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Manufacturing-Execution-SystemeDie selbstregelnde Fabrik

Mobile MES-Anwendungen mit Hydra von MPDV

Begriffe wie Selbstregelung, Selbstoptimierung oder selbstlernende Maschinen tauchten bereits in den Anfängen der Industrie 4.0 auf. Sie halten sich hartnäckig, werden in jüngster Zeit sogar häufiger genannt.

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ImpulsschraubenDas impulsive Moment

Die besonders bei allgemeinen Montagearbeiten und der Serienproduktion beliebten Impulsschrauber haben gegenüber den Schlagschraubern neben längerer Lebensdauer und Vibrationsarmut insbesondere den Vorteil einer höheren Genauigkeit. Doch wie genau ist genau. Leider gibt es im Gegensatz zu Drehschraubern (noch) kein genormtes Messverfahren dafür. Altlas Copco versucht der Sache auf den Grund zu gehen.

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Techno-SCOPE: Das impulsive Moment

Einfachste Möglichkeit wäre das statische Nachmessen des Losbrechmoments der ausgeführten Verschraubung. Dies liegt in der Regel fünf bis zehn Prozent über dem Weiterdrehmoment, also des vom Schrauber aufgebrachten Enddrehmoments, ein Rückschließen wäre also einfach. Aber bei Messungen mit elektronischen Drehmomentschlüsseln geht über die Handhabung des Drehmomentschlüssels der Faktor Mensch in die Messung ein – eine bekanntermaßen schlechte Normungsgrundlage.

Bleibt die dynamische Drehmomentmessung während des Anziehens über einen zwischen Schrauber und Schraube angebrachten Sensor. Elegant, genau, aber leider längst nicht so einfach wie bei Drehschraubern, da sich bei Impulsschraubern die Klemmkraft nicht kontinuierlich, sondern Puls für Puls aufbaut. Dieses Manko lässt sich zwar durch einen Messfilter ausgleichen, doch dazu muss die zu wählende Filterfrequenz bekannt sein. Die schwankt jedoch je nach Bauform und Drehzahl. Hinzu kommt die Abhängigkeit von der Härte des Schraubfalls, also der Steifigkeit der gesamten Verschraubung inklusive Unterlegscheiben und Ähnlichem.

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Frequenzsuche

Zur Bestimmung dieser Frequenz, und wohlgemerkt nur dafür und nicht Ermittlung der Drehmomentschwankungen, wird dann doch die statische Messung herangezogen. Um menschliche Ungenauigkeit weitgehend auszuschließen, errechnet ein Auswertegerät aus dem per elektronischem Drehmomentschlüssel gemessenen Losbrechmoment von 25 Verschraubungen einen Mittelwert und schließt so auf das tatsächliche Endmoment rück. Anschließend erfasst der Sensor am Schrauber bei jeweils 25 Verschraubungen das Drehmoment dynamisch, wobei die Filterfrequenz schrittweise zwischen 500 und 2000 Hertz variiert wird. Der zuvor statisch ermittelte Referenzpunkt ermöglicht nun die Ermittlung der für den spezifischen Schraubfall charakteristischen, korrekten Messfrequenz. Mit dieser Filterfrequenz kann schließlich der Sensor zwischen Schrauber und Schraube bei weiteren 25 Messungen die Wiederholgenauigkeit dynamisch, also während der Verschraubung messen. Grenzen hat dieses Verfahren nur bei besonders harten der weichen Schraubfällen. Hinzu kommt, dass die verwendeten Steckschlüssel geführt sein sollten, um ein Verkanten und damit Reflektionen der Pulsenergie zu vermeiden.

Sinnvoll ist ein solch aufwendiges Messverfahren natürlich nur bei Einsatz eines leistungsfähigen Auswertegeräts, das die für jeden Schrauber ermittelte Messfrequenz speichern und einwandfrei zuordnen kann. Hierzu verwenden die Schweden ihr Mess- und Schraubkurvengerät Acta, das hauptsächlich zum qualitätssichernden Werkzeug- und Kalibriermanagement eingesetzt wird, seine Qualitäten aber auch hier ausspielen kann. So müssen Sie den hier be­schriebenen Aufwand nur einmal treiben, um beim Impulsschrauben Sicherheit über die Genauigkeit zu gewinnen und damit Fertigung und Konstruktion weiter aus­zureizen ohne ein Risiko einzugehen.Matthias Meier

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