Der richtige Schrauber als Garant für höchste Qualität

In der Welt der Technik ist die Verschraubung das am häufigsten eingesetzte Verfahren, Bauteile zu verbinden. Fehler in der Montage fürchtet jeder Produzent. Kommt es gar zu Rückrufaktionen wegen fehlerhafter Schraubverbindungen, ist der wirtschaftliche Schaden groß. Die Wahl des passenden Schraubwerkzeugs für die richtige Anwendung spielt neben der Schulung des Personals und der Verwendung hochwertiger Materialien die Hauptrolle, um die Prozesssicherheit im Montageverfahren zu gewährleisten.

Eine Schraubaufgabe lässt sich nur dann prozesssicher ausführen, wenn mit hochgenauen Schraubwerkzeugen gearbeitet wird und der Schrauber optimal zur Anwendung passt. Bei der Auswahl sind daher verschiedenste Kriterien zu beachten – von Flexibilität über Prozesssicherheit bis hin zu Drehmomentgenauigkeit, Betriebsdatenerfassung, Dokumentationspflicht, Investitionsbedarf, Betriebskosten, etc. Um die notwendigen Anzugsparameter und Lösungsansätze zu erfahren, eignet sich eine umfangreiche Schraubfallanalyse.

Bei der Schraubfallanalyse dreht sich alles um die Frage nach dem idealen Drehmoment, nach der zu wählenden Drehzahl und nach dem passenden Schraubwerkzeug für die jeweilige Anwendung. Der DEPRAG Anwendungstechniker Tobias Dirrigl erklärt: „Um herauszufinden, wie ein Bauteil idealerweise verschraubt wird, muss es zerstört werden. Wir schrauben bewusst mit übergroßem Drehmoment ein, bis Schrauben oder Bauteile zu Bruch gehen. Nur so lässt sich das Überlastmoment ermitteln.“ Anhand von Originalbauteilen wird dieser Vorgang so oft wiederholt, bis ein zuverlässiges Ergebnis erreicht wird.


Durch das Eindrehen der Schraube entsteht Reibung, die von der Geometrie des Verbindungselements aber auch vom Material des Bauteils abhängt. Diese Reibung verändert die Beziehung zwischen Drehmoment und erreichter Vorspannkraft und ist eine der großen Unbekannten bei der Festlegung geeigneter Anzugsparameter. Der Techniker im Labor kommt ihr auf die Spur, indem er die eingedrehte Schraube löst und erneut anzieht. Vergleicht er den Kurvenverlauf des Drehmoments beim ersten und zweiten Schraubvorgang, erkennt er mögliche Reibungsverluste.

Auch Setzerscheinungen werden ermittelt, die zum Beispiel auftreten, wenn ein Motor über eine Silikondichtung an die Pumpeneinheit montiert wird. Selbst wenn das Anzugsdrehmoment so ausgelegt wurde, dass die notwendige Vorspannkraft erreicht wird, geht diese durch das „Setzen“ des Silikons nach und nach verloren. Die Folge: die Pumpe ist undicht. Bei einer derartigen „weichen Verbindung“ zieht der Techniker im Testlabor die Schraube zunächst bis zum ermittelten Anzugsdrehmoment an und nach einer gewissen Zeit erneut nach. Das „Weiterdrehmoment“ gibt nun Aufschluss über Setzerscheinungen und ihre Auswirkung auf die Vorspannkraft. In solchen Fällen wird von den Anwendungstechnikern empfohlen, die Verschraubung in zwei Phasen vorzunehmen.

Es gibt aber auch noch andere anwendungsspezifische Besonderheiten: Werden beispielsweise zwei Bleche miteinander verschraubt, deren Bohrungen nicht ganz deckungsgleich sind, wird zunächst ein hohes Drehmoment benötigt, um die Bleche passgenau aufeinander zu bewegen. Liegen die Bohrungen zum Ende des Schraubprozesses übereinander, reicht ein niedriges Drehmoment für den Endanzug aus. Beim Verschrauben mit gleichbleibend hohem Drehmoment würde bei dieser Schraubaufgabe ungewollt das zerstörende Überlastmoment erreicht, Schrauben oder Bauteile verformt werden. Auch hier fördert die Schraubfallanalyse die Problematik zu Tage und legt prozesssichere Parameter und Sequenzen fest.

Auch bei der Auswahl des optimalen Anzugsverfahrens ist die Schraubfallanalyse von Bedeutung: Bei der Direktverschraubung von Metall- oder Kunststoffbauteilen mit gewindeformenden oder -schneidenden Schrauben können variierende Eindrehmomente auftreten. Die Verwendung eines drehmomentgesteuerten Anzugsverfahrens führt dann auch bei höchster Abschaltgenauigkeit zu Schwankungen in der resultierenden Vorspannkraft. Dem entgegen wirkt das adaptive Schraubverfahren DEPRAG Clamp Force Control (CFC), indem es den Drehmomentverlauf während des Eindrehprozesses auswertet und den Zeitpunkt der Kopfauflage erkennt. Ein Differenzmoment (oder Differenzwinkel) ausgehend von der Kopfauflage erlaubt eine deutlich bessere Konstanz der Vorspannkraft.

Am Ende umfassender Versuchsreihen steht die Empfehlung für den Hersteller, welche Schraubparameter und welches Schraubwerkzeug sich am besten für die Anwendung eignen. Neben den Einbauschraubern für Industrieanlagen, liegt ein Schwerpunkt auf den Handschraubern für die industrielle Serienproduktion. Die Schrauber lassen sich mit DEPRAG Messtechnik kombinieren oder mit den bewährten Schraubenzuführsystemen der DEPRAG ergänzen. Anwendungstechniker Tobias Dirrigl ist sich sicher: „Für jeden Schraubfall finden wir die passende Lösung.“

Das gesamte Spektrum anspruchsvoller Schraubaufgaben in der Industrie deckt die Handschrauber Produktpalette MINIMAT®/MICROMAT® ab. Mit Drehmomenten von 0,02 bis 65 Nm, Bauformen für jede Anwendung und modernster Antriebstechnik erreichen sie maximale Prozesssicherheit in jeder Ausbaustufe. Je nach Einsatzfall hat der Anwender die Wahl zwischen gerader Bauform für vertikale Schraubrichtungen, Pistolenbauform für horizontale Schraubfälle und Winkelbauform für beengte Platzverhältnisse oder hohe Drehmomente. Neben den bewährten Druckluftschraubern, umfasst das umfangreiche Portfolio eine Reihe ausgezeichneter elektronisch betriebener Schrauber.

Ein Höchstmaß an Prozesssicherheit für die industrielle Produktion am Handarbeitsplatz bietet der sensorgesteuerte MINIMAT®-EC-Servo Schrauber, den ein zuverlässiger und wartungsarmer bürstenloser EC-Motor antreibt. Mit dieser Antriebstechnik und der zugehörigen Steuerung wird maximale Flexibilität auch am Handarbeitsplatz erzielt. Alle wesentlichen Prozessparameter werden an der Steuerung eingestellt, überwacht und dokumentiert. Es lassen sich sogar mehrere unterschiedliche Drehmomente in einem Montagetakt realisieren.

Auch die MINIMAT®-EC Baureihe für Drehmomente von 0,01 bis 25 Nm verfügt über einen bürstenlosen Elektroantrieb und die zugehörige Stromabschaltsteuerung. Die hinterlegten Prozessparameter für die Montageaufgabe werden mit dem Schrauber abgearbeitet, dokumentiert und ausgewertet. Beide Schrauberfamilien in EC und EC-Servo Ausführung erlauben die Verknüpfung mit einem übergeordneten Leitsystem, z. B. zum Aufzeichnen und Auswerten der statistischen Prozessdaten.

Als flexibler handlicher Alleskönner erweist sich der DEPRAG Elektroschrauber MINIMAT®-ED. Bei Erreichen des am Schrauber einstellbaren Drehmoments schaltet er sich zuverlässig und hochgenau ab. Das benötigte Drehmoment gibt der Werker bequem mit Tastendruck direkt am Schrauber ein, wo es auf einer gut leserlichen digitalen Anzeige erscheint und leicht zu kontrollieren ist. Der MINIMAT®-ED bietet sich vor allem für Arbeitsplätze mit variierenden Anzugsparametern an. So ist sein Einsatz im Steuerungs- oder Schaltschrankbau ebenso denkbar wie an einem industriellen Nacharbeitsplatz in der Großserienmontage oder im Reparaturbetrieb.

Als Basislösung für viele Schraubaufgaben eignet sich der DEPRAG Druckluftschrauber MINIMAT®/MICROMAT® mit pneumatischem Antrieb. Seine speziell konstruierte, hochgenaue Abschaltkupplung macht Drehmomentgenauigkeiten von kleiner plus/minus drei Prozent Standardabweichung möglich. Diese Werte werden auch bei Millionen von Schaltungen eingehalten. Die spezielle DEPRAG Abschaltkupplung verhindert zuverlässig unkontrollierte Drehmomenterhöhungen wie sie bei vielen herkömmlichen Abschaltschraubern beklagt werden. DEPRAG Schrauber lassen sich daher unabhängig von Druckschwankungen und Schraubfall voreinstellen sowie mit Hilfe von entsprechenden Messwertaufnehmern und Messgeräten überprüfen.

Auch für Spezialanwendungen gibt es eine Vielzahl von Handschraubern im Programm: DEPRAG SENSOMAT®, eine Spezialausführung für Gewinde furchende, Gewinde schneidende oder selbst bohrende Durchgangsschrauben. Bei derartigen Schrauben liegt das Einschraubdrehmoment wegen der hohen Reibung nahe dem Festsitzdrehmoment oder sogar höher. Der Schrauber ist an diese Problematik angepasst und dreht zunächst mit voller Power die Schraube ein und gibt erst kurz vor Auflage des Schraubenkopfs die Abschaltkupplung frei. So kann das am Schrauber eingestellte, gewünschte Enddrehmoment präzis erreicht werden und ein zerstörerisches Überdrehen der Schraube ist ausgeschlossen.

Beim Impulsschrauber mit Abschaltung handelt es sich im Prinzip um einen Schlagschrauber, jedoch mit einem hydraulischen Impulsschlagwerk. Die Impulsschrauber zeichnet eine hohe Drehmomentabgabe, die gute Wiederholgenauigkeit des Drehmoments und ein geringes Rückdrehmoment aus, dabei arbeiten sie weitaus geräuschärmer als ein mechanisches Schlagwerk.

DEPRAG Schlagschrauber sind mit Pistolen- oder Faustgriff ausgestattet. Bei den getriebelosen Schlagschraubern ist der Hammer direkt mit dem Rotor verbunden. Bei jeder Umdrehung „sammelt“ sich Energie, die über eine bewegliche Kupplungsklaue als kräftiger Schlag auf die Schraubenspindel abgegeben wird.

Mit dem Tiefenabschaltschrauber MINIMAT®-T lassen sich Schraubfälle bearbeiten, bei denen eine exakte Einschraubtiefe der Schraube verlangt ist, beispielsweise beim Befestigen von Holz auf Holz oder Verschrauben von Gipskartonplatten. Eine auf den definierten Tiefenwert eingestellte Tasthülse erfasst die Einschraubtiefe und löst die Abschaltkupplung des Schraubers aus.

Der VARIOMAT® dagegen wurde speziell für die Holzindustrie entwickelt. Ihn kann der Anwender sowohl zum Bohren als auch zum Schrauben verwenden. Sein umfangreiches Zubehör eröffnet eine Vielfalt an Anwendungsmöglichkeiten.

Der DEMONTAGE-Schrauber ist eine Spezialausführung für die Recycling-Branche. Vor der chemischen und thermischen Behandlung von Elektroschrott steht erstmal die Demontage verschraubter Teile. Der DEPRAG Spezialschrauber ermöglicht ein sauberes Einfädeln der Klinge in den Schraubenkopf und bringt den nötigen Andruck von Beginn an auf die Schraube, um ein Auskämmen oder Überratschen zu vermeiden. Erhöhte Löse- bzw. Rückdrehmomente durch Korrosion oder Verformung werden bei horizontalen Anwendungen durch den ergonomischen Pistolengriff des Schraubers aufgefangen oder bei vertikalen Anwendungen in geraden Schraubern durch eine einstellbare Sicherheitskupplung begrenzt.

„Gemeinsam finden wir den richtigen Schrauber für Ihre Anwendung und kommen der Nullfehlerproduktion in der Schraubenmontage so nahe wie möglich.“, versichert Tobias Dirrigl. Der Maschinenbauer DEPRAG präsentiert sein Schrauberspektrum vom 8. bis 10. Oktober auf der MOTEK in Stuttgart: Halle 5, Messestand 5408.
 

Über DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO.

Mit 700 Mitarbeitern, die in über 50 Ländern vertreten sind, ist die DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. ein etablierter Partner, der weltweit innovative Konzepte zur Schraubtechnik und Automation verwirklicht. Neben dem Fullservice-Angebot in den Sparten Schraubtechnik, Zuführtechnik, Steuerungs- und Messtechnik, führt das Maschinenbauunternehmen seine Produkte auch zu komplexen teil- oder vollautomatisierten Montageanlagen zusammen. Vom Beratungsgespräch bis hin zum Service und der Wartung der Anlage liegt alles in einer Hand.

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