La nuova plastica rappresenta un salto di qualità per i sistemi di valvole

Aventics aveva modificato la plastica utilizzata nei sistemi di valvole per unità di dialisi. Tuttavia, gli avvitatori pneumatici utilizzati in precedenza, superavano i valori di coppia specificati. Le filettature si danneggiavano e il tasso di materiale scartato aumentava drasticamente. La soluzione è stata un cacciavite MicroTorque. Grazie a questo utensile, il nuovo materiale può essere assemblato in modo sicuro

4 ottobre 2018

"Componenti pneumatici robusti e compatti stanno diventando sempre più importanti nel settore delle scienze biologiche", afferma Daniel Gebert, responsabile della qualità presso Aventics GmbH a Laatzen. "Nel settore sanitario si avverte sempre più l'esigenza di soluzioni per applicazioni a bassa pressione con un elevato grado di integrazione a livello elettrico e funzionale", aggiunge. Quale esempio dell'estesa gamma di prodotti offerti da Aventics, Gebert descrive un sistema di valvole per unità di dialisi: "Componenti come questi abbinano precisione ed estrema affidabilità. Continuiamo a lavorare per rendere i nostri prodotti migliori".

La modifica della plastica costituiva un problema, poiché le viti si allentavano

Nel corso del lavoro di continuo perfezionamento dei suoi prodotti, Aventics aveva deciso di utilizzare un nuovo tipo di materiale plastico per la piastra di base dell'impianto. Tuttavia, in fase di pre-serie, le viti spesso danneggiavano le filettature. Daniel Gebert ha lanciato una campagna per la risoluzione del problema; il team di progettazione ha analizzato accuratamente l'intera applicazione, individuando immediatamente la causa del problema. Semplicemente, gli avvitatori dritti pneumatici precedentemente utilizzati non erano adatti al nuovo materiale della piastra di base. Per via del loro design, utensili di questo tipo possono serrare le viti solo con un valore di coppia fisso e a una velocità fissa. "A causa dell'inerzia dell'utensile, le filettature semplicemente si danneggiavano al momento di serrare le viti autofilettanti", dice Gebert. Sebbene la nuova plastica fosse più idonea dal punto di vista chimico, era anche più sensibile. Il componente in plastica precedentemente utilizzato era più spesso, resistente e forte e non si danneggiava se il valore di coppia specificato, estremamente basso, di 18 cNm (= 18 metri centinewton o un centesimo di un metro per Newton = 0,18 Nm) veniva ripetutamente superato. L'adozione di un nuovo materiale ha dato ad Aventics l'opportunità di ripensare i sistemi di serraggio precedentemente utilizzati, con l'obiettivo di assicurare un processo di assemblaggio sicuro.

Processo di assemblaggio di valvole pneumatiche mediche

Foto: Atlas Copco Tools

"Avevamo già utilizzato utensili pneumatici per vent'anni senza mai avere problemi", spiega Daniel Gebert, "ma è pur vero che non abbiamo mai avuto a che fare con un'applicazione di assemblaggio tanto complessa e di così piccole dimensioni" L'applicazione richiede l'installazione di 22 valvole miniaturizzate complete di filtri e manicotti su una piastra di base con una dimensione complessiva di circa 12 cm x 14 cm, utilizzando un totale di 44 viti autofilettanti M1.6 con teste Torx-T2. Il processo di assemblaggio è seguito da un controllo totale. "Se viene rilevato un difetto tale da rendere necessaria una rilavorazione o una sostituzione, il costo aggiuntivo per ogni singolo componente si aggira già intorno ai 20 €", spiega Gebert. Aventics ha accolto il suggerimento da parte di Atlas Copco Tools di utilizzare il mandrino MicroTorque, recentemente sviluppato, in questa applicazione. Il mandrino, a corrente controllata e monitorato digitalmente, ha sorpreso il team Aventics per il suo ampio intervallo di funzionamento compreso tra 12,5 e 50 cNm (corrispondente a un intervallo compreso tra 0,125 e 0,5 Nm), così come per la sua praticità e versatilità.

“Rispetto agli avvitatori dritti pneumatici portatili, il sistema MicroTorque è molto più silenzioso e preciso”

Frank Straubel , Dipendente Aventics

Un sistema di serraggio sofisticato per ogni tipo di materiale

Nonostante le viti autofilettanti con un diametro di 0,93 mm presentino soltanto quattro giri di filettatura e mezzo, il mandrino MicroTorque, del tipo QMC41-50-HM4, completa un processo di serraggio a tre fasi anche su così breve distanza. Daniel Gebert descrive il processo in dettaglio: "All'inizio del ciclo di serraggio, l'Inserto del cacciavite gira a una velocità ridotta per inserire l'utensile nella testa della vite Torx-T2. In seguito al completamento di questa fase di inserimento, il sistema passa alla fase dell'angolo di rotazione e la vite viene serrata a 500 giri/min, finché la testa non entra in contatto con la superficie del materiale. Non appena raggiunto questo punto, la velocità di rotazione del mandrino viene drasticamente ridotta a 210 giri/min e la vite viene serrata al valore di coppia finale di 18 cNm in una fase di coppia controllata". Poiché la velocità di rotazione può essere programmata liberamente in tutte le fasi, il sistema MicroTorque è in grado di adattarsi a una vasta gamma di applicazioni di serraggio. Segnali ottici e acustici sul cacciavite e il controller forniscono all'operatore una panoramica continua dei risultati di assemblaggio. A fine autunno, il sistema aveva completato 80.000 cicli di montaggio senza problemi.

“Passando al serraggio controllato e monitorato, il tasso di scarto è sceso praticamente a zero”

Ayhan Horoz , Responsabile di produzione

Attenzione costante alla qualità con zone di serraggio dettagliate

Il nuovo sistema sviluppato da Atlas Copco è in grado di fare ancora di più, sottolinea Gebert: "Il controller MicroTorque è estremamente compatto e le funzioni grafiche sono semplicemente fantastiche. Abbiamo solo bisogno di collegare un normale PC e il controller è in grado di stampare curve e zone di serraggio dettagliate". La visualizzazione è chiara e univoca. Attraverso l'analisi delle zone di serraggio, Aventics è ora in grado di interpretare l'operazione di serraggio in modo molto più dettagliato e capire che cosa succede esattamente in ogni fase del processo. "Tutto ciò non era possibile con utensili pneumatici".

Le zone di serraggio indicano la qualità dei componenti in dotazione

“I grafici restituiscono una precisa indicazione delle variazioni nella resistenza di inserimento. Questo può verificarsi quando i diametri di fori pre-trapanati filettati nei componenti stampati a iniezione sono al di fuori delle tolleranze specificate. Durante l'inserimento della vite, il cacciavite MicroTorque rileva i cambiamenti nei valori di attrito nel micro-intervallo. ”

Ayhan Horoz , Responsabile di produzione
Processo di assemblaggio Aventics

Foto: Atlas Copco Tools

Quale ulteriore vantaggio del sistema di cacciavite, Ayhan Horoz segnala il fatto che fornisce assistenza nella valutazione della qualità dei componenti acquistati da fornitori. Aventics può compensare tali fluttuazioni regolando i parametri di serraggio o scartando i componenti in questione e presentando reclami ai fornitori se i valori sono troppo al di fuori dell'intervallo specificato. Grazie a questo approccio, è possibile rilevare anche lievi fluttuazioni nei rivestimenti della vite o nelle proprietà del materiale delle parti in plastica.

Utilizzando un sistema di cacciavite controllato MicroTorque, Frank Straubel assembla i componenti pneumatici per il settore delle scienze biologiche. Frank Staubel serra il sistema di valvole utilizzando 44 viti M1.6 estremamente piccole. Il numero di operazioni di serraggio viene calcolato in modo automatico.

Gli operatori apprezzano i vantaggi ergonomici

Aventics

Daniel Gebert, responsabile della qualità presso Aventics (a sinistra) e Ayhan Horoz, responsabile della produzione (Foto: Atlas Copco Tools)

Oltre al significativo miglioramento nel processo di sicurezza tecnica e di funzionalità a elevate prestazioni, la facilità d'utilizzo da parte degli operatori è anche un fattore chiave. In confronto a avvitatori pneumatici, il sistema MicroTorque è praticamente silenzioso. In aggiunta, il piccolo mandrino QMC41-50-HM4 è supportato da un braccio lineare, il quale alleggerisce ulteriormente il carico per l'operatore. Di conseguenza, gli operatori hanno potuto notare immediatamente la facilità d'utilizzo della nuova attrezzatura. "Grazie al processo di serraggio a tre fasi, possiamo raggiungere un'elevata precisione di coppia. Ciò vuol dire che riusciamo a esercitare la giusta pressione, così importante per il serraggio, dalla prima all'ultima operazione di serraggio" afferma Daniel Gebert. Il responsabile della qualità ha deciso di acquistare il versatile sistema MicroTorque dopo il successo delle prove effettuate. "Ora possiamo eseguire il lavoro di assemblaggio meglio di quanto non avessimo mai fatto prima".

“Grazie al processo di serraggio a tre fasi, abbiamo drasticamente ridotto il tasso di scarto e la produzione ha raggiunto livelli di precisione mai visti prima”

Daniel Gebert , Responsabile della qualità

Scritto da Heiko Wenke