Nowe tworzywo zapewnia jakościowy skok w dziedzinie układów zaworów

Firma Aventics zmieniła rodzaj tworzywa stosowanego w układach zaworów modułów dializujących. Jednak stosowane wcześniej wkrętarki pneumatyczne przekraczały wymagane wartości momentów dokręcania. Dochodziło do zerwania gwintu, co doprowadziło do gwałtownego zwiększenia liczby zwrotów. Rozwiązaniem okazał się wkrętak Microtorque. Dzięki temu narzędziu nowy materiał można montować w ramach bezpiecznego procesu.

„Podzespoły pneumatyczne o wytrzymałej i kompaktowej budowie stają się coraz ważniejszym elementem w sektorze nauk o życiu” — twierdzi Daniel Gebert, odpowiedzialny za zarządzanie jakością w firmie Aventics GmbH w Laatzen. „W sektorze opieki zdrowotnej coraz bardziej potrzebne są rozwiązania do zastosowań niskociśnieniowych o dużym stopniu integracji elektrycznej i funkcjonalnej” — dodaje. Jako przykład szerokiej gamy produktów firmy opisuje układ zaworów modułu dializującego: „Tego rodzaju podzespoły łączą w sobie precyzję i niezwykle wysoką niezawodność. Nieustannie doskonalimy nasze produkty”.

Zmiana tworzywa doprowadziła do występowania przypadków poluzowanych śrub

W toku nieustannego rozwoju swoich produktów firma Aventics podjęła decyzję o zastosowaniu nowego rodzaju tworzywa do produkcji płytek podstawowych układu. Jednak w fazie poprzedzającej produkcję seryjną dochodziło często do zrywania gwintów przez śruby. Daniel Gebert zainicjował program mający na celu rozwiązanie problemu; zespół inżynierów dokładnie przyjrzał się zastosowaniu i wkrótce ustalił przyczynę problemu. Proste wkrętarki pneumatyczne zwyczajnie nie nadawały się do obsługi nowego materiału płytki bazowej. Na skutek swojej budowy narzędzia tego typu mogą być wyłącznie stosowane do dokręcania śrub stałym momentem oraz ze stałą prędkością. „Ze względu na bezwładność narzędzia gwinty były po prostu zrywane podczas dokręcania wkrętów samogwintujących” — wyjaśnia Gebert. Mimo że nowe tworzywo ma lepsze właściwości chemiczne, jest też bardziej wrażliwe. Stosowany wcześniej podzespół z tworzywa miał większą grubość, był wytrzymalszy i mocniejszy, dzięki czemu nie ulegał uszkodzeniu nawet podczas częstego przekraczania niezwykle niskiej wartości momentu dokręcania, wynoszącej 18 cNm (= 18 setnych niutonometra lub 0,18 Nm). Zastosowanie nowego materiału stało się dla firmy Aventics impulsem do ponownego przeanalizowania układów dokręcających, które do tej pory stosowano, pod kątem zapewnienia bezpieczeństwa procesu montażu.

proces montażu zaworów pneumatycznych urządzeń medycznych

„W porównaniu do wkrętarek ręcznych system Microtorque jest znacznie cichszy i bardziej precyzyjny” — uważa pracownik firmy Aventics, pan Frank Straubel. (zdjęcie: Atlas Copco Tools)

„Stosujemy narzędzia pneumatyczne już od 20 lat i nigdy wcześniej nie mieliśmy takich problemów” — wyjaśnia Daniel Gebert i stwierdza „Jednak do tej pory nie mierzyliśmy się z tak złożonym, zminiaturyzowanym zastosowaniem”. Rozwiązanie wymaga zamontowania 22 miniaturowych zaworów wraz z filtrami i tulejami na płytce bazowej o całkowitych wymiarach 12 cm x 14 cm, za pomocą 44 wkrętów samogwintujących M1.6 z łbami Torx-T2. Po procesie wkręcenia następuje kontrola obejmująca 100% wkrętów. „W przypadku wykrycia defektu wymagającego przeróbki lub wymiany dodatkowy koszt dla każdego podzespołu wynosi w przybliżeniu 20 EUR” — tłumaczy Gebert. Firma Aventics chętnie zastosowała się do sugestii Atlas Copco Tools i rozpoczęła stosowanie nowo opracowanego wrzeciona Microtorque do obsługi tego zastosowania. Wrzeciono, które jest monitorowane cyfrowo i sterowane natężeniem prądu, było zaskoczeniem dla zespołu firmy Aventics z powodu szerokiego zakresu roboczego wynoszącego od 12,5 do 50 cNm (co odpowiada zakresowi od 0,125 do 0,5 Nm), a także z powodu łatwej obsługi i uniwersalnego charakteru.

Zaawansowana technologia dokręcania dostosowana do tworzywa

Mimo że śruby samogwintujące o średnicy 0,93 mm mają gwint umożliwiający wykonanie zaledwie czterech i pół obrotu, wrzeciono Microtorque typu QMC41-50-HM4 realizuje na tak małym dystansie trzyetapowy proces dokręcania. Daniel Gebert opisuje szczegółowo procedurę: „ Na początku cyklu dokręcania wkład wkrętaka obraca się ze zmniejszoną prędkością, wprowadzając narzędzie w łeb śruby Torx-T2. Po wykonaniu etapu wprowadzania układ przełącza się na fazę obracania pod kątem, a wkręt jest dokręcany z prędkością 500 obr./min do chwili aż łeb zetknie się z powierzchnią materiału. W momencie osiągnięcia tego punktu prędkość wrzeciona zostaje znacząco zmniejszona do 210 obr./min, a wkręt jest ostatecznie dokręcany momentem końcowym o wartości 18 cNm w w fazie pełnej kontroli momentu dokręcania”. Ze względu na fakt, że prędkości obrotowe mogą być dowolnie programowane dla wszystkich etapów układ Microtorque znajduje szerokie zastosowanie w procesach dokręcania. Sygnały optyczne i akustyczne wkrętaka i sterownika zapewniają operatorowi ciągły dostęp do wyników montażu. „Po przejściu na sterowane i monitorowane dokręcanie liczba odrzucanych produktów spadła praktycznie do zera” — tłumaczy planista produkcji Ayhan Horoz. Do końca jesieni układ wykonał 80 tys. cykli montażowych bez żadnych problemów.

Uważne pilnowanie jakości dzięki dokładnym ścieżkom dokręcania

Nowo opracowany system firmy Atlas Copco ma dużo większe możliwości, podkreśla Gebert: „Sterownik Microtorque jest niezwykle kompaktowy, a jego funkcje graficzne są po prostu fantastyczne. Wystarczy podłączyć zwykły komputer osobisty, a sterownik umożliwi wydruk szczegółowych krzywych i ścieżek dokręcania. „Wizualizacje są jasne i jednoznaczne. Dzięki analizowaniu ścieżek dokręcania firma Aventics jest w stanie interpretować proces dokręcania dużo bardziej szczegółowo oraz ma dokładną wiedzę na temat tego, co dzieje się na poszczególnych etapach procesu. „Nie było to możliwe w przypadku stosowanych wcześniej narzędzi pneumatycznych”.

Ścieżki dokręcania wskazują jakość dostarczanych podzespołów

Korzystając ze sterowanego układu wkrętarek Microtorque, Frank Straubel montuje podzespoły pneumatyczne stosowane w branży opieki zdrowotnej. Dokręca układy zaworów 44 niezwykle małymi wkrętami M1.6. Liczba operacji dokręcania jest automatycznie zliczana. (zdjęcie: Atlas Copco Tools)

Dodatkową korzyścią systemu wkrętarek jest, zdaniem Ayhana Horoza, fakt, iż jest on pomocny w ocenie jakości podzespołów kupowanych od dostawców. „Wykresy precyzyjnie opisują wahania w oporach wkręcania. Może do nich dochodzić, jeżeli średnice wstępnie nawierconych otworów gwintowanych w odlewanych wtryskowo elementach nie mieszczą się w określonych tolerancjach. Podczas wprowadzania wkrętu wkrętarka Microtorque wykrywa zmiany w wartościach tarcia w mikrozakresach”. Firma Acentics jest w stanie skompensować takie wahania poprzez regulację parametrów dokręcania lub odrzucenie danego podzespołu oraz złożenie reklamacji u dostawcy, jeżeli wartości w zbyt dużym stopniu przekraczają określony zakres. Takie podejście ujawnia nawet drobne niezgodności w powłokach śrub lub wady materiałowe elementów tworzywowych.

Operatorzy doceniają korzyści ergonomicznej konstrukcji

Kierownik ds. jakości w firmie Aventics, Daniel Gebert (po lewej) i planista produkcji Ayhan Horoz regularnie wymieniają doświadczenia z ekspertami firmy Atlas Copco podczas faz testowych nowego wrzeciona Microtorque. „Dzięki trzyetapowemu procesowi dokręcania znacznie zmniejszyliśmy liczbę odrzucanych produktów i obecnie produkujemy o wiele dokładniej niż kiedykolwiek wcześniej” — twierdzi Gebert. (zdjęcie: Atlas Copco Tools)

Oprócz znacznego zwiększenia bezpieczeństwa procesu i zdolności technicznych kluczowe znaczenie ma również dobre przyjęcie systemu przez pracowników. W porównaniu z wkrętarkami pneumatycznymi system Microtorque praktycznie nie wydaje żadnych dźwięków. Ponadto małe wrzeciono QMC41-50-HM4 opiera się na liniowym ramieniu, które jeszcze bardziej zmniejsza obciążenie operatora. W rezultacie operatorzy docenili nowe urządzenia. „Dzięki trzyetapowemu procesowi dokręcania udało nam się osiągnąć wysoką precyzję momentu dokręcania. W rezultacie stosujemy odpowiednie ciśnienie, które ma olbrzymie znaczenie w procesie dokręcania, od pierwszej do ostatniej operacji” — twierdzi Daniel Gebert, który podjął decyzję o zakupie uniwersalnego systemu Microtorque po serii udanych prób. „Wykonujemy prace montażowe lepiej niż kiedykolwiek wcześniej”.