Mätning vid spjutspetsen

När det gäller precisionsmätning i en treskiftsprocess kan långsam och arbetskrävande mätteknik vara påfrestande för tålamod och effektivitet. Med ett kvantsprång inom mättekniken har det traditionsrika företaget Stihl i Schwaben nu ökat hastigheten avsevärt för kvalitetstestningen av vevaxlar och vevstakar vid sin huvudanläggning i Waiblingen, Tyskland. De använder koordinatmätmaskinen Leitz PMM-C 3D (CMM) och högparametriserad programvara som gör det möjligt för operatören att själv kontrollera till och med komplexa mått.

Vare sig det gäller en trotjänare för trädfällning, ett pålitligt verktyg för gör-det-själv-entusiaster, ett multifunktionsverktyg som används av armén och polisen eller livräddningsredskap för brandkårer och katastrof-team - är Stihls motorsågar eftertraktade världen över. Faktiskt har det hänt att hela fraktflygplan behövt chartras för att tillfredsställa den enorma efterfrågan på trädfällningsmaskiner i Kanada och USA.

Men världens viktigaste motorsågstillverkare kan göra mycket mer än så. Stihl-gruppen utvecklar, tillverkar och säljer en lång rad motoriserade redskap för skogs- och jordbruk, landskapsplanering, byggvaruhandel och privata användare. Deras produktsortiment sträcker sig från lövblåsar till vinkelslipar och från bergborrar till rengöringsutrustning - inom mer än 10 produktgrupper.

Det schwabiska familjeföretaget, som grundades 1926 i Waiblingen-Neustadt, Tyskland har för närvarande ungefär 15 000 anställda världen över och hade en omsättning på mer än 3 miljarder EUR under 2015. Samtidigt satte deras globala investeringar på totalt 235 miljoner EUR under 2015 ett nytt rekord i företagets historia. I god schwabisk entreprenörsanda var det en principsak att finansiera alla investeringar med företagets egna tillgångar. De genomgick också en noggrann bedömningsprocess gällande ekonomi, effektivitet och framtida säkerhet innan besluten fattades.

Investeringplanen innehöll Fabrik 1 vid företagets huvudanläggning i Waiblingen, där kvalitetskontrollen vid vevdriftscentrum krönte Stihls framgångsrika år 2015 med ett kvantsprång inom mättekniken - och bytte ut sin tidigare utrustning mot 3D CMM med ultrahög precision.

Hjärtat av de motoriserade Stihl-redskapen, vevaxeln och vevstaken, tillverkas vid vevdriftscentrum. Att dessa delar fungerar perfekt är basen för optimal prestanda och vibrationsfrihet och för Stihl-motorernas legendariskt långa livlängd.

”Det vi tillverkar här är centrala precisionsdelar med minsta tänkbara toleranser, i mikron-området” förklarade Stefan Baumert, chef för kvalitetsplaneringen för vevdrift vid Stihls Fabrik 1 i Waiblingen.

Högre arbetskostnader vid många verktygsbyten

”Vi utför normalt både testning och inspektion vid sidan av serieproduktionen” fortsatte ingenjören. ”Det gäller framför allt form- och positionsmätning, men även kontroll av rundhet, parallellitet och cylindricitet, för att bara nämna de viktigaste. En hög nivå av skicklighet och tålamod krävs här och det var just den utmaningen vi hade, särskilt när det gällde testning parallellt med serieproduktionen.”

Eftersom de är för komplexa för självkontroll av operatören under produktion måste mätningarna som följer serieproduktionen - utöver inspektionstestningen - utföras av kvalitetssäkringsspecialister i precisionsmätrummet. Mätprocesserna krävde helt enkelt en viss grad av erfarenhet och användarexpertis.

Hela processen måste renodlas för att bli snabbare, effektivare och mer ekonomisk.”En mängd olika mätmaskiner, som formmätningsmaskiner, fanns för detta” sade Baumert och mindes den tidigare utrustningen. ”Många system betyder massor av arbetskostnader, bara för att spänna fast den testade delen om och om igen för varje specifik mätprocess. Högre arbetskostnader betyder förlorad tid.”

Saker och ting ställdes på sin spets när personalkapaciteten i precisionsmätrummet knappt kunde täcka behovet vid drift 24/6. ”För att eliminera denna flaskhals måste vi i allt högre grad ta anställda från tillverkningsavdelningen för testning i precisionsmätrummet” sade Baumert om situationen. Omfattande utbildning, kvalificering och sedan övervakning av de anställda från tillverkningen krävdes för detta.

Till detta kom operatörens påverkan. Maskinerna var extremt noggranna, men en del av mätprecisionen gick förlorad på användarsidan, exempelvis när vevaxlar skulle riktas manuellt samtidigt som diagrammen ritades.

Minsta tänkbara toleranser, begränsad tid och ökad genomströmning inom mätningen - en trio som utmanar även den mest erfarna kvalitetssäkringspersonalen. ”När man dessutom måste uppfylla de hårdaste krav på dokumentation och reproducerbarhet av mätresultaten, når man snabbt gränsen för vad som är möjligt” sade kvalitetsplaneraren på vevdriftscentrum.

Det var därför tydligt att något måste göras - särskilt som det blev allt svårare att få tag i reservdelar och mjukvaruuppdateringar för den befintliga mätutrustningen.

”Hela processen måste raffineras för att bli snabbare, effektivare och mer ekonomisk; vi behövde mindre operatörspåverkan på mätprocessen och reproducerbara resultat måste uppnås” sade Baumert när han sammanfattade specifikationerna för ny mätteknik mot denna bakgrund.

Stora förväntningar på noggrannhet och reproducerbarhet

Efter omfattande marknadsundersökningar och en kritisk urvalsprocess, valde Stihl Hexagon Manufacturing Intelligences koordinatmätteknik, med dess ultrahöga noggrannhet.

”Det var specialisterna på Hexagon som bäst och mest övertygande kunde förklara för mig hur våra behov kunde uppfyllas, även när det gällde mjukvarans funktionsomfattning. Jag litade på dem direkt” fastslog Baumert.

”Det faktum att vi kunde uppfylla kundernas noggrannhetskrav inom mikron-området med hjälp av Leitz PMM-C CMM:s ultrahöga noggrannhet bekräftades för kunden genom att köra mättester på deras komponenter tillsammans med dem i vår anläggning i Wetzlar” förklarade Gerhard Ehling, regional säljsupportchef på Hexagon Manufacturing Intelligence och koordinator för Stihl-projektet. ”Lika viktig var en motsvarande kapacitetsanalys för repeterbarheten. Med ett Cg-värde på 1,33 håller vi Stihl på den säkra sidan, även här.

Leitz PMM-C är en 3D CMM av brotyp med en fast bro. Den kombinerar maximal noggrannhet med exceptionell hastighet och garanterar genomgående optimala mätningar. Detta gör det möjligt att snabbt och ekonomiskt hantera alla komplexa mätuppgifter och den kan till och med användas som centrum för utrustningsmätning.

Brokonstruktionen har en fast bro tillverkad av gjutjärn och en granitbas, vilket garanterar långvarig stabilitet, styvhet i mätaxlarna och konsekvent noggrannhet i hela mätvolymen.

Hög mäthastighet möjliggörs av servo-driven med kulskruvar, som också accelererar mycket snabbt över korta avstånd, samtidigt som de upprätthåller extremt pålitlig positionsbestämning. Frikopplade X- och Y-axlar möjliggör snabba korrektionsalternativ och snabb återstart.

Leitz PMM-C, som är utrustad med en LSP-S2-prob med integrerad höghastighets-skanning, utmärks även av sin förmåga att samla in stora volymer av punkter. Detta gör den även lämpad för snabba formmätningar, precis som hos Stihl i Waiblingen.

Variabel höghastighetsskanning säkerställer optimal mäthastighet, beroende på toleranser och geometriska karakteristika. Proben kan snabbt täcka mjuka kurvor och räta linjer, medan skarpa kurvor och små toleranser minskar systemets hastighet.

Betydande tidsbesparingar under inspektion och serietestning

”Den tid vi sparat under inspektionstestning med Leitz PMM-C är betydande” sade Stihls kvalitetsplanerare Baumert med tillfredsställelse. ”Med vår tidigare utrustning behövde vi gott och väl 30 minuter för en fullständig måttkörning på en vevaxel, delvis beroende på att vi måste spänna om den så ofta. Idag kan vi göra det på bara 7 minuter. Och det med maximal noggrannhet och absolut repeterbarhet. Det är verkligen imponerande!”

En viktig del av tidsbesparingen var det användarspecifika användargränssnittet, baserat på QUINDOS mätmjukvara från Hexagon, som anpassats efter Stihls behov. Baumert bekräftade detta. ”Tack vare tydliga användarinstruktioner och omfattande konfiguration av mätprogrammen kan våra anställda också hantera systemet helt utan problem när det gäller operatörens självkontroll. De kan utföra mätningar pålitligt och noggrant efter ett enda utbildningstillfälle.”

”Lägg till detta att operatörspåverkan i stort sett är utesluten och att mjukvaran ger optimala mätresultat nästan automatiskt, i kombination med maskinen” lade Hexagons säljstödschef Ehling.

Detta gäller även när olika typer av komponenter behöver testas. De konfigurerade QUINDOS-mätprogrammen för de individuella produktfamiljerna, i kombination med lämplig produkt-inputsmask, säkerställer att mätprocesserna alltid är desamma och att operatören bara behöver ange specifika del-data.

Extra fördelar av kalibrering av testutrustningen

Teamet hos Stihl har också upptäckt ett annat användningsområde för Leitz PMM-C:s ultrahöga noggrannhet. Sedan mitten av 2016 har de också använt CMM för att kalibrera testutrustning som mätinstrument i vevdriftscentrum.

För detta ändamål har Stihl skapat en enhet där upp till 40 testenheter kan klämmas fast och utvärderas i en enda mätprocess. Det mätprogram som används har skapats av Hexagon. Detta är ett utmärkt exempel som visar extra användningsområden och den stora flexibiliteten hos Leitz PMM-C inom ramarna för detta framgångsrika projekt.

Snabbare, effektivare och med större precision - allt fungerar smidigt på kvalitetssäkringsavdelningen i Stihls vevdriftscentrum. Nu finns det inget kvar som slösar med deras tid, nerver och effektivitet