Montage mit hohen Drehmomenten: Ergonomie, Präzision und Dokumentationsfähigkeit sind Trumpf

Montage mit hohen Drehmomenten: Ergonomie, Präzision und Dokumentationsfähigkeit sind Trumpf


Bei der Montage von schweren Nutzfahrzeugen, Bau- und Landmaschinen kommt es in hohem Maße auf Ergonomie und Präzision an. Doch viele Werkzeuge, die für die industrielle Fertigung infrage kommen, sind laut, schwer und erlauben keine rückverfolgbare Produktion. Hier trennt sich die Spreu vom Weizen. Gesteuerte Schraubsysteme eignen sich für solche Anforderungen besser als einfachere Elektro- oder Druckluftschrauber. Wie Betriebsleiter und Einkäufer die geeignete Hochmoment-Schraubtechnik finden, erklären wir in diesem Beitrag.
 

 

In der Produktion von Land- und Baumaschinen, Nutzfahrzeugen, aber auch in der Montage von Anlagen zur Energieerzeugung sowie in der Luft- und Raumfahrtindustrie wird mit schwerem Werkzeug gearbeitet. Schrauben, Bolzen oder Muttern müssen mit hohen Drehmomenten angezogen werden. Wobei „hoch“ natürlich relativ ist: Das können 20, 200 oder auch 2000 Newtonmeter sein. Vom Schraubwerkzeug und etwaigen Handling-Einheiten hängt es ab, wie ergonomisch sich das Arbeitsumfeld gestaltet und wie leicht die Tätigkeiten den Beschäftigten von der Hand gehen: Einfache, preisgünstige Geräte, wie etwa Schlagschrauber, sind zwar angenehm in der Handhabung, erzeugen durch ihr Hammer-Schlagwerk jedoch unerträglichen Lärm. Kontinuierlich drehende (also nicht zusätzlich schlagende) Werkzeuge erzeugen ein Reaktionsmoment, das durch technische Konstruktionen abgefangen werden muss. Denn das Reaktionsmoment will das Werkzeug weiterdrehen, sobald in der Schraubverbindung ein Drehmoment aufgebaut wird. Das verursacht einen heftigen Ruck am Griff. Diesen gilt es zu vermeiden, um körperliche Belastungen auszuschließen.

 

Hochmomentschrauber: Per Druckluft oder elektrisch angetrieben?

Druckluft-Winkelschrauber beispielsweise sind heute mit sehr schnellen Kupplungen ausgestattet, die die Stoßbelastung und somit die ruckartige Bewegung auf ein Minimum reduzieren. Drehmomente bis etwa 60 Newtonmeter können je nach Anwendung problemlos von freier Hand abgefangen werden, ohne dass man gesundheitliche Schäden davonträgt. Bei elektrisch angetriebenen Schraubwerkzeugen wiederum lässt sich die Drehzahl elektronisch regeln. Sie kann daher während des Schraubvorgangs programmgesteuert so erhöht oder verringert werden, dass der Werker keinen Ruck empfindet: Kurz vor Erreichen des Endmoments wird der Abtrieb drastisch verlangsamt. Allerdings wird diese – ergonomischere – Fahrweise von vielen Werkern zunächst abgelehnt; es herrscht immer noch das Vorurteil, dass mit Schlag- oder Impulsschraubern viel schneller gearbeitet werden kann.

Doch moderne Elektroschrauber stehen Druckluftschraubern in puncto Geschwindigkeit heute in vielen Fällen nicht mehr nach. Vielmehr sollte das Augenmerk auf die Vorteile gerichtet werden: Gesteuerte Elektroschrauber sind leiser und genauer, was zu einem qualitativ besseren Produkt führt. Auch macht die Arbeit mit höherwertiger Technik viele Mitarbeiter stolz, stellen unsere Kunden immer wieder fest. Zudem legen Montageplaner und QS-Leute heute einen höheren Wert auf Sicherheit, Kosten, Qualität und Flexibilität als noch vor einigen Jahren – und neuerdings auf die intelligente Datennutzung im Sinne von Industrie 4.0. Diese Kriterien sprechen allesamt für gesteuerte Schraubsysteme.

Bei höheren Drehmomenten als den genannten etwa 60 Newtonmetern ist – je nach Werkzeugtyp – eine Drehmomentstütze oder ein Reaktionsarm Pflicht, um das Reaktionsmoment abzufangen. Ein solches Hilfsmittel ist nicht nur ergonomisch, sondern reduziert den Einfluss des Werkers auf die Montage: Es werden weniger Fehler gemacht! Wird mit einer Abstützung gearbeitet, muss das Schraubsystem jedoch mehr „Intelligenz“ mitbringen, da der Werker keine Rückmeldung zum eingebrachten Drehmoment mehr spürt.

 

 

Balancer nehmen das Werkzeuggewicht auf, Momentenstützen fangen die Reaktionskräfte ab

Zu bedenken ist grundsätzlich auch die Gefahr, dass bei der Arbeit mit Winkelschraubern – und besonders bei hohen Drehmomenten – Finger gequetscht oder gar abgetrennt werden können. Daher ist bei höheren Drehmomenten der Einsatz einer Momentenstütze ohnehin zu empfehlen. Mit ihr steigt aber auch das Werkzeuggewicht, so dass der Einsatz von der Lage der Schraubverbindung abhängig gemacht werden sollte. Gegebenenfalls kann das Gerät zur Entlastung an einem Balancer (Gewichtsausgleicher) aufgehängt werden. Da größere Werkzeuge wegen der zusätzlich nötigen Getriebe zur Kopflastigkeit neigen, sollten Einkäufer in jedem Falle auf Ergonomie und geringes Gewicht achten. Das erleichtert die Handhabung. Ist eine Momentenstütze nötig und muss der Werker mit dem dann schwereren Werkzeug in einer sehr unbequemen Haltung arbeiten, wird er die Momentenstütze vermutlich ablehnen. Hier kann es wiederum helfen, den Hochmomentschrauber an einem Gelenkarm oder einem maßgeschneiderten Handling-System anzubringen.

 

 

Qualitätsanforderungen der Kundschaft klären

Vor der Anschaffung eines Hochmomentschraubers oder -schraubsystems sollten Anwender neben der Ergonomie auch ihre Qualitätsanforderungen und insbesondere die Ansprüche – oder Forderungen ihrer Kundschaft – nach einer rückverfolgbaren Montage klären. Diese lässt sich mit gesteuerter Schraubtechnik am einfachsten umsetzen. So hat etwa der Wohnwagen- und Reisemobil-Hersteller LMC Caravan GmbH & Co. KG in Sassenberg seine alten Druckluft-Impulsschrauber durch dokumentationsfähige Elektroschrauber von Desoutter ersetzt. Die Umstellung von schlagenden auf permanent drehende Schraubwerkzeuge senkte den Lärm in der Fertigung, und über die computergesteuerte Technik ist nun jede Schraubverbindung auf Jahre hinweg rückverfolgbar.

Die rund 20 Schraubstellen an den Wohnwagen-Chassis sind allesamt mit Drehmomenten von 75 Newtonmetern anzuziehen. Mit einem konstant drehenden Werkzeug wäre das von Hand nicht möglich. Schlag- oder Impulsschrauber, die kein Reaktionsmoment aufbauen, schieden wiederum wegen der schlagenden Arbeitsweise aus. Folglich kamen nur computergesteuerte Elektroschrauber infrage – zumal unter den Gesichtspunkten von Qualität, Prozessoptimierung und geplanter Dokumentation. Dafür mussten aber – unabhängig vom konkreten Werkzeugmodell – in jedem Falle Gegenhalter vorgesehen werden, die das Reaktionsmoment abfangen. Zusammen mit Desoutters Handelspartner Sehrbrock sowie einem Maschinenbauer wurde ein Handling-System entworfen, das alle auftretenden Kräfte in sich selbst kompensiert. Die Werker an der Linie müssen es nur noch an die einzelnen Schraubstellen führen und können dort nun ohne Kraftaufwand und ohne Reaktionsmomente arbeiten. Das Handling-System ist für den von LMC gewählten Werkzeugtyp universell einsetzbar und deckt die über 20 Schraubstellen ab.

Neben vier an den Handling-Einheiten geführten Chassis-Schraubern investierte LMC noch in zwei identische, ebenfalls gesteuerte Radschrauber von Desoutter. Die Drehmomente liegen je nach Felgentyp (Stahl oder Alu, vier oder fünf Schrauben) bei 95 und 120 Newtonmetern. Für diese Schraubsysteme wurde ein Gegenhalter entworfen, der sich jeweils an einer Nachbarschraube abstützt. Er kann variabel auf das jeweilige Lochbild der unterschiedlichen Felgen eingestellt werden.

 

 

Ergonomisch, dokumentationsfähig und auf Wunsch kabellos

Für die präzise, ergonomische und rückverfolgbare Montage bietet Desoutter unterschiedliche Lösungen an. Dazu zählen etwa der elektronisch gesteuerte, kabelgebundene ERP-Hochmomentschrauber (ERP HT) sowie die neuen Akku-Hochmomentschrauber der Serie ExBx HT. Beide Serien verfügen über je einen Drehmoment- und einen Drehwinkelsensor und eignen sich damit – je nach Werkzeugversion – für unterschiedlichste Schraubstrategien. Der ERP HT bewältigt funktions- und sicherheitskritische Schraubverbindungen mit Drehmomenten zwischen 75 und 1700 Newtonmetern, bei denen es auf Taktzeit, Ergonomie und Rückverfolgbarkeit ankommt. Pro Werkzeug lassen sich bis zu 250 Schraubfälle programmieren. Um die hohen Reaktionskräfte im Einsatz abzufangen, ist der Hochmomentschrauber mit einem Gegenhalter ausgestattet. Der vordere Getriebeteil lässt sich um 360° frei schwenken. Dadurch kann der Gegenhalter immer in die beste Position gebracht werden, die ein reaktionsfreies Arbeiten sicherstellt.

Die ExBx-HT-Akku-Hochmomentschrauber (B-Flex HT und ExBC HT) wiederum eignen sich ebenfalls für die dokumentationspflichtige und präzise Montage, und zwar mit Drehmomenten von bis zu 2000 Newtonmetern. Zur Verfügung stehen diverse Pistolenschrauber (für Drehmomente zwischen 50 und 2000 Nm) sowie Winkelschrauber (für 250 bis 2000 Nm). Die Baureihe fußt auf den bewährten, messwertgebergestützten Akkuschraubern des Typs EPBx und EABx von Desoutter. Diese werden durch einen Multiplikator-Aufsatz ergänzt, der das Drehmoment verstärkt. Dadurch bleiben die kabellosen Werkzeuge sehr kompakt.

 

Individuelle Reaktionsstützen lassen sich in kürzester Zeit entwickeln

Für die Akku-Hochmomentwerkzeuge hält Desoutter verschiedene Varianten an Momentenstützen bereit, die nahezu alle Schraubsituationen abdecken. Sollte ein individuelles Bauteil einmal keine geeignete Stelle zum Abstützen für die Standard-Varianten aus dem Produktprogramm bieten, so kann Desoutter in kurzer Zeit eine passende Reaktionsstütze entwickeln. Für die besonders kräftigen Akkuschrauber ExBx HT 1000, 1500 und 2000 gibt es zudem Aufhängungen für das komplette Werkzeug sowie seitliche Zusatz-Handgriffe.

Das Desoutter-Service-Team unterstützt Anwender auf Wunsch bei der Installation und der Inbetriebnahme der Werkzeuge, organisiert Trainings und übernimmt die vorbeugende Wartung, die Justage sowie die regelmäßig anstehenden Maschinenfähigkeitsuntersuchungen an den Hochmomentschraubern.

 

Tipp: Bei der Klassifizierung von Schraubverbindungen, der Auswahl der geeigneten Schraubwerkzeuge oder der richtigen Überwachung von Maschinen und Prozessen durch Messmittel unterstützen die Experten von Desoutter jederzeit und gern. Weitere Informationen finden Sie in einem Whitepaper, das Sie hier anfordern können. 

 

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