อุปกรณ์ จับยึดชิ้น งาน(Fixture)คืออุปกรณ์ยึดหรือรองรับชิ้นงานที่ใช้ในอุตสาหกรรมการผลิต^{[ 1 ] [ 2 ]}อุปกรณ์จับยึดชิ้นงานใช้เพื่อกำหนดตำแหน่ง (วางในตำแหน่งหรือทิศทางที่เฉพาะเจาะจง) และรองรับชิ้นงานอย่างมั่นคง เพื่อให้มั่นใจว่าชิ้นส่วนทั้งหมดที่ผลิตโดยใช้อุปกรณ์จับยึดชิ้นงานจะมีความสอดคล้องและสามารถแลกเปลี่ยนกันได้ การใช้อุปกรณ์จับยึดชิ้นงานช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตโดยทำให้การทำงานราบรื่นและการเปลี่ยนจากชิ้นส่วนหนึ่งไปยังอีกชิ้นส่วนหนึ่งทำได้อย่างรวดเร็ว ลดความต้องการแรงงานที่มีทักษะโดยการทำให้ การติดตั้ง ชิ้นงาน ง่ายขึ้น และเพิ่มความสอดคล้องตลอดการผลิต^{[ 2 ]}

อุปกรณ์จับยึดจะแตกต่างจากจิ๊กตรงที่เมื่อใช้อุปกรณ์จับยึด เครื่องมือจะต้องเคลื่อนที่สัมพันธ์กับชิ้นงาน ในขณะที่จิ๊กจะเคลื่อนที่ชิ้นงานในขณะที่เครื่องมือยังคงอยู่กับที่^{[ 3 ]}

วัตถุประสงค์หลักของอุปกรณ์จับยึดคือการสร้างจุดยึดที่มั่นคงสำหรับชิ้นงาน ช่วยให้มีการรองรับระหว่างการทำงาน และเพิ่มความแม่นยำ ความเที่ยงตรง ความน่าเชื่อถือ และความสามารถในการเปลี่ยนทดแทนกันได้ในชิ้นส่วนสำเร็จรูป นอกจากนี้ยังช่วยลดเวลาในการทำงานโดยการตั้งค่าอย่างรวดเร็ว และทำให้การเปลี่ยนจากชิ้นส่วนหนึ่งไปยังอีกชิ้นส่วนหนึ่งราบรื่น^{[ 3 ]}บ่อยครั้งที่อุปกรณ์จับยึดช่วยลดความซับซ้อนของกระบวนการ ทำให้คนงานที่ไม่มีทักษะสามารถดำเนินการได้ และถ่ายทอดทักษะของผู้ผลิตเครื่องมือไปยังคนงานที่ไม่มีทักษะได้ อย่างมีประสิทธิภาพ ^{[ 2 ]}อุปกรณ์จับยึดยังช่วยเพิ่มความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงานได้มากขึ้นโดยลดสมาธิและความพยายามที่จำเป็นในการยึดชิ้นงานให้มั่นคง^{[ 3 ]}

ในแง่เศรษฐกิจ หน้าที่ที่มีค่าที่สุดของอุปกรณ์จับยึดคือการลดต้นทุนแรงงาน หากไม่มีอุปกรณ์จับยึด การใช้งานเครื่องจักรหรือกระบวนการอาจต้องใช้ผู้ปฏิบัติงานสองคนขึ้นไป การใช้อุปกรณ์จับยึดสามารถลดจำนวนผู้ปฏิบัติงานลงได้หนึ่งคนโดยการยึดชิ้นงานให้แน่น^{[ 4 ]}

ควรออกแบบอุปกรณ์โดยคำนึงถึงด้านเศรษฐศาสตร์เป็นหลัก จุดประสงค์ของอุปกรณ์เหล่านี้มักเป็นการลดต้นทุน ดังนั้นจึงควรออกแบบในลักษณะที่การลดต้นทุนนั้นมากกว่าต้นทุนในการติดตั้งอุปกรณ์ โดยทั่วไปแล้ว จากมุมมองทางเศรษฐศาสตร์ การลดต้นทุนเพียงเล็กน้อยสำหรับกระบวนการที่ใช้งานอย่างต่อเนื่องจะดีกว่าการลดต้นทุนจำนวนมากสำหรับกระบวนการที่ใช้งานเป็นครั้งคราว^{[ 4 ]}

อุปกรณ์จับยึดส่วนใหญ่มีส่วนประกอบที่เป็นของแข็ง ซึ่งยึดติดกับพื้นหรือตัวเครื่องจักรและถือว่าไม่สามารถเคลื่อนที่ได้เมื่อเทียบกับการเคลื่อนที่ของดอกกัด และมีส่วนประกอบที่เคลื่อนที่ได้หนึ่งส่วนหรือมากกว่านั้นที่เรียกว่าแคลมป์ แคลมป์เหล่านี้ (ซึ่งอาจทำงานด้วยกลไกหลายวิธี) ช่วยให้สามารถวางหรือถอดชิ้นงานออกจากเครื่องจักรได้อย่างง่ายดาย และยังคงยึดแน่นในระหว่างการทำงาน แคลมป์หลายตัวยังสามารถปรับได้ ทำให้สามารถใช้ชิ้นงานขนาดต่างๆ ในการทำงานที่แตกต่างกันได้ อุปกรณ์จับยึดต้องได้รับการออกแบบเพื่อให้แรงดันหรือการเคลื่อนที่ของการทำงานของเครื่องจักร (โดยปกติเรียกว่าการป้อน ) มุ่งตรงไปยังส่วนประกอบที่เป็นของแข็งของอุปกรณ์จับยึดเป็นหลัก ซึ่งจะช่วยลดโอกาสที่อุปกรณ์จับยึดจะล้มเหลว ทำให้การทำงานหยุดชะงัก และอาจทำให้เกิดความเสียหายต่อโครงสร้างพื้นฐาน ส่วนประกอบ หรือผู้ปฏิบัติงานได้^{[ 5 ]}

อุปกรณ์จับยึดอาจได้รับการออกแบบเพื่อการใช้งานทั่วไปหรือการใช้งานที่ง่าย ๆ อุปกรณ์จับยึดอเนกประสงค์เหล่านี้มักจะมีโครงสร้างที่เรียบง่าย โดยมักอาศัยความแม่นยำและความชาญฉลาดของผู้ใช้งาน รวมถึงพื้นผิวและชิ้นส่วนที่มีอยู่แล้วในโรงงาน เพื่อให้ได้ประโยชน์เช่นเดียวกับอุปกรณ์จับยึดที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ ตัวอย่างเช่นปากกาจับ ชิ้นงานในโรงงาน แคลมป์ปรับได้และอุปกรณ์ที่ดัดแปลงขึ้นเอง เช่น ตุ้มน้ำหนักและเฟอร์นิเจอร์

ส่วนประกอบแต่ละชิ้นของอุปกรณ์ติดตั้งได้รับการออกแบบมาเพื่อวัตถุประสงค์อย่างใดอย่างหนึ่งจากสองอย่าง คือการกำหนดตำแหน่งหรือการ รองรับ

ส่วนประกอบการกำหนดตำแหน่งช่วยให้มั่นใจถึงเสถียรภาพทางเรขาคณิตของชิ้นงาน โดยทำให้มั่นใจได้ว่าชิ้นงานจะอยู่ในตำแหน่งและทิศทางที่ถูกต้องสำหรับการดำเนินการ โดยการจัดการและจำกัดองศาอิสระ ทั้งหมด ที่ชิ้นงานมี^{[ 6 ]}

สำหรับการกำหนดตำแหน่งชิ้นงาน อุปกรณ์จับยึดจะใช้หมุด (หรือปุ่ม ) แคลมป์ และพื้นผิว ส่วนประกอบเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าชิ้นงานอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องและคงอยู่ในตำแหน่งเดิมตลอดการทำงาน พื้นผิวช่วยรองรับชิ้นงาน หมุดช่วยให้กำหนดตำแหน่งได้อย่างแม่นยำโดยใช้พื้นที่ผิวน้อย และแคลมป์ช่วยให้สามารถถอดชิ้นงานออกหรือปรับตำแหน่งได้ ชิ้นส่วนกำหนดตำแหน่งมักได้รับการออกแบบและสร้างขึ้นตามข้อกำหนดที่เข้มงวดมาก^{[ 7 ]}

ในการออกแบบชิ้นส่วนกำหนดตำแหน่งของอุปกรณ์จับยึด จะพิจารณาเฉพาะทิศทางของแรงที่เกิดจากการทำงานเท่านั้น ไม่ใช่ขนาดของแรง ชิ้นส่วนกำหนดตำแหน่งนั้นช่วยรองรับชิ้นงานได้ แต่ไม่ได้คำนึงถึงความแข็งแรงของแรงที่เกิดจากกระบวนการ ดังนั้นโดยทั่วไปจึงไม่เพียงพอที่จะยึดชิ้นงานให้แน่นในระหว่างการทำงาน เพื่อจุดประสงค์นี้จึงต้องใช้ส่วนประกอบรองรับ^{[ 8 ]}

เพื่อยึดชิ้นงานและป้องกันการเคลื่อนที่ระหว่างการทำงาน ส่วนประกอบรองรับส่วนใหญ่ใช้เทคนิคสองอย่าง ได้แก่ ตัวหยุดคงที่และแรงเสียดทานตัวหยุดคงที่คือส่วนประกอบที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ (เช่น พื้นผิวแข็งหรือหมุด) ซึ่งการวางตำแหน่งจะขัดขวางการเคลื่อนที่ของชิ้นงาน ส่วนประกอบรองรับมีแนวโน้มที่จะปรับได้มากกว่าส่วนประกอบกำหนดตำแหน่ง และโดยปกติจะไม่กดแน่นกับชิ้นงานหรือให้ตำแหน่งที่แน่นอน^{[ 9 ]}

ชิ้นส่วนรองรับมักรับแรงส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงาน เพื่อลดโอกาสที่จะเกิดความเสียหาย ชิ้นส่วนรองรับจึงมักไม่ได้ออกแบบให้เป็นตัวหนีบด้วย

ตัวอย่างเช่น: ชิ้นส่วนโลหะหนัก 2 ชิ้นจะต้องเชื่อมต่อกันด้วยสกรูและการเชื่อมแบบอาร์ค การใช้เครื่องมือช่วยยึดจะช่วยยึดชิ้นส่วนทั้งสองไว้ในพื้นที่ที่กำหนด เพื่อให้ช่างสามารถทำงานได้ง่ายและปราศจากความเสี่ยงต่อการบาดเจ็บ

โดยทั่วไปแล้ว อุปกรณ์จับยึดจะถูกจำแนกตามเครื่องจักรที่ออกแบบมาเพื่อใช้งาน อุปกรณ์จับยึดสำหรับกัดและอุปกรณ์จับยึดสำหรับเจาะที่พบได้บ่อยที่สุดสองประเภทคืออุปกรณ์จับยึดสำหรับกัดและอุปกรณ์จับยึดสำหรับเจาะ^{[ 10 ]}

การกัดชิ้นงานมักเกี่ยวข้องกับการตัดตรงขนาดใหญ่ที่ทำให้เกิดเศษโลหะจำนวนมากและต้องใช้แรงที่แตกต่างกัน พื้นที่สำหรับวางและรองรับชิ้นงานมักต้องมีขนาดใหญ่และแข็งแรงมากเพื่อรองรับการกัดชิ้นงาน นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องใช้แคลมป์ที่แข็งแรงด้วย เนื่องจากการสั่นสะเทือนของเครื่องจักร จึงควรใช้ตัวหยุดแบบคงที่มากกว่าแรงเสียดทานในการยึดชิ้นงาน สำหรับกระบวนการอัตโนมัติที่มีปริมาณมาก อุปกรณ์จับยึดชิ้นงานสำหรับการกัดมักใช้แคลมป์ไฮดรอลิกหรือนิวแมติก^{[ 11 ] [ 12 ]}

อุปกรณ์จับยึดชิ้นงานสำหรับการเจาะนั้นครอบคลุมการออกแบบและขั้นตอนการใช้งานที่หลากหลายกว่าอุปกรณ์จับยึดชิ้นงานสำหรับการกัด แม้ว่าการจับยึดชิ้นงานสำหรับการเจาะมักจะใช้จิ๊ก เป็นส่วนใหญ่ แต่ก็มีการใช้อุปกรณ์จับยึดชิ้นงานสำหรับการเจาะด้วยเช่นกัน

องค์ประกอบทั่วไปสองอย่างของอุปกรณ์จับยึดสำหรับการเจาะคือ รูและบูช รูมักถูกออกแบบไว้ในอุปกรณ์จับยึดสำหรับการเจาะ เพื่อให้มีพื้นที่สำหรับดอกสว่านที่จะเจาะผ่านชิ้นงานได้โดยไม่ทำให้อุปกรณ์จับยึดหรือดอกสว่านเสียหาย หรือเพื่อนำทางดอกสว่านไปยังจุดที่เหมาะสมบนชิ้นงาน บูชเป็นปลอกแบริ่งแบบง่ายๆ ที่ใส่เข้าไปในรูเหล่านี้เพื่อป้องกันและนำทางดอกสว่าน^{[ 13 ]}

เนื่องจากดอกสว่านมักจะออกแรงในทิศทางเดียวเท่านั้น ส่วนประกอบรองรับสำหรับอุปกรณ์จับยึดสำหรับการเจาะจึงอาจเรียบง่ายกว่า หากดอกสว่านถูกจัดวางให้ชี้ลง ส่วนประกอบรองรับเดียวกันอาจชดเชยแรงของทั้งดอกสว่านและแรงโน้มถ่วงได้พร้อมกัน อย่างไรก็ตาม แม้จะเป็นแรงในทิศทางเดียว แรงที่ดอกสว่านออกแรงมักจะกระจุกตัวอยู่ในพื้นที่เล็ก ๆ อุปกรณ์จับยึดสำหรับการเจาะจะต้องได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวังเพื่อป้องกันไม่ให้ชิ้นงานงอภายใต้แรงของดอกสว่าน^{[ 14 ]}

อุปกรณ์จับยึดชิ้นงานสำหรับการเชื่อมใช้สำหรับยึดชิ้นส่วนย่อยของชิ้นงานประกอบที่เชื่อมให้อยู่กับที่เพื่อประกอบเข้าด้วยกันเป็นหน่วยเดียวที่สมบูรณ์ อุปกรณ์จับยึดเหล่านี้มักจะทำงานโดยใช้แคลมป์แบบแมนนวลหรือแคลมป์แบบนิวแมติกหากใช้ร่วมกับระบบอัตโนมัติแบบหุ่นยนต์ อุปกรณ์จับยึดชิ้นงานสำหรับการเชื่อมแบบอาร์คด้วยหุ่นยนต์ที่แข็งแรงเป็นเครื่องมือยึดชิ้นส่วนที่ใช้สำหรับยึดชิ้นส่วนเพื่อการเชื่อมในระบบอัตโนมัติ^{[ 15 ]}อุปกรณ์จับยึดชิ้นงานสำหรับการเชื่อมจะกำหนดตำแหน่งของชิ้นส่วนโดยใช้แคลมป์เหล่านี้เพื่อยึดส่วนสำคัญของชิ้นส่วนย่อย เช่น รู ร่อง หรือพื้นผิวอ้างอิง

ต้องพิจารณาอย่างรอบคอบในการออกแบบอุปกรณ์จับยึดชิ้นงานสำหรับการเชื่อม ต้องเว้นระยะห่างที่เหมาะสมสำหรับการเข้าถึงของหัวเชื่อม ซึ่งอาจทำได้ยากโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากหัวเชื่อมเป็นปืนเชื่อมจุดขนาดใหญ่ อุปกรณ์จับยึดชิ้นงานต้องได้รับการออกแบบเพื่อให้ชิ้นส่วนย่อยทั้งหมดสามารถประกบเข้าด้วยกันได้อย่างเหมาะสมเพื่อให้ได้ช่องว่างที่จำเป็นสำหรับการหลอมรวม ทิศทางการเชื่อมเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากรอยเชื่อมที่เอียงหรือแนวตั้งอาจทำให้เกิดการหยดของโลหะเชื่อม ซึ่งจะส่งผลให้เกิดหลุมและรอยเว้าในบริเวณที่รอยเชื่อมควรกลมกลืนกับโลหะฐาน ส่งผลให้รอยเชื่อมไม่แข็งแรงและเสี่ยงต่อการแตกร้าวที่ขอบของรอยเชื่อม

กลยุทธ์การสร้างที่คล้ายกันนี้ใช้สำหรับอุปกรณ์จับยึดชิ้นงานเชื่อมที่ใช้กับอุปกรณ์จับยึดชิ้นงานกัดและอุปกรณ์จับยึดชิ้นงานเจาะ โดยส่วนใหญ่แล้วหัวเชื่อมจะถูกย้ายไปยังชิ้นงาน ในทางกลับกัน อุปกรณ์จับยึดชิ้นงานเชื่อมมักใช้กับเครื่องเชื่อมแบบตั้งพื้นและหัวเชื่อมแบบเส้นตรง โดยย้ายชิ้นงานไปยังหัวเชื่อม กลยุทธ์การจับยึดแบบโมดูลาร์สามารถนำไปใช้ในสถานการณ์การผลิตที่ต้องการการตั้งค่าสำหรับการผลิตชิ้นส่วนเดียวกันในระยะเวลาที่สั้นลง แผ่นจับยึดและโซลูชันการจับยึดชิ้นงานทั่วไปได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับสถานการณ์เหล่านี้^{[ 16 ]}

• แคลมป์
• ระดับความเป็นอิสระ (ทางวิศวกรรม)
• การเชื่อมโยงจลนศาสตร์
• จิ๊ก
• การเชื่อมโลหะด้วยแก๊สอาร์ค