Новый пластик обеспечивает повышение качества систем клапанов

Компания Aventics заменила пластик, используемый для систем клапанов в установках для диализа. Но применявшиеся ранее пневматические гайковерты не позволяли соблюдать заданное значение момента. Резьба оказывалась сорвана, а процент брака значительно возрастал. Решением стал шуруповерт MicroTorque. Благодаря использованию этого инструмента обеспечивается безопасность сборки деталей из нового материала

20 апреля 2018 г.

«Прочные и компактные пневматические компоненты приобретают все большее значение в секторе биологических наук», — рассказывает Даниэль Геберт (Daniel Gebert), ответственный за управление качеством в компании Aventics GmbH в Латцене. «В секторе здравоохранения все чаще требуются решения для работы при низком давлении с высокой степенью электрического и функционального интегрирования», — добавляет он. Приводя пример из широкого ассортимента продукции компании, он описывает систему клапанов установки для диализа: «Такие компоненты сочетают высокую точность с надежность. Мы постоянно совершенствуем нашу продукцию».

Изменение структуры пластика привело к ослаблению винтов

В ходе постоянного совершенствования своей продукции компания Aventics приняла решение об использовании нового типа пластика для опорной пластины системы. Однако на предварительном этапе серийного производства винты часто срывали резьбу. Даниэль Геберт инициировал кампанию по поиску решения проблемы; проектно-техническая группа внимательно изучила соответствующую технологическую операцию и вскоре обнаружила причину возникновения сложностей. Пневматические прямые гайковерты, использовавшиеся ранее, просто не подходили для работы с новым материалом опорной пластины. Из-за особенностей конструкции, инструменты данного типа могут затягивать винты только с фиксированным моментом и фиксированной скоростью. «Из-за инерции инструмента резьба при затяжке самонарезающих винтов срывалась», — делится Геберт. При том, что новый пластик лучше подходил для использования с химической точки зрения, его оказалось и проще повредить. Пластиковая деталь, использовавшаяся ранее, была толще, прочнее и тверже, поэтому не повреждалась в случае периодического превышения крайне низкого момента затяжки 18 сНм (= 18 сантиньютон-метров или сотая часть Ньютон-метра = 0,18 Нм). Замена материала на новый дала компании Aventics повод переосмыслить способ затягивания винтов для обеспечения безопасности процесса сборки.

процесс сборки медицинских пневматических клапанов

Фото: Atlas Copco Tools

«Мы используем пневматические инструменты уже 20 лет, и никогда не сталкивались с проблемами, — объясняет Даниэль Геберт. — Но мы также никогда не выполняли такие сложные операции по сборке миниатюрных установок». В ходе сборки необходимо установить 22 миниатюрных клапана с фильтрами и втулками на опорной пластине размерами около 12 x 14 см и зафиксировать их с помощью 44 самонарезающих винтов M1.6 с головками Torx-T2. Результат сборки проходит 100% проверку. «В случае обнаружения дефекта, вызывающего необходимость восстановления или замены, дополнительные расходы на оплату труда, в пересчете на каждый отдельный компонент, уже составляют около 20 евро», — сообщает Геберт. Компания Aventics была рада принять предложение Atlas Copco Tools по использованию недавно разработанного шпинделя MicroTorque. Шпиндель с цифровым мониторингом и управлением по току удивил команду Aventics широтой рабочего диапазона — от 12,5 до 50 сНм (соответствует 0,125–0,5 Нм), а также простотой эксплуатации и универсальностью.

“Система MicroTorque отличается от ручных пневматических прямых гайковертов более низким уровнем шума и высокой точностью”

Frank Straubel, Сотрудник компании Aventics

Высокотехнологичная стратегия затяжки «перехитрила» материал

Несмотря на то, что самонарезающие винты диаметром 0,93 мм имеют только четыре с половиной витка резьбы, шпиндель MicroTorque, тип QMC41-50-HM4, выполняет затяжку в три этапа. Даниэль Геберт подробно описывает процесс: «В начале цикла затяжки бита шуруповерта поворачивается на пониженной скорости, чтобы вставить инструмент в головку винта Torx-T2. После завершения данного этапа установки система переключается на этап угла поворота, и винт затягивается со скоростью 500 об/мин до тех пор, пока его головка не коснется поверхности материала. Как только это произойдет, скорость шпинделя резко снизится до 210 об/мин, и на этапе с управляемым моментом винт будет затянут заданным моментом, равным 18 сантиньютон-метрам». Так как скорость вращения может быть произвольно запрограммирована на любом этапе, система MicroTorque способна адаптироваться к широкому спектру задач затяжки. Оптические и акустические сигналы на шуруповерте и контроллере позволяют оператору контролировать результаты сборки в любое время. До поздней осени система выполнила 80 000 циклов сборки без каких-либо проблем.

“После перехода на управляемую и контролируемую затяжку процент брака сократился практически до нуля”

Ayhan Horoz, Специалист по планированию

Тщательный контроль качества с подробными схемами затяжки

Недавно разработанная система компании «Атлас Копко» может еще больше, подчеркивает Геберт: «Контроллер MicroTorque очень компактный, а графические функции просто фантастические. Нам достаточно подключить обычный ПК, и контроллер отобразит подробные кривые и схемы затяжки». Визуализация четкая и понятная. Путем анализа схем затяжки специалисты Aventics теперь могут интерпретировать операции затяжки более детально и точно понимать, что именно происходит на каждом этапе процесса. «Это было невозможно при использовании пневматического инструмента».

Схемы затяжки определяют качество поставляемых компонентов

“Графики точно отображают колебания сопротивления вставке. Это может произойти, если диаметры предварительно просверленных отверстий с резьбой в литых компонентах находятся вне заданного диапазона допустимых значений. Во время установки винта шуруповерт MicroTorque обнаруживает изменения в коэффициентах трения в микродиапазоне. ”

Ayhan Horoz, Специалист по планированию
процесс сборки aventics

Фото: Atlas Copco Tools

По мнению Айхана Хороза (Ayhan Horoz), дополнительное преимущество системы шуруповертов состоит в том, что она помогает оценить качество компонентов, приобретаемых у поставщиков. Aventics может компенсировать такие изменения, регулируя параметры затяжки или отбраковывая компоненты и направляя претензии поставщикам, если значения слишком далеко выходят за пределы заданного диапазона. Благодаря этому подходу выявляются даже незначительные отклонения качества покрытия винта или свойств материала пластмассовых деталей.

На фотографии показано, как Фрэнк Штраубель (Frank Straubel) выполняет сборку пневматических компонентов для заказчиков из сектора биологических наук с помощью управляемой системы шуруповертов MicroTorque. Он устанавливает системы клапанов с помощью 44 винтов M1.6 очень маленького размера. Число операций затяжки рассчитывается автоматически.

Операторы высоко оценивают преимущества эргономичности

aventics

Менеджер по качеству компании Aventics Даниэль Геберт (слева) и специалист по планированию Айхан Хороз (Фото: Atlas Copco Tools)

Помимо существенных улучшений в отношении безопасности процессов и технических характеристик, большое значение имеет одобрение нововведений со стороны сотрудников. По сравнению с пневматическими гайковертами системы MicroTorque практически бесшумны. Кроме того, небольшой шпиндель QMC41-50-HM4 поддерживается продольным рычагом, что еще больше снижает нагрузку на оператора. В результате операторы с одобрением приняли новое оборудование. «Благодаря трехступенчатому процессу затяжки мы достигаем высокой точности. В результате мы прилагаем правильное давление, что имеет очень большое значение при завинчивании, от первой до последней операции затяжки, — рассказывает Даниэль Геберт (Daniel Gebert), который приобрел универсальную систему MicroTorque после успешных испытаний. — Теперь мы выполняем сборку лучше, чем когда-либо раньше».

“Благодаря трехступенчатому процессу затяжки мы значительно сократили уровень брака и достигли превосходной точности при производстве”

Daniel Gebert, Менеджер по качеству

Автор — Хайко Венке