Ratkaisumme
Alipaineratkaisut

Uudentyyppinen muovi parantaa venttiilijärjestelmien laatua

Aventics vaihtoi dialyysiyksikkönsä venttiilijärjestelmissä käytettävän muovin. Aiemmin käytetyt paineilmakäyttöiset vääntimet kuitenkin ylittivät määritetyt momenttiarvot. Kierteitä vaurioitui ja hylkäysmäärät kohosivat merkittävästi. Ratkaisu ongelmaan saatiin MicroTorque-ruuvinvääntimestä. Tällä työkalulla uusi materiaali voidaan kiinnittää luotettavalla prosessilla.

23. syyskuuta 2018

”Pneumaattiset komponentit, jotka ovat kestäviä ja pienikokoisia, ovat koko ajan tärkeämmässä asemassa biotieteiden alalla”, kertoo Aventics GmbH:n laadunvalvonnasta Laatzenissa vastaava Daniel Gebert. ”Terveyssektori tarvitsee yhä enemmän matalan paineen sovellusten ratkaisuja, joiden sähköinen ja toiminnallinen integrointi on korkealla tasolla”, hän lisää. Esimerkkinä yrityksensä laajasta tuotevalikoimasta hän kuvailee dialyysiyksikön venttiilijärjestelmää: ”Tämänkaltaisissa komponenteissa tarkkuus yhdistyy äärimmäiseen luotettavuuteen. Me kehitämme tuotteitamme jatkuvasti paremmiksi.”

Muovin muutos aiheutti löysiä ruuveja

Osana tuotteidensa jatkuvaa jatkokehitystä Aventics päätti käyttää uudentyyppistä muovia järjestelmän pohjalevyssä. Esituotantovaiheessa ruuvit kuitenkin usein vaurioittivat kierteitä. Daniel Gebert käynnisti ongelmanratkaisukampanjan: suunnittelutiimi tarkasteli koko käyttökohdetta erittäin tarkasti ja havaitsi pian ongelman syyn, joka oli yksinkertaisesti se, että aiemmin käytetyt paineilmakäyttöiset suorat vääntimet eivät soveltuneet pohjalevyn uudelle materiaalille. Rakenteensa vuoksi tämäntyyppiset työkalut voivat kiristää ruuveja vain kiinteällä vääntömomenttiarvolla ja kiinteällä nopeudella. ”Työkalun inertian vuoksi kierteet vaurioituivat, kun kiristettiin itsekierteittäviä ruuveja”, Gebert sanoo. Vaikka uusi muovi oli kemiallisesti sopivampaa, se oli myös herkempää. Aiemmin käytetty muovikomponentti oli ollut paksumpaa ja lujempaa, eikä se vaurioitunut, jos erittäin alhainen nimellinen kiristysmomenttiarvo 18 cNm (= 18 newtonsenttimetriä eli newtonmetrin sadasosaa = 0,18 Nm) ylitettiin toistuvasti. Kun Aventics vaihtoi uuteen materiaaliin, he joutuivat miettimään uudelleen aiemmin käytettyjä kiristysjärjestelmiä luotettavan kokoonpanoprosessin varmistamisen kannalta.

lääketeollisuuden pneumatiikkaventtiilien kokoonpanoprosessi

Kuva: Atlas Copco Tools

”Olimme käyttäneet paineilmatyökaluja jo 20 vuoden ajan, eikä meillä ollut koskaan aiemmin ollut mitään ongelmia”, Daniel Gebert kertoo ja jatkaa, ”mutta meillä ei koskaan aiemmin ollut myöskään ollut näin monimutkaista pienoiskokoista kokoonpanosovellusta”. Käyttökohde edellyttää 22 pienoisventtiilin sekä suodattimien ja holkkien asentamista pohjalevyyn, jonka koko on noin 12 × 14 cm. Tähän tarvitaan yhteensä 44 itsekierteittävää M1.6-ruuvia, joissa on Torx-T2-kanta. Kokoonpanoprosessin jälkeen tehdään täydellinen jälkitarkastus. ”Jos tarkastuksessa havaitaan jokin vika, joka edellyttää uudelleenkäsittelyä tai vaihtoa, pelkät ylimääräiset työkustannukset kustakin yksittäisestä komponentista ovat 20 €”, Gebert mainitsee. Aventics otti mieluusti vastaan Atlas Copco Toolsin ehdotuksen käyttää hiljattain kehitettyä MicroTorque-väännintä tässä käyttökohteessa. Tämä digitaalisesti valvottu ja virtaohjattu väännin yllätti Aventicsin tiimin laajalla työskentelyalueellaan 12,5–50 cNm (0,125–0,5 Nm) sekä helppo- ja monikäyttöisyydellään.

“ Käsikäyttöisiin suoriin paineilmaruuvinvääntimiin verrattuna MicroTorque-järjestelmä on paljon hiljaisempi ja tarkempi ”

Frank Straubel , Aventicsin työntekijä

Edistyksellinen kiristysstrategia päihittää materiaalin

Vaikka itsekierteittävissä ruuveissa, joiden läpimitta on 0,93 mm, on vain neljä ja puoli kierrekierrosta, MicroTorque-väännin, tyyppi QMC41-50-HM4, tekee tämän erittäin lyhyen matkan aikana kolmivaiheisen kiristyksen. Daniel Gebert kuvailee prosessia yksityiskohtaisesti: ”Kiristyssyklin alussa vääntimen kara pyörii alhaisemmalla nopeudella ruuvauskärjen asettamiseksi Torx-T2-ruuvinkantaan. Tämän jälkeen järjestelmä pyörittää ruuvia nopeudella 500 r/min, kunnes ruuvin kanta koskettaa materiaalin pintaa. Heti kun tämä piste on saavutettu, karan nopeus alenee merkittävästi 210 kierrokseen minuutissa ja ruuvi kiristyy lopulliseen 18 newtonsenttimetrin arvoon momenttiohjatussa vaiheessa.” Koska pyörimisnopeudet voidaan ohjelmoida vapaasti kaikissa vaiheissa, MicroTorque-järjestelmä voi mukautua monenlaisiin käyttökohteisiin. Ruuvinvääntimen ja ohjaimen näkyvät ja kuuluvat signaalit antavat käyttäjälle koko ajan yleiskuvan kokoonpanon tuloksista. Loppusyksyyn mennessä järjestelmä on suoriutunut 80 000 kokoonpanosyklistä täysin ongelmitta.

“ Ohjattuun ja valvottuun kiristykseen vaihtamisen jälkeen hylkäysprosentti putosi käytännössä nollaan ”

Ayhan Horoz , tuotannonsuunnittelija

Tarkkaa laadunvalvontaa yksityiskohtaisten kiristysdiagrammien avulla

Atlas Copcon hiljattain kehittämä järjestelmä suoriutuu muustakin, Gebert painottaa: ”MicroTorque-ohjain on äärimmäisen pienikokoinen, ja grafiikkatoiminnot ovat kertakaikkisen mahtavat. Meidän tarvitsee vain yhdistää tavallinen PC-tietokone, niin ohjain voi tulostaa yksityiskohtaisia käyriä ja kiristysdiagrammeja.” Visualisointi on selkeää ja yksiselitteistä. Kiristysdiagrammien analysoinnin avulla Aventics voi nyt tulkita kiristystoimintaa huomattavasti yksityiskohtaisemmin ja ymmärtää, mitä prosessin kussakin vaiheessa tarkalleen ottaen tapahtuu. ”Paineilmatyökaluja käytettäessä se ei vain ollut mahdollista.”

Kiristysdiagrammit ilmaisevat toimitettujen komponenttien laadun

“ Diagrammit kuvaavat tarkasti vaihtelut ruuvien asettamisen vastuksessa. Vaihtelua voi esiintyä, jos ruiskuvalettujen komponenttien esiporattujen kierteitettyjen reikien läpimitat ovat määritettyjen toleranssien ulkopuolella. Ruuvin asettamisen aikana MicroTorque-ruuvinväännin havaitsee kitka-arvojen muutokset mikrotasolla. ”

Ayhan Horoz , tuotannonsuunnittelija
aventics kokoonpanoprosessi

Kuva: Atlas Copco Tools

Ruuvinväänninjärjestelmän ylimääräisenä etuna Ayhan Horoz mainitsee sen, että se toimii apuna tavarantoimittajilta ostettujen komponenttien laadun arvioinnissa. Aventics voi kompensoida tämänkaltaiset vaihtelut säätämällä kiristysparametreja tai hylätä kyseiset komponentit ja toimittaa tavarantoimittajille huomautuksia, jos arvot poikkeavat liian paljon määritetystä alueesta. Tämän lähestymistavan ansiosta pienetkin vaihtelut ruuvien päällysteissä tai muoviosien materiaalin ominaisuuksissa paljastuvat.

Kuvassa Frank Straubel käyttää ohjattua MicroTorque-ruuvinväänninjärjestelmää ja kokoaa paineilmakomponentteja biotieteiden sektoria varten. Hän kiristää venttiilijärjestelmiä käyttämällä 44:ää erittäin pientä M1.6-ruuvia. Kiristysten määrän laskeminen tapahtuu automaattisesti.

Käyttäjät arvostavat ergonomisia hyötyjä

aventics

Aventicsin laatupäällikkö Daniel Gebert (vasemmalla) ja tuotannonsuunnittelija Ayhan Horoz (Kuva: Atlas Copco Tools)

Prosessin luotettavuuden ja tekniseen suorituskykyyn liittyvien ominaisuuksien merkittävän parantumisen lisäksi myös työntekijöiden osoittama hyväksyntä on keskeinen tekijä. Paineilmakäyttöisiin ruuvinvääntimiin verrattuna MicroTorque-järjestelmä on käytännössä äänetön. Lisäksi pieni QMC41-50-HM4-väännin on kiinnitetty lineaarivarteen, mikä keventää käyttäjään kohdistuvaa rasitusta entisestään. Tämän takia käyttäjät ottivat uuden laitteen mieluusti vastaan. ”Kolmivaiheisen kiristysprosessin ansiosta saavutamme korkean momenttitarkkuuden. Sen seurauksena saamme liitokseen oikean puristusvoiman, mikä on erityisen tärkeää koko kiristysprosessin kannalta alusta loppuun”. Näin kertoi Daniel Gebert, joka osti monikäyttöisen MicroTorque-järjestelmän onnistuneiden kokeilujen jälkeen. ”Nyt suoriudumme kokoonpanotöistä paremmin kuin koskaan aiemmin.”

“ Kolmivaiheisen kiristysprosessin ansiosta hylkäysmäärämme ovat laskeneet merkittävästi, ja nyt tuotantomme on tarkempaa kuin koskaan aiemmin ”

Daniel Gebert , Laatupäällikkö

Kirjoittanut Heiko Wenke