Najnowocześniejsze technologie pomiarowe

Jeśli chodzi o bardzo precyzyjne pomiary przeprowadzane podczas pracy na trzy zmiany, powolne procesy i konwencjonalna laboratoryjna technologia pomiarowa mogą nadwyrężyć cierpliwość operatora, a także zmniejszyć dokładność i efektywność jego pracy. Dzięki "krokowi milowemu" w technologii pomiarowej, Stihl - niemiecka firma z tradycjami - znacznie przyspieszyła kontrolę jakości wałów korbowych i korbowodów w swoich głównych zakładach produkcyjnych w Waiblingen w Niemczech. Stihl wykorzystuje współrzędnościową maszynę pomiarową Leitz PMM-C 3 i wysoce sparametryzowane oprogramowanie, które umożliwia operatorowi przeprowadzenie samokontroli, nawet w przypadku skomplikowanych pomiarów.

Nie ma znaczenia czy piła mechaniczna służy do wycinki drzew, jako niezawodne narzędzie dla majsterkowiczów, wielofunkcyjne narzędzie rzemieślnicze wykorzystywane przez armię i policję, czy też jako urządzenie ratujące życie przez jednostki straży pożarnej i grupy szybkiego reagowania - piły Stihl są poszukiwane i stosowane na całym świecie. W rzeczywistości niejednokrotnie zdarzało się, iż całe samoloty transportowe musiały zostać wyczarterowywane, aby sprostać ogromnemu  zapotrzebowaniu  na  piły  dla  drwali  z  Kanady  i  USA.,

Jednak na tym nie kończą się możliwości pierwszego na świecie producenta pił mechanicznych. Grupa Stihl opracowuje, produkuje i sprzedaje różnorodne automatyczne narzędzia przeznaczone dla sektora leśnictwa i rolnictwa, a także dla architektury krajobrazu, budownictwa i prywatnych użytkowników. W ofercie firmy można znaleźć różne produkty: od dmuchaw po szlifierki kątowe oraz od przenośników ślimakowych po sprzęt do czyszczenia - urządzenia podzielono na ponad 10 grup.

Założona w 1926 roku w niemieckiej miejscowości Waiblingen-Neustadt rodzinna firma obecnie na całym świecie zatrudnia około 15 000 osób. W 2015 roku jej obroty przekroczyły 3 miliardy Euro. Jednocześnie w tym samym roku łączna wartość inwestycji Stihl na całym świecie wyniosła 235 milionów, co stanowiło nowy rekord w historii firmy. W dobrym niemieckim tonie leży, aby wszystkie inwestycje zasadniczo opłacano z własnych aktywów firmy. Zanim zostaje podjęta decyzja, przeprowadzana jest gruntowna analiza dotycząca ekonomii, wydajności i bezpieczeństwa przyszłości firmy.

Plan inwestycji obejmował Fabrykę 1 (Factory 1) w głównej siedzibie firmy w Waiblingen, gdzie zapewnianie jakości w Centrum Mechanizmów Korbowych ukoronowało pełen sukcesów rok 2015, dzięki "krokowi milowemu" w technologii pomiarowej - wymianie starego sprzętu metrologicznego na nową bardzo dokładną współrzędnościową maszynę pomiarową 3D.

Serce automatycznych narzędzi Stihl - wał korbowy i  korbowód  - są wytwarzane w Centrum Mechanizmów Korbowych. Doskonałe funkcjonowanie tych elementów stanowi postawę optymalnej wydajności i braku wibracji, jak również legendarnej długowieczności każdego silnika Stihl. 

"W tych zakładach produkujemy głównie części precyzyjne z najbardziej ścisłymi tolerancjami rzędu mikrona" - tłumaczy Stefan Baumert, Dyrektor Działu Planowania Jakości Mechanizmów Korbowych w Fabryce 1 firmy Stihl w miejscowości Waiblingen.

Większy nakład pracy jako skutek wielokrotnych zmian narzędzi

"Ogółem w naszych zakładach obok siebie przeprowadzamy testowanie i produkcję seryjną, jak również testy kontrolne" - kontynuuje dyplomowany inżynier. "Wymieniając jedynie najważniejsze cechy, czynności te polegają przede wszystkim na pomiarach kształtu i pozycji, ale również kontroli okrągłości, równoległości i walcowatości. W przypadku tego rodzaju kontroli wymagany jest wysoki poziom zręczności i duże pokłady cierpliwości. Właśnie z takim wyzwaniem musieliśmy się zmierzyć, szczególnie podczas przeprowadzania testów obok produkcji seryjnej.

Ponieważ testy te są zbyt skomplikowane dla przeprowadzenia samokontroli operatora podczas produkcji, pomiary towarzyszące produkcji seryjnej - oprócz testów kontrolnych - musiały być przeprowadzane przez specjalistów ds. zapewniania jakości w dokładnym laboratorium pomiarowym. Ostatecznie wymagało to od użytkownika pewnego stopnia doświadczenia i wiedzy.

Cały proces musiał zostać odpowiednio dopracowany, aby był szybszy, bardziej wydajny i ekonomiczny.

"Do realizacji tego celu udostępniono nam szereg różnorodnych maszyn pomiarowych, takich jak maszyny pomiarowe kształtów" - mówi Baumert, wspominając poprzednie urządzenia metrologiczne. "Jednak wiele systemów oznacza też znacznie większy nakład pracy, choćby w przypadku powtarzanych zmian mocowania mierzonej części osobno dla danego procesu pomiarowego. Większy nakład pracy oznacza stratę czasu.

Sprawy zaczynają się komplikować, gdy personel w dokładnym laboratorium pomiarowym z trudem realizuje zadania pomiarowe w systemie 24/6. „Aby wyeliminować ten przestój musieliśmy poprosić o pomoc w przeprowadzaniu testów w dokładnym laboratorium pomiarowym pracowników z działu produkcji“ - wspomina Baumert.  Jednak, aby uzyskać tę pomoc wymagane było szkolenie, wykwalifikowanie, a następnie nadzorowanie pracowników z działu produkcji.

Należy do tego jeszcze dodać wpływ operatora na proces pomiarowy. Maszyny były bardzo dokładne, ale traciły dokładność pomiarową z powodu błędów użytkownika - np. w procesie ręcznego orientowania wałów korbowych podczas rysowania wykresów liniowych.

Najbardziej ścisłe tolerancje, ograniczony czas i zwiększona wydajność pomiarowa to trio, które stanowi wyzwanie nawet dla najbardziej doświadczonego pracownika działu kontroli jakości. „Biorąc pod uwagę również konieczność spełniania najbardziej restrykcyjnych wymogów dotyczących dokumentacji i powtarzalności wyników pomiarowych, szybko dochodzimy do granic możliwości i wykonalności“ - tłumaczy planista ds. jakości w Centrum Mechanizmów Korbowych. 

Było zatem jasne, że trzeba podjąć działania, szczególnie że coraz trudniej było nabyć części zamienne i przeprowadzić aktualizację oprogramowania istniejących urządzeń pomiarowych.

„Cały proces wymagał dopracowania, aby był szybszy, bardziej wydajny i ekonomiczny - należało zmniejszyć wpływ operatora w procesie pomiarowym i uzyskać powtarzalne wyniki“ - mówi Baumert, podsumowując w tym kontekście specyfikacje i wymagania dla nowej technologii pomiarowej.

Wielkie oczekiwania odnośnie dokładności i powtarzalności

Po przeprowadzonym na szeroką skalę badaniu rynku i trudnym procesie wyboru, firma Stihl postanowiła zaufać wiedzy i doświadczeniu Hexagon Manufacturing Intelligence i ich ultra dokładnym współrzędnościowym maszynom pomiarowym.
"Specjaliści firmy Hexagon w najlepszy i najbardziej przekonujący sposób potrafili mi wyjaśnić jak nasze wymagania mogą zostać spełnione, włącznie z funkcjami oprogramowania. Hexagon od razu zdobył moje zaufanie" - wspomina Baumert.

"Fakt, że mogliśmy działać co do mikrona zgodnie ze specyfikacjami dokładnościowymi klienta, wykorzystując ultra dokładną współrzędnościową maszynę pomiarową Leitz PMM-C, został zweryfikowany poprzez przeprowadzenie w naszych zakładach w Wetzlar testów pomiarowych komponentów naszych klientów w ich obecności" - tłumaczy Gerhard Ehlin, kierownik ds. wsparcia sprzedaży regionalnej w Hexagon Manufacturing Intelligence i koordynator projektu Stihl. "Bardzo ważna była weryfikacja analizy zdolności dla powtarzalności pomiarów. Dzięki wskaźnikowi zdolności wynoszącemu 1.33, firma Stihl również w tym przypadku mogła czuć się bezpiecznie.

Leitz PMM-C jest portalową współrzędnościową maszyną pomiarową 3D ze stałym portalem. Łączy bardzo wysoką dokładność ze zdumiewającą szybkością pracy, zapewniając wyjątkowo wysoką wydajność pomiarową. Dzięki temu maszyna w sposób szybki i ekonomiczny realizuje skomplikowane zadania pomiarowe. Może służyć również jako centrum pomiarowe kół zębatych.

Główna konstrukcja maszyny składa się  z przymocowanego na stałe żeliwnego portalu i granitowej podstawy zapewniającej długotrwałą stabilność, sztywność osi pomiarowych i stałą dokładność w całym zakresie pomiarowym.

Dużą szybkość pomiarową zapewnia serwonapęd ze śrubami kulowymi, który również bardzo szybko przyspiesza na krótkich dystansach, zachowując wyjątkowo wiarygodną ustaloną pozycję. Oddzielne osie X i Y umożliwiają szybką korektę i błyskawiczne ponowne uruchomienie urządzenia.

Maszyna Leitz PMM-C, wyposażona w głowicę pomiarową LSP-S2 ze zintegrowanym bardzo szybkim skanerem, charakteryzuje się również możliwością zbierania dużej ilości punktów. Dzięki temu nadaje się do szybkich pomiarów kształtu, tak jak w zakładach Stihl w Waiblingen.

Różnorodne bardzo szybkie skanery zapewniają optymalną szybkość pomiarową w zależności od tolerancji i charakterystyk geometrii. Sonda może szybko zbadać miękkie krawędzie i proste linie, jednak ostre krawędzie i ścisłe tolerancje zmniejszają szybkość systemu.

Znaczna oszczędność czasu podczas kontroli i testów seryjnych

"Dzięki maszynie Leitz PMM-C udało nam się zaoszczędzić znaczną ilość czasu podczas przeprowadzania testów kontrolnych" - stwierdza z satysfakcją planista ds. jakości w firmie Stihl -Stefan Baumert. "W przypadku naszego poprzedniego sprzętu metrologicznego potrzebowaliśmy dobrych 30 minut na zakończenie pomiaru wału korbowego, częściowo z powodu częstego mocowania części. Dziś tę samą czynność możemy przeprowadzić zaledwie w 7 minut. I należy pamiętać, że robimy to z  maksymalną dokładnością i absolutną powtarzalnością. Jest to wręcz imponujące!" - dodaje z entuzjazmem Stefan Baumert.