Überwachung von Druckluftschraubern in der Montage von Regelventilen

Bei der Montage von Regelventilen für Lkw-Über-setzungsgetriebe sind harte und weiche Schraubverbindungen anzuziehen. Um die verwendeten Druckluftschrauber zu überwachen und eine Fehlbedienung durch...

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Bei der Montage von Regelventilen für Lkw-Übersetzungsgetriebe sind harte und weiche Schraubverbindungen anzuziehen. Um die verwendeten Druckluftschrauber zu überwachen und eine Fehlbedienung durch den Werker auszuschließen, kommt ein RE-Schraubcontroller zum Einsatz. Er überwacht durch simultane Druck- und Zeitmessungen den Schraubprozess.Wie bringt man die Prozesskontrolle zweier Druckluftschrauber nebst Werker unter einen preiswerten Hut, wenn es darum geht, eine weiche und eine harte Schraubverbindung zuverlässig auf ±5 beziehungsweise ±12% genau anzuziehen? Vor genau dieser Frage stand die Hoerbiger-Origa Pneumatik GmbH in Wiener Neustadt, wollte dafür aber inklusive Schrauber keine 100 000 Schilling, sondern höchstens die Hälfte ausgeben, denn es handelte sich nicht um dokumentationspflichtige Verbindungen, für die man einen gesteuerten Elektroschrauber benötigt hätte. Die Qualitätssicherung verlangte lediglich eine zuverlässige Prozesskontrolle und Erkennung von Fehlverschraubungen.Verwechselung der Schrauber wird ausgeschlossenGelöst wurde dieser Fall mit dem von der Atlas Copco Tools GmbH, Essen, entwickelten RE-Schraubcontroller. Dahinter verbirgt sich eine kleine Elektronik, die eigentlich nur zur Überwachung eines einzelnen Schraubers ausgelegt ist, bei Hoerbiger aber erstmals zwei Werkzeuge plus Werker kontrolliert (Bild 1). Erforderlich wurde dies für die Montage eines im Kundenauftrag entwickelten Regelventils für ein Lkw-Untersetzungsgetriebe. Zu montieren sind dessen Hauptsitzmutter und der Deckel.Zuerst wird am Hauptsitz eine Mutter mit Kunststoffdichtung per LUM-21-Abschaltschrauber auf 3,5 Nm mit einer Toleranz von ±0,2 Nm angezogen. Sodann wird das Teil gedreht und hernach der Deckel verschraubt. Und zwar mit einem LUM-25-Abschaltschrauber, der auf 8 Nm mit einer Toleranz von ±1 Nm anziehen muss. Danach gibt der Werker die jeweils in einem Viererzyklus montierten Regler in eine Teststation am Montageplatz und spannt die nächsten vier Teile zur Montage ein. Sollte er jetzt versehentlich zum falschen Schrauber greifen, bemerkt er das, weil der Schraubvorsatz nicht zur Sitzmutter passt, die zuerst zu montieren ist. Eine Verwechslung der Schrauber ist also ausgeschlossen.Zudem muss der Werker zwischen jedem Montagezyklus, also beim Wechsel von Sitz- zur Deckelverschraubung und umgekehrt, einen Programmwahl-schalter betätigen, um den RE-Schraubcontroller auf den jeweiligen Schrauber, sprich Schraubfall, umzuschalten. Zugleich steuert der Wahlschalter auch die Richtung der Luftzufuhr, so dass der angewählte Schrauber mit Luft beaufschlagt wird und der zuvor benutzte Schrauber blockiert, also drucklos ist.Dieser Schalter war der eigentliche Trick, um mit dem Schraubcontroller zwei Schrauber überwachen zu können. Hinzu kam ein simpler, von Hoerbiger selber realisierter Relais-Schaltkreis. Er gibt dem Controller die beim Umschalten benötigte Zeit, um sich auf den zugehörigen Parametersatz einzustellen.Ansonsten arbeitet der RE-Controller in seinem üblichen Modus. Dabei wird der Schraubvorgang zur doppelten Sicherheit durch simultane Druck- und Zeitmessungen sowie zwei getrennte Druck-/Zeit-Fenster kontrolliert. So ist der Fügezeit ein ganz bestimmter, programmierbarer Druckwert zugeordnet und ebenso der Haltezeit im Abschaltpunkt. Dadurch werden Bedienungsfehler (zum Beispiel Finger zu früh vom Starter genommen) ebenso festgestellt wie Mängel, die am Bauteil oder der Schraube liegen können, weil die Kopfauflage zu früh erreicht wurde oder sich die Schraube nicht völlig eindrehen lässt. Auf diese Weise entdeckt der Controller bei Hoerbiger beispielsweise auch, wenn bei der Hauptsitzmutter vergessen wurde, die Dichtung unterzulegen.Obendrein wird noch der Netz- beziehungsweise Fließdruck kontrolliert, da hiervon die einwandfreie Funktion der Abschaltkupplung abhängt. Reicht der Arbeitsdruck nicht, oder kommt es zu einer Fehlverschraubung (n.i.O.), schlägt der Controller optisch und akustisch Alarm und blockiert den Schrauber. Der bleibt dann so lange von der Luftversorgung abgeschnitten, bis ihn der Werker über einen separaten Quittiertaster wieder freigibt.Das N.i.O.-Teil kommt zur Reparatursektion am selben Arbeitsplatz, wo die Fehlverschraubung sofort oder später mit einem dritten LUM-Schrauber gelöst wird. Falls der Werker versehentlich eine bereits fertig angezogene Schraube nochmals anziehen wollte, würde das anhand der vorgegebenen Druck-/Zeit-Parameter entlarvt und mit Alarm quittiert.Anfangs wurden die Verbindungen noch häufig per Drehmomentschlüssel überprüft. Heute, nachdem die Prozessfähigkeit des Miteinanders von Controller und Schraubern längst nicht mehr in Zweifel steht, prüft der Werker selbst stichprobenweise drei von hundert Verbindungen und führt darüber Buch.Der Montageplatz bei Hoerbiger hat im Anderthalb-Schicht-Betrieb (12 Stunden) eine Jahreskapazität von 60 000 solcher Regler und wurde, was den RE-Controller und die beiden Schrauber angeht, für nicht ganz 50 000 Schilling verwirklicht. Da hier vornehmlich Frauenhände montieren, war es selbstverständlich, die Schrauber in ein Stativ einzuspannen. Dies fängt die Reaktionsmomente ab und erleichtert außerdem die Schrauberführung.Montageablauf-Kaskadierung ist ebenfalls möglichNeben der optischen und akustischen I.O.- und N.i.O.-Kontrolle der einzelnen Verbindung ist auch eine so genannte Sammel-i.O.-Verarbeitung pro Einzelzyklus und Gesamtzyklus möglich. Außerdem können über Sammel-i.O. und potentialfreie Signalein- und -ausgänge nachgeschaltete Montageschritte zwangsgesteuert werden.Weil der RE-Controller erkennt, wenn die programmierte Anzahl Verbindungen pro Zyklus nicht abgearbeitet wurde (Zykluskontrolle), nutzt man in anderen Fällen das dann anstehende Signal, um das Werkstück so lange nicht weitertakten zu lassen, bis der Zyklus komplett, und zwar i.O., abgearbeitet wurde. Umgekehrt würde der Controller so lange nicht auf einen neuen Bearbeitungszyklus umschalten, wie das Werkstück noch fehlt.Eine Kaskadierung zur Verknüpfung mehrerer Montageabläufe ist mit dem Controller ebenfalls möglich. Programmiert wird der Controller sehr einfach und schnell über ein separates Eingabegerät, nicht größer als eine Fernseherfernbedienung. Durch die Trennung von Controller und Programmiergerät sind unbefugte Veränderungen der Kontrollparameter ausgeschlossen.Umprogrammierungen sind laut Atlas Copco eine Sache von ein paar Minuten. Einzige Voraussetzung, um dieseLow-cost- Prozesskontrolle mit Druckluftschrau-bern nutzen zu können, sind Abschaltschrauber, die einen Signalausgang bieten. Das können Druckluft-Drehschrauber ebenso wie Impulsschrauber sein. Hauptsache, es ist ein RE-Modell, wobei das RE für Reporting steht.