudo plantillas de posicionamiento. La determinación de la posición de un componente debe estar claramente definida en el dispositivo. El portapiezas define la posición para realizar una inspección repetible o para recibir materiales de manera que se puedan producir con respecto a una posición inicial. Para ello se utilizan diversas plantillas de posicionamiento de la fabricación de herramientas y troqueles, como dispositivos de prueba o dispositivos de montaje.

¿Por qué es importante determinar la posición de las piezas de trabajo?

Durante el montaje, los componentes y conjuntos a montar deben almacenarse, moverse y posicionarse correctamente en el almacén de piezas. La posición de los componentes, productos semiacabados o piezas de trabajo debe estar claramente determinada y ser reproducible en las plantillas de posicionamiento para poder producir con calidad y realizar pruebas en la producción en masa.

Para unir y separar se utilizan diferentes dispositivos de prueba y montaje, que limitan al máximo los grados de libertad con elementos de posicionamiento mecánicos o guías.

También se pueden utilizar sensores como cámaras, sensores de haz, interruptores finales o elementos de control neumáticos para determinar la posición y comprobar y liberar el posicionamiento correcto. Con esto también es posible una inspección de componentes.

La determinación de la posición es de crucial importancia, por ejemplo, en los siguientes procesos de producción y montaje de precisión:

• Soldadura: Con pasadores de fijación y plantillas de posicionamiento se crean cordones de soldadura de alta calidad para el posicionamiento preciso de las piezas de trabajo.
• Procesamiento CNC: Las piezas de trabajo se colocan con precisión para realizar trabajos de fresado, taladrado y torneado. Para mantener las piezas en la posición correcta se utilizan sistemas de determinación de la posición, como por ejemplo sistemas de sujeción de piezas y sistemas de sujeción de punto cero.
• Construcción de prototipos: Al construir prototipos y para tareas de investigación y desarrollo, determinar la posición de las herramientas es importante para probar y revisar nuevos diseños.
• Robótica: En robótica, las herramientas y los efectores finales deben ubicarse con precisión para realizar tareas como recoger y colocar piezas de trabajo o realizar operaciones de soldadura y montaje.

Principios de determinación de la posición

La determinación de la posición se basa en la alineación con respecto a geometrías fijas y tiene como objetivo que sea reproducible con respecto a los ejes de coordenadas. Por lo tanto, para determinar la posición siempre se necesita un sistema de referencia o un punto de referencia. Esta referencia se puede utilizar para medir de manera fiable la posición y orientación de un objeto. La referencia puede ser un sistema de coordenadas, un punto de referencia u otro sistema de referencia predeterminado.

Enfoques para el posicionamiento

El posicionamiento se realiza mediante plantillas de posicionamiento, que generalmente tienen superficies de referencia fijas y, además, ayudas de inserción adecuadas en relación al sistema de coordenadas de la herramienta. Esto facilita el montaje y separación automáticos, así como el montaje manual.

Uso de plantillas de posicionamiento

Las plantillas de posicionamiento son un subconjunto de herramientas de producción. Por ejemplo, existen:

• Plantillas de montaje: Mantienen las piezas en la posición correcta durante el proceso de montaje, a menudo con ayuda de placas frontales. Garantizan la composición correcta de conjuntos a partir de componentes individuales.
• Accesorios de inspección: Comprueban la calidad, las tolerancias o el rendimiento de una pieza de trabajo, por ejemplo, equipos de medición y prueba.
• Dispositivos de sujeción / Accesorios de sujeción: Mantienen las piezas en posición durante el proceso de mecanizado, p. ej. durante el fresado o el montaje. Ejemplos de dispositivos de sujeción son, por ejemplo, dispositivos de sujeción magnéticos en máquinas herramienta o mandriles o mandriles giratorios para fresadoras.
• Plantillas de perforación: Se utilizan para taladrar, roscar o ensamblar. Ejemplos de dispositivos de sujeción incluyen mandriles en máquinas perforadoras.

Las plantillas de posicionamiento mecánico son particularmente importantes para determinar la posición. Se utilizan para posicionar o asegurar piezas de trabajo con fines de procesamiento y son particularmente útiles para procesos industriales repetitivos. El objetivo es impedir el movimiento de la pieza en todos los grados de libertad o hacerla ajustable de forma definida (grados de libertad de ajuste):

• Grados de libertad de translación (ejes: X, Y, Z)
• Grados de libertad de rotación (rotación alrededor de los ejes: X, Y, Z)

Las plantillas de posicionamiento suelen tener los mismos componentes básicos:

• Placa base con topes: Evita movimientos hacia abajo, de inclinación o balanceo.
• Pasadores de fijación: Limitan el movimiento lineal y la distorsión.
• Abrazaderas de palanca: Limitan el movimiento ascendente.

Centrado de piezas

El centrado es el proceso o técnica de posicionar una pieza de trabajo de manera que esté alineada con precisión en relación con un eje o un plano. El centrado se consigue mediante elementos de fijación y mecanismos de fijación especiales.

Las piezas de trabajo que se van a colocar en el dispositivo están provistas de orificios o entalladuras que se adaptan exactamente a los elementos de centrado del dispositivo. A continuación, las piezas se colocan sobre los elementos de centrado, lo que normalmente se produce de forma automática gracias a las perforaciones perfectamente ajustadas. Una vez centradas las piezas, se fijan en esta posición para garantizar que no se deslicen ni se muevan durante el proceso de fabricación. Esto se puede hacer sujetando, atornillando u otros métodos de fijación.

Los pasadores de fijación también desempeñan un papel importante en el proceso de centrado.

Uso de pasadores de fijación

Las plantillas de posicionamiento suelen contener elementos de centrado especiales, como pasadores de fijación. Suelen estar fabricados de material duro como el acero. Los pasadores de fijación se utilizan en dispositivos de inspección para garantizar que las piezas o conjuntos fabricados cumplan con las tolerancias y especificaciones especificadas. Si una pieza de trabajo no está colocada correctamente, no coincide con los pasadores de fijación, lo que indica un defecto.

Dependiendo de la aplicación, puede resultar útil utilizar pasadores de fijación con cabezas diferentes:

• Cónica: Para el posicionamiento radial se recomiendan pasadores de fijación con cabezas cónicas. Pueden minimizar los atascos.
• En forma de diamante: En comparación con la cabeza redonda, la cabeza en forma de diamante ofrece espacio adicional hacia el lateral. Esto puede minimizar las tolerancias.
• Esférica: Los pasadores de fijación con cabeza esférica minimizan la probabilidad de dañar la pieza de trabajo.
• Plana: Se recomienda una cabeza plana para guía lateral o cuando se utilizan bordes rectos en el costado del pasador para colocar una superficie a una altura determinada. Sin embargo, en este caso no se recomienda colocarlo hacia abajo, ya que esto podría dañar la pieza de trabajo.

Fijar piezas en el portapiezas

Al transportar o inspeccionar piezas de trabajo, es necesario que las piezas de trabajo estén aseguradas en su posición definida en el portapiezas. La superficie de apoyo y la superficie de alineación de los elementos de fijación pueden presentar una superficie plana o estructurada para cada zona de uso y material. La selección de materiales también depende del entorno operativo y de la carga esperada sobre los componentes. Aquí se pueden utilizar diversos metales y plásticos o cerámica y madera.

Las superficies pueden tener ya perforaciones o elementos de fijación para permitir una colocación segura durante el transporte de la pieza, el proceso de mecanizado y la inspección. Los pasadores de fijación se utilizan para mantener las piezas de trabajo en la posición correcta engranando en los orificios o soportes correspondientes de la pieza de trabajo. Esto garantiza que la pieza de trabajo cumpla con las tolerancias y especificaciones requeridas después del procesamiento. Dependiendo del concepto de transporte de piezas, en el portapiezas pueden estar previstos varios soportes de piezas, que luego también pasan a través de varias vías a través de las distintas estaciones de proceso y de prueba.

Inspección de componentes y piezas de trabajo

Para garantizar que las piezas de trabajo en el portapiezas cumplan con los criterios y especificaciones de inspección requeridos, es necesario registrarlas y evaluarlas con unidades de inspección. Para mantener la repetibilidad y la fiabilidad del proceso, es necesario realizar un análisis del sistema de medición para el proceso de medición y prueba. Un análisis del sistema de medición comprueba si los resultados de la medición son correctos y reproducibles y cómo otros parámetros del proceso influyen en el resultado.