Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Automatische Mehrfachschrauber verkürzen die Taktzeit

28.10.2009
Zum Verschrauben der Zylinderköpfe an Vier- und Sechs-Zylinder-Motoren werden zwei 26-fach-Schrauber eingesetzt. Sie arbeiten das komplexe Anzugprogramm automatisch ab. Die Zylinderkopfverschraubung ist so nicht länger das Taktzeit-Nadelöhr.

In der Motorenfertigung im Werk Porz der Kölner Deutz AG muss jeder Handgriff sitzen. Zwei Baureihen werden dort in verschiedenen Varianten in einer Fertigungslinie montiert, mit Hubräumen zwischen 4 und 7 l, ausgeführt als Vier- und Sechs-Zylinder-Motoren. Dabei stellte sich insbesondere die Zylinderkopfverschraubung in der Vergangenheit häufiger als Taktzeit-Nadelöhr heraus. Der Grund: Die Zylinderkopfschrauben müssen in einer definierten Reihenfolge in mehreren Stufen angezogen werden, um Verspannungen zu vermeiden, die zu Undichtigkeiten führen könnten.

Zwei Mehrfachschrauber übernehmen Zylinderkopfverschraubung

Zwei Mehrfachschrauber von Atlas Copco Tools – jeder bestückt mit 26 QST-Schraubspindeln, gesteuert jeweils durch Power-Macs-4000-Controller – übernehmen nun die Zylinderkopfverschraubung. Der Clou dabei ist, dass je nach Baureihe nur eine der beiden 26-fach-Einheiten ein einziges Mal aufsetzen muss, der Rest geschieht automatisch.

Zunächst werden, etwa bei der Baureihe 2012, alle Zylinderkopfschrauben auf 30 Nm vorangezogen, anschließend zeitversetzt von innen nach außen auf 80 Nm Fügemoment verschraubt, bevor der Endanzug, dem gleichen Schema folgend, alle Schrauben nochmals um einen Drehwinkel von 90° anzieht. Von außen betrachtet, sieht das wie ein homogener Ablauf aus, der vor allem sehr schnell erfolgt.

Vom Einfahren eines Werkstückträgers bis zum nächsten dauert die komplexe Zylinderkopfverschraubung nur 1,2 min. Früher war das der Flaschenhals in der Fertigung. Zudem lassen sich nun die Sechs-Zylinder-Motoren in genau der gleichen Zeit verschrauben wie die Vier-Zylinder-Motoren.

Mehrmaliges Aufsetzen der Schrauber kann entfallen

Die alte Lösung bestand aus zwei Achtfach-Schraubern mit jeweils zwei Schlitten, die aufgrund der Anzahl der Verschraubungen – 18 beim Vier-Zylinder- und 26 beim Sechs-Zylinder-Motor – mehrmals aufgesetzt werden mussten. Für den ersten Anzug musste schon allein vier Mal aufgesetzt werden, dann folgten für die nächsten Stufen zwei erneute Durchgänge. Um so eine Taktzeit von 2,2 min (1,85 min beim Vierzylinder) zu erreichen, mussten die Deutz-Techniker schon tricksen.

Das gelang nur, indem auf einen Durchgang verzichtet und Voranzug sowie Verschraubung bis auf das Fügemoment direkt nacheinander ausgeführt wurden. Sonst hätte die Taktzeit bei über 3 min gelegen. Mit dem Mehrfachschrauber entfällt der Zeitaufwand für das mehrmalige Aufsetzen, so dass sich nun wieder die frühere dreistufige Anzugsstrategie umsetzen lässt.

Kompakte Spindeln meistern kleine Lochabstände

Für die Spezialisten von Atlas Copco Tools war die größte Herausforderung die enge Anordnung der 26 Spindeln, vorgegeben durch die Platzierung der Zylinderkopfschrauben. Von Vorteil war dabei die kompakte Bauweise der QST-Spindeln, die zudem, verglichen mit den QMX-Vorgängermodellen, dank einer neuen Motorengeneration um bis zu 67% schneller arbeiten — und das bei mindestens ebenso hoher Genauigkeit und Lebensdauer.

Von Nutzen war auch der Power Macs 4000. Dieser Schraubcontroller hält die Montagezeiten so minimal wie möglich, und das prozesssicher: Der Null-Fehler-Montage steht somit nichts mehr im Wege. Erleichtert wird sein Einsatz durch den nun möglichen Stand-alone-Aufbau.

Die SAB-Keßler e. K. aus Düsseldorf lieferte die Mechanik rund um die Schraubspindeln und war gleichzeitig Generalunternehmer. Weil die Mehrfachschrauber nur einmal aufgesetzt werden müssen, zusätzliche Verfahreinheiten also entfallen, konnte deutlich Bauraum gespart werden. Den frei gewordenen Platz innerhalb der Fertigungslinie nutzt man bei Deutz für fünf bis sechs weitere manuelle Arbeitsstationen. Je mehr Arbeitsplätze für die manuellen Tätigkeiten beim Motorenbau zur Verfügung ständen, desto eher kann man die Taktzeit bei den vielen verschiedenen Varianten glätten.

Siemens-S7-SPS steuert Gesamtablauf an der Station Zylinderkopfverschraubung

Den Gesamtablauf an der Station Zylinderkopfverschraubung einschließlich des Materialflusses steuert eine Siemens-S7-SPS. Die einzelnen Verschraubungsdaten der Power-Macs-Controller werden ebenfalls gesammelt und zu jedem Motor in der sogenannten Motoren-Dokumentation hinterlegt. Das gilt insbesondere für die sicherheitskritische Schraubklasse eins, die Deutz in Anlehnung an die Verschraubungsklasse A nach VDI/VDE 2862 definiert hat. Darunter fallen neben dem Zylinderkopf auch die Verschraubungen von Pleuel und Schwungrad. Dort muss es absolut sicher sein, dass die vorgegebenen Drehmomente und Drehwinkel eingehalten werden.

Sowohl die QST-Spindeln als auch die Power-Macs-4000-Controller sind von vornherein für die höchsten Prozesssicherheitsstufen 4 und 5 ausgelegt – erlauben also über die direkte Drehmoment- und Drehwinkelmessung die dokumentierte Fertigung selbst sicherheitskritischer Bauteile. Tauchen bei Deutz Probleme auf, gibt es bei den Domstädtern auch eine Prozedur, um einen Motor gezielt ein zweites Mal durch die Station zu schicken.

Christian Ramoser ist Vertriebsingenieur Fahrzeugindustrie bei der Atlas Copco Tools Central Europe GmbH, 45141 Essen.

Christian Ramoser | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/verbindungstechnik/articles/236038/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau
28.04.2017 | Technische Universität Chemnitz

nachricht Induktive Lötprozesse von eldec: Schneller, präziser und sparsamer verlöten
27.04.2017 | EMAG eldec Induction GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie