Äärimmäisen tarkkaa mittausta

Kun huipputarkkoja mittauksia tehdään kolmessa vuorossa, hitaat prosessit ja työläät vanhanaikaiset mittaustekniikat voivat koetella kärsivällisyyttä ja tehokkuutta. Perinteikäs saksalainen yritys Stihl on ottanut suuren harppauksen mittaustekniikassa ja nopeuttanut merkittävästi kampiakselien ja kiertokankien laaduntarkastusta päätehtaassaan Saksan Waiblingenissa. Yrityksen käytössä on Leitz PMM-C 3D -koordinaattimittauskone ja erittäin tarkka ohjelmisto, mikä mahdollistaa käyttäjän omavalvonnan jopa monimutkaisten mittausten kohdalla.

Oli kyse sitten metsurin työjuhdasta, kotinikkarin luotettavasta työkalusta tai pelastustoimen henkiä pelastavasta korvaamattomasta apuvälineestä, Stihlin moottorisahat ovat haluttuja ympäri maailman. Jopa niin haluttuja, että Stihlin moottorisahoilla täyteen lastattuja rahtilentokoneita on pitänyt lennättää Kanadaan ja Yhdysvaltoihin täyttämään metsureiden tarpeet. 

Maailman johtavasta moottorisahavalmistajasta on kuitenkin paljon enempään. Stihl Group kehittää, valmistaa ja myy lukuisia erilaisia moottorikäyttöisiä työkaluja niin metsä-ja maatalouden kuin maisemanhoidon, rakennusalan ja kuluttajien tarpeisiin. Sen yli 10 tuoteryhmästä koostuva tuotevalikoima ulottuu puhaltimista laikkaleikkureihin ja maaporista puhdistusvälineisiin.

Vuonna 1926 perustettu Saksan Waiblingen-Neustadtissa kotipaikkaansa pitävä perheyritys työllistää tällä hetkellä noin 15 000 ihmistä ympäri maailman. Sen liikevaihto ylitti 3 miljardia euroa vuonna 2015. Samaan aikaan yritys teki vuonna 2015 yhteensä 235 miljoonan euron maailmanlaajuisilla investoinneillaan historiansa uuden ennätyksen. Hyvän yrittäjyyden hengen mukaisesti kaikki investoinnit rahoitettiin periaatteellisista syistä yrityksen omasta pääomasta. Investointien taloudellisuus ja vaikuttavuus sekä niiden tulevaisuuden turvallisuus arvioitiin myös perusteellisesti ennen päätöksen tekoa.

Investointisuunnitelmiin sisältyi tehdas 1 yrityksen päätoimipaikassa Waiblingenissa, jossa Crank Drive Centre -keskuksen laadunvarmistus kruunasi Stihlin menestysvuoden 2015 mittaustekniikassa tehdyllä suurella harppauksella. Aiempi laitteisto korvattiin äärimmäisen tarkalla 3D-koordinaattimittauskoneella.

Moottorikäyttöisten Stihl-työkalujen tärkeimmät osat, kampiakseli ja kiertokanki, valmistetaan Crank Drive Centre -keskuksessa. Näiden osien täydellinen toimivuus on perusedellytys optimaaliselle suorituskyvylle ja tärinättömyydelle, kuten myös pitkälle käyttöiälle, josta Stihlmoottorit tunnetaan.

”Tuotamme täällä keskeisen tärkeitä tarkkuusosia tiukimmilla mikroniluokan toleransseilla”, selittää Stefan Baumert, Stihlin 1-tehtaassa Waiblingenissa kampikoneiston laadunsuunnittelusta vastaavan yksikön johtaja.

Lukuisat työkaluvaihdot tekevät prosessista työlään

”Teemme täällä niin sarjatuotannon rinnalla tapahtuvaa testausta kuin hyväksymistarkastuksia”, Baumert jatkaa. ”Tarkastuksiin sisältyy ensisijaisesti muodon ja asennon mittauksia, mutta myös esimerkiksi pyöreyden, yhdensuuntaisuuden ja lieriömäisyyden tarkastukset. Tämä vaatii paljon sorminäppäryyttä ja kärsivällisyyttä, ja juuri se oli haasteena erityisesti sarjatuotannon rinnalla tapahtuvassa testauksessa.”

Koska sarjatuotannon rinnalla tapahtuvat mittaukset ovat liian monimutkaisia käyttäjän tehtäviksi tuotannon aikana, miiden suorittaminen oli hyväksymistarkastusten tapaan jätettävä laadunvarmistuksen asiantuntijoille erilliseen tarkkuusmittaushuoneeseen. Mittausprosessit vaativat nimittäin tietyn määrän kokemusta ja asiantuntemusta.

Koko prosessi oli muokattava nopeammaksi, tehokkaammaksi ja taloudellisemmaksi.

”Tähän meillä oli käytössämme erilaisia mittauskoneita, kuten muodonmittauskoneita”, sanoo Baumert muistellessaan alkuperäistä laitteistoa. ”Monien eri järjestelmien käyttäminen tarkoittaa myös moninkertaista vaivaa, lähtien toistuvasta testattavan kappaleen uudelleenkiinnittämisestä kutakin yksittäistä mittausprosessia varten. Työläys tarkoittaa ainoastaan hukkaan heitettyä aikaa.”

Tilanne vaikeutui entisestään, kun tarkkuusmittaushuoneen henkilökunta pystyi vaivoin selviytymään työkuormasta: työtä riitti ympäri vuorokauden viikon kuutena työpäivänä. ”Tämän pullonkaulan poistamista varten meidän oli jatkuvasti pyydettävä tuotanto-osaston henkilökuntaa apuun tarkkuusmittaushuoneen testauksiin”, Baumert kuvailee tilannetta. Tilanne vaati tuotanto-osaston työntekijöiden perehdyttämistä, pätevöittämistä ja valvontaa.

Lisäksi ongelmia aiheutti käyttäjän vaikutus mittauksiin. Koneet olivat erittäin tarkkoja, mutta käyttäjän vaikutuksesta johtuen menetettiin mittaustarkkuudessa esimerkiksi kampiakseleiden manuaalisen suuntauksen yhteydessä linjakaavioita käytettäessä.

Tiukkaakin tiukemmat toleranssit, rajallinen aika ja mittausten kiihtynyt tahti ovat haastava yhdistelmä jopa kaikkein kokeneimmille laadunvalvonnasta vastaaville. ”Kun täytettävänä ovat lisäksi kaikkein tiukimmat dokumentointia ja mittaustulosten toistettavuutta koskevat vaatimukset, tehtävä muuttuu äkkiä mahdottomaksi” sanoo Crank Drive Centre-keskuksen laatusuunnittelija.

Muutoksen tarve oli siis selvä – erityisesti, koska varaosien ja ohjelmistopäivitysten hankkiminen olemassa olevaan mittauslaitteistoon alkoi olla hankalaa.

”Koko prosessi oli muokattava nopeammaksi, tehokkaammaksi ja taloudellisemmaksi. Käyttäjän vaikutus mittausprosessiin oli minimoitava ja tuloksista oli saatava toistettavia”, Baumert summaa uuden mittaustekniikan tarpeen tätä taustaa vasten.

Suuria odotuksia tarkkuudelle ja toistettavuudelle

Kattavan markkinatutkimuksen ja tarkan valintaprosessin perusteella Stihl päätyi Hexagon Manufacturing Intelligencen asiantuntemukseen ja sen äärimmäisen tarkkaan koordinaattimittaustekniikkaan.

”Hexagonin asiantuntijat kykenivät parhaiten ja vakuuttavimmin selittämään, miten he pystyvät ratkaisuillaan toteuttamaan vaatimuksemme, ohjelmiston toiminnollinen laajuus mukaan lukien. Luottamus syntyi heti”, Baumert vahvistaa.

”Äärimmäisen tarkan Leitz PMM-C -koordinaattimittauskoneen kyvyn täyttää asiakkaan mikroniluokan tarkkuusvaatimukset todistimme asiakkaalle tekemällä heidän kanssaan Wetzlarin toimipaikassamme koemittauksia heidän osilleen”, selvittää Gerhard Ehling, Hexagon Manufacturing Intelligencen Regional Sales Support Manager ja Stihl-projektin koordinaattori. ”Yhtä tärkeää oli todistaa toistettavuus vastaavalla suorituskykyanalyysilla. Cg-arvolla 1,33 Stihl on tässäkin suhteessa varmoissa käsissä.”

Leitz PMM-C on siltatyyppinen 3D-koordinaattimittauskone, jossa on kiinteä silta. Siinä yhdistyvät korkean luokan tarkkuus ja poikkeuksellinen nopeus, mikä takaa optimaalisen mittaustehon. Tämän ansiosta kone selviytyy nopeasti ja taloudellisesti kaikista haastavistakin mittaustehtävistä, ja sitä voi käyttää myös hammaspyörien mittausjärjestelmänä.

Siltarakenne varustettuna valurautaisella kiinteällä sillalla ja graniittialustalla takaa pitkäkestoisen vakauden, mittausakselien jäykkyyden ja tasaisen tarkkuuden koko
mittaustilavuudessa. Servokäyttö kuulakaroineen mahdollistaa suuren mittausnopeuden. Se myös kiihtyy erittäin nopeasti lyhyillä matkoilla säilyttäen kuitenkin samalla äärimmäisen luotettavan paikanmäärityksen. Irtikytketyt X- ja Y-akselit takaavat nopeat korjausmahdollisuudet ja nopean uudelleenkäyttöönoton.

LSP-S2-mittakärjellä ja integroidulla high-speedskannauksella varustettu Leitz PMM-C kykenee myös suurten pistemäärien mittauksiin. Tämän ansiosta se sopii nopeaan muodon mittaukseen, kuten Stihlillä Waiblingenissa.

Vaihteleva high-speed-skannaus takaa optimaalisen mittausnopeuden toleranssien ja geometristen ominaisuuksien mukaan. Anturi käy nopeasti läpi pehmeät kaaret ja suorat, vaikkakin terävät kaaret ja tiukat toleranssit alentavat järjestelmän nopeutta.

Merkittävää ajansäästöä hyväksymis- ja sarjatestauksessa

”Olemme säästäneet Leitz PMM-C -koordinaattimittauskoneen ansiosta merkittävästi aikaa hyväksymistarkastuksissa”, sanoo Stihlin laatusuunnittelija Baumert tyytyväisenä.

”Aiemmin käytössä olleella laitteistolla kampiakselin koko mittausjakso vei reilut 30 minuuttia, osittain toistuvasta uudelleenkiinnityksestä johtuen. Nykyään sama onnistuu 7 minuutissa. Ja tämä suurimmalla mahdollisella tarkkuudella ja absoluuttisella toistettavuudella. Tämä jos mikä on vaikuttavaa!”

Merkittävä myötävaikutus ajansäästöön oli käyttäjäkohtaisella Hexagonin QUINDOS-mittausohjelmistoon perustuvalla käyttöliittymällä, joka räätälöitiin Stihlin tarpeiden mukaisesti. Baumert vahvistaa tämän: ”Selkeän opastuksen ja mittausohjelmien kattavan konfiguroinnin ansiosta työntekijämme käyttävät järjestelmää ongelmitta myös omavalvonnassa. Mittaukset sujuvat luotettavasti ja tarkasti jo yhden yksittäisen koulutusjakson jälkeen.”

”Tämän lisäksi käyttäjän vaikutukset mittauksiin on käytännössä poistettu kokonaan ja ohjelmisto tarjoaa optimaaliset mittaustulokset lähes automaattisesti yhdessä koneen kanssa”, lisää Hexagonin Sales Support Manager Ehling.

Näin on myös, kun testattavana on erityyppisiä osia. Yksittäisten tuoteperheiden konfiguroidut QUINDOSmittausohjelmat ja sopiva tuotteen syöttöikkuna varmistavat, että mittausprosessit pysyvät aina samoina ja että käyttäjän tarvitsee vain syöttää vastaavat osatiedot.

Lisäetua testilaitteiden kalibroinnista

Stihlin tiimi on keksinyt myös toisen käyttökohteen äärimmäisen tarkalle Leitz PMM-C-koordinaattimittauskoneelle. Vuoden 2016 puolivälistä lähtien he ovat käyttäneet konetta myös testilaitteiden, kuten mittareiden, kalibrointiin Crank Drive Centre -keskuksessa.

Vain tätä tarkoitusta varten Stihl kehitti laitteen, jolla voi kiinnittää jopa 40 tarkastusvälinettä ja suorittaa arvioinnin yhdessä mittausvaiheessa. Hexagon puolestaan vastasi mittausohjelman kehittämisestä. Tämä on loistava esimerkki Leitz PMM-C -koordinaattimittauskoneen muista käyttökohteista ja erinomaisesta joustavuudesta tämän
onnistuneen projektin puitteissa.

Nopeammin, tehokkaammin ja äärimmäisen tarkasti – nyt kaikki sujuu kitkattomasti Stihlin Crank Drive Centre-keskuksen laadunvarmistusosastolla, eikä mikään ei enää syö aikaa, hermoja ja tehokkuutta.