Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zweifachschrauber sorgen bei Momenten bis 1000 Nm für Null-Fehler-Montage

19.11.2008
Mehrfachschrauber sind heutzutage fast schon Standard, nicht nur in der Automobilindustrie, sondern auch bei der Fertigung von Bau- und Landmaschinen.

Kein Standardwerkzeug ist jedoch ein ganz besonderer Zweifachschrauber, der seit anderthalb Jahren im Mannheimer Traktorenwerk von John Deere im Einsatz ist. Denn er schafft Drehmomente bis 1000 Nm, stellt sich automatisch auf unterschiedliche Schraubbilder ein, überprüft, ob die Verschraubungen korrekt abgearbeitet wurden, und dokumentiert alle Schraubergebnisse.

Die digital überwachten Schraubspindeln der Tensor-ST-Bauart und die zugehörigen Power-Focus-Steuerungen, die das möglich machen, stammen von Atlas Copco Tools. Sie erlauben es auch, diesen Spezialschrauber in das übergeordnete Produktionsleitsystem des Traktorenwerks einzubinden. Das ist die Voraussetzung für die von John Deere bei sicherheitskritischen Schraubverbindungen angestrebte höchste Stufe an Prozesssicherheit in der Schraubmontage: die Null-Fehler-Montage.

Der Zweifachschrauber ist mitsamt seinen Steuereinheiten und einer pneumatisch unterstützten Hubvorrichtung in einen Rollwagen eingebaut. So können ihn die Werker mühelos bewegen und praktisch schwerelos von unten an die Traktorchassis ansetzen, die an Gehängen schwebend die Montagelinie durchlaufen.

Zweifachschrauber ist in Rollwagen eingebaut

Gebaut hat den Schraubwagen Innovatec, ein auf Montagevorrichtungen spezialisierter Maschinenbauer aus Zweibrücken. Als Schraubspindeln fungieren zwei Tensor-ST-Stabschrauber, die normalerweise als handgeführte Werkzeuge eingesetzt werden.

Der Schraubwagen wird in zwei Fällen eingesetzt. Erstens bei allen Traktoren mit gefederten Vorderachsen und Allradantrieb: Bei diesen Modellen ist mit vier M20-Schrauben (Drehmoment 610 Nm) der sogenannte Lagerbock für das Schubrohr zu montieren, das die Kraft vom Getriebe auf die Vorderachse überträgt. Zweitens wird mit dem Schraubwagen bei einem kleineren Traktormodell die Vorderachsaufhängung montiert, ebenfalls mit vier M20-Schrauben (Drehmoment 550 Nm). In beiden Fällen sind die fraglichen Schrauben bereits an einem vorgelagerten Arbeitsplatz vorangezogen worden, damit die zu montierenden Bauteile am Gehänge nicht abfallen.

Um alle vier Schrauben schließlich aufs Endmoment anzuziehen, muss der Zweifachschrauber jeweils nur zweimal angesetzt werden. Der Schraubvorgang läuft zweistufig ab, mit einer schnellen Eindrehphase und einem langsameren Endanzug. Die für die Drehmomente geforderte Toleranz von höchstens ±10% wird locker eingehalten. In der Tat sind die Tensor-ST-Spindeln sogar für eine Drehmomentgenauigkeit von ±5% ISO-zertifiziert. Und auch bei den Drehmomenten haben sie noch Reserven: Bis zu 1000 Nm sind möglich.

Dokumentationsfähige Schrauber verbessern Qualität

Früher montierten die Werker die Lagerböcke und Vorderachsaufhängungen per Impulsschrauber. Im Zuge von Maßnahmen zur Qualitätsverbesserung hat man sich bei John Deere entschieden, für diese als sicherheitskritisch eingestuften Verschraubungen ein dokumentationsfähiges Schraubsystem einzuführen, vor allem, um sicherzustellen, dass keine Schraube vergessen wird.

Denn die Traktorchassis wandern anschließend direkt in die Lackierstraße, wo ihnen die typische grüne Hausfarbe verpasst wird. Unter der dicken Lackschicht ist dann aber nicht mehr feststellbar, ob die Schrauben nur vorangezogen oder korrekt montiert worden sind.

Zwar werden bei jedem Traktor vor der Auslieferung die Grundfunktionen getestet. Doch wenn diese Schrauben nicht richtig angezogen wären, würde das nicht sofort auffallen, sondern erst später beim Kunden.

Zweifachschrauber stellt sich automatisch auf Schraubenabstände ein

Die Schraubbilder sind bei beiden Schraubfällen unterschiedlich. Der Zweifachschrauber stellt seine Abtriebsachsen automatisch auf die unterschiedlichen Schraubenabstände ein, gesteuert durch die Entnahme der entsprechenden Stecknüsse aus einem Magazin. Die Schraubersteuerung weiß, welches Traktormodell gerade zur Montage ansteht. Würde der Werker es mit den falschen Stecknüssen versuchen, blockiert der Schrauber.

Die Vorderachsaufhängungen (zweiter Fall) werden wegen der schlechten Zugänglichkeit mit taillierten Schraubnüssen montiert. Dabei unterscheiden sich auch noch die Spindelabstände der ersten und der zweiten Doppelverschraubung. Derzeit muss der Werker deshalb noch manuell per Knopfdruck auf den anderen Schraubabstand umstellen.

Zweifachschrauber soll in Produktionsleitsystem eingebunden werden

Im Zuge der Kompletteinbindung des Zweifachschraubers in das übergeordnete Produktionsleitsystem des Traktorenwerkes soll aber auch dieser Vorgang zukünftig automatisiert über den Leitrechner ablaufen. Bei John Deere fiel die Entscheidung auf diese Schraubspindeln, weil man sich hinsichtlich Dokumentation und Vernetzung weiterentwickeln wollte, ohne jedoch eine Insellösung zu schaffen.

Dabei kam die zugehörige Netzwerk-Software namens Toolsnet sehr gelegen. Sie hilft bei der Sammlung der Schraubdaten und bei der Prozessoptimierung. So kann man jederzeit über einen Standard-Web-Browser auf historische Daten, Statistiken und Prozessfähigkeitskennzahlen zugreifen oder Schraubdaten in Echtzeit betrachten. Die Schraubersteuerung wurde beispielsweise so programmiert, dass bei jedem N.-i.-O.-Schraubfall die Schraubkurve gespeichert wird.

Schrauber bewältigen 500000 Arbeitszyklen mit gleicher Genauigkeit

Nicht zuletzt habe auch die hohe Anzahl von 500000 Arbeitszyklen mit gleichbleibender Genauigkeit und der damit verbundene geringe Wartungsaufwand für die Tensor-ST-Schraubspindeln gesprochen. Zudem sind sie auch noch sehr schnell.

Dass der synchron anziehende Zweifachschrauber – auch dank dieser schnellen Tensor-ST-Spindeln – daher die Montagezeiten verkürzt, ist jedoch letztlich nur ein angenehmer Nebeneffekt gewesen. Vielmehr sei es vor allem darauf angekommen, dass sich die beiden Spindeln quasi gegenseitig abstützen und so trotz der hohen Drehmomente keine Reaktionskräfte in die an Ketten frei hängenden Traktorchassis einleiten.

Sonst könnten die Chassis in Bewegung geraten und sich die Ketten verdrehen. Das wäre ein Sicherheitsrisiko und würde die Fördertechnik belasten.

Schraubersteuerung kann Werker vor schlechter Verschraubung warnen

Stellt die Schraubersteuerung während der Montage eine N.-i.-O.-Verschraubung fest, teilt sie das dem Werker über ein Lichtsignal und eine Hupe mit. Außerdem ist der Schrauber so programmiert, dass er im N.-i.-O.-Fall die Schrauben um eine Umdrehung löst. So wird dem Werker klargemacht, dass er diese Schrauben noch mal richtig anziehen muss.

Damit sorgt der Schraubwagen für eine hohe Disziplin bei der Montage. Zusätzlich würden nach erfolgter Anbindung an den Leitrechner fehlerhafte Verschraubungen automatisch in ein Nacharbeitssystem eingetragen. Somit ist einhundertprozentig gewährleistet, dass kein fehlerhafter Traktor das Werk verlässt.

Fertigung mit Losgröße eins

In seinem Mannheimer Werk fertigt John Deere zweischichtig rund 39000 Traktoren pro Jahr auf einer einzigen Linie. Rund 40% davon werden mit dem Schraubwagen bearbeitet. Gefertigt wird rein auftragsbezogen mit Losgröße eins.

Alle Traktoren sind bereits verkauft. Von der Bestellung bis zur Auslieferung vergehen gerade mal sechs Wochen. Und das bei einer sehr großen Ausstattungsvielfalt.

So können die Kunden beispielsweise allein unter 540 verschiedenen Reifengrößen wählen. Insgesamt gibt es 18 Modelle mit 54 bis 149 kW. Gebaut wird höchstens zwei Mal im Jahr der gleiche Traktor. Wäre man ein Automobilwerk, würde vom Kleinwagen bis zum Lkw alles auf einem Band laufen.

Leszek Irla ist Produktmanager gesteuerte Elektroschrauber und Messsysteme bei der Atlas Copco Tools Central Europe GmbH, 45141 Essen.

Leszek Irla | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/automatisierung/montageundhandhabungstechnik/articles/154780/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Gewicht von Robomotion-Greifer um 60 Prozent reduziert
31.07.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

nachricht Assistenzsysteme für die Blechumformung
28.07.2017 | Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Neptun regnet es Diamanten: Forscherteam enthüllt Innenleben kosmischer Eisgiganten

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse

21.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Institut für Lufttransportsysteme der TUHH nimmt neuen Cockpitsimulator in Betrieb

21.08.2017 | Verkehr Logistik