Ny plast ger kvalitetslyft för ventilsystem

Aventics har bytt ut den plast som används för dialysmaskinens ventilsystem. De tryckluftsdrivna mutterdragarna som tidigare användes överskred dock de angivna åtdragningsmomenten. Gängor skadades och kasseringarna ökade drastiskt. Lösningen blev en Microtorque-skruvdragare. Med hjälp av det här verktyget kan det nya materialet monteras med en säker metod

”Tryckluftsdrivna komponenter som är robusta och kompakta blir allt viktigare inom vetenskapen”, säger Daniel Gebert som är kvalitetsansvarig på Aventics GmbH i Laatzen. ”Inom vårdsektorn behövs i ökande omfattning lösningar för lågtryckstillämpningar med en hög grad av integrering mellan elektriska komponenter och funktioner”, tillägger han. Som ett exempel på företagets omfattande produktportfölj beskriver han ett ventilsystem för en dialysmaskin: ”Komponenter som dessa förenar precision med extrem tillförlitlighet. Vi arbetar ständigt med att förbättra våra produkter”.

Byte av plast resulterade i lösa skruvar

I samband med kontinuerlig vidareutveckling av produkterna har Aventics beslutat att använda en ny typ av plast för systemets bottenplatta. På förstadiet skadades dock ofta skruvarnas gängor. Daniel Gebert startade en problemlösningskampanj. Teknikerteamet tog en mycket noggrann titt på hela tillämpningen och hittade snart orsaken till problemet. De tryckluftsdrivna raka mutterdragarna som användes tidigare lämpade sig helt enkelt inte för det nya bottenplattematerialet. Till följd av konstruktionen kan verktyg av denna typ bara dra åt skruvarna med fast åtdragningsmoment och med fast varvtal. ”På grund av verktygets tröghet skadades gängorna när de självgängande skruvarna drogs åt”, säger Gebert”. Även om den nya plasten lämpade sig bättre ur kemisk synpunkt var den också mer känslig. Den plastkomponent som användes tidigare var tjockare, tåligare och starkare och skadades inte om det extremt låga angivna åtdragningsmomentet på 18 cNm (= 18 centi-Newtonmeter eller hundradelar av en Newtonmeter = 0,18 Nm) överskreds upprepade gånger. Övergången till ett nytt material gav Aventics anledning att ompröva de åtdragningssystem som tidigare användes i syfte att garantera en säker monteringsprocess.

monteringsmetod för medicinska tryckluftsventiler

”Jämfört med handhållna tryckluftsdrivna raka mutterdragare är Microtorque-systemet mycket tystare och mer exakt”, säger Aventics medarbetare Frank Straubel. (Foto: Atlas Copco Tools)

”Vi hade redan använt tryckluftsdrivna verktyg i 20 år och hade aldrig haft några problem tidigare”, förklarar Daniel Gebert, ”men vi hade heller aldrig haft en sådan komplex tillämpning för miniatyrmontering förut”. Tillämpningen kräver installation av 22 miniatyrventiler med filter och hylsor på en bottenplatta med en total storlek på cirka 12 cm x 14 cm med totalt 44 självgängande M1.6-skruvar med Torx-T2-huvuden. Monteringsprocessen följs av 100 % kontroll. ”Om ett fel som kräver omarbetning eller byte upptäcks är de extra arbetskostnaderna för varje enskild komponent redan uppe i cirka 20 euro”, rapporterar Gebert. Aventics var tillfreds med att använda sig av Atlas Copcos förslag, vilket innebar användning av en Microtorque-spindel i den här tillämpningen. Spindeln som övervakas och strömkontrolleras digitalt förvånade Aventics-teamet till följd av dess breda arbetsområde på 12,5 till 50 cNm (motsvarande 0,125 till 0,5 Nm) samt dess användarvänlighet och mångsidighet.

Avancerad åtdragningsstrategi överlistar materialet

Trots att de självgängande skruvarna med en diameter på 0,93 mm bara har fyra och ett halvt gängvarv genomför Microtorque-spindeln, typ QMC41-50--HM4, en trestegs åtdragningsprocess över det här mycket korta avståndet. Daniel Gebert beskriver processen i detalj: ”I början av åtdragningscykeln vrids skruvdragarinsatsen med lägre hastighet och för in verktyget i Torx-T2-skruvhuvudet. När införandet är klart växlar systemet till rotationsvinkelfasen och skruven dras åt med 500 varv/min tills huvudet kommer i kontakt med materialytan. När den här punkten har nåtts minskas spindelvarvtalet drastiskt till 210 varv/min och skruven dras åt med det slutliga åtdragningsmomentet på 18 centi-Newtonmeter i ett momentkontrollerat steg.” Eftersom rotationshastigheten kan programmeras fritt i alla stadier kan Microtorque-systemet anpassas till en mängd olika åtdragningstillämpningar. Optiska och akustiska signaler på skruvdragaren och styrenheten gör att operatören alltid har en överblick över monteringsresultatet. ”Efter övergången till kontrollerad, övervakad åtdragning föll kasseringarna till praktiskt taget noll”, rapporterar produktionsplanerare Ayhan Horoz. Till sent på hösten hade systemet genomfört 80 000 monteringscykler utan några problem.

Hålla ett vakande öga på kvalitet med detaljerade åtdragningsdiagram

Det nyutvecklade systemet från Atlas Copco kan göra ännu mer. Gebert betonar: ”Microtorque-styrenheten är extremt kompakt och grafikfunktionerna är helt enkelt fantastiska. Vi behöver bara ansluta en vanlig dator, så kan styrenheten skriva ut detaljerade kurvor och åtdragningsdiagram. Visualiseringen är tydlig och entydig. Genom analys av åtdragningsdiagram kan Aventics nu tolka åtdragningen mycket mer detaljerat och förstå exakt vad som händer i varje skede av processen. Det var helt enkelt inte möjligt med tryckluftsdrivna verktyg”.

Åtdragningsdiagram anger kvaliteten på levererade komponenter

Med hjälp av en kontrollerad Microtorque-skruvdragare monterar Frank Straubel tryckluftsdrivna komponenter för biovetenskapssektorn. Han drar åt ventilsystem med 44 extremt små M1.6-skruvar. Antalet åtdragningsåtgärder räknas automatiskt. (Foto: Atlas Copco Tools)

Som ytterligare en fördel med skruvdragarsystemet rapporterar Ayhan Horoz att det ger stöd för att bedöma kvaliteten på komponenter som köps in från leverantörer. ”Graferna ger en exakt angivelse av variationer i motståndet vid införande. Det kan inträffa om diametern hos förborrade gängade hål i formsprutade komponenter ligger utanför de angivna toleranserna. När skruven förs in upptäcker Microtorque-skruvdragaren förändringar av friktionsvärden i mikroområdet.” Aventics kan kompensera för sådana variationer genom att justera åtdragningsparametrar eller genom att kassera de komponenter som berörs och inkomma med klagomål till leverantörerna om värdena ligger för långt utanför det angivna intervallet. Tack vare det här tillvägagångssättet upptäcks även smärre variationer gällande skruvbeläggningar eller materialegenskaperna hos plastdelar.

Operatörerna uppskattar ergonomiska fördelar

Aventics kvalitetschef Daniel Gebert (vänster) och produktionsplanerare Ayhan Horoz utbytte regelbundet erfarenheter med experter från Atlas Copco under testfasen med den nya Microtorque-spindeln. ”Tack vare en trestegs åtdragningsmetod har vi minskat kasseringarna drastiskt och producerar nu mer exakt än någonsin”, säger Gebert. (Foto: Atlas Copco Tools)

Bortsett från de betydande förbättringarna inom processäkerhet och tekniska prestanda är acceptans bland arbetsstyrkan också en viktig faktor. Jämfört med tryckluftsdrivna mutterdragare är Microtorque-systemet nästan helt tyst. Dessutom stöds den lilla QMC41-50-HM4-spindeln av en linjär arm, vilket ytterligare minskar belastningen på operatören. Tack vare detta välkomnade operatörerna snabbt den nya utrustningen. ”Tack vare en trestegs åtdragningsmetod uppnår vi hög precision vid åtdragning. Därför kan vi tillämpa rätt tryck, vilket är så viktigt vid åtdragning, från första till sista åtdragningen”, säger Daniel Gebert, som köpte det mångsidiga Microtorque-systemet efter lyckade tester. ”Vi utför nu monteringsarbeten bättre än någonsin.”