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新型塑料为阀门系统带来质的飞跃

Aventics 公司更换了透析装置阀门系统的塑料部分。而以前使用的气动螺母扳手已超过规定的扭矩值。这造成螺纹出现滑牙,废品率急剧上升。解决方案是采用 Microtorque 螺丝刀。借助这种工具,新材料可以实现安全装配

“气动部件坚固而紧凑,在生命科学领域正变得越来越重要。”Aventics 股份有限公司在拉岑负责质量管理的 Daniel Gebert 说。“卫生部门日益需要电气和功能高度融合的低压应用解决方案。”他补充说。作为其公司广泛产品组合的示例,他描述了一种透析装置阀门系统:“此类部件将高精度和出色的可靠性结合在一起。我们正在不断改进我们的产品。”

塑料更换导致螺钉松动

在不断深入开发产品的过程中,Aventics 决定使用一种新型塑料作为系统的底板。但是在试生产阶段,螺钉经常会出现滑牙。Daniel Gebert 启动了解决问题的计划;工程团队仔细查看了整个应用过程,很快发现了问题的原因。以前使用的气动直柄螺母扳手不适用于新的底板材料。根据其设计性能,这种工具只能以固定的扭矩值和固定的速度拧紧螺钉。Gebert 说:“由于工具存在惯性,当自攻螺钉被拧紧时,螺纹出现滑牙。”从化学角度来看,新型塑料更为合适,但是它也更敏感。以前使用的塑料部件厚度更大,韧性和强度更高,并且在反复超过极低的指定扭矩值 18 cNm(= 18 牛厘米或一牛米的百分之十八 = 0.18 Nm)时不会损坏。更换新材料之后,Aventics 必须重新审视之前使用的拧紧系统,以确保装配过程安全进行。

医疗气动阀门装配流程

“与手持式气动直柄螺母扳手相比,Microtorque 系统更安静、更精确。”Aventics 的员工 Frank Straubel 说道。(照片:阿特拉斯·科普柯工业工具)

“我们使用气动工具已有 20 年之久,之前从未遇到过任何问题,”Daniel Gebert 解释说:“但是我们之前从未有过如此复杂的微型装配应用。”该应用要求使用总计 44 个 M1.6 自攻螺钉(Torx-T2 螺钉头)将 22 个微型阀门连同过滤器和套筒安装在总尺寸约为 12 cm x 14 cm 的底板上。装配完毕之后执行 100% 检查。“如果发现需要返工或更换的缺陷,则每个部件的额外人工成本已达到 20 欧元左右。”Gebert 报告说。Aventics 很高兴接受阿特拉斯·科普柯工具部门的建议,在此应用中使用了新开发的 Microtorque 主轴。这种数字监控和电流控制的主轴使 Aventics 团队惊讶不已,其大范围工作扭矩达到 12.5 - 50 cNm(相当于 0.125 - 0.5 Nm),而且操作简单,功能多样。

精密的拧紧策略,轻松应对材料的变化

尽管直径为 0.93 mm 的自攻螺钉只有四圈半螺纹,Microtorque 主轴(型号 QMC41-50-HM4)却在这个超短距离内完成了三级紧固过程。Daniel Gebert 详细描述了这一过程:“在拧紧周期开始时,螺丝刀刀头低速旋转,将工具插入 Torx-T2 螺钉头中。完成这一插入阶段后,系统切换到旋转角度阶段,并以 500 rpm 的转速拧紧螺钉,直到螺钉头与材料表面接触为止。一旦达到这一点,主轴转速大幅降低到 210 rpm,并在扭矩控制阶段将螺钉拧紧到 18 牛厘米的最终扭矩值。”由于转速可在所有阶段自由设定,Microtorque 系统可以适应各种拧紧应用。螺丝刀和控制器上的光学和声学信号始终能让操作员概览装配结果。生产计划员 Ayhan Horoz 报告说:“采用受控制、监测的拧紧方法之后,废品率几乎降为零。直至晚秋,系统已完成 8 万次装配循环,没有出现任何问题。

通过详细的拧紧过程规划,密切关注拧紧质量

阿特拉斯·科普柯新开发的拧紧系统可以为您做得更多,Gebert 强调说:“Microtorque 控制器非常紧凑,图示功能非常棒。我们只需要连接一台普通电脑,控制器就可以打印出详细的曲线和拧紧图示。”可视化效果一目了然、准确无误。通过分析拧紧步骤,Aventics 现在可以解读更为详细的拧紧操作,并了解拧紧过程每个阶段发生的确切情况。“这是气动工具无法实现的。”

拧紧图指示了所提供的零部件的质量

Aventics 装配工艺

Frank Straubel 使用受控的 Microtorque 螺丝刀系统为生命科学领域装配气动部件。他使用 44 个极小的 M1.6 螺钉紧固阀门系统。紧固操作自动计数。(照片:阿特拉斯·科普柯工具部门)

Ayhan Horoz 报告说,螺丝刀系统的另一个好处是,它可以帮助评估从供应商处购买部件的质量。“图形功能精确指示出插入阻力的波动情况。如果注塑部件中的预钻螺纹孔直径超出了规定公差,则会出现这种情况。在螺钉插入过程中,Microtorque 螺丝刀可检测微小范围内摩擦值的变化。”Aventics 可以通过调整拧紧参数来补偿这种波动,如果摩擦值远远超出指定范围,还可报废相关零件并向供应商提起投诉。凭借这种方法,即使螺钉镀层或塑料零件的材料特性出现微小波动,也能被暴露出来。

操作人员高度赞赏人体工程学方面的好处

Aventics

Aventics 质量经理 Daniel Gebert(左)和生产计划员 Ayhan Horoz 在新型 Microtorque 主轴的试用阶段定期与阿特拉斯·科普柯的专家交流经验。“在三级拧紧帮助下,我们已经大幅降低了废品率,现在的生产比以往更加精确。”Gebert 说。(照片:阿特拉斯·科普柯工业工具)

除了流程安全性和技术性能显著提升之外,员工的接受度也是一个关键因素。与气动螺母扳手相比,Microtorque 系统几乎没有噪音。另外,小型 QMC41-50-HM4 主轴由线型力臂支撑,进一步减轻了操作者的负担。因此,操作员很快喜欢上了新设备。“三级拧紧过程帮助我们获得了高扭矩精度。因此,整个拧紧操作我们都能施加正确的压力,这对拧紧效果非常重要,”成功试用后购买多功能 Microtorque 系统的 Daniel Gebert 说道,“我们现在的装配工作变得比以前更好了。”