Jak kontrolować jakość wciskania elementów PEM w produkcji seryjnej?

Wciskanie elementów PEM może wyglądać jak prosty etap produkcji, ale przy większych wolumenach bardzo szybko staje się procesem, który trzeba dokładnie kontrolować. Nie wystarczy sprawdzić, czy element „jest na miejscu”. Liczy się jego pozycja, siła osadzenia, głębokość, zgodność z dokumentacją oraz powtarzalność kolejnych cykli.

W produkcji seryjnej największym problemem nie jest pojedynczy błąd. Znacznie groźniejsza jest sytuacja, w której proces zaczyna stopniowo odchodzić od założonych parametrów, a nieprawidłowość zostaje wykryta dopiero po wykonaniu dużej partii.

Dlatego kontrola jakości powinna zaczynać się już podczas samego wciskania.

Sama kontrola wzrokowa nie wystarcza

Operator może łatwo zauważyć brak elementu albo bardzo wyraźnie nieprawidłowe osadzenie. Trudniej jednak ocenić wzrokowo, czy element został wciśnięty z odpowiednią siłą albo czy jego wysokość różni się od założonej o niewielką wartość.

Takie odchyłki mogą być niewidoczne na pierwszy rzut oka, ale później powodować problemy przy montażu gotowego produktu.

Dlatego przy produkcji seryjnej kontrola wzrokowa powinna być tylko jednym z elementów całego systemu jakości.

Najważniejszym parametrem jest siła wciskania

Każdy element wciskany ma określone wymagania dotyczące montażu. Zbyt mała siła może spowodować niedostateczne zakotwienie elementu w materiale.

Zbyt duża może z kolei zdeformować blachę, uszkodzić element albo niepotrzebnie obciążyć narzędzia.

Dlatego bardzo ważne jest utrzymywanie siły wciskania w zadanym zakresie.

Nowoczesne systemy serwo pozwalają kontrolować siłę z bardzo wysoką powtarzalnością. Haeger 824 eDrive wykorzystuje zamkniętą pętlę sterowania do kontroli siły, pozycji, prędkości i profilu ruchu. Producent podaje powtarzalność siły na poziomie około ±1% wartości zadanej. (haeger.com)

Głębokość osadzenia jest równie ważna jak siła

Dwa elementy mogą zostać wciśnięte z podobną siłą, ale nie oznacza to automatycznie, że znajdują się na identycznej pozycji.

Dlatego drugim kluczowym parametrem jest położenie suwaka i wynikowa głębokość osadzenia.

W rozwiązaniach serwonapędowych możliwe jest bardzo precyzyjne sterowanie pozycją. W przypadku 824 eDrive producent wskazuje powtarzalność pozycjonowania rzędu 0,02 mm. (haeger.com)

Tak dokładna kontrola jest szczególnie ważna przy elementach, które po montażu muszą zachować określoną wysokość względem powierzchni detalu.

Kontrola długości pomaga wykryć niewłaściwy element

W seryjnej produkcji bardzo niebezpiecznym błędem jest zastosowanie fastenera o prawidłowej średnicy, ale niewłaściwej długości.

Operator może nie zauważyć różnicy, szczególnie jeśli kilka podobnych elementów znajduje się w pobliżu stanowiska.

Dlatego nowoczesne maszyny Haeger mogą wykorzystywać funkcje wykrywania długości elementu. System może sprawdzić, czy podany stud lub standoff odpowiada wartości zapisanej dla danego programu.

Dzięki temu błąd zostaje wykryty jeszcze przed wykonaniem całej partii. Haeger OneTouch 5e LITE oferuje między innymi fastener detection oraz stud i standoff length detection na dwóch stacjach. (haeger.com)

Trzeba kontrolować również obecność elementu

Brak fastenera w jednym miejscu może być bardzo trudny do wykrycia na późniejszym etapie, szczególnie przy detalach posiadających kilkanaście lub kilkadziesiąt punktów montażowych.

Automatyczne podawanie powinno więc współpracować z kontrolą obecności elementu.

Dzięki temu maszyna może potwierdzić, że odpowiedni fastener rzeczywiście znajduje się w pozycji montażowej przed rozpoczęciem wciskania.

To jeden z podstawowych elementów podejścia Poka-Yoke, czyli organizacji procesu tak, aby błąd był możliwie trudny do popełnienia.

Program powinien prowadzić operatora przez cały detal

Im więcej różnych elementów PEM występuje na jednym detalu, tym większe ryzyko pomyłki.

Operator musi pamiętać nie tylko o miejscu montażu, ale również o rodzaju fastenera, narzędziu i kolejności operacji.

Właśnie dlatego systemy takie jak Haeger OneTouch 5e wykorzystują InsertionLogic oraz Insertion Graphics.

Na ekranie mogą być wyświetlane instrukcje prowadzące operatora krok po kroku przez proces. Dzięki temu łatwiej ograniczyć błędy wynikające z pomylenia pozycji lub typu elementu. (haeger.com)

SPC pozwala kontrolować proces, a nie tylko gotowy detal

Statystyczna kontrola procesu, czyli SPC, pozwala analizować dane z kolejnych cykli i wychwytywać trendy zanim pojawi się realny problem jakościowy.

To bardzo ważne w produkcji seryjnej.

Jeżeli siła wciskania zaczyna stopniowo rosnąć albo pozycja zmienia się wraz z kolejnymi partiami, może to oznaczać zużycie narzędzia, zmianę materiału albo inny problem technologiczny.

Haeger OneTouch 5e posiada zintegrowaną statystyczną kontrolę procesu, co pozwala monitorować jakość pracy w sposób bardziej systemowy niż przez kontrolowanie pojedynczych detali. (haeger.com)

Dane z każdego cyklu mogą budować traceability

Coraz więcej klientów oczekuje nie tylko prawidłowego produktu, ale również możliwości udokumentowania sposobu jego wykonania.

Właśnie tutaj pojawia się traceability.

Nowoczesne maszyny mogą zbierać informacje dotyczące parametrów poszczególnych cykli i wykorzystywać je później do kontroli jakości, analizy procesu lub dokumentacji produkcyjnej.

Haeger rozwija swoje systemy właśnie w kierunku Industry 4.0, integrując monitoring w czasie rzeczywistym i zaawansowane pozyskiwanie danych procesowych. (haeger.com)

Dlaczego traceability jest ważne?

Załóżmy, że klient zgłasza problem dotyczący określonej partii.

Jeżeli proces nie zapisuje danych, pozostaje jedynie kontrola gotowego produktu i próba odtworzenia warunków, w jakich powstał.

Jeżeli jednak parametry montażu są zapisane, łatwiej sprawdzić, czy siła, pozycja lub inne wartości w danym okresie odbiegały od standardu.

Dzięki temu dane procesowe stają się nie tylko narzędziem kontroli, ale również pomocą przy analizie reklamacji.

Materiał blachy ma wpływ na jakość wciskania

Nie można analizować samego elementu PEM bez uwzględnienia materiału, w który jest wciskany.

Grubość, twardość i właściwości blachy wpływają na sposób zakotwienia fastenera.

Zmiana dostawcy albo partii materiału może więc powodować zmianę zachowania procesu nawet wtedy, gdy używany jest dokładnie ten sam element.

Dlatego kontrola jakości powinna uwzględniać zarówno parametry fastenera, jak i właściwości detalu bazowego.

Otwór musi być wykonany prawidłowo

Bardzo duża część problemów z montażem PEM zaczyna się jeszcze przed prasą.

Średnica otworu, jego pozycja i jakość krawędzi mają bezpośredni wpływ na późniejsze osadzenie elementu.

Jeżeli otwór jest zbyt duży, za mały, zdeformowany albo posiada niepożądany grat, nawet idealnie ustawiona prasa nie naprawi błędu powstałego wcześniej.

Dlatego kontrola jakości powinna obejmować również przygotowanie otworów przed montażem.

Stan narzędzi wpływa na powtarzalność

Stempel i matryca używane do montażu również ulegają zużyciu.

Jeżeli narzędzie jest uszkodzone albo zabrudzone, może zmienić sposób przenoszenia siły na detal.

W rezultacie pojawiają się różnice pomiędzy kolejnymi cyklami mimo braku zmian w programie.

Regularna kontrola narzędzi powinna więc być częścią systemu jakości, szczególnie przy wysokich wolumenach.

Warto stosować wzorce i pierwszą sztukę

Nawet przy bardzo wysokim poziomie automatyzacji dobrze jest stosować kontrolę pierwszego poprawnego detalu.

Pozwala ona potwierdzić, że ustawiony program, narzędzia, fastenery i materiał odpowiadają dokumentacji.

Dopiero po zatwierdzeniu pierwszej sztuki warto rozpoczynać pełną serię.

Różnica polega na tym, że w nowoczesnym procesie kolejne sztuki nie są już kontrolowane wyłącznie ręcznie — system monitoruje parametry przez cały czas produkcji.

Haeger 824 eDrive daje bardzo precyzyjną kontrolę procesu

W aplikacjach wymagających najwyższej dokładności szczególnie duże możliwości daje serwonapęd.

824 eDrive pozwala sterować siłą od około 2 do 80 kN, a jego zamknięta pętla kontroluje parametry procesu w czasie rzeczywistym.

Dodatkowo system może zapisywać dane związane z siłą, przemieszczeniem i pozycją dla kolejnych cykli. Dzięki temu można wykorzystać informacje do SPC i późniejszej analizy jakościowej. (haeger.com)

OneTouch 5e sprawdza się przy dużej zmienności produkcji

Jeżeli zakład produkuje wiele różnych detali i często zmienia typy fastenerów, duże znaczenie ma nie tylko sama dokładność, ale również ograniczenie ryzyka pomyłki przy przezbrojeniu.

Haeger OneTouch 5e łączy automatyczną obsługę narzędzi, InsertionLogic, Insertion Graphics oraz zintegrowane SPC.

Dzięki temu kontrola jakości zaczyna się już przy przygotowaniu procesu, a nie dopiero po wykonaniu pierwszego wadliwego detalu. (haeger.com)

Jak kontrolować jakość praktycznie?

Najlepiej zacząć od ustalenia parametrów krytycznych dla każdego typu fastenera.

Powinny być określone wymagane ustawienie siły, położenie, narzędzia oraz tolerancje gotowego połączenia.

Następnie warto sprawdzić możliwość automatycznego wykrywania obecności i długości elementu oraz prowadzenia operatora przez kolejne punkty montażowe.

Przy produkcji seryjnej kolejnym krokiem powinno być monitorowanie parametrów każdego cyklu i wykorzystywanie SPC do wychwytywania trendów.

Dzięki temu jakość kontrolowana jest podczas procesu, a nie dopiero na końcu linii.

Najważniejsza jest stabilność, a nie maksymalna siła

Częstym błędem jest założenie, że „mocniejsze wciskanie” zapewni pewniejsze połączenie.

W rzeczywistości parametry powinny odpowiadać konkretnemu fastenerowi i materiałowi.

Nadmierna siła może uszkodzić blachę, odkształcić powierzchnię albo skrócić żywotność narzędzi.

Dlatego najważniejsze jest utrzymanie powtarzalnego, kontrolowanego procesu zgodnego z wymaganiami danego elementu.