RATGEBER SCHRAUBTECHNIK
Moderne Schraubtechnik steigert nicht nur die Effizienz, sie optimiert Qualitätsprozesse und reduziert nebenbei Kosten. Doch in welchen Gebieten kommt Schraubtechnik zum Einsatz? Welche modernen Schraubverfahren gibt es eigentlich? All das erklären wir Ihnen hier.
Moderne Schraubtechnik wird in der Elektro-, Holz und Luftfahrt-Industrie genauso eingesetzt wie im E-Mobilitäts-Sektor, Maschinenbau, in der Telekommunikation sowie bei Haushalts- und Medizingeräten. Der Bereich Automotive und Karosseriebau ist das größte Einsatzgebiet für WEBER.
https://www.weber-online.com/schraubtechnik-fuer-automotive-und-karosseriebau/
Bei der Herstellung der Karosserie im Automobilbau stehen höchste Sicherheit und dauerhafte Verbindung beziehungsweise Lösung von Einzelteilen im Fokus. Hier ist Schraubtechnik vom Profi gefragt, denn die Materialanforderungen sind hoch. Leicht, fest und nebenbei kostensparend sollten die benötigten Verbindungselemente sein.
Früher hieß es an dieser Stelle: Verschweißen. Modern ist jedoch anders. Professionell greift heutzutage das Verfahren der automatisierten Schraubtechnik – hochflexibel, sehr sicher und mit einer Fehlerquote, die gegen Null strebt. Außerdem lassen sich die Produkte am Ende des Lebenszyklus einfacher demontieren und recyceln. Wie das Ganze funktioniert? Unser Ratgeber gibt Aufschluss.
Michael Steidl
Leitung Produktmanagement
Prozesssicher montieren: darin liegt die Kernkompetenz moderner Schraubtechnik. Industriekunden wünschen hochwertigste Verarbeitung von Verbindungselementen für ihre teuren Güter. Mittels höchster Qualitätsmaßstäbe und optimierter Taktzeiten sorgt Schraubtechnik für eine gründliche, sichere und schnelle Verschraubungen von Einzelteilen. Test-Parameter vorab sorgen für die Vermeidung von Rückholaktionen.
Die oberste Zielsetzung der Verschraubung ist die Verbindung zweier oder mehrerer Bauteile – und zwar auf die richtige Art und Weise: Sie müssen sich letztendlich wie ein Bauteil verhalten. Die dafür nötige Klemm- beziehungsweise Vorspannkraft muss exakt und reproduzierbar erzeugt werden. Verschiedene Verschraubungen brauchen unterschiedliche Vorspannkräfte. Diese werden vorab ermittelt, damit sämtliche Parameter für die Schraubtechnik stimmen. Ziel dabei ist, die berechnete Vorspannkraft möglichst genau zu treffen, denn exaktes Arbeiten bedeutet Material- und damit Kostenreduktion.
Rudolf, 1992
An dieser Stelle geben wir Ihnen einen Überblick über die 4 häufigsten Schraubverfahren:
Beim Einschrauben auf Tiefe wird beispielsweise bei Holzverschraubungen der Kopf der Schraube bündig versenkt.
Darstellung einer Schraubkurve für Verschraubung auf Tiefe
Rudolf, 1992
Ziel beim drehmomentgesteuerten Einschrauben ist das Anziehen der Schraube auf eine Vorspannkraft unterhalb der Streckgrenze. Dabei wird die Schraube so lange angezogen, bis ein vorab eingestelltes Drehmoment erreicht ist. Dann wird die Schraubspindel abgeschaltet. Bei den meisten unserer Kunden-Anwendungsfälle arbeiten wir mit der Variante des drehmomentgesteuerten Einschraubens.
Darstellung einer Schraubkurve für Verschraubung auf Drehmoment
Rudolf, 1992
Beim drehwinkelgesteuerten Einschrauben wird die Schraube gezielt bis in den plastischen Bereich angezogen. Die Verschraubung startet mit Anzug der Schraube bis das vorher definierte Schwellmoment (M) erreicht ist. Ab hier beginnt die Winkelmessung. Die Schraubspindel wird dann abgeschaltet, wenn der vorab definierte Drehwinkel erreicht ist.
Bei sämtlichen Berechnungen zum drehwinkelgesteuerten Einschrauben müssen alle – auch extremen – Witterungsbedingungen, Temperaturschwankungen und Verschleißerscheinungen vorab einkalkuliert werden.
Darstellung einer Schraubkurve für Verschraubung auf Drehwinkel
Rudolf, 1992
Ziel beim sogenannten Gradientenverfahren ist das Anziehen der Schraube bis kurz vor Erreichen der Streckgrenze. Hier wird auf den abfallenden Gradienten abgeschaltet, nicht auf einen Drehmoment oder -winkel. Der Gradient wird permanent durch die Steuerung aus Drehmomentanstieg pro Drehwinkel berechnet. Sobald er um einen vorab definierten Prozentsatz von dem Maximum abfällt, wird der Schraubprozess beendet.
Dieses Schraubverfahren ist noch sehr “jung”. Erst mit leistungsfähigen Schraub-Prozesssteuerungen, die im Millisekunden-Bereich reagieren, konnte das Verfahren entwickelt werden.
Der Vorteil dieses Verfahren ist die sehr genaue Abschaltung kurz vor Erreichen der Streckgrenze. Dabei wird eine Reibung im Gewinde größtmöglich ausgeblendet.
Der Nachteil besteht darin, dass das Abschaltmoment je nach verwendetem Schraubfall stark streuen kann. Oftmals stellt dies die traditionelle Qualitätssicherung vor ein Problem.
Darstellung einer Schraubkurve für Verschraubung mit dem Gradientenverfahren
Rudolf, 1992
Die Auswahl des am besten geeigneten Schraubverfahrens ist essenziell für das Schraubergebnis. Wir arbeiten stets an der Verbesserung unserer Prozessqualität und stehen für sämtliche Fragen rund um das Thema “Schraubtechnik” beratend zur Seite.
Ein Handschrauber wird manuell von lediglich einer Person betätigt. Handschrauber kommen dann zum Einsatz, wenn die Verschraubung flexibel gestaltet werden soll und die Anzahl der zu verschraubenden Elemente bei 20.000 – 50.000 Stück pro Jahr liegt.
Mehr Informationen zu verschiedenen Handschraubern finden Sie hier: https://www.weber-online.com/handschrauber/.
Bei der nicht-manuellen Variante Stationärschrauber ist die Schraubeinheit beziehungsweise -spindel an einen Roboter gekoppelt. Stationärschrauber kommen bei hohen Stückzahlen (> 50.000 Verbindungselemente/Jahr) und schnellen Takteinheiten zum Einsatz. Im Gegensatz zu Handschraubern sind sie prozesssicherer: Mittels der Schraub-Tiefen-Überwachungsfunktion lässt sich genau berechnen, wie tief der Schrauber bereits eingeschraubt hat. Ein schiefes Ansetzen der Schrauben wird ebenso vermieden.
Verschaffen Sie sich hier einen Überblick über unsere Stationärschrauber: https://www.weber-online.com/stationaerschrauber/.
In zahlreichen Einsatzgebieten der automatisierten Schraubtechnik gibt es Schrauborte, die sehr schwer zu erreichen sind. Hier kommt die Vakuum-Schraubtechnik zum Einsatz. Dabei wird die Schraube über ein Saugrohr aufgenommen. In diesem Saugrohr wird ein Unterdruck erzeugt. Eine auf den Schraubfall angepasste Einschraubgarnitur mit Saugrohr sorgt dafür, dass das Verbindungselement prozesssicher genau an der richtigen, wenn auch schwer zugänglichen Stelle platziert wird.
Der Schwenkarm ist ein wichtiges Funktionselement innerhalb des Schraubtechnik-Prozesses. Im Schwenkarm wird eine Schraube Richtung Schraubkopf geblasen. Der Schraubendreher richtet den Schwenkarm zur Seite in die richtige Position. Schon während des Eindrehens der ersten Schraube schießt bereits die nächste in den Schwenkarm ein. Sobald die Schraube platziert und eingeschraubt ist, wird der Schwenkarm freigegeben. So kann er sich in seine ursprüngliche Position zurückbegeben und der Prozess startet von Neuem.
Der Schwenkarm ist also ein äußerst zeitsparendes Element der modernen Schraubtechnik.
Aufgrund der derzeitig in der Industrie vorherrschenden Anforderungen hat sich der EC-Servo-Motor in der modernen Schraubtechnik durchgesetzt. In Hinblick auf Langlebigkeit und Genauigkeit stellt er die beste Lösung innerhalb aktueller Antriebstechniken dar.
Rudolf, 1992: Rudolf, H.: Schraubtechnik. Grundlagen, Schraubsysteme, Anziehverfahren. Die Bibliothek der Technik. Landberg: Verlag moderne Industrie 1992.
