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Metall auf Holz: Belegbare Qualität durch neue Schraubstrategie

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Holzleitern optisch und technisch einwandfrei verschraubt

Die Holzleitern in „belegbarer Qualität“ zu montieren, forderte ein Großkunde von seinem Lieferanten Krämer: Dieser sollte die Scharnierschrauben mit einem festgelegten Drehmoment anziehen – und nicht mehr „nach Gefühl“. Dadurch wurden aber zu viele Schrauben zu tief ins Holz versenkt. Die Lösung brachte das neue Turbo-Tight-Verfahren von Atlas Copco Tools: eine schnelle, ergonomische Montage mit optisch einwandfreiem Ergebnis.

Essen, Mai 2014 – Gut gemeint ist nicht immer gut: „Falsche Qualitätsvorgaben können auch einmal kontraproduktiv sein“, sagt Stefan Krämer, Geschäftsführender Gesellschafter der Krämer GmbH in Metzingen. „Einer unserer größten Abnehmer von Holzleitern trat vor einiger Zeit mit der Forderung an uns heran, die Metallscharniere, die beide Teile der Stehleiter am oberen Ende verbinden, auf ein festgelegtes Drehmoment von fünf Newtonmeter zu verschrauben.“ Bis dahin hatten die Werker im Betrieb jahrzehntelang „nach Gefühl“ montiert – ohne größere Beanstandungen. Dabei werden pro Leiter im Normalfall acht Flachrundschrauben verwendet. Sie sind mit einem Vierkant versehen, damit sie sich im Holz nicht drehen, und werden durch selbstsichernde Muttern auf der Gegenseite fixiert. „Lösen können die sich also nicht mehr“, erklärt Krämer. „Und weil unsere Mitarbeiter in der Montage sehr erfahren sind, lagen die Schraubenköpfe auch immer schön bündig im Holz.“

Der besagte Großkunde wollte sich aber plötzlich nicht mehr auf die Erfahrung verlassen, sondern wünschte eine – wie auch immer – „belegbare Qualität“. Der Gedanke: Wenn immer mit dem gleichen Drehmoment verschraubt werde, müsste die Prozesssicherheit gewährleistet und das Produkt also höherwertig sein. „Man kann nicht mal sagen, dass sie weniger Beanstandungen erwarteten“, meint Krämer rückblickend, „denn die gab es eigentlich nicht.“

Drehmoment als Steuerungsgröße passt nicht zum Werkstoff Holz

Stefan Krämer fuhr ein paar Tests und teilte seinem Kunden mit, dass die Vorgehensweise nicht praktikabel sei, weil sich die Schraubenköpfe bei immer gleichem Drehmoment aufgrund der unterschiedlichen Festigkeit des Holzes – die sich im Wesentlichen aus der Anordnung der Jahresringe in den Holmen ergibt – auch immer unterschiedlich tief in das Material einarbeiten. „Die Steuerung über das Drehmoment passt einfach nicht zum Werkstoff Holz“, meint Krämer. „Folglich gab es sehr viele Einpressungen, und damit ist so eine Leiter eigentlich unverkäuflich für unseren Kunden.“ Trotzdem wurde die erste Charge wunschgemäß ausgeliefert – und kam postwendend als Reklamation zurück. „Da war dann auch der Qualitätsabteilung des Kunden klar, dass dieses Verfahren untauglich ist“, sagt der Unternehmer.

Just in dieser Zeit meldete sich – zufällig – ein Fachhandelspartner von Atlas Copco Tools, der das Gebiet zwischen Reutlingen, Ulm und Bodensee gerade frisch übernommen hatte, per Kaltakquise. „Wir kamen recht schnell auf dieses Thema zu sprechen, und der Vertreter hat gleich gesagt, es gebe da eine neue Technik von Atlas Copco, die er gerne präsentieren würde.“ Gesagt, getan. Der Mitarbeiter von Buck Industrieservice brachte gleich einen Experten von Atlas Copco Tools mit: den Produktmanager für elektrische Werkzeuge. Gemeinsam stellten sie das neue Schraubsystem Power Focus 600 mit einem Stabschrauber der Tensor-ES-Reihe vor. „Der Schraubfall war in wenigen Schritten programmiert und optimiert – und schon konnten wir loslegen“, wundert sich Stefan Krämer heute noch ein bisschen. „Jede Schraube saß auf Anhieb, die Optik stimmte in allen Fällen – und wir konnten an den immer grün leuchtenden Kontroll-LEDs das positive Schraubergebnis ablesen.“

Zwei Wochen behielt der Betrieb den Schrauber zu Testzwecken da – und gab ihn nicht mehr her. „Meine Mitarbeiter wollten das Werkzeug schon nach den ersten fünf Schrauben nicht mehr aus der Hand geben“, sagt Krämer. Kurz darauf, im Frühjahr 2013, wurde dann die Investition vorgenommen. Inzwischen schaut sich der Unternehmer die von der Steuerung gespeicherte Statistik der letzten 1000 Schrauben etwa einmal pro Woche an und kann sich beruhigt zurücklehnen: Alle Schraubergebnisse sind in Ordnung.

Neuer Elektroschrauber ist leichter und schneller

„Wir hatten bisher nur einige Druckluft-Winkelschrauber des Typs LTV von Atlas Copco im Einsatz“, sagt Krämer, „und zwar im Metallbau.“ Die Holzleitern dagegen wurden mit einfachen Elektrowerkzeugen mit Rutschkupplung montiert. „Da war der gesteuerte Elektroschrauber natürlich ein größerer Schritt. Aber er hat sich absolut gelohnt!“ Nicht nur ist der Endkunde jetzt zufrieden, weil die Montagequalität belegt werden kann. Auch die Werker freuen sich: „Der neue Schrauber ist viel leichter und auch deutlich schneller“, findet Michael Friedrich, der die Leitern zusammenbaut, verpackt und palettiert. „Und ich muss ihn nicht so umständlich halten wie den Pistolenschrauber früher.“ Sehr angenehm sei, dass das Werkzeug nicht vibriere wie der zuvor eingesetzte Schrauber. Außerdem müsse er keinen Starthebel mehr betätigen, sondern könne den Abtrieb einfach auf die Schraube drücken. Denn der Tensor ES setzt sich per Schubstart in Betrieb, dreht zunächst langsam, bis er sauber eingefädelt hat, und zieht dann via Turbo-Tight im Extremschnelllauf auf etwa 3,5 Nm an. Das ist weniger als die ursprünglichen Vorgaben des Kunden, aber die Qualität stimmt. Die Drehzahlregelung am Anfang findet Chef Krämer übrigens „sehr clever“.

Wichtig ist das optische Ergebnis

Wer nun meint, mit einer Drehmomenteinstellung von 3,5 Nm statt der ursprünglichen 5 Nm wäre der Schraubfall auch mit einem gewöhnlichen Abschaltschrauber zu zähmen, der irrt. Denn die neue Turbo-Tight-Strategie des Tensor ES funktioniert so: Die Steuerung ermittelt mit Kopfauflage der Schraube die Steigung der Schraubkurve und damit die Federkonstante – den sogenannten Elastizitätsmodul. Basierend darauf errechnet die Steuerung den voraussichtlichen Drehwinkel, der bis zum Erreichen der bündigen Auflage des Schraubenkopfes im Holz nötig ist. Anhand dieser Daten regelt die Steuerung aktiv die Geschwindigkeit des ES-Schraubers bis zum Erreichen des Endmoments. Durch das von Atlas Copco patentierte Turbo-Tight-Verfahren kann das Schraubwerkzeug so lange so schnell wie kein anderes anziehen, weil es genau und erst dann abschaltet, wenn die noch im Schrauber vorhandene Rest-Rotationsenergie genau zum Erreichen des Endmoments ausreicht.

Das Drehmoment ist in diesem Fall nur eine Hilfsgröße. Letztlich passen die eingestellten 3,5 Nm aber sehr gut zum vorliegenden Schraubfall. Tatsächlich machte man sich hier bei der Programmierung zunutze, dass der Elastizitätsmodul des Werkstoffs Holz trotz der unterschiedlichen Jahresringe mit gewissen Toleranzen konstant ist. „Technologie und Natur ergänzen sich hier offenbar hervorragend“, freut sich Krämer, „und das optische Ergebnis ist nahezu perfekt.“

Durch die schnelle Abschaltung des Tensor ES wird das auf den Werker wirkende Reaktionsmoment praktisch eliminiert. Ziel der Entwickler sei es gewesen, das Reaktionsmoment eines Elektroschraubers demjenigen – sehr niedrigen – eines guten Druckluftschraubers anzugleichen, heißt es bei Atlas Copco. Woran Generationen von Ingenieuren gescheitert sind: Das sei nun gelungen. Vor allem die höhere Rechnerleistung und die hohe Abtastrate der Schraubkurve, die in den früheren Steuerungen noch nicht möglich war, hätten zu dieser technischen Neuerung beigetragen.

Qualität ist unabhängig vom Werker

Stefan Krämer interessiert diese Ingenieurkunst nur am Rande. Für ihn ist wichtig, dass das Verfahren sein Schraubproblem löste. „Wir haben mit dem Tensor ES die Qualität unserer Produkte und die Ergonomie für unsere Beschäftigen verbessert“, bilanziert der Inhaber. „Und wir haben nun ein werkerunabhängiges Schraubverfahren, das uns Sicherheit gibt, wenn wir – wie momentan – zur Abdeckung von Spitzen mit Aushilfen arbeiten.“ Die Einarbeitungszeit sei praktisch zu vernachlässigen. Zudem habe er festgestellt, dass seine Mitarbeiter viel motivierter seien, weil sie mit höherwertiger Technik zu tun hätten und die Belastung geringer sei, hebt Krämer hervor. Die Technik habe ihn jedenfalls überzeugt. „Ich überlege nun, bei der nächsten anstehenden Neuanschaffung für die Metallfertigung statt eines Druckluftschraubers auch einen ES-Elektroschrauber einzusetzen.“ 


Autor: Thomas Preuß








Über die Krämer GmbH, Metzingen

1929 vom Großvater des heutigen Gesellschafters gegründet, produzierte Krämer zunächst Holzprodukte für die Landwirtschaft und den Weinbau: von Tomatenstecken über Gartenzäune bis hin zu Weinberghäuschen. Später kamen Leitern in unterschiedlichen Größen und Varianten hinzu, vor allem für den Obstbau. In den 1970er Jahren kam der Werkstoff Aluminium in Mode, bis 2009 wurden in Metzingen auch Alu-Leitern gefertigt. Heute produziert das Unternehmen jährlich rund 30000 Sprossenstehleitern aus tragfähigem Redpine-Holz – mit Sprossen aus abriebfestem Buchenholz, die vor allem von Malern, Gipsern, Trockenbauern und Elektrikern gekauft werden.

Den größeren Teil seines Geschäfts macht der Betrieb im Projektgeschäft mit individuellen Aluminium-Laufstegsystemen für Arbeitsplätze auf Großmaschinen: Zugänge, Plattformen, Laufwege, Geländer. 300 t Material werden dafür pro Jahr in Metzingen verarbeitet. Krämer hat 38 Mitarbeiter, darunter sieben Konstrukteure. Nur vier Mitarbeiter sind regelmäßig in der Leiternfertigung beschäftigt.

Holzleitern – sind die nicht anachronistisch?

„Trotzdem ist das Leiterngeschäft interessant“, sagt Inhaber Stefan Krämer, der seinen Marktanteil bei hölzernen Sprossenstehleitern hierzulande auf etwa ein Drittel schätzt. „Handwerker schwören aus verschiedenen Gründen auf Holzleitern“, erklärt der Experte, dessen Vater und Großvater in Metzingen schon Leitern gebaut haben. „Einer der wichtigsten ist die Wärmeleitfähigkeit: Wenn Sie stundenlang auf einer Alu-Leiter stehen, bekommen Sie kalte Knie. Auf einer Holzleiter passiert das nicht.“ Außerdem greife die Hautfeuchtigkeit die Oberfläche des Aluminiums an; Handwerker bekämen dadurch schnell schwarze Finger. Und ein dritter Grund ist rein technischer Natur: „Wenn Aluminiumleitern umfallen und Dellen in den Holmen oder Sprossen zurückbleiben, können diese unscheinbaren Fehler später sehr gefährlich werden, wenn eine Sprosse ohne Vorwarnung bricht“, warnt Stefan Krämer. Holz könne zwar splittern, doch die Festigkeit des Materials leide nicht. „Zusammen mit dem günstigeren Preis sind das also reichlich Gründe, warum Holzleitern immer noch sehr gut gehen!“


Bild 1: „Der Tensor ES ist viel leichter und schneller als der Druckluftschrauber, den wir früher verwendet haben“, sagt Werker Michael Friedrich über das neue Elektrowerkzeug. „Und an den grünen LEDs sehe ich sofort, dass die Verschraubung in Ordnung ist.“ (Bild: Atlas Copco Tools)


Bild 2: Mit der neuen Schraubstrategie Turbo-Tight erzielt Krämer an jeder Leiter ein optisch wie technisch einwandfreies Ergebnis. (Bild: Atlas Copco Tools)


Bild 3: Vier Schrauben rechts und vier links halten die beiden Schenkel der hölzernen Sprossenstehleitern sicher zusammen. (Bild: Atlas Copco Tools)


Bild 4: Bei einigen Leitern werden an langen Stäben noch Werbebotschaften des Großkunden angebracht. (Bild: Atlas Copco Tools)


Bild 5: Inhaber Stefan Krämer mit einem seiner Lieblingsprodukte, einer Sprossenstehleiter aus Holz. „Der Markt ist klein, aber fein“, sagt der Unternehmer. (Bild: Atlas Copco Tools)