Ny plastik giver kvalitetsspring for ventilsystemer

Aventics skiftede den plastik, der benyttes i ventilsystemerne til deres dialyseapparat. Men de pneumatiske trykluftnøgler, der tidligere blev anvendt, overskred de angivne tilspændingsværdier. Gevindene blev ødelagt, og kasseringsraten steg drastisk. Løsningen var en MicroTorque-skruetrækker. Med dette værktøj kan det nye materiale samles i en sikker proces

28. juni 2018

"Pneumatiske komponenter, som er robuste og kompakte, bliver stadigt vigtigere i sundhedssektoren", udtaler Daniel Gebert, ansvarlig for kvalitetsstyring hos Aventics GmbH i Berlin. "Sundhedssektoren har i stigende grad brug for løsninger til lavtryksapplikationer med en høj grad af elektrisk og funktionel integration", tilføjer han. Som eksempel på virksomhedens omfattende produktportefølje beskriver han et ventilsystem til et dialyseapparat: "Komponenter som denne kombinerer præcision med ekstrem pålidelighed. Vi søger til stadighed at forbedre vores produkter".

Skift af plastik medførte løse skruer

Som en del af sin løbende produktudvikling besluttede Aventics at benytte en ny type plastik til bundpladen i systemet. Men i præ-seriefasen ødelagde skruerne ofte gevindet. Daniel Gebert lancerede en problemløsningskampagne, og ingeniørteamet kiggede nærmere på hele processen og fandt hurtigt årsagen til problemet. De pneumatiske lige trykluftnøgler, som man tidligere havde benyttet, var simpelthen ikke egnet til det nye bundplademateriale. På grund af deres design kan værktøjer af denne type kun tilspænde skruerne med en bestemt momentværdi og ved en fast hastighed. "På grund af værktøjets inerti blev gevindene simpelthen ødelagt, når de selvskærende skruer blev strammet", fortæller Gebert. Selvom den nye plastik er bedre ud fra et kemisk synspunkt, var den også mere følsom. Den plastkomponent, som man brugte før, var tykkere, hårdere og mere solid og blev ikke beskadiget, hvis den ekstremt lave specificerede momentværdi på 18 cNm (= 18 centi-Newton-meter eller hundrededele af en Newton-meter = 0,18 Nm) gentagne gange blev overskredet. Overgangen til et nyt materiale gav Aventics anledning til at genoverveje de tilspændingssystemer, man tidligere havde benyttet, med henblik på sikker montering.

medicinsk pneumatiske ventiler montageproces

Foto: Atlas Copco Tools

"Vi havde allerede brugt pneumatiske værktøjer i 20 år og havde aldrig haft problemer før", forklarer Daniel Gebert, "men vi havde heller ikke haft en så kompleks og miniaturiseret montageanvendelse før." Anvendelsen kræver montering af 22 miniatureventiler med filtre og muffer på en bundplade med en samlet størrelse på ca. 12 cm x 14 cm ved hjælp af i alt 44 M1.6 selvskærende skruer med Torx-T2-hoveder. Monteringsprocessen efterfølges af 100 % inspektion. "Hvis der konstateres en defekt, som kræver omarbejde eller udskiftning, er de ekstra arbejdsomkostninger for hver enkelt komponent allerede ca. 20 euro", fortæller Gebert. Aventics var glade for at tage imod opfordringen fra Atlas Copco Tools om at anvende en nyudviklet MicroTorque-spindel til dette anvendelsesformål. Spindlen, der overvåges og styres elektrisk, overraskede Aventics-teamet med sit store driftsområde på 12,5 til 50 cNm (svarende til 0,125 til 0,5 Nm) samt dets brugervenlighed og alsidighed.

“Sammenlignet med håndholdte, pneumatiske lige trykluftnøgler er MicroTorque-systemet meget mere støjsvagt og mere præcist”

Frank Straubel , Aventics-medarbejder

Avanceret tilspændingsstrategi er smartere end materialet

Selvom selvskærende skruer med en diameter på 0,93 mm kun har fire en halv gevindgang, fuldfører MicroTorque-spindlen, type QMC41-50-HM4, en tretrins tilspændingsproces over denne korte afstand. Daniel Gebert beskriver processen i detaljer: "Ved begyndelsen af tilspændingscyklussen drejer skruetrækkersættet med nedsat hastighed for at indsætte værktøjet i T2 Torx-skruehovedet. Efter afslutning af indsætningstrinnet skifter systemet til rotationsvinkel-trinnet, og skruen tilspændes ved 500 o/min, indtil hovedet kommer i kontakt med materialets overflade. Når dette punkt er nået, reduceres spindelhastigheden drastisk til 210 o/min, og skruen strammes til den endelige momentværdi på 18 centi-Newton-meter i en momentstyret fase." Da rotationshastigheder kan programmeres frit i alle faser, kan MicroTorque-systemet tilpasses til en lang række tilspændingsprogrammer. Optiske og akustiske signaler på skruetrækkeren og styreenheden giver operatøren et løbende overblik over samlingsresultater. Sidst på efteråret havde systemet fuldført 80.000 monteringscyklusser uden problemer.

“Efter overgangen til kontrolleret, overvåget tilspænding faldt kasseringsraten stort set til nul”

Ayhan Horoz , Produktionsplanlægger

Nøje overvågning af kvaliteten med detaljerede tilspændingsplaner

Det nyudviklede system fra Atlas Copco kan gøre endnu mere, understreger Gebert: "MicroTorque-styreenheden er ekstremt kompakt, og de grafiske funktioner er bare fantastiske. Vi behøver kun at tilslutte en almindelig pc, så kan styreenheden udskrive detaljerede kurver og tilspændingsplaner". Visualisering er klar og utvetydig. Via analyse af tilspændingsplaner kan Aventics nu fortolke tilspændingsfunktionen i større detaljer og forstå, præcis hvad der sker i hver fase af processen. "Det var simpelthen ikke muligt med pneumatiske værktøjer".

Tilspændingsplaner indikerer kvaliteten af leverede komponenter

“Diagrammerne giver en præcis angivelse af udsving i indskudsmodstand. Dette kan forekomme, hvis de forborede gevindhullers diametre i sprøjtestøbte komponenter er uden for de specificerede tolerancer. Ved iskydningen af skruen registrerer MicroTorque-skruetrækkeren ændringer i mikroområdets friktionsværdier. ”

Ayhan Horoz , Produktionsplanlægger
aventics montageproces

Foto: Atlas Copco Tools

Som en yderligere fordel ved skruetrækkersystemet siger Ayhan Horoz, at det medvirker ved evalueringen af komponenter indkøbt fra leverandører. Aventics kan udligne disse udsving ved at justere tilspændingsparametrene eller ved at kassere de pågældende komponenter og indsende klager til leverandørerne, hvis værdierne ligger langt uden for det angivne område. Takket være denne fremgangsmåde afsløres selv små udsving i skruebelægninger eller plastkomponenternes materialeegenskaber.

På billedet samler Frank Straubel pneumatiske komponenter til sundhedssektoren ved hjælp af et kontrolleret MicroTorque-skruetrækkersystem. Han tilspænder ventilsystemer med 44 ekstremt små M1,6-skruer. Antallet af tilspændingsoperationer tælles automatisk.

Operatører sætter pris på ergonomiske fordele

aventics

Kvalitetschef, Daniel Gebert (til venstre), og produktionsplanlægger, Ayhan Horoz (foto: Atlas Copco Tools)

Ud over den markante styrkelse af processikkerheden og den tekniske ydeevne er medarbejdernes accept også en vigtig faktor. Sammenlignet med pneumatiske trykluftnøgler er MicroTorque-systemet stort set lydløst. Desuden understøttes den lille QMC41-50-HM4-spindel af en lineær arm, hvilket yderligere aflaster operatøren. Dette har medført, at operatørerne hurtigt hilste det nye udstyr velkomment. "Med den tretrins tilspændingsproces opnår vi stor nøjagtighed i tilspændingen. Det betyder, at vi anvender det korrekte tryk, hvilket er så vigtigt for tilspænding, fra den første til den sidste tilspændingshandling", siger Daniel Gebert, som købte det alsidige MicroTorque-system efter vellykkede afprøvninger. "Vi udfører nu vores samlearbejde bedre end nogensinde før."

“Takket være tretrinstilspændingsprocessen har vi reduceret vores kassationsprocent betydeligt og producerer nu mere præcist end nogensinde før”

Daniel Gebert , Kvalitetschef

Skrevet af Heiko Wenke