在工件夹持中使用电子、传感器和其他先进技术，通过基于传感器的夹紧和测量系统、定制软件和创新的非接触技术，包括直接到-机器控制器传输数据。
以下是工件夹具制造商将这些技术集成到他们的产品中的一些方式，以最大限度地收集数据、创建实时过程历史、动态管理加工性能并建立基于历史的预测性维护平台。
ESA 120/70 UNILOCK 卡盘有一个内置气动卡盘电路，机械连接到夹紧机构。当施加气压松开接收器时，气路在内部完成。 （由 BIG 提供Daishowa)未来是非接触式数据传输
SMW-Autoblok 的新部门 SMW-Electronics 正在开发能量和数据的非接触式感应传输；智能传感器和测量系统；机电夹紧系统；和基于电感耦合器技术的软件。 SMW-Electronics 系统可以通过气隙在静止和移动部件之间无接触地传输能量和数据，据伊利诺伊州惠灵市 SMW-Autoblok 北美商业部总裁拉里·罗宾斯 (Larry Robbins) 介绍。
“非接触式感应传输技术取代了使用电缆或连接器的传统方法，并且完全无需磨损和维护，”他解释道。 “这些无线技术旨在优化制造和供应链运营的各个方面，这些运营正在彻底改变我们根据工业 4.0 原则在智能工厂中设计和制造的方式。”SMW-Electronics 的产品配备非接触式电感耦合器系统，可通过最大 20 毫米的气隙传输能量和数据（高达 1,500 W）。新型 F180 以太网远程轴向耦合器提供移动和静止组件之间的无线传输，具有高达 400 W 的高速功率传输和 20 毫米的传输距离。一系列智能传感器系统，包括 LPS 4.0 位置传感器，以无线方式识别传感器元件的精确位置，具有最大的可重复性。据该公司称，LPS 4.0 的防护等级也达到了 IP67，并具有出色的 EMC 特性。
SMW-Electronics的非接触式数字夹紧线，例如MM e-motion power chuck，提供完整的系列耦合器和软件可与各种下线系统配合使用，以处理零件夹持、工件夹持驱动、系统控制、执行器和机器人。 （由 SMW-Autoblok 提供）“用于工件夹持的机电一体化和机械夹持系统包括 e-motion 产品线，该产品线提供完整系列的耦合器和软件，可与各种下线系统配合使用，以处理零件夹持、工件夹持驱动、系统控制、执行器和机器人技术。所有 e-motion 产品都基于用于信号和电力传输的非接触式感应耦合器系统的相同概念，”Robbins 说。
他认为，第一个广泛采用该技术的行业将是航空航天、汽车和国防，一旦技术的能力得到充分理解，其次是通用工程和其他部门。例如，该技术将监控关键国防部件的制造，其中工件可能需要花费数百小时的加工时间。
此外，他认为该技术实际上将消除返工，因为您&rsquo；将能够在操作期间监控不合规格的情况。制造商将能够进行更改，而无需将零件从卡盘或正在使用的任何工件夹具中取出。数据生成是该系统的一项强大功能。
“利用目前的技术，我们可以在每次轮班后打印一份报告，了解在什么时间段内制造的零件数量以及遇到的夹紧力。这些信息还可以通过在卡盘的机械限制范围内操作来最大限度地提高性能，从而为工艺改进设置基准，”Robbins 说。
传感器揭示隐藏的加工数据
据 Allan 说Dopf，美国威斯康星州日耳曼镇 Hainbuch America Corp. 全国销售经理，该公司先进的 IQ 系统可以测量与工件夹持相关的一切。
“我们的夹具、IQ Chuck 和 IQ Mandrel 具有嵌入式传感器技术, 启用非接触式传输的即时监控如果需要，将数据直接传输到机器控制器进行分析和校正。”借助 Hainbuch IQ 系统，基本夹紧装置仍安装在机器上，同时将信息传递给机器控制器。
根据 Dopf 的说法，特别推荐使用 IQ 系统，通过以下方式可以最大程度地减少非生产时间直接从卡盘实时连续、永久监控和测量，而不是从机器外部。
“例如，对于非常薄的应用，复杂和易碎的测量站可以用 IQ 夹具代替壁部件需要实时监控夹紧压力，以防止部件变形，”他说。 “传感器能够使用机器人并允许验证是否保持严格的公差。测量结果直接传送到控制器，确认卡盘正确，我们不必指示它。我们还可以将传感器放入电子零件 c 的终点挡块中onfirmation 而不是空气部分确认。”
Hainbuch IQ 卡盘测量工件直径、温度、转速和机器上的夹紧力。数据在控制器或主计算机中处理并显示在机器面板上。 （由 Hainbuch America 提供）Hainbuch 的新型 IQ 智能系统具有嵌入式电子传感器，可测量温度、夹紧压力和零件夹紧直径等参数。 “我们一直具有机械可重复性，但现在我们有办法通过测量主轴转速、夹紧力、工件确认和工件厚度来获取历史记录，以防异物进入，”Dopf 说.
“通过将传感器嵌入卡盘和末端挡块中，我们可以进行实时测量和监控，”他继续说道。“可以保存信息，用于监控卡盘的维护以及将实际值与目标值进行比较。如果实际值朝着错误的方向前进，则可以进行更改。在机械加工中，由于工件夹具和切削刀具是唯一实际接触工件的工具，因此传感器可以帮助您发现复杂和隐藏的情况。数据变得可访问，因为它可以在加工过程中测量，而过去在加工过程中看不到它。”
加载后的零件定位信息
Carr Lane Manufacturing Co., St. Louis 增加了其旋转边缘夹具系列的紧凑型版本，以实现坚固的边缘夹紧。据 COO Colin Frost 称，新的紧凑型允许比目前可用的更多的工件接触。 “此外，虽然它是手动夹具，但客户在验证设计或确定他们想要自动化工具后，可以用 Roemheld 液压缸代替手动球头止推螺杆，然后将其集成到自动装载/卸载系统中，”Frost 说。
Carr Lane 也一直在扩展其位置传感器产品线。 “我们有两个版本，非接触式通孔支架按钮和模块化空气支架按钮，”Frost 说。 “两者都设计用于在加载之后但在夹紧之前提供零件定位信息。非接触式传感器已经面世一段时间，但许多应用可能需要接触式传感器。我们的接触式传感器被设计成还可以用作休息按钮 [关键定位表面]，而不是辅助传感器点。最后，Air Rest Button 是模块化的，因此客户可以从各种标准 Rest Button 中进行选择，或者在使用相同传感器的同时为工具设计一个特殊的 Rest Button。
使用非接触式位置传感器和气隙来自 Festo 等公司的测量工具，可以提供根据 Frost 的说法，工具内的工件检查。 “我们的合作伙伴 Roemheld 刚刚开始在欧洲提供此类解决方案，”他说。 “在工具中进行检查不仅可以降低成本和工具，还可以减少废品，因为可以在加工前后检查零件。”
Frost 解释说，气垫按钮采用模块化设计其中可以安装任何标准休息按钮。这消除了制造定制休息垫的需要，可能会节省资金。 Air Rest Buttons 还允许安装旋转垫，从而提供更大的灵活性。
升级到自动化
除了尽可能安全地制造工件和伊利诺伊州霍夫曼庄园的 BIG Daishowa Inc.（前身为 BIG Kaiser Precision Tooling Inc.）产品经理 John Zaya 表示，要更快地改变它，最新的挑战是自动化升级。具体来说，th当需要从传统系统升级到自动化应用程序时，有很多选项可供选择——无论是更换虎钳或工件夹具中的实际零件还是更换整个系统。
用于微加工操作，尤其是微电子行业使用的操作，System 3R 推出了用于亚微米精度加工的 Nano Chuck。 （由 System 3R 提供）“长期以来，人们一直使用接近传感器或开关来确认物品在夹紧前后的实际位置，”Zaya 说。 “新的软件和控制器功能可用于跟踪控制器内的数据。例如，什么是可重复性？系统的校准情况如何？而且，该过程的执行情况如何？例如，零件磨损的性能数据可能会影响决定从软钳口更换为钢钳口，以在更长的时间和更多的工件上保持系统精度，证明更改成本的合理性。
“使用零点夹紧系统，工件固定部件通常由人装卸，”他继续说道。 “增加一层由机器控制的控制或安全意味着机器可以确定夹具是否正确加载并位于正确的位置。您可以跟踪夹具进出的循环次数，并查看夹具是否在任何时候未正确或完全就位。您可以内置一个安全警告，指示夹具未正确加载。”
传感器可以通过监控物体的接近度来做到这一点，但如果您想内置，可以采用不同的方法来解决这个问题根据 Zaya 的说法，夹紧和松开机构的故障安全确认。 “一种方法是通过雇佣ying 二次空气回路。 ESA 120/70 UNILOCK 卡盘有一个内置的气动卡盘回路，该回路机械连接到夹紧机构，因此当施加气压松开接收器时，空气回路随后在内部完成。它是一个独立于卡盘夹紧和松开的气路。通过监控次级电路，您会收到一个实际确认，表明卡盘已完全打开，并且可以安全地装载或卸载夹具，这通常由机器人完成。”
托盘化3D 打印平台
位于伊利诺伊州林肯郡的 System 3R 是 GF Machining Solutions 公司的一家公司，最近为 3D 金属打印行业开发了一个工具平台。它旨在在需要时将打印部件转移到其他机器进行二次操作时跟踪打印部件的位置。 System 3R 以其工具、码垛和自动化产品而闻名。
“我们的自动化产品可以与 wSystem 3R 的区域销售经理 John Roskos 说：“目前市场上的大多数 CNC 控制器。 “工具平台具有两微米的重复精度，并在进行任何加工之前提供卡盘已接合且托盘已锁定到位的反馈。我们的卡盘中内置了零件感应功能，一旦托盘被固定和夹紧，就会给我们反馈。我们通过用于清洁卡盘的气源获得反馈。固定托盘后，它会锁定并立即升高气动清洁管线中的气压，这会触发管线上的传感器，向 CNC 控制器或单元管理器发送 24 伏信号。”
System 3R 最近推出了可在高温环境下运行的卡盘，例如 446°F (230°C)（3D 打印的典型温度）和 1,473°F（800°C）的铬镍铁合金托盘（用于航空航天制造）环境。 “目前，增材制造uring 应用程序大多是手动加载的，周期时间长。我们提供转移零件所需的托盘化，以进行铣削、磨削和线切割等操作，以获得更高精度的工件。”
System 3R 最近开发的其他卡盘包括减振系统，据称可显着减少高强度工件的振动- 高速铣削操作。 “我们看到刀具寿命猛增，刀具成本降低，表面光洁度和切削时间提高 35%，”Roskos 说。 “专利系统使用专有的减振材料，应用于托盘和底板之间。卡盘确实漂浮在底板上。”
对于微加工，尤其是微电子行业，System 3R 推出了用于亚微米精度加工的纳米卡盘。
应用工程师 Braden Damman 表示，在夹具设计方面存在很多挑战ineer 为 Vektek、Emporia、Kan。它能够考虑零件密度并以紧凑的方式在夹具上添加夹紧元件。”
Vektek 用于旋转接头的防旋转装置使液压装置牢固地连接到夹具上。 （由 Vektek 提供）Vektek 开发了多种用于 CNC 夹具的新产品，包括大容量工作支架。 “我们的新型大容量工作支架具有空气感应功能。这使您能够检测液压夹具并拥有一个空气回路，该回路可用作反馈以指示工作支架已夹紧并已接触零件，该回路中的气压可证实这一点，”他说d.
另一个新产品发布是 Vektek 的旋入式、卡式安装单双杆连杆夹具。松开时，它们提供间隙以便在通过零件夹紧时轻松加载零件，或提供更多间隙以便在两个零件之间加载零件。旋转平衡系统通过两个杠杆在 0.06 英寸（1.524 毫米）以内的表面上施加相等的夹紧力。
360 度旋入式夹具，您可以将其拧入空腔并将杠杆定位在需要的位置，锁定凸耳，一切顺利。”
汽车转向节就是一个例子Damman 解释说：“这两个杠杆会出来并夹在铸件表面上。”“有一个枢轴机构允许两个杠杆之间存在偏移。以前类型的夹紧机构限制了的大小孔，因为需要使用多个夹紧元件。我们已将这种夹紧需求整合到一台设备中。”
此外，Damman 补充说，“我们推出了一种旋转联合臂设计，适用于双托盘卧式加工中心，您可以在其中使用高架液压系统到托盘。过去，我们看到一些机械臂以导致过早失效的方式加载旋转接头，因此我们想出了一个解决方案，有助于最大限度地减少旋转接头的负载。
“好的关于我们的四连杆系统，它允许托盘在更换托盘时轻松地上下移动，”他继续说道。 “该臂不允许旋转接头承受任何侧向载荷。滚柱圆锥轴承设计坚固，可以承受加载臂的多条液压管线的重量。该臂可针对不同的机器长度和行程进行定制。它使用伸缩管，所以当你如果您需要改装 400 毫米托盘或 630 毫米托盘，您可以减去、延长它或为延伸距离机器增加额外的管道长度。”
