Taschenbuch Impulsschrauber

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1 Taschenbuch Impulsschrauber

2 Dieses Taschenbuch erläutert die Funktionsweise von Impulsschraubern. Es soll eine Orientierung ermöglichen, wann und wie sich diese Werkzeuge einsetzen lassen. Dazu werden verschiedene, auf dem Markt erhältliche Impulsschraubermodelle einschließlich ihrer Vorteile und Wartungshinweise vorgestellt. Behandelt werden anschließend die Faktoren, die Einfluss auf die Leistung der Impulsschrauber haben, sowie geeignete Mess- und Prüfverfahren. Am Schluss finden Sie Antworten auf häufig gestellte Fragen.

3 Taschenbuch Impulsschrauber Inhalt Kapitel... Seite 1. Abgrenzung verschiedener Druckluft-Schrauberarten Aufbau eines Impulsschraubers Druckluftmotor Pulszelle Nicht abschaltende Impulsschrauber Selbst abschaltende Impulsschrauber Drehmomentaufbau ErgoPuls-Schrauber ErgoPuls-Schrauber ohne Abschaltung ErgoPuls-Schrauber mit Abschaltung Service und Wartung Die Bedeutung der Ergonomie Messwerterfassung bei Impulsschraubern Schwierigkeiten bei der Messwerterfassung Messung des statischen und dynamischen Drehmoments Welches Messverfahren ist das beste? Antworten auf häufig gestellte Fragen T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R 3

4 1. Abgrenzung verschiedener Druckluft-Schrauberarten Viele Montagearbeiten, die nicht dokumentiert werden müssen, lassen sich sehr produktiv mit verschiedenen Druckluftschraubern verrichten. Zu nennen sind im Wesentlichen Dreh-, Schlag- und Impulsschrauber. Alle drei Schrauberarten haben ihre Berechtigung. Bevor wir uns den Impulswerkzeugen intensiver widmen, sollen die Dreh- und Schlagschrauber kurz davon abgegrenzt werden. So kann der Anwender leichter erkennen, in welchen Fällen sich der Einsatz von Impulsschraubern lohnt. Drehschrauber Drehschrauber bieten ein hohes Maß an Anziehgenauigkeit, insbesondere dann, wenn sie über eine reaktionsschnelle Abschaltkupplung verfügen. Außerdem sind Qualitäts- Drehschrauber sehr robust und erreichen eine lange Lebens- 4 T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R

5 dauer. Von Nachteil ist hingegen, dass hohe Reaktionsmomente auftreten, die den Bediener belasten können. Zu seinem Schutz ist deshalb bei höheren Drehmomenten eine Momentenstütze erforderlich, insbesondere bei Drehschraubern mit Stab- oder Pistolengriff. Schlagschrauber Bei diesem Typ treten praktisch keine Reaktionsmomente auf. Verglichen mit Drehschraubern sind sie leichter und schneller. Das Funktionsprinzip des Schlagschraubers basiert auf einem rotierenden Hammer, der auf eine sich drehende Welle als Amboss schlägt. Er arbeitet also so, als würde man mit einem Hammer immer wieder auf einen Schraubenschlüssel schlagen, um eine Schraube oder Mutter zu drehen. Dadurch erzielt man zwar eine hohe Kraft und verbunden damit ein hohes Drehmoment, hat aber andererseits nur wenig Kontrolle über den Anziehverlauf. Das gilt insbesondere für nicht abschaltende Schlagschrauber. Abgesehen von der mäßigen Anziehgenauigkeit, sind die Bauteile beim Schlagschrauber durch das ständige Schlagen von Metall auf Metall einem starken Verschleiß ausgesetzt. Es entstehen hohe Lärm- und Vibrationspegel. Je nach Dauer und Stärke der von der Hand zu verkraftenden Vibrationen kann das zum so genannten Weißfinger-Syndrom führen. Impulsschrauber Sind Ergonomie, hohe Schraubgeschwindigkeit und Betriebssicherheit wichtig, sind Impulsschrauber die erste Wahl. Sie bieten dieselben positiven Eigenschaften wie Schlagschrauber. Sie sind praktisch reaktionsfrei, arbeiten sehr schnell und lassen sich leicht und gut mit einer Hand bedienen. Gleichzeitig erreichen Impulsschrauber ein hohes Maß an Genauigkeit und eine lange Lebensdauer. Wie ist das möglich? Beim Impulsschrauber erzeugt und überträgt eine hydraulische Pulszelle das Drehmoment. Die negativen Wirkungen, die beim Schlagschrauber durch das Schlagen von Metall auf Metall entstehen, werden aber vermieden. Die Pulszelle ermöglicht auch die Kontrolle des maximalen Drehmoments. Impulsschrauber geben weichere Impulse ab, mit erheblich geringeren Vibrations- und Lärmpegeln, als Schlagschrauber. T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R 5

6 Die Vorteile von Impulsschraubern Produktivität Sehr hohe Drehzahlen führen zu kurzen Schraubzyklen bei harten und mittelweichen Verbindungen Sie lassen sich leicht mit einer Hand bedienen und erreichen, bezogen auf ihr Gewicht, eine sehr hohe Leistung Genauigkeit Hohe Wiederholgenauigkeit der Drehmomente, allerdings nicht ganz so genau wie bei hochwertigen Abschalt- Drehschraubern Gute Korrelation zwischen Drehmoment und Klemmkraft Zuverlässigkeit Lange Lebensdauer bei einfacher Wartung Ergonomie Nahezu keine Reaktionskräfte Niedrige Lärm- und Vibrationspegel Geringes Gewicht Impulsschrauber und andere Schrauber im Vergleich Drehschrauber (mit Abschaltkupplung) Schlagschrauber Impulsschrauber Drehmomentgenauigkeit Drehzahl 1) Reaktionskräfte Verhältnis Leistung/Gewicht Lärm- und Vibrationspegel Die beste Lösung ist mit gekennzeichnet. 1) Für harte bis mittelweiche Schraubverbindungen 6 T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R

7 2. Aufbau eines Impulsschraubers Die Hauptbestandteile eines Impulsschraubers sind Druckluftmotor, hyraulische Pulszelle, Handgriff und Gehäuse. 2.1 Druckluftmotor Normalerweise treiben Lamellenmotoren in Einkammer- Bauweise einen Druckluftschrauber an und ermöglichen so ein sehr schnelles Einschrauben bis zur Kopfauflage. Speziell für die pulsierende Arbeitsweise von Impulsschraubern wurde jedoch ein Doppelkammermotor entwickelt. Er hat doppelte Luftein- und -auslässe, um aus niedrigen Drehzahlen besser beschleunigen und höhere Drehzahlen bei der Impulsabgabe liefern zu können. Zudem ließ sich so die Leistung steigern, ohne dass das Werkzeug größer oder schwerer werden musste. Das Einschrauben bis zur Kopfauflage erfolgt normalerweise immer schnell. Doch beim folgenden Pulsieren beeinflussen Kraft und Geschwindigkeit sehr stark die Schraubzeiten. Ein Doppelkammermotor erzeugt hier ein höheres maximales Drehmoment. T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R 7

8 Drehmoment Doppelkammermotor Drehzahl bei Impulsabgabe Drehmoment Herkömmlicher Motor Erst nach mindestens drei bis fünf Impulsen kann abgeschaltet werden Drehzahl Zeit 8 T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R 2.2 Pulszelle Die hydraulische Pulszelle ist das Herz eines Impulsschraubers, denn sie formt das vom Druckluftmotor abgegebene Drehmoment in pulsförmige Stöße um vergleichbar den Hammerschlägen eines Schlagschraubers und vervielfacht es dadurch. Da alle beweglichen Teile aber von Öl umgeben sind, bleiben Vibrationsund Lärmpegel gegenüber den Schlagschraubern gering. Gleichzeitig ist so eine lange Lebensdauer gewährleistet. Da die Impulse nur von sehr kurzer Dauer sind (0,5 bis 3 Millisekunden, je nach Schraubergröße), ist am Handgriff nahezu kein Reaktionsmoment zu spüren. Lediglich das erheblich geringere Motordrehmoment überträgt sich noch auf die Hand des Bedieners. Die Pulszelle sitzt zwischen dem Druckluftmotor und der Abtriebswelle. 2.3 Nicht abschaltende Impulsschrauber Diese produzieren so lange Impulse, bis der Anwender den Starter loslässt. Bei nicht abschaltenden Impulsschraubern kann das maximal zur Verfügung stehende Drehmoment über den Hydraulikdruck in der Pulszelle beeinflusst werden. Ein leicht regulierbares Bypassventil, das in der Pulszelle den Ölstrom entlang des Druckgefälles steuert, begrenzt auf diese Weise auch die jeweilige Impulskraft. Da es in einigen Anwendungsfällen für den Bediener von Vorteil ist, den Prozess durch manuelles Abschalten des Schraubers kontrollieren zu können, eignen sich für solche Fälle besonders die leichten, nicht selbst abschaltenden ErgoPuls-Schraubermodelle. 2.4 Selbst abschaltende Impulsschrauber Bei den selbsttätig abschaltenden Werkzeugen wird die Luftversorgung unterbrochen, sobald das vorgewählte Drehmoment erreicht ist. Das Abschaltprinzip der ErgoPuls-Schrauber nutzt die Massenträgheit. Das führt dazu, dass diese Schrauber weniger empfindlich auf unterschiedliche Verbindungshärten reagieren. Alternative Konzepte nutzen sonst üblicherweise den Hydraulikdruck in der Pulszelle, um das zur Verfügung stehende Drehmoment zu steuern. Soll der Einfluss des Bedieners möglichst gering sein, ist ein automatisch abschaltender Impulsschrauber zu bevorzugen. Die Abschaltung meldet es dem Werker, wenn der Vorgang korrekt abgeschlossen ist. Hieraus resultieren eine höhere Genauigkeit sowie höhere Anziehgeschwindigkeit. 2.5 Drehmomentaufbau Schrittweise bauen die Impulse das Drehmoment auf. Mit jedem Impuls werden die Schritte kleiner. Daraus folgt, dass man bei Abschalt-Impulsschraubern mindestens fünf Impulse zulassen sollte. Andernfalls ist mit einer zu hohen Drehmomentstreuung zu rechnen. Schrauber ohne Abschaltung sollte man dagegen laufen lassen, bis der Schraubenkopf zum Stillstand kommt.

9 3. ErgoPuls-Schrauber 3.1 ErgoPuls-Schrauber ohne Abschaltung Die Pulszelle von ErgoPuls-Schraubern kann einen, zwei oder sogar drei Drehschieber, sprich Kammern, enthalten. Sie dreht sich im Leerlauf mit der gleichen Drehzahl wie der Motor. Über eine Welle im Inneren des impulserzeugenden Mechanismus besteht direkter Kontakt zum Abtrieb, also zu Stecknuss, Schraubklinge oder Bit. Eine Nockenwelle sorgt dafür, dass ein Stahlschieber in dieser Welle gegen die Gehäuseinnenseite der Pulszelle gedrückt wird und so den Druckaufbau ermöglicht. Einkammer-Pulszelle, Modellreihe C Bei einer Pulszelle mit nur einer Kammer, also nur einem Stahlschieber, ist das mit Hydrauliköl gefüllte Gehäuseinnere im Vergleich zum Rotationszentrum exzentrisch angeordnet. Die Pulszelle dreht sich anfangs, wenn noch kein Impuls abgegeben wird, mit der gleichen Drehzahl wie der antreibende Druckluftmotor. Mit zunehmendem Drehmoment am Abtrieb setzt dann die Impulserzeugung aufgrund der Relativbewegung ein. Modell 10C Impulszelle mit nur einer Kammer Einkammer-Pulszelle T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R 9

10 1. Doppelkammer-Pulszelle, Modellreihe X und kleine XS-Schrauber Die Einkammer-Pulszelle ist nur bei kleinen Schraubern sinnvoll. Für größere Schrauber eignen sich Systeme mit zwei oder drei Kammern weitaus besser, da diese ein viel günstigeres Verhältnis von Drehmoment zu Werkzeugmasse aufweisen Erste Beschleunigungsphase Die Lamellen sind zunächst vollständig in die Vertiefungen in der Impulswelle gedrückt. Anschließend werden sie durch die Drehung der Nockenwelle aus dem Amboss heraus an die Gehäusewand der Pulszelle gedrückt. 2. Erste Abdichtposition Es ist nur ein Impuls pro Umdrehung gewünscht. Daher wird bei der ersten Abdichtposition noch kein Impuls erzeugt. Denn die Hoch- und Niederdruckkammern sind durch Überströmkanäle in Impuls- und Nockenwelle kurzgeschlossen. (Diese sind auf unterschiedlichen Achsebenen angeordnet, vor und hinter jeder Kammer. Das Öl durchströmt die Kammern in Pfeilrichtung.) 3. Zweite Beschleunigungsphase Analog zur ersten Beschleunigungsphase. Pulszellen mit zwei Kammern und damit Drehschiebern bieten mehr Leistung, ohne dass sich Größe und Gewicht des Schraubers ändern müssen. 4. Zweite Abdichtposition Ein Impuls wird erzeugt. Die Hoch- und Niederdruckkammern sind über keinen der Überströmkanäle mehr verbunden, da die Nockenwelle diese blockiert. In beiden Hochdruckkammern baut sich rasch Druck auf. Von den Lamellen wird ein Drehmomentimpuls auf die Abtriebswelle und damit auf die Schraubverbindung übertragen. Der maximale Öldruck und somit der Drehmomentbereich lassen sich mit Hilfe eines Drosselventils (Bypass) einstellen. Nach einer Winkelverschiebung (Relativbewegung) um mehrere Grad zwischen dem Impulszylinder und der Impulswelle mit 10 T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R

11 ihren Schiebern wird zwischen der Kammerinnenfläche und den Schiebern keine Abdichtung mehr gebildet. Infolgedessen sinkt der Öldruck, und ein neuer Zyklus kann beginnen. Durch den Einsatz von zwei Lamellen anstelle von einer ist es Atlas Copco gelungen, das Drehmoment zu erhöhen und dennoch eine kompakte, leichte Bauweise beizubehalten. Gleichzeitig wird dabei ein hohes Drehmoment mit nur einem starken Impuls pro Umdrehung erzeugt. Zwangsgeführte Bauweise Durch ihre patentierte Bauweise mit zwangsgeführten statt federbelasteten Lamellen unterscheiden sich ErgoPuls- Schrauber von Modellen anderer Hersteller. Die zwangsgesteuerte Lamellenführung eliminiert die Schwachstelle herkömmlicher Bauweisen von Pulszellen, nämlich die Federn. Denn diese werden bei herkömmlichen Pulszellen mit zwei Lamellen zwei Mal pro Umdrehung zusammengedrückt. Federn können aber verschleißen. Demgegenüber erfordern zwangsgeführte Lamellen weniger Wartungsaufwand. Denn die Stahlnocken unterliegen keinem Verschleiß und ermöglichen eine kompaktere Bauweise des Schraubers. Modellreihe X Die Schrauberbaureihe X mit Doppelkammer-Pulszelle bietet Modelle mit hoher Betriebssicherheit über einen breiten Bereich von Drehmomenten. Sie zeichnet sich durch ihre Doppelkammer-Pulszellen mit Zwangsführung aus, bei denen der Druckaufbau in der Pulszelle wirkungsvoller genutzt wird. Daher liefert die Baureihe X mehr Leistung als Impulsschrauber gleicher Größe mit nur einer Kammer. Modellreihe XS Hier wird die Technologie der X-Schrauber noch einen Schritt weiter vorangetrieben. Bei den Pulszellen, die mit zwei oder sogar drei Kammern ausgestattet sind (ab Modell 10 XS aufwärts), sorgt die zwangsgeführte Bauweise für ein hohes Maß an Betriebssicherheit. Durch den Einsatz von Doppelkammermotoren lassen sich Leistung und Drehzahlen bei der Impulserzeugung weiter steigern. In Kombination mit der einzigartigen Bauweise ihrer Pulszellen verfügen die Modelle der XS-Baureihe derzeit über das beste Verhältnis von erreichbarem Drehmoment zum Werkzeuggewicht auf dem Markt. T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R 11

12 Automatische Ölvolumenkompensation Ein weiteres patentiertes Merkmal bei den Modellen der C- und XS-Baureihen ist die federgesteuerte Ölvolumenkompensation, die für gleich bleibenden Druck an den Dichtringen sorgt. Eine optimale Dichtung trägt insbesondere unter harten Einsatzbedingungen zur langen Lebensdauer des Schraubers bei. Außerdem stellt ein konstanter Druck auch ein gleich bleibendes Drehmoment sicher. Bei XS-Schraubern ist diese Funktion in die Impulswelle eingebaut. Dadurch lassen sich die Länge der Pulszelle sowie die gesamte Baugröße und das Gewicht des Schraubers gering halten. 3.2 ErgoPuls-Schrauber mit Abschaltung Wie bei den XS-Schraubern, arbeiten in den drehmomentgesteuerten Impulsschraubern der Baureihen PT, PTS und PTX Doppelkammermotoren, die die Leistung und Geschwindigkeit beim Pulsieren steigern. Ein weiteres innovatives Merkmal dieser Schrauberbaureihen ist die patentierte Pulszelle mit Kolben und Rollen. Kolben Impulszylinder Rolle Nockenwelle 12 T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R Die Pulszelle bei den Impulsschraubern der Baureihen PT, PTS und PTX ist mit jeweils einem Rollen- und einem Kolbenpaar ausgestattet, das sich radial nach außen in der rotierenden Impulswelle bewegt. Durch Nocken im Impulszylinder werden sie herein- und durch die Nockenwelle herausgeschoben. Einmal pro Umdrehung wird das Öl zwischen den Kolben eingeschlossen. Die Kolben und die Rollen übertragen das Drehmoment direkt auf die Impulswelle und somit den Abtrieb. Das Abschaltsystem ein aktiver Teil des Schraubvorgangs Die Impulsschrauber der Baureihen PT, PTS und PTX sind mit einer patentierten Drehmomentabschaltung von Atlas Copco ausgestattet. Ein auf der Pulszelle angeordneter Kipphebel (träge Masse) erspürt das bei jedem Impuls abgegebene Drehmoment und steuert so die Abschaltfunktion für die Luftzufuhr. Das Erspüren des Drehmoments funktioniert mittels einer rotierenden trägen Masse, die gegen eine einstellbare Federkraft wirkt. Die Kraft, die nötig ist, um die träge Masse in Rotation zu versetzen, ist direkt proportional zu dem über den Abtrieb auf die Schraubverbindung ausgeübten Drehmoment. Bei jeder Impulsabgabe wird die Impulszelle, also auch die träge Masse des Kipphebels, abgebremst. Ist diese Kraft größer als die voreingestellte Federkraft, gegen die der Kipphebel arbeitet, rotiert die träge Masse so weit, bis die Ventilnadel sich bewegt. Der Ventildeckel schließt umgehend, die Luftversorgung wird zuverlässig unterbrochen.

13 Die Impulszelle dreht sich (1) Die Pulszelle wird abgebremst. (2) Der Kipphebel (träge Masse) dreht weiter. (3) Der Anschlagstift bewegt sich und (4) die Ventilnadel gleitet in die Öffnung und unterbricht dadurch die Luftversorgung. Trimmventil Zur Verbesserung der Genauigkeit von Abschalt-Impulsschraubern, insbesondere bei harten Schraubverbindungen und niedrigen Drehmomenten, hat Atlas Copco ein patentiertes Trimmventil entwickelt. Diese ausgeklügelte Konstruktion besteht aus einem am Luftauslass angebrachten, einstellbaren Ventil. Geschlossen erzeugt es einen Gegendruck und senkt auf diese Weise die Motordrehzahl. A. B. A: Trimmventil ganz geöffnet volle Drehzahl B: Trimmventil fast geschlossen Gegendruck reduziert die Leerlaufdrehzahl T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R 13

14 Drehzahl/ Kraft Einschrauben bis zur Kopfauflage Druck Beginn des Pulsierens Abschaltung Pulsieren RE-Signal Zeit Zeit Nach der Kopfauflage der Schraube beginnt der Drehmomentaufbau der Motor stoppt bei jedem Impuls. Der Luftstrom wird durch die Auslassöffnung eingeschränkt. Daher hat das Trimmventil keinen wesentlichen Einfluss auf Kraft und Drehzahl beim Pulsieren, es lässt sich aber zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl nutzen. Allerdings müssen mehr Impulse aufgebaut werden, das Werkzeug hat mehr Zeit bis zum Abschalten das Drehmomentergebnis wird genauer. Reduzierung der Leerlaufdrehzahl Die Energie beim ersten Impuls verhält sich proportional zum Quadrat der Drehzahl. Schon eine geringfügig reduzierte Drehzahl führt deshalb zu einer erheblich geringeren kinetischen Energie und steigert die Genauigkeit (kein so genanntes Überschießen des Drehmoments). Wird die Leerlaufgeschwindigkeit mit dem Trimmventil um 10 % verringert, sinkt die kinetische Energie schon um 19 %. Wird die Geschwindigkeit um 30 % verringert, sinkt die kinetische Energie um immerhin 51 %! Unschlagbare Leistung unter allen Bedingungen Für eine besonders hohe Wiederholgenauigkeit des aufgebrachten Drehmoments, bei harten ebenso wie bei weichen Schraubverbindungen, sorgt das patentierte Autotrimm-Ventil, das im Schalldämpfer eingebaut ist. Dieses Ventil reduziert die Leerlaufdrehzahl in der Einschraubphase und öffnet automatisch nach erfolgter Kopfauflage. Der Vorteil kommt insbesondere dann zum Tragen, wenn harte und weiche Verbindungen zu verschrauben sind. Bei harten Schraubfällen ist, wie oben beschrieben, eine reduzierte Leerlaufdrehzahl erwünscht. Bei weichen Verbindungen soll aber nach erfolgter Kopfauflage die Auto- trimm- Ventil maximale Leistung zur Verfügung gestellt werden, um nicht allzu viele Impulse bis zum Abschalten zu benötigen. Hier öffnet das Autotrimm-Ventil automatisch, volle Leistung ist garantiert. Es genügt, das gewünschte Drehmoment einzustellen, den Rest erledigt das Ventil ganz egal, ob es sich um harte oder weiche Schraubverbindungen handelt. PTS-/PTX-Prozesssteuerung, Schrauber mit Signalausgang Die ErgoPuls-Schrauber der Baureihen PTS und PTX sind auch mit Signalausgang zur Prozesssteuerung erhältlich. Ein Überwachungsinstrument (RE-Schraubcontroller) zählt dann die durchgeführten Verschraubungen (Zykluskontrolle) und erkennt ein vorzeitiges Abschalten sowie andere Unregelmäßigkeiten im Anziehprozess. Nach der Kalibrierung des Betriebsdrucks und der Impulsdauer für den korrekten Ablauf eines bestimmten Schraubfalls überprüft der RE-Schraubcontroller, ob das Signal das richtige Druckintervall erreicht und lange genug aufrechterhält. So lässt sich sicherstellen, dass der Abschaltdruck erreicht und für einen kurzen Moment aufrechterhalten wird. Ein vorzeitiges Abschalten oder eine Kaltverschweißung des Gewindes ( Gewindefressen ) äußern sich in einer sehr kurzen Impulsdauer, die wiederum zur Abschaltung führt. Auch wenn der 14 T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R

15 Montagestation Montage Nacharbeit Signallicht und Alarm Signal zur Zeitkontrolle Alarmsignal I.O. -Signal RE-Schrauber RE-Schraubcontroller Schrauber nicht abschaltet, weil der Bediener entweder den Starter zu früh loslässt oder die Schraube ausreißt, wird der Abschaltdruck nicht erreicht und der Schraubzyklus als Nicht-i.O. erfasst. Dagegen werden alle akzeptierten Schraubverbindungen ( I.O. -Verbindungen) vom Schraubcontroller aufgenommen und gezählt. Anmerkung: Es erfolgt keine Messung des Drehmoments! Rückmeldung und Signalausgang zur Liniensteuerung Für Anwendungsfälle, bei denen die Qualität der Schraubverbindungen eine entscheidende Rolle spielt, eröffnen RE-Schraubcontroller neue Möglichkeiten der Liniensteuerung. Denn nur, wenn der Bediener das i.o. des Schraubcontrollers erhält, wird das Werkstück freigegeben und zur nächsten Station der Montagelinie weitergeleitet. Erkennt das System Fehler bei der Qualität oder der Anzahl der in der Montagestation durchgeführten Verschraubungen, wird die Linie angehalten. Eine derartige Steuerung trägt entscheidend zur Produktqualität bei, denn sie verhindert, dass Mängel von einer Station zur nächsten weitergeleitet werden. Eine Kammer (C) Schrauber ohne Abschaltung Doppelkammer (X, 6 bis 8XS) Drei Kammern (ab 10XS) Schrauber mit Abschaltung Eingangssignal Drehmoment-Abschaltung (PT, PTS, PTX) Einsatzdauer Drehmomentgenauigkeit Verhältnis Leistung/Gewicht Lärm- und Vibrationspegel Die beste Lösung ist mit gekennzeichnet 1) Bedienerabhängig 2) Bedienerunabhängig T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R 15

16 Neue Leichtgewicht-Impulsschrauberbaureihe PTX mit Abschaltung Atlas Copco hat unlängst die Schrauberbaureihe ErgoPuls PTX auf den Markt gebracht. Mit bewährter Technologie und einer außergewöhnlich starken Impulszelle setzt die Ergo- Puls PTX neue Standards in Sachen Leistungsdichte und Genauigkeit. Diese leichtgewichtigen Impuls-Abschaltschrauber bieten hervorragenden Bedienerkomfort sowie hohe Leistung für die schnelle Montage und zudem mehr Drehmoment als andere Schrauber vergleichbarer Größe. Möglich wird dies durch die erhöhte Leistung der Pulszellen. Um der damit verbundenen größeren mechanischen Belastung standhalten zu können, sind Impulszylinder und -wellen besonders robust ausgeführt. Alle ErgoPuls-Schrauber der Baureihe PTX sind mit einem Trimm- oder Autotrimm-Ventil ausgestattet und verfügen serienmäßig über einen Signalausgang (RE) zur Prozesssteuerung. Ebenfalls serienmäßig ist die Ölvolumenkompensation an Bord, um gleich bleibenden Druck auf den Dichtungen zu gewährleisten. Diese Funktion trägt zu einer langen Lebensdauer mit konstant hohen Drehmomenten bei. 3.3 Service und Wartung ErgoPuls-Schrauber sind so konzipiert, dass sie nur geringen Wartungsaufwand verursachen und eine lange Lebensdauer haben. Die Betriebsanleitungen und Ersatzteillisten von Atlas Copco enthalten wichtige Angaben zur vorbeugenden Wartung. Diese ist denkbar leicht, wenn der Anwender ein paar einfache Regeln beachtet und die passenden Ersatzteil-Ausrüstungen verwendet. Eine Überholung und Reinigung empfiehlt sich bei Impulsschraubern nach jeweils Lastspielen oder häufiger, wenn der Schrauber stark beansprucht wird oder nicht richtig funktioniert. 16 T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R

17 Richtiger Ölstand Für die optimale Leistung muss der Ölstand in der Pulszelle auf dem richtigen Niveau sein. Mit Hilfe einer einfachen Injektionsspritze lässt sich Öl schnell und einfach nachfüllen. Sowohl ein zu hoher als auch ein zu niedriger Ölstand beeinträchtigen aber die Leistungsfähigkeit des Schraubers. Um das Hydrauliksystem der Pulszelle nicht zu verunreinigen, sollten Wartungsmaßnahmen nur in einer sauberen und staubfreien Umgebung erfolgen. Wie lässt sich der korrekte Ölstand eines Schraubers erkennen? Befolgt der Anwender die Anweisungen in der Ersatzteilliste zum Ein- und Nachfüllen von Öl, sollte der richtige Ölstand in der Pulszelle gewährleistet sein. Auch das Betriebsverhalten des Schraubers liefert wichtige Hinweise. Drehmoment Impulsschrauber mit Abschaltung Maximum Impulsschrauber ohne Abschaltung Minimum Anzahl Anziehvorgänge/Öltemperatur in der Pulszelle Ein zu hoher Ölstand in der Pulszelle führt zu einer niedrigeren Impulsfrequenz, starken Impulsen und einer niedrigen Schraubgeschwindigkeit. Bei Schraubern der Baureihen PT, PTS und PTX nimmt das Drehmoment nach einer Reihe rasch nacheinander angezogener Schraubverbindungen zu. Bei ErgoPuls-Schraubern ohne Abschaltung verursacht ein zu hoher Ölstand nach einer Weile geringere Drehmomentwerte. Ein zu geringer Ölstand in der Pulszelle führt zu einer hohen Impulsfrequenz, schwachen Impulsen und unter Umständen zu einer Verringerung des Drehmoments, insbesondere dann, wenn der Schrauber längere Zeit nicht benutzt wurde (weil das Öl dann Raumtemperatur angenommen hat). Nähere Informationen zu Kundendienst und Wartung... finden Sie in der Betriebsanleitung und der Ersatzteilliste, die jedem Schrauber beiliegt. T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R 17

18 18 T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R 3.4 Die Bedeutung der Ergonomie Ergonomische Aspekte stehen bei allen Atlas-Copco-Werkzeugen schon im Konstruktionsstadium im Vordergrund. Bei ErgoPuls-Schraubern sind die ergonomischen Eigenschaften zu einem guten Teil augenfällig, so etwa der leicht bedienbare Umsteuerhebel, der schwenkbare Schalldämpfer, die Leichtgewichtsbauweise und die ausgewogene Gewichtsverteilung. Doch ErgoPuls-Schrauber haben noch viel mehr zu bieten...

19 Vorteile für den Bediener ErgoPuls-Schrauber sind so konzipiert, dass der Werker möglichst wenig belastet wird. Es wirken nahezu keine Reaktionskräfte auf sein Handgelenk. Der zweistufige, von Rechts- und Linkshändern gleichermaßen leicht zu bedienende Drückerstarter reduziert die Belastung des Fingers. Zusätzlichen Komfort bietet der gummierte Softgrip-Handgriff. Vibrationsarmes Arbeiten Ein geringer Vibrationspegel ist ein wichtiger ergonomischer Vorteil, der zudem zu erhöhter Genauigkeit und Produktqualität sowie längerer Lebensdauer des Schraubers beiträgt. Bei acht bis 80 Impulsen pro Sekunde (je nach Größe des Schraubers) und einem geringen Vibrationspegel in Kombination mit den spielfrei sitzenden, vibrationsgedämpften Steckschlüsselverlängerungen von Atlas Copco, ist gewährleistet, dass es nicht zu einem vorzeitigen Verschleiß der Verlängerungen kommt. Vorteile für das Arbeitsumfeld Alle ErgoPuls-Schrauber sind mit ölfreien Motoren ausgestattet. Das entlastet das Arbeitsumfeld. Denn die Atemluft wird nicht durch Ölnebel belastet, und es gibt keine rutschigen Schrauber mehr. Zudem ist der Werker nicht länger Allergierisiken durch Öl ausgesetzt, die sonst durch den Kontakt mit Haut und Haaren entstehen könnten. Steigerung der Produktivität Da die Betriebskosten einen erheblichen Teil der Produktionskosten ausmachen, können ergonomisch optimierte Werkzeuge und Arbeitsplätze die Gesamtproduktivität steigern. In Ergonomie am Arbeitsplatz zu investieren lohnt sich, denn der Komfort des Bedieners steigt und damit langfristig seine Leistungsfähigkeit, was wiederum die Kosten senkt. T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R 19

20 Pulszellen-Gehäuse Öl Masse der Impulswelle Steckschlüssel Torsionssteifigkeit der Schraube Reibung Härte der Schraubverbindung Schrauber und Schraubverbindung vereinfachte Darstellung 4. Messwerterfassung bei Impulsschraubern Das Anziehdrehmoment lässt sich entweder dynamisch, also während des Anziehens der Schraube, oder statisch zur Kontrolle messen. Für das dynamische Messen muss ein Sensor in den Schrauber eingebaut oder zwischen Schraube und Werkzeug geschaltet werden. Bei der statischen Variante kann ein Drehmomentschlüssel eingesetzt werden, der über eine federbelastete Drehmomentskala oder eine Lastmesszelle verfügt. Detaillierte Infos zur Schraub- und Messtechnik finden Sie im Taschenbuch Einführung in die Schraubtechnik von Atlas Copco Tools, das ebenfalls kostenlos erhältlich ist. Die dynamische Messung der von Impulsschraubern aufgebrachten Drehmomente gestaltet sich komplizierter als bei Drehschraubern. In der Tat gibt es noch immer kein standardisiertes Verfahren zur Messung bei Impulsschraubern. In diesem Kapitel geht es um die bestehenden Messverfahren bei Impulsschraubern und die Erklärung, warum es so schwierig ist, dabei aussagefähige Ergebnisse zu erzielen. 4.1 Schwierigkeiten bei der Messung von Impulsschraubern Das Anziehen von Schraubverbindungen mit Impulsschraubern lässt sich mit dem Einschlagen von Nägeln mit einem Hammer vergleichen. In diesem Fall wirkt der Impulsschrauber wie ein Feder-Masse- System zwischen Hammerkopf und Nagel. Die Federn entsprechen der Kompression des Hydrauliköls und der Torsion im System. Zu den Massen gehören die Impulswelle, der Steckschlüssel und die Schraube selbst. Da Impulsschrauber das Drehmoment über mehrere Schläge (Impulse) aufbringen, werden die Federn und Massen bei jedem Impuls gespannt. Dazu wird ein Teil der Energie benötigt, die das Gehäuse der Pulszelle vom Motor aufgenommen hat. Jede Veränderung dieses Systems bewirkt eine Zunahme an Masse und Torsion im System. Verlängerungen sind ein typisches Beispiel dafür. Doch sogar ein Inline-Messwertaufnehmer zur Drehmomentmessung kann das aufgebrachte Drehmoment beeinträchtigen. Um also Drehmomentverluste und Komplikationen bei der Messwerterfassung zu vermeiden, ist unbedingt darauf zu achten, nur für Impulsschrauber geeignetes Zubehör zu verwenden. Dazu gehören speziell geführte Steckschlüssel oder Verlängerungen. Ausgeschlagenes Zubehör führt zu ungenaueren Schraubergebnissen und zu einem erhöhten Verschleiß des Werkzeugs teure Reparaturen sind die Folge. Der Aufbau des Drehmoments in der Schraubverbindung Die erste Spitze eines jeden Impulses stimmt in Wirklichkeit nicht mit dem aufgebrachten Drehmoment überein. Das liegt an der anfänglichen Haftreibung, die zunächst überwunden werden muss, bevor sich die Schraube zu drehen beginnt. Diese nur zu Beginn auftretende Reibung ist immer größer als die Gleitreibung, also der Widerstand beim Eindrehen der Schraube. Diese Unterschiede werden allmählich geringer und verschwinden nach einigen Impulsen ganz. Was den Aufbau des Drehmoments betrifft, so nimmt der Drehmomentanstieg, der durch jeden weiteren Impuls erzeugt wird, mit der Anzahl der Impulse ab. Daher lässt sich erst nach mindestens fünf Impulsen eine genaue und reproduzierbare Abschaltung erzielen. Der Drehmomentanstieg beim letzten Impuls ist dann ziemlich gering und die Impulsform weitgehend normal. 20 T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R

21 Drehmoment 50ms ~1.5ms Zeit Die Anfangsimpulse beginnen immer mit einer hohen, kurzen ersten Spitze, gefolgt von einer niedrigeren, längeren zweiten. Die erste Spitze entsteht dadurch, dass die Haftreibung zu überwinden ist, um die Schraube aus der Ruheposition in Bewegung zu versetzen. Diese Spitze verschwindet allmählich, wenn sich die Schraube nach der Kopfauflage kaum noch dreht. Nur dann ist es möglich, genauere Messergebnisse zu erzielen. Variierende Impulsformen Ein weiteres Problem stellt die unregelmäßige Form der Impulse dar. Formen und Eigenschaften der Impulse ändern sich abhängig von der Art des Schraubers, des Schraubfalls und, wie bereits geschildert, während des Schraubvorgangs. Der Abschaltmechanismus reagiert wahrscheinlich auf die höchste Spitze, obwohl diese nicht dem wirklich auf die Schraubverbindung aufgebrachten Drehmoment entspricht. Das aber kann zu einem zu geringen Drehmoment führen! Auch eine dynamische Messung wird normalerweise diesen unkorrekten Spitzenwert erfassen. Die von Impulsschraubern mit Doppelkammer-Pulszellen (ErgoPuls X und XS) erzeugten Impulse sind zeitlich kürzer als bei Einkammer-Modellen. Die XS-Schrauber mit drei Kammern erzeugen noch kürzere und stärkere Impulse. Die Impulse bei der Schrauberbaureihe ErgoPuls PT bewegen sich, gemessen an ihrer Länge, zwischen denen der X- und XS-Baureihen. Im Allgemeinen sind kürzere Impulse schwieriger zu messen. Klemmkraft Normalerweise sprechen wir bei Schraubwerkzeugen über die Messung von Drehmomenten. Doch es ist nicht das Drehmoment, das eine Schraubverbindung tatsächlich zusammenhält. Der in Wirklichkeit wichtigste Anziehparameter ist die Klemmkraft (oder Vorspannkraft). Weil aber diese Klemmkraft schwierig direkt zu messen ist, wird stattdessen üblicherweise das Drehmoment (als indirektes Maß für die Klemmkraft) gemessen. Auch hier sei auf das Taschenbuch Einführung in die Schraubtechnik verwiesen. T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R 21

22 50 % Gewindekopfreibung 10 % Klemmkraft 40 % Gewindereibung Reibung Bei der Diskussion über den Zusammenhang zwischen Drehmoment und Klemmkraft ist zu bedenken, dass nur etwa 10 % des Drehmoments tatsächlich als Klemmkraft in die Schraubverbindung eingehen. Durchschnittlich 90 % des Drehmoments werden nämlich zur Überwindung der Reibung benötigt 40 % im Gewinde und 50 % unter dem Schraubenkopf. Geringe Unterschiede bei der Reibung führen zu beträchtlichen Abweichungen bei der Klemmkraft, selbst wenn mit dem gleichen Drehmoment montiert wird. Das zeigt, wie wichtig für die Montage gleich bleibende Materialqualität und Oberflächenbeschaffenheit sind unabhängig davon, welches Schraubwerkzeug eingesetzt wird (dazu ebenfalls mehr im Atlas-Copco-Handbuch Einführung in die Schraubtechnik ). 4.2 Messung des statischen und dynamischen Drehmoments Das Drehmoment kann man wie bereits erwähnt auf zwei verschiedene Weisen messen: statisch oder dynamisch. Bei der Messung des statischen Drehmoments mit einem Drehmomentschlüssel misst man das so genannte Residualdrehmoment (das nach dem Anziehen verbliebene Drehmoment). Hingegen erfolgt die Messung des dynamischen Drehmoments unmittelbar während des Anziehvorgangs mit einem Inline-Messwertaufnehmer. Mit einem Drehmomentschlüssel lässt sich das Residualdrehmoment messen, ein Inline-Messwertaufnehmer misst während des Anziehens. 22 T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R Messung des statischen Drehmoments Die Messung des statischen Drehmoments oder Residualmoments ist derzeit die verlässlichste Methode zur Drehmomentmessung von Impulsschraubern, bringt aber eine Reihe von Nachteilen mit sich. Zudem dauert sie länger als die Messung des

23 dynamischen Pendants. Die Messung des statischen Drehmoments ist bedienerabhängig. Unterschiede bei der Handhabung des Drehmomentschlüssels können zu Messwertabweichungen führen, insbesondere bei harten Schraubverbindungen. Unabhängig davon, wie gleichmäßig ein Bediener auch die Messungen des statischen Drehmoments durchführt, es wird immer wieder zu Messwertab-weichungen kommen. In der Regel werden bei Messungen des statischen Drehmoments zwischen 5 und 10 % höhere Drehmomentwerte ermittelt, als tatsächlich vorhanden. Um Fehler beim Ablesen der angezeigten Drehmomente zu vermeiden, sollte das Messinstrument über eine gut ablesbare, am besten digitale Anzeige verfügen. Messung des dynamischen Drehmoments Die Messung des dynamischen Drehmoments mittels Inline- Messwertgeber wirkt im ersten Augenblick einfach und unproblematisch. Jedoch gestaltet sich die Messung nicht ganz so einfach, da viele Einflüsse das Ergebnis verfälschen können. Die dynamische Messung erlaubt es aber, Veränderungen des Werkzeugs mit der Zeit zu erkennen. Ein weiterer Vorteil ist das leichte Aufnehmen der Drehmomentdaten. Ein an ein Messgerät (ACTA 3000) angeschlossener Inline- Messwertaufnehmer zur Messung des Drehmoments während des Anziehvorgangs. Ein Drehmoment-Messwertaufnehmer misst das auf die Schraubverbindung aufgebrachte Drehmoment während des Anziehvorgangs. Er übermittelt seine elektrischen Signale an ein üblicherweise mit einem Spitzenwertspeicher ausgestattetes Messinstrument und zeigt und speichert den höchsten Messwert als Drehmoment. Drehmoment Nachteile bei der Messung des statischen Drehmoments Drehwinkel Die obige Kurve zeigt das Drehmoment als Funktion des Drehwinkels bei der Messung des statischen Drehmoments. 1. Tatsächliches Residualmoment. Ein präzise dynamisch aufgebrachtes Drehmoment führt zu weniger Setzerscheinungen. 2. Losbrechmoment. Die anfängliche Haftreibung ist höher als die Gleitreibung. Das führt zu einer Drehmomentspitze, wenn die Schraube aus der Ruheposition in Bewegung versetzt wird. 3. Nachziehen der Schraubverbindung: Wenn der Bediener den Drehmomentschlüssel weiterdreht, wird die Schraube immer fester angezogen. Drehmoment und Klemmkraft nehmen in dem Maße zu, wie die Schraube weitergedreht wird, und zwar insbesondere bei harten Schraubverbindungen. Anmerkung: Mit Hilfe des elektronischen Drehmomentschlüssels MRTT und eines Messgeräts ACTA 3000 sind Messungen des statischen Drehmoments möglich, bei der die von der Haftreibung verursachte Spitze unterdrückt wird. T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R 23

24 Die Messung des dynamischen Drehmoments bei Impulsschraubern hat drei Fehlerquellen: 1. Messwertabweichungen, 2. die nicht zutreffende Annahme, dass das am Schrauberabtrieb erzeugte Drehmoment das tatsächliche Drehmoment ist, das als Klemmkraft in die Schraubverbindung eingeht und 3. die Filterung des Messsignals des Messwertgebers. Messwertabweichung Es ist wichtig, sich bewusst zu machen, dass die ersten Impulse anfängliche Spitzen aufweisen, die nicht dem aufgebrachten Drehmoment entsprechen, sondern lediglich der Überwindung der Haftreibung. Ein Messinstrument mit Spitzenwertspeicher zeigt dann den höchsten Spitzenwert an (A in der unten stehenden Grafik obwohl B das tatsächlich aufgebrachte Drehmoment ist). Das bedeutet einen Messfehler von ± 5 bis 15 %. Erst nach drei bis fünf Impulsen hat sich die Impulsform normalisiert, ab dann reduziert sich der Messfehler erheblich. Drehmoment A B 24 T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R Zeit Einflüsse auf die Messung von Drehmomenten Anders als bei konventionellen Drehschraubern, die den Drehmomentaufbau gleichmäßig erzeugen, beeinflussen die schlagenden Massen und Federn des Schraubers sowie die Torsion des Steckschlüssels und der Schraubverbindung selbst das Schraubergebnis stark. Sie vernichten einen Teil des Drehmoments, welches der Impulsschrauber erzeugt, bevor dieses die Schraubverbindung erreichen kann. Verlängerungen und sogar Inline-Messwertaufnehmer verstärken diesen Effekt noch. Außerdem kann in einigen Fällen die zusätzliche Massenträgheit einer kurzen Verlängerung oder eines schweren Steckschlüsseleinsatzes zu einer Zunahme des auf die Schraubverbindung aufgebrachten Drehmoments führen. Infolgedessen kann ein dynamisch gemessenes Drehmoment erheblich von dem tatsächlich vorliegenden abweichen. Geführte Steckschlüssel oder geeignete Verlängerungen führen zu wesentlich genaueren Drehmomentergebnissen, da wegen des fast spielfreien Sitzes der Komponenten das erzeugte Drehmoment optimal auf die Schraube übertragen wird.

25 Filterung der Signale Das dritte Problem, das sich bei der dynamischen Messung des Drehmoments ergibt, ist die Art und Weise, wie der Drehmomentwert gebildet wird. Erfassung und Umwandlung des Drehmoments in ein elektrisches Signal erfolgen mit einem Drehmoment- Messwertaufnehmer. Das Drehmomentsignal gibt abhängig von der Zeit Auskunft über das Drehmoment und taucht selbst mit einer bestimmten Frequenz auf. Es wird überlagert von den so genannten Hintergrundgeräuschen, die durch den schlagenden Betrieb erzeugt werden. Klappernde, ausgeschlagene Steckschlüssel und Verlängerungen verstärken diesen Effekt. Um das durch den Messwertgeber erzeugte Signal präzise mit einem Kalibrierwert vergleichen und in einen Drehmomentwert umwandeln zu können, müssen zuvor diese Geräusche (hochfrequentes Rauschen) herausgefiltert werden. Der Großteil dieses Rauschens besteht aus relativ hohen Frequenzen im Bereich von über 3000 bis 4000 Hz. Mit Tiefpassfiltern lassen sich alle Frequenzen oberhalb der Filter-frequenz entfernen. Das ist bei Drehschraubern relativ unkompliziert. Wie die nebenstehende Grafik zeigt, kann sich beim Anziehen einer sehr harten Schraubverbindung eine Drehmomentkurve mit einer Spitze von 20 ms ausbilden. Diese 20-ms-Spitze entspricht einer Hauptfrequenz von 50 Hz (1/20 ms). Bei einer Filterfrequenz von 500 Hz (Standard bei Drehschraubern) ergibt sich dann ein Drehmomentwert, der zu 100 % dem wahren Drehmoment entspricht. Anders sieht dies aus, wenn man eine Impulslänge von 1 ms betrachtet, die einer Hauptfrequenz von 1000 Hz (1/1 ms) entspricht. Wenn dann Impulse erzeugt werden, entstehen durch Spiel und Massen zwischen Schrauber und Schraubverbindung höhere Frequenzen, die sich auch auf das wahre Drehmoment auswirken. Das erklärt, warum es so schwierig ist, eine Filterfrequenz zu finden, die bei allen Arten von Schraubverbindungen die besten Drehmoment-Messwerte liefert. Denn die Impulslängen unterschiedlicher Impulsschrauber variieren zwischen 0,5 ms (kleine Impulswerkzeuge) bis etwa 3 ms (große Impulswerkzeuge). Das heißt, die Hauptfrequenz eines Impulses kann zwischen 2000 Hz (1/0,5 ms) bis 333 Hz (1/3 ms) liegen. Verlängerungen, Steckschlüssel und der Schraubfall selbst beeinflussen die notwendige Filterfrequenz ebenso. Angenommen, man misst einen Impulsschrauber mit einer Filterfrequenz von 500 Hz. Dann wird zwar fast das gesamte Rauschen herausgefiltert, aber auch ein Großteil des tatsächlichen Drehmomentsignals. Das heißt, man erhält einen zu niedrigen Drehmomentwert. Die richtige Filterfrequenz kann nur mit einem Test ermittelt werden. Das in die Schraubverbindung eingebrachte Drehmoment wird mit einem Drehmomentschlüssel gemessen. Nun wird die Filterfrequenz angepasst, bis der Messwert der dynamischen Messung (Inline-Messwertgeber) mit der statischen Messung (Drehmomentschlüssel) übereinstimmt. Drehmoment Drehmoment 1 ms 20 ms Zeit Zeit T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R 25

26 26 T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R Das Fazit lautet: Es ist unmöglich, die für alle Fälle richtige Filterfrequenz zu finden. Deswegen ist es so wichtig, statische Referenzmessungen zu machen. Für Impulswerkzeuge werden häufig Filterfrequenzen von 1000 bis 1500 Hz gewählt. Anmerkung: Wichtig ist es, zwischen der Pulsfrequenz und der Frequenz einzelner Pulse zu unterscheiden. Die Pulsfrequenz variiert von etwa 80 Pulsen pro Sekunde (EP 6XS) bis zu 8 Pulsen pro Sekunde (EP 20XS). 4.3 Welches Messverfahren ist das beste? Beim statischen Drehmoment werden normalerweise das Drehmomentniveau und die Messwertabweichungen zu hoch eingeschätzt. Es ist außerdem in den meisten Fällen höher als das dynamische Drehmoment. Beim diesem kann dagegen das Drehmoment sowohl über- als auch unterschätzt werden, je nach Messwertabweichung, Mechanik des Systems, Filterfrequenz und Bauweise des Messinstruments. Kommt es zu starken Setzerscheinungen, kann das statische geringer als das dynamische Drehmoment sein. Je stärker die Setzerscheinungen ausfallen, desto höher wird das dynamische Moment sein und die statische Kontrolle die einzig sinnvolle. Impulswerkzeuge reduzieren diesen Effekt aber, da der Großteil des Setzens während des Anziehens erfolgt, also zwischen den einzelnen Pulsen. Faktoren, die zu Messfehlern führen können Einflüsse durch den Bediener und Haftreibung sind leicht zu erkennen und zu verstehen. Daher sind statische Drehmomentmessungen leichter zu interpretieren als dynamische. Darüber hinaus dürften die Messwertabweichungen bei allen Schrauberarten identisch sein. Daher ist die Messung des statischen Drehmoments bei Impulsschraubern die zuverlässigste Art, zu vergleichbaren Werten zu kommen. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn alle Messungen vom selben Bediener durchführt werden. Falls die Drehmomente in der Fertigung hauptsächlich mit Messungen des dynamischen Drehmoments überwacht werden, sollten regelmäßig statische Drehmomentprüfungen vorgenommen werden, um zuverlässige Referenzwerte zu erhalten. Wer Messungen des dynamischen Drehmoments durchführt, sollte sich der geschilderten Komplikationen und Probleme bewusst sein.

27 Atlas Copco empfiehlt die folgende Vorgehensweise: Einstellung des geforderten Drehmomentwertes: Statische Messung mit Drehmomentschlüssel. Wir empfehlen den Einsatz eines elektronisch messenden Drehmomentschlüssel (etwa MRTT), der Bedienereinflüsse unterdrückt. Messung der Wiederholgenauigkeit (Streuung): Dynamische Messung mit Inline-Messwertgeber. Bei Impulsschraubern werden die Messwerte meist mit Filterfrequenzen zwischen 1000 und 1500 Hz erfasst. Vergleichbare Drehmomentwerte erhalten Sie nur bei der gleichen Schraubverbindung, mit demselben Messwertaufnehmer und derselben Filterfrequenz. Das Messgerät ACTA 3000 mit seinen umfangreichen Möglichkeiten zur Datenverwaltung kann diese Arbeiten erleichtern. T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R 27

28 5. Antworten auf häufig gestellte Fragen Um die optimale Leistungsfähigkeit der Impulsschrauber zu gewährleisten, sollte sich der Anwender der Faktoren bewusst sein, die sich auf die Leistung auswirken. Bei unsachgemäßem Gebrauch und falscher Anwendung können Probleme auftreten. In diesem Kapitel finden sich Antworten auf häufig gestellte Fragen. Kann man Impulsschrauber für alle Arten von Schraubverbindungen verwenden? Impulsschrauber werden für die meisten Schraubverbindungen empfohlen, insbesondere für harte und mittelweiche. Im Allgemeinen arbeiten Impulsschrauber sehr genau, jedoch nicht so präzise wie Drehschrauber mit Direktantrieb oder Drehschrauber mit Abschaltkupplung wie die LUM- oder LTV-Modelle (siehe den Vergleich, S. 4 und 5). Bei kritischen Schraubverbindungen mit 28 T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R

29 sehr hohen Ansprüchen an die Drehmomentgenauigkeit empfehlen sich drehmomentgesteuerte Druckluft- oder Elektroschrauber. Entscheidend für die Taktzeiten bei Impulsschraubern sind die (Material-)Eigenschaften der Schraubverbindungen. Bei harten Schraubverbindungen arbeiten Impulsschrauber äußerst schnell. Bei bestimmten weichen Schraubverbindungen, insbesondere bei selbstschneidenden oder -sichernden Verbindungen, kann es jedoch vorkommen, dass sie mehrere Sekunden lang pulsieren. Pulsiert der Schrauber länger als drei bis fünf Sekunden, sollte man besser einen größeren Impulsschrauber oder einen Drehschrauber einsetzen. Wie steht es mit dem Druck? Damit der Druckluftschrauber sein maximales Drehmoment liefern kann, ist ein Überdruck von 6,3 bar/90 psi erforderlich (gemeint ist der effektive Fließdruck am Lufteinlass des Schraubers während des Anziehvorgangs). ErgoPuls-Schrauber lassen sich auch bei einem niedrigeren Druckniveau betreiben, aber dann sind das Drehmoment geringer und die Schraubzeit länger. Um die maximale Leistung aus dem Impulsschrauber herauszuholen, sollte der Anwender stets eine ausreichende Druckluftversorgung sicherstellen. Im Zweifelsfall sollte der Druck während des Anziehens mit einem am Lufteinlass des Schraubers angebrachten Manometer gemessen werden. Beeinträchtigen Verlängerungen die Leistung des Impulsschraubers? Ja, natürlich. Durch Verlängerungen wird die Torsion im System erhöht und folglich das abgegebene Drehmoment verringert. Ja länger die Verlängerung ist, desto größer ist dieser Effekt. Der Drehmomentverlust lässt sich durch eine geführte Verlängerung, die spielfrei auf der Abtriebswelle sitzt, verringern. Damit verbessert sich auch die Genauigkeit, und die Vibrations- und Geräuschpegel sinken. Spezielle, für ErgoPuls-Schrauber entwickelte, vibrationsgedämpfte Verlängerungen von Atlas Copco helfen, die Leistungsfähigkeit dieser Schrauber zu verbessern. Was ist das exakteste Verfahren zur Drehmomentmessung bei Impulsschraubern? Zum Einstellen des Drehmomentniveaus sollte die statische Messung herangezogen werden. Zur Überprüfung der Wiederholgenauigkeit (Streuung) die dynamische. Die dynamische Messung lässt sich schnell und leicht durchführen, die Aufnahme der Daten ist unkompliziert. Aber wegen der mit diesem Verfahren verbundenen Komplikationen darf man den abgelesenen Messwerten nicht einfach blind vertrauen. Man sollte immer eine statische Referenzmessung vornehmen! T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R 29

30 Der Anwender sollte die Schrauber immer an den Schraubverbindungen messen, an denen sie zum Einsatz kommen nicht bloß an Testverbänden! Was ist zu tun, wenn das maximale Drehmoment nicht erreicht wird? Hier sollte der Fließdruck am Schrauber während des Anziehvorgangs überprüft werden. Häufig sind schlechte Schnellkupplungen und zu lange oder zu dünne Schläuche Ursache der Probleme. Denn sie reduzieren den Fließdruck. Und nur der zählt, nicht der statische, am Druckregler der Wartungseinheit anstehende. Überprüfen Sie, ob Sie das richtige Messverfahren und die richtigen Messinstrumente einsetzen. Bei ErgoPuls-Schraubern der Bauarten PT, PTS oder PTX sollte überprüft werden, ob das Trimmventil ganz geöffnet ist. Bei ErgoPuls-Schraubern ohne Abschaltung sollte sichergestellt sein, dass der Starter so lange gedrückt bleibt, bis der Steckschlüssel oder die Schraubnuss aufgehört haben, sich zu drehen. Ist die Schraubverbindung zu weich? Wenn ja, setzen Sie einen größeren Impulsschrauber oder einen Drehschrauber ein oder prüfen Sie, ob Sie eventuell auf eine Unterlegscheibe verzichten können und Sie so die Härte des Schraubfalls ändern können. Ist der Ölstand in der Pulszelle korrekt? Wenn nein, füllen Sie nach oder geben Sie das Werkzeug zur Wartung. Prüfen Sie, ob Sie zu lange Verlängerungen oder abgenutzte, schlecht sitzende Steckschlüssel verwenden. Ersetzen Sie in diesem Fall die Verlängerungen durch kürzere oder tauschen Sie den Steckschlüssel aus. Achtung! Abgenutzte Verlängerungen oder Steckschlüssel sollten grundsätzlich nicht verwendet werden! Sie verringern die Leistungsfähigkeit des Schraubers und erhöhen die Abnutzung des Abtriebsvierkants. 30 T A S C H E N B U C H I M P U L S S C H R A U B E R