Měření na ostří nože

Když dojde na potřebu přesného měření v trojsměnném provozu, pomalé procesy a pracné konvenční měřicí technologie mohou vskutku napínat trpělivost, efektivitu a výkonnost až k prasknutí. Prostřednictvím obrovského skoku vpřed v měřicí technologii nyní tradiční švábská společnost Stihl výrazně urychlila testování kvality klikových hřídelí a ojnic ve svém hlavním výrobním závodu v německém Waiblingenu. Používá k tomu souřadnicový měřicí stroj (SMS) Leitz PMM-C 3D a vysoce parametrizovaný software, který umožňuje operátorovi provádět automatickou kontrolu – dokonce i při složitých měřeních.

Ať se jedná o výkonného dříče pro kácení stromů, spolehlivý nástroj pro kutily, multifunkční nezbytný nástroj pro armádu a policii nebo o zachránce životů pro požární sbory a záchranářské týmy – motorové pily Stihl jsou vyhledávaným artiklem po celém světě. Po pravdě řečeno, někdy je potřeba vypravit plně naložené charterové lety, aby se uspokojila obrovská poptávka dřevorubců v Kanadě a USA.

Nicméně světová jednička ve výrobě řetězových pil dokáže mnohem víc. Skupina Stihl vyvíjí, vyrábí a prodává řadu motorových nástrojů pro lesnictví a zemědělství, a dále pro krajinné úpravy, sektor stavebnictví i soukromé uživatele. Její produktové portfolio zahrnuje produkty od foukačů po ruční rozbrušovačky a od vrtáků po čisticí zařízení – ve více než 10 produktových skupinách.

Rodinná švábská firma, založená v roce 1926, sídlící ve Waiblingen-Neustadtu, v Německu, v současnosti zaměstnává na celém světě přibližně 15 000 lidí a v roce 2015 překročil její obrat 3 miliardy euro. Současně činily v roce 2015 její globální investice celkem 235 milionů euro, což je nový rekord v historii společnosti. V rámci tradičního švábského podnikatelského ducha byly veškeré investice ze zásady financovány z vlastních prostředků společnosti. Před definitivním rozhodnutím rovněž proběhlo jejich důkladné zvážení z hlediska ekonomiky, efektivity a budoucího zabezpečení.

Plán investic zahrnoval Továrnu č. 1 v hlavní lokalitě společnosti ve Waiblingenu, kde zajištění jakosti v Centru klikových pohonů korunovalo úspěšný rok 2015 společnosti Stihl obrovským skokem vpřed v měřicích technologiích – výměnou předchozího vybavení 3D souřadnicovým měřicím strojem s ultravysokou přesností.

Srdce motorových nářadí Stihl, kliková hřídel a ojnice, se vyrábí v Centru klikových pohonů. Dokonalý chod těchto dílů je základem pro optimální výkon a potlačení vibrací, a tak pro legendární dlouhou životnost každého motoru Stihl.

„Tady vyrábíme naprosto přesné díly s těmi nejpřísnějšími tolerancemi v řádu mikronů,“ vysvětluje Stefan Baumert, vedoucí plánování kvality klikových pohonů v Továrně č. 1 společnosti Stihl ve Waiblingenu.

Větší pracnost v důsledku výměny řady  nástrojů„

Obecně provádíme testování během celé sériové výroby a tady provádíme závěrečnou kontrolu,“ pokračuje autorizovaný inženýr. „Ta primárně zahrnuje měření tvaru a pozice, ale také kontrolu kulatosti, souběžnosti a válcovitosti, abychom vyjmenovali ty nejdůležitější vlastnosti. Je zde vyžadována vysoká úroveň zručnosti a trpělivosti, a právě těmto nárokům jsme čelili zejména s ohledem na testování během sériové výroby.“
Protože jsou měření doprovázející sériovou výrobu – navíc k nutné kontrole – pro operátora příliš složitá na to, aby je prováděl během výroby, musela být prováděna v laboratoři přesného měření specialisty na zajištění kvality. Skutečně se jedná o měřicí procesy, které vyžadují určitý stupeň zkušeností a uživatelské odbornosti.

Celý proces bylo nutné zrychlit, zefektivnit a zhospodárnit.

„Měli jsme k tomuto účelu řadu různých měřicích strojů, například stroje pro měření tvaru,“ říká Baumert, když vzpomíná na původní vybavení. „Více systémů znamenalo rovněž vyšší pracnost, už jen kvůli opakovanému upínání zkušebního vzorku pro každý jednotlivý měřicí proces. Větší pracnost neznamená nic jiného než ztrátu času.

“Situace se zhoršila, když kapacita personálu laboratoře přesného měření sotva dokázala pokrýt šestidenní nepřetržitý provoz. „Abychom eliminovali toto úzké místo, museli jsme stále více povolávat zaměstnance z výrobního oddělení, aby prováděli testování v laboratoři přesného měření,“ říká Baumert k této situaci.

K tomu bylo zapotřebí poskytnout zaměstnancům z výroby obšírné pokyny, zajistit jejich kvalifikaci a následný dozor.K tomu se přidal vliv operátora. Stroje byly vysoce přesné, ale ztrácely část přesnosti měření na straně uživatele, například při ruční orientaci klikových hřídelí při současném vynášení čárových grafů.

Ty nejpřísnější tolerance, omezený čas a zvýšení kapacity objemu měření – trio faktorů, které zaměstnají i nejzkušenějšího pracovníka zajištění kvality. „Když potom musíte plnit také nejpřísnější požadavky na dokumentaci a reprodukovatelnost výsledků měření, brzy dosáhnete limitu toho, co je fyzicky možné,“ říká plánovač kvality v Centru klikových pohonů.

Potřeba jednat byla zřejmá – zvláště proto, že bylo čím dál tím obtížnější získat náhradní díly a aktualizace softwaru pro stávající měřicí vybavení.

„Celý proces bylo nutné zrychlit, zefektivnit a zhospodárnit; bylo potřeba, aby se zmenšil vliv operátora do měření a aby byly získány opakovatelné výsledky,“ shrnuje Baumert specifikace nové měřicí technologie formulované na základě této situace.

Velká očekávání ohledně přesnosti a opakovatelnosti

Na základě rozsáhlého výzkumu trhu a důkladného výběrového procesu se společnost Stihl rozhodla, že se spolehne na odborné schopnosti společnosti Hexagon Manufacturing Intelligence a její souřadnicové měřicí technologie s ultravysokou přesností.

„Byli to specialisté ze společnosti Hexagon, kteří mi byli schopni nejlépe a nejpřesvědčivěji vysvětlit, jak lze naplnit naše potřeby včetně funkčního rozsahu  softwaru. Okamžitě začala panovat důvěra,“  potvrzuje Baumert.

„Skutečnost, že jsme schopni splnit specifikace přesnosti ze strany zákazníka v mikronové oblasti pomocí vybraného SMS s vysokou přesností Leitz PMM-C byla ověřena zákazníkem pomocí testovacích měření na jejich komponentách v našem provozu ve Wetzlaru,“ vysvětluje Gerhard Ehling, oblastní vedoucí podpory prodeje ve společnosti Hexagon Manufacturing Intelligence a koordinátor projektu Stihl. „Právě tak důležité bylo ověření odpovídající analýzy možností opakovatelnosti. Při hodnotě Cg 1,33 jsme dokázali společnosti Stihl spolehlivě vyhovět i v tomto aspektu.“

Leitz PMM-C je mostový 3D SMS s pevným portálem. Představuje kombinaci maximální přesnosti s výjimečnou rychlostí, což garantuje optimální kapacitu měření. To umožňuje stroji rychle a ekonomicky spravovat jakkoli složitou úlohu měření a lze ho použít dokonce i v centru měření ozubených kol.

Konstrukce je tvořena pevným portálem z litiny a žulovým stolem, takže garantuje dlouhodobou stabilitu, tuhost měřicích os a konzistentní přesnost v celém objemu měření.

Vysoké rychlosti měření se dosahuje pomocí servopohonu s kuličkovými šrouby, který také velmi rychle akceleruje na krátké vzdálenosti a přitom si zachovává mimořádně spolehlivé určení polohy. Oddělené osy X a Y umožňují rychlou korekci a rychlé opětovné uvedení do provozu.

Stroj Leitz PMM-C, vybavený snímací hlavou LSP-S2 s integrovaným vysokorychlostním skenováním, charakterizuje rovněž schopnost zachycovat velké počty bodů. Díky tomu je vhodný také pro rychlé měření tvarů, právě jak to potřebuje společnost Stihl ve Waiblingenu.

Proměnné vysokorychlostní skenování zajišťuje optimální rychlost měření v závislosti na tolerancích a charakteristikách geometrie. Sonda dokáže rychle pokrýt plynulé křivky a rovné linie, ačkoli ostré křivky a přísné tolerance snižují rychlost systému.

Významná úspora času během kontroly a testování při sériové výrobě

„Úspora času, které jsme dosáhli během testovací kontroly pomocí stroje Leitz PMM-C, je významná,“ říká s uspokojením Baumert, plánovač kvality ve společnosti Stihl. „S naším předchozím vybavením jsme potřebovali ke kompletnímu změření klikové hřídele dobrých 30 minut, částečně z důvodu časté změny upínání. Dnes to dokážeme za pouhých 7 minut. Připomínám, že s maximální přesností a absolutní opakovatelností. To je nadmíru působivé!“

Výraznou část úspory času má na svědomí speciální uživatelské rozhraní založené na měřicím softwaru QUINDOS od Hexagonu, který byl přizpůsoben potřebám společnosti Stihl. Baumert to potvrzuje: „Díky přehlednému uživatelskému navádění a rozsáhlé konfiguraci měřicích programů byli naši zaměstnanci také schopni bez problémů zvládnout automatickou kontrolu systému ze strany operátora. Dokáží spolehlivě a přesně provádět měření po jediném školení.“ 

„K tomu přidejte skutečnost, že vliv operátora je prakticky vyloučen a že software poskytuje v kombinaci se strojem optimální výsledky měření téměř automaticky,“ dodává Ehling, vedoucí podpory prodeje ve společnosti Hexagon.

To je rovněž případ situace, kdy je potřeba testovat různé typy komponent. Nakonfigurované měřicí programy QUINDOS pro jednotlivé skupiny produktů v kombinaci s vhodnou maskou pro zadávání produktů zajišťují, že měřicí procesy jsou vždy stejné a že obsluha musí pouze zadat specifické údaje dílu.

Přidané výhody kalibrace testovacího vybavení

Tým ve společnosti Stihl také objevil další způsob využití mimořádně přesného stroje Leitz PMM-C. Od poloviny roku 2016 používají SMS rovněž ke kalibraci testovacího vybavení jak jsou měřidla v Centru klikových pohonů.

Právě k tomuto účelu vytvořil Stihl zařízení, do kterého lze upnout a vyhodnotit až 40 testovacích jednotek v jediném procesu měření. Naproti tomu měřicí program vytvořila společnost Hexagon. Jedná se o vynikající příklad ukazující další oblasti využití a skvělou flexibilitu stroje Leitz PMM-C v rámci tohoto úspěšného projektu.

Rychleji, efektivněji a s vyšší přesností – v oddělení zajištění kvality v Centru klikových pohonů společnosti Stihl běží vše hladce. Nyní zde už nic nenarušuje čas, nervy a efektivitu pracovníků oddělení.