Konepajatekniset mittaukset ja kalibroinnit

Transkriptio

1 Veli-Pekka Esala - Heikki Lehto - Heikki Tikka Konepajatekniset mittaukset ja kalibroinnit T E K N I N E N T I E D O T U S

2 A L K U S A N A T Tarkoitus Tämä tekninen tiedotus on tarkoitettu käytettäväksi yrityskohtaisia mittaus- ja kalibrointijärjestelmiä luotaessa ja kehitettäessä. Sen tarkoituksena on helpottaa organisaatioiden eri tasojen työtä mittausten edellytysten parantamisessa, laitehankinnoissa, tilakysymyksissä, mittausepävarmuuden määrityksessä, tulosten arvioinnissa sekä monissa muissa erityiskysymyksissä. Yhtenäistämällä sanastoa, ohjeita ja merkintöjä tiedotus helpottaa yritysten yhteistoimintaa erityisesti alihankinnoissa ja kaupankäynnissä. Kansainvälisiin standardeihin perustuvan yhteisen sanaston vaikutus on laaja. Tiedotus on erityisesti tarkoitettu kaiken kokoisille konepajoille lähinnä pituuden ja muodon mittauksista vastaaville henkilöryhmille, mutta sen ajatukset ovat yleistettävissä myös muitten suureitten mittauksiin. Tiivistelmä Mittaukset ovat oleellinen osa kaikkea tuotantotoimintaa. Mittauksilla tuotetaan luotettavaa tietoa tuotannon tehostamiseksi ja tuotteiden kehittämiseksi. Viime kädessä niiden tarkoituksena on laatujärjestelmän osana varmistaa yritysten kannattavuus. Tehtaassa mittaustoiminnan kannalta toiminta alkaa suunnittelusta ja siellä sen tuloksia lopulta taas hyödynnetään. Pääosa yrityksen mittaustoiminnoista liittyy kuitenkin valmistukseen ja sen säätöön. Mittaustoiminta voidaan yrityksessä organisoida monella tavalla, mutta toiminnalle on edullista selkeys. Asiakassuhteet edellyttävät sitä, että yrityksen mittaustoiminta on oikeassa suhteessa ja sidoksissa kotimaiseen ja kansainväliseen mittausjärjestelmään ja siihen liittyviin standardeihin. Mittaustoiminnan keskeisiä edellytyksiä ovat riittävät toimitilat, pätevä henkilöstö ja toimintaan sopivat mittauslaitteet ohjelmistoineen. Mittaus- ja kalibrointitilojen pitää toiminnallisesti olla lähellä valmistusta. Toimiva mittaushuone nopeuttaa mittauksia, takaa riittävän pienen mittausepävarmuuden ja antaa mahdollisuuden tehtaan sisäisiin kalibrointeihin. Käytännössä suuri osa tuotantoon liittyvistä mittauksista tehdään valmistuksen yhteydessä, jolloin mittauslaitteiden ominaisuudet ja päivittäiset kalibroinnit ovat avainasemassa. Nykyaikaiset mittauslaitteet ohjelmistoineen toimivat osittain hyvinkin automaattisesti, mutta se ei ole vähentänyt työn vaativuutta avainhenkilöille. Mittaajilta edellytetään hyvän käytännön kokemuksen lisäksi monipuolista osaamista, mm. kielitaitoa ja matemaattista sekä tietoteknistä osaamista. Osaamista on jatkuvalla koulutuksella ylläpidettävä ja kehitettävä. Toiminnallisesti mittaustoiminnassa vaaditaan jäljitettävyyttä. Se syntyy vain siten, että kaikki mittauslaitteet kalibroidaan, ohjelmien oikeasta toiminnasta varmistutaan ja kaikkien mittausten mittausepävarmuudet tunnetaan. Mittausepävarmuus on tunnettava, jotta mittaustulosten perusteella osataan tehdä oikeita johtopäätöksiä. Mittausepävarmuuden selvittämiseen käytetään usein vertailumittauksia ja toistettuja koemittauksia kirjallisuudesta saatavien perustietojen ohella. Samalla kun vertailu- ja koemittaukset palvelevat mittausepävarmuuden selvittämistä, ne antavat tietoa mittaajien osaamisesta ja henkilökohtaisista ominaisuuksista. Kuten kaikessa laatutoiminnassa, myös mittauksissa dokumentointi on tärkeätä. Dokumentointi sisältää organisaation mittaus- ja kalibrointiohjeet, tuotteiden ja mittauslaiteiden hyväksymiskriteerit, mittausepävarmuusselvitykset, henkilöiden koulutussuunnitelmat, mittauslaitteiden kalibrointijaksot, tulokset vertailumittauksista, kalibrointitodistukset ja menettelyt tulosten hyödyntämisestä. Tekijät Teoksen ovat laatineet diplomi-insinööri Veli-Pekka Esala, tekniikan lisensiaatti Heikki Lehto ja professori Heikki Tikka. Teknologiateollisuus ry:n edustajana teoksen laadinnassa oli maaliskuuhun 2003 asti Taina Hölttä ja sen jälkeen Matti Leivo. 3

3 S I S Ä LT Ö Tarkoitus...3 Tiivistelmä...3 Alkusanat...3 Tekijät Johdanto Julkaisun käsitteet Organisaatiot Kansainvälinen taso Suomalainen taso Yritystaso Tuotesuunnittelun osuus mittaustoiminnoissa Valmistuksen osuus mittaus- ja kalibrointitoiminnassa Mittaus- ja kalibrointitoiminnot erillisessä laatuosastossa Kalibroinnin ja mittauksen edellytykset Tilat Lämpötila Kosteus Värähtelyt Valaistus Puhtaus Melu sekä sähköiset ja magneettiset häiriöt Liitännät Henkilöt Koulutus Pätevyys Laitteet, ohjelmistot Yleinen tilanne Mittauslaitteet Ohjelmistot Valmistelevat toimenpiteet Mittausohje Valmistelevat toimenpiteet Hyväksymisrajat ja kustannusoptimi Tuotteen hyväksymisraja Hyväksymisrajat ja menetelmäsuunnittelu Mittauslaitteen hyväksymisrajat Esimerkki hyväksymisrajoista Jäljitettävyys Normaalit Kiinnittäminen Kiinnittäminen koordinaattimittauskoneessa Kiinnittäminen muodonmittauskoneessa Muutamia huomioita Kalibrointi ilman kalibrointilaitteita virheen erottelu

4 5.5.1 Virheiden erottelu 180 asteen käännöllä Virheiden erottelu 90 asteen käännöllä Muita virheiden erottelumenetelmiä Peruselementit Kalibrointi Kalibrointijaksot Toiminta poikkeamatilanteessa Kustannukset Mittausepävarmuus Virhelähteet Mittausepävarmuuden määritys kokein Mittausepävarmuus lähdetietojen avulla Mittausepävarmuuden laskenta Yksinkertaistettu laskenta Käsittely, säilytys, varastointi, huolto ja hallinta Käsittely Yleisiä mittausvälineiden käsittelyyn liittyviä seikkoja Dokumentointi ja merkinnät Mittalaitteiden rekisteröinti ja merkintä Mittausten hyödyntäminen Varsinaiset lopputulokset Tulosten säilytys Tulosten hyötykäyttö Kirjallisuutta...76 Liite 1 virhe ja korjaus

5 1 J O H D A N T O Mittaukset ovat oleellinen osa kaikkea tuotantotoimintaa. Mittauksilla tuotetaan luotettavaa tietoa kappaleiden mittatarkkuuden varmistamiseksi, tuotannon tehostamiseksi ja tuotteiden kehittämiseksi. Viime kädessä niiden tarkoituksena on osana laatujärjestelmiä varmistaa yritysten kannattavuus. Hajautetussa tuotannossa tuotteiden on oltava vaihtokelpoisia. Siksi mittausten on oltava jäljitettäviä. Jäljitettävyys edellyttää mittauslaiteiden ja mittausjärjestelmien mittausepävarmuuden tuntemista ja kaikkien laitteiden kalibrointia. Mittaustoiminta koskettaa yrityksen kaikkia tasoja suunnittelusta valmistukseen, tuotteiden toimitukseen ja huolto- ja varaosapalveluun. Erityisesti tuotesuunnittelussa voidaan ja kannattaa entistä enemmän hyödyntää mittaustuloksia. Mittausten pääpaino on kuitenkin edelleen valmistuksessa. Mittaukset on suunniteltava huolellisesti, jotta ne saadaan edullisesti ja oikein suoritettua. Suunnittelu koskee: olosuhteita ja tiloja, joissa mittaukset suoritetaan laitteita, joilla mittaukset suoritetaan henkilöitä, jotka mittauksista huolehtivat kalibrointeja, joilla huolehditaan mittausten jäljitettävyydestä raportointia, jolla huolehditaan tulosten hyödyntämisestä. Oikein hoidettu mittaus- ja kalibrointitoiminta antaa yritykselle merkittävän kilpailuedun. Kun mitataan oikealla tarkkuudella, tuotteet valmistuvat oikea-aikaisesti kaikki hyväksytyt tuotteet ovat vaatimusten mukaisia kustannukset ovat hallittavissa mittaustuloksia voidaan hyödyntää tuotteita edelleen kehitettäessä vastaamaan paremmin käyttäjien tarpeita. 6