Ny plast gir ventilsystemer et kvalitetsløft

Aventics byttet ut plasten i ventilsystemene i dialyseenhetene sine. De pneumatiske muttertrekkerne som allerede var i bruk, overgikk imidlertid dreiemomentspesifikasjonene. Gjengene ble avslitt, og antallet tilbakevisninger økte drastisk. Løsningen var en MicroTorque-skrutrekker. Ved hjelp av dette verktøyet kan det nye materialet settes sammen på en trygg måte.

11. september 2018

«Pneumatiske komponenter som er robuste og kompakte, blir stadig viktigere i biovitenskapen», sier Daniel Gebert, ansvarlig for kvalitetshåndtering ved Aventics GmbH i Laatzen i Tyskland. «Helsesektoren trenger stadig nye løsninger for bruksområder med lavt trykk og høy grad av elektrisk og funksjonell integrering», legger han til. Som eksempel på selskapets omfattende produktportefølje beskriver han et ventilsystem i en dialyseenhet: «I slike komponenter kombineres presisjon med svært høy pålitelighet. Vi jobber kontinuerlig med å forbedre produktene våre.»

Endring i plast resulterte i løse skruer

I løpet av den kontinuerlige videreutviklingen av sine produkter besluttet Aventics å bruke en ny type plast til bunnplaten i systemet. Under forhåndstestene ble imidlertid gjengene ofte slitt av skruene. Daniel Gebert startet en problemløsningskampanje – teknikerteamet tok en nøye gjennomgang av hele anvendelsen og fant fort årsaken til problemet. De rette, pneumatiske muttertrekkerne som allerede var i bruk, var ganske enkelt ikke egnet for det nye bunnplatematerialet. På grunn av designen kan verktøy av denne typen bare stramme skruer med et bestemt dreiemoment og en bestemt hastighet. "På grunn av tregheten til verktøyet ble gjengene ganske enkelt slitt av når de selvborende skruene ble strammet", forteller Gebert. Selv om den nye plasten var bedre egnet fra et kjemisk synspunkt, var den også mer følsom. Plastkomponenten som tidligere ble brukt, var tykkere, sterkere og mer hardfør, og ble ikke skadet hvis den svært lave dreiemomentspesifikasjonen på 18 cNm (= 18 centi-Newton-meter eller hundredeler av en Newton-meter = 0,18 Nm) ble overskredet flere ganger. På grunn av materialendringen måtte Aventics revurdere de tidligere strammesystemene med henblikk på å sørge for en trygg monteringsprosess.

monteringsprosess for medisinske pneumatiske ventiler

Foto: Atlas Copco Tools

«Vi hadde brukt pneumatiske verktøy i 20 år og hadde aldri tidligere hatt noen problemer», forklarer Daniel Gebert, «men vi hadde heller aldri hatt en så kompleks, miniatyrisert anvendelse av et system før.» Det kreves installering av 22 miniatyrventiler med filtre og hylser på en bunnplate med total størrelse på ca. 12 x 14 cm, ved hjelp av til sammen 44 selvborende M1.6-skruer med Torx-T2-hoder. Monteringen følges opp med 100 % inspeksjon. «Hvis det oppdages en defekt som krever omarbeiding eller utskiftning, er de ekstra arbeidskostnadene for hver enkelt komponent allerede ca. 20 euro», rapporterer Gebert. Aventics tok med glede imot forslaget fra Atlas Copco Tools om å bruke en nylig utviklet MicroTorque-spindel på dette området. Den digitalovervåkede, strømstyrte spindelen overrasket Aventics-teamet med sitt brede arbeidsområde på 12,5 til 50 cNm (tilsvarer 0,125 til 0,5 Nm) samt brukervennligheten og allsidigheten.

“Sammenlignet med håndholdte, rette, pneumatiske muttertrekkere er MicroTorque-systemet mye roligere og mer nøyaktig”

Frank Straubel , Aventics-ansatt

Raffinert strammestrategi overlister materialet

Selv om selvborende skruer med en diameter på 0,93 mm bare har fire og en halv gjengeomdreininger, gjennomfører MicroTorque-spindelen, type QMC41-50-HM4, en tretrinns strammeprosess over denne svært korte avstanden. Daniel Gebert beskriver prosessen i detalj: «Ved starten av strammesyklusen snurrer skrutrekkeren ved redusert hastighet for å føre verktøyet inn i Torx-T2-skruehodet. Når innføringen er fullført, bytter systemet til rotasjonsvinkeltrinnet, og skruen strammes ved 500 o/min til hodet kommer i kontakt med materialoverflaten. Så snart dette skjer, reduseres spindelhastigheten drastisk til 210 o/min, og skruen strammes til endelig dreiemomentverdi på 18 centi-Newton-meter på et dreiemomentkontrollert trinn.» Siden rotasjonshastighetene kan programmeres fritt på alle trinn, kan MicroTorque-systemet tilpasses svært mange ulike bruksområder for stramming. Optiske og akustiske signaler på skrutrekkeren og kontrollenheten gjør at operatøren til enhver tid har oversikt over monteringsresultatene. Frem til sent i høst hadde systemet utført 80 000 monteringssykluser uten problemer.

“Med overgangen til kontrollert, overvåket stramming falt antallet tilbakevisninger praktisk talt til null”

Ayhan Horoz , Produksjonsplanlegger

Tett kvalitetsoppfølging med detaljerte strammeplott

Det nyutviklede systemet fra Atlas Copco kan gjøre enda mer, understreker Gebert: «MicroTorque-kontrollenheten er svært kompakt, og grafikkfunksjonene er helt fantastiske. Vi trenger bare å koble til en vanlig PC, og så kan kontrollenheten skrive ut detaljerte kurver og strammeplott.» Visualiseringen er klar og utvetydig. Gjennom analyse av strammeplott kan Aventics nå tolke strammingen i mye større detalj og forstå akkurat hva som skjer i hvert eneste trinn av prosessen. «Det var bare ikke mulig med pneumatiske verktøy.»

Strammeplott avslører kvaliteten på innkjøpte komponenter

“Grafene gir en presis indikasjon på variasjoner i innføringsmotstand. Dette kan skje hvis diameterne på forhåndsborede gjengede hull i injeksjonsstøpte komponenter er utenfor de spesifiserte toleransene. Under skrueinnføring registrerer MicroTorque-skrutrekkeren endringer i friksjonsverdier i mikroområdet. ”

Ayhan Horoz , Produksjonsplanlegger
aventics monteringsprosess

Foto: Atlas Copco Tools

Ayhan Horoz rapporterer at det følger med en ekstra fordel ved skrutrekkersystemet – det hjelper til med å vurdere kvaliteten på komponenter som er kjøpt inn fra leverandører. Aventics kan utjevne slike variasjoner ved å justere strammeparametrene, eller ved å tilbakevise de aktuelle komponentene og sende klage til leverandøren hvis verdiene er for langt utenfor det spesifiserte området. Takket være denne tilnærmingen avdekkes selv små variasjoner i skrueoverflater eller materialegenskapene i plastdeler.

På bildet setter Frank Straubel, ved hjelp av et kontrollert MicroTorque-skrutrekkersystem, sammen pneumatiske komponenter for biovitenskapssektoren. Han strammer ventilsystemer ved hjelp av 44 svært små M1.6-skruer. Antall stramminger telles automatisk.

Operatørene verdsetter de ergonomiske fordelene

aventics

Kvalitetsansvarlig hos Aventics, Daniel Gebert (venstre), og produksjonsplanlegger Ayhan Horoz (Foto: Atlas Copco Tools)

Ved siden av betydelig forbedring i prosessikkerhet og teknisk ytelse er bifall fra arbeidsstokken også en viktig faktor. Sammenlignet med de pneumatiske muttertrekkerne er MicroTorque-systemet nærmest lydløst. I tillegg er den lille QMC41-50-HM4-spindelen støttet av en lineær arm, som ytterligere reduserer belastningen på operatøren. Følgelig tok brukerne det nye utstyret vel imot. «Takket være den tretrinns strammeprosessen oppnådde vi presisjon med høyt moment. Som resultat bruker vi riktig trykk, som er svært viktig ved stramming, fra første til siste strammeoperasjon», sier Daniel Gebert, som kjøpte inn det allsidige MicroTorque-systemet etter vellykkede prøver. «Nå utfører vi bedre monteringsarbeid enn noen gang før.»

“Takket være den tretrinns strammeprosessen har vi redusert antallet tilbakevisninger drastisk, og produserer nå mer presist enn noen gang før.”

Daniel Gebert , Kvalitetsansvarlig

Skrevet av Heiko Wenke