Stark schwankende Reibwerte durch Gradientenverfahren im Griff

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Stark schwankende Reibwerte durch Gradientenverfahren im Griff"

Ernst Neumann
vor 7 Jahren
Abrufe

Stark schwankende Reibwerte durch Gradientenverfahren im Griff Mit einem Null-Fehler-Portal sichert die BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH am Standort Traunreut die Fertigung von Türen für ihre

1 Stark schwankende Reibwerte durch Gradientenverfahren im Griff Mit einem Null-Fehler-Portal sichert die BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH am Standort Traunreut die Fertigung von Türen für ihre Mikrowellengeräte. Kein einfacher Fall, denn gefurchte Gewinde, stark schwankende Reibwerte und ein sehr weicher Schraubfall erschweren die Montage. Lösen ließ sich die Aufgabe mit dem von Atlas Copco entwickelten Gradientenverfahren, das neben dem Drehmoment auch dessen Gradienten zur Steuerung der Schraubwerkzeuge nutzt. Das hier beschriebene Verfahren bietet der Hersteller auch für den Holzbau an, denn Atlas Copco hat die Gradientenstrategie erfolgreich auf den Ingenieurholzbau übertragen: Ein Einsatzbeispiel von vielen ist das prozesssichere Verschrauben von Leimbindern im Hallenbau. Essen, April 2012 Bei der Montage von Mikrowellengeräten lassen die Fertigungsspezialisten der BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH nichts anbrennen. Neben aufwendigen Tests vor Auslieferung der Geräte legt man auch bei den einzelnen Fertigungsschritten Wert auf abgesicherte Montagevorgänge etwa für die Fronttür. Mikrowellenschild, Dichtung, Abschirmgitter und Türboden werden dabei zu einer Einheit verschraubt, berichtet Thomas Hoffmann, Fertigungsplaner bei BSH in Traunreut. Das Ganze ist insbesondere bei den Baugruppen mit Silikondichtung für die EcoClean-Geräte ein ziemlich weicher Schraubfall. Daneben werden in Traunreut auch die Pyrolyse-Geräte produziert, die bei der thermischen Selbstreinigung Temperaturen von über 500 C erreichen dann ist die Dichtung ein Glasfaserschlauch und der Schraubfall deutlich härter. Ein harter Schraubfall liegt vor, wenn der Drehwinkel ab Kopfauflage bis zum Endanzug unter 30 liegt. Bei weichen Schraubfällen können dazu unter Umständen mehrere Umdrehungen notwendig sein, bei mehr als zwei Umdrehungen, also 720, spricht man von einem weichen Schraubfall. Unabhängig von der Geräte-Bauart sind bei der Türmontage jeweils 26 Schrauben anzuziehen, weswegen BSH bereits vor vier Jahren von pneumatischen auf elektronisch gesteuerte Schrauber umstieg. Zum Einsatz kommen Werkzeuge von Atlas Copco Tools, Tensoren der Baureihe SL. Damit konnten wir die Schraubzeit halbieren, fährt Thomas Hoffmann fort. Denn um Setzerscheinungen zu kompensieren, waren zuvor mit den Druckluftschraubern zwei Durchläufe erforderlich. Nach Anzug aller 26 Schrauben musste jede ein weiteres Mal auf ein Drehmoment von 2,5 Newtonmetern (Nm) nachgezogen werden. Die Tensoren ermöglichen das über einen zweistufigen Anzug in einem Rutsch; die kurze Pause beim Umschalten zwischen den beiden Stufen erwies sich als ausreichend, das Setzen in den Griff zu bekommen. Zählvorgang soll Montageprozess absichern Die BSH-Fertigungstechniker wollten nun noch einen Schritt weiter gehen und sicherstellen, dass pro Tür jeweils genau 26 Schrauben angezogen werden. Automatisiert soll die

2 Montagevorrichtung die Türen erst bei einem i. O. (in Ordnung) freigeben, wenn 26 Mal fehlerfrei angezogen worden ist sinngemäß ein Null-Fehler-Portal. Was sich zunächst trivial anhört, ist bei genauerer Betrachtung aber gar nicht so einfach zu realisieren. Der Grund: Die stark schwankenden Reibwerte, welche die Drehmomentsteuerung an ihre Grenzen führt. Um das zu verstehen, muss man sich vor Augen halten, dass bei der Türmontage Schrauben in gefurchte Gewinde gedreht werden. Letztere sind zudem aufgrund der vorangehenden lierung des Blechs teilweise verzundert, was den Eindrehwiderstand deutlich erhöht. Dazu kommt ein weiteres Problem, wenn eine Schraube wieder gelöst und erneut angezogen werden muss denn nun lässt sich die Schraube viel einfacher eindrehen und der Schraubfall ist ein völlig anderer, statt einer weichen ist das eher eine harte Verbindung, erläutert der Montage-Profi. Um zu verhindern, dass die Schraube in dieser Situation durchdreht, muss der Werker also auf ein Reparatur-Programm mit abgestimmten Parametern umschalten. Der Pferdefuß: Genau dann wird auch der Zähler der Steuerung auf Null zurückgestellt die Zählfunktion also ausgehebelt. BSH hätte nun die Zählfunktion extern über die Einbindung in eine SPS-Steuerung realisieren können, doch alternativ boten die Schraubspezialisten von Atlas Copco Tools eine weitere Möglichkeit: den Anzug über das Gradientenverfahren. Damit wird das Reparaturprogramm überflüssig, da sich jetzt sowohl der Erst- als auch ein eventuell erforderlicher Zweitanzug mit ein- und demselben Schraubprogramm durchführen lassen, freut sich Thomas Hoffmann, und damit können wir die Zählfunktion der Tensorsteuerung für die Qualitätskontrolle nutzen. Der Werker kann die Tür also erst nach 26 I.O.-Verschraubungen entnehmen. Gradientenverfahren erleichtert schwierige Schraubfälle Bei BSH genügt also ein Programm, um entweder Schrauben in verzunderten oder bereits benutzten Gewinden exakt anzuziehen. Dazu wird nicht mehr nur das Drehmoment als Steuergröße erfasst, sondern auch dessen Änderung im Verlauf des Anziehens der Gradient des Drehmoments (daher der Name des Verfahrens). Der Gedanke dabei: Während des Anzugs kann das Drehmoment durchaus in einem größeren Bereich schwanken, wichtig ist nur, den Moment der Kopfauflage genau zu erfassen. Charakteristisch für diesen Augenblick ist ein starker Anstieg des Drehmoments. Anders formuliert: Sobald der Gradient des Drehmoments einen zuvor ermittelten Wert übersteigt, ist die Schraube eingedreht. Bei BSH schaltet die Tensorsteuerung den Schrauber dann ab und zieht in der zweiten Stufe nun drehwinkelgesteuert um weitere 90 an. Ob das Drehmoment zum Einschrauben also groß ist (im Fall der verzunderten Gewindefurche) oder relativ klein (beim Wiedereindrehen) ist bei der Montage mit dem Gradientenverfahren unerheblich, erst die Kopfauflage löst das Abund Umschalten aus. Dennoch galt es bei der Umsetzung bei BSH eine weitere Hürde zu nehmen. Verantwortlich dafür sind ein weiteres Mal die nicht zu beeinflussenden Toleranzen bei den Gewindefurchen. In dem Moment, in dem die Schraube anbeißt, messen wir fast den gleichen Drehmomentanstieg wie bei der Kopfauflage, erläutert Atlas-Copco-Mitarbeiter Udo Ring, der BSH vor Ort betreut. Dann dürfe die Steuerung natürlich nicht abschalten, sonst würde die Schraube ja nicht eingedreht. Deswegen erfassen wir den Gradienten erst, wenn nach dem Anbeißen das Drehmoment wieder einen Wert von einem Newtonmeter erreicht alle Werte davor werden ignoriert! Mit dem neuen Anzugsverfahren konnten Thomas Hoffmann und Atlas Copco auch die Kollegen in der Qualitätssicherung bei BSH überzeugen. Das war wichtig, weil wir ja jetzt nicht mehr auf einen bestimmten Drehmomentwert verschrauben, sagt Hoffmann abschließend, sondern letztendlich über den Drehwinkel auf die Klemmkraft.

: Türmontage für Mikrowellengeräte bei der BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH in Traunreut: Erst wenn alle 26 Schrauben ordnungsgemäß verschraubt sind, gibt die Montagevorrichtung die Tür zur

3 : Türmontage für Mikrowellengeräte bei der BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH in Traunreut: Erst wenn alle 26 Schrauben ordnungsgemäß verschraubt sind, gibt die Montagevorrichtung die Tür zur Entnahme frei. Über einen Vorwahlschalter wird festgelegt, ob es sich um eine Tür für ein EcoClean- oder Pyrolyse-Gerät handelt. Die automatische Schraubenzuführung liefert dann die jeweils passenden Schrauben. (Bild: Atlas Copco Tools)

4 Wir wollten die Türmontage noch weiter automatisieren, sagt Thomas Hoffmann, Fertigungsplaner bei BSH in Traunreut. Über den Einsatz des Gradientenverfahrens konnten wir eine Zählstufe etablieren, ohne dazu eine zusätzliche SPS einbinden zu müssen. (Bild: Atlas Copco Tools)

5 Das Hauptproblem bei der Umsetzung des Gradientenverfahrens war, den Zeitpunkt der Kopfauflage genau zu bestimmen. Da bei stark verzunderten Gewindefurchen bereits beim Eindrehen ein hoher Gradient gemessen wird, wartet man zunächst ab, bis das Drehmoment den Wert von 1 Nm (siehe Bildmitte) erreicht. So lässt sich ausschließen, dass Schrauben nicht vollständig eingedreht werden. Gegenüber pneumatischen Werkzeugen konnte BSH mit dem elektronisch gesteuerten Tensor SL die Schraubzeit halbieren. Durch den zweistufigen Anzug entfällt ein zweiter Kontrollanzug der 26 Schrauben. (Bild: Atlas Copco Tools)

Ähnliche Dokumente

Presseinformation. Jede Minute läuft eine Gabel vom Band. QST-Einbauschrauber automatisieren Montage von Motorradgabeln

Presseinformation. Jede Minute läuft eine Gabel vom Band. QST-Einbauschrauber automatisieren Montage von Motorradgabeln Presseinformation Konzernbereich: Industrietechnik; Sparte: Druckluft- und Elektrowerkzeuge Atlas Copco Tools Central Europe GmbH Langemarckstr. 35, D-45141 Essen, Tel. +49-201-2177-0, Fax +49-201-2177-100,