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Mit Express-Schrauber läuft die Trommelmontage rund

2007-04-16

Schwunggewichte prozesssicher verschrauben

Weil auf die Komponenten von Ipso-Waschmaschinen höhere Kräfte wirken als auf herkömmliche Maschinen, setzt der Hersteller seit neuestem auf elektronisch gesteuerte Mehrfachschrauber. Die an den Automobilbau angelehnte High-End-Schraubtechnik montiert mehrere Schrauben synchron und vermeidet so, dass sich Bauteile verkanten oder schädliche Setzerscheinungen auftreten.

Wenn eine Ipso-Waschmaschine richtig auf Touren kommt, zerrt ein Vielfaches der Erdbeschleunigung an der Trommel. Denn die Profigeräte fassen bis zu 200 Kilogramm Wäsche. Als sich ein im belgischen Wevelgem montiertes 22-kg-Modell (Trommeldurchmesser 0,82 Meter) als besonders knifflig herausstellte, war die richtige Herausforderung für einen Express-Dreifachschrauber von Atlas Copco Tools gekommen. Für sechs stark belastete M10er Edelstahlschrauben der Güte 8.8, mit denen der Waschbottich samt Trommellagerung auf das Kompensationsgewicht aus Grauguss montiert wird, musste mehr Prozesssicherheit her.

Mit Express-Schraubern läuft die Trommelmontage rund
Diese Waschmaschine hat einen Trommeldurchmesser von 0,82 m und nimmt 22 kg Wäsche auf. (Bild: Atlas Copco Tools)

Ein „Höllenlärm" prägte die Ausgangssituation, erinnert sich der Arbeitsmethodiker und Verfahrenstechniker José Vandendriessche; denn die rund 60 kg schweren trommelartigen Bottiche aus rostfreiem Edelstahl waren „ideale Resonanzkörper". Bei der Vormontage war ein Gehörschutz nötig, wollte man doch zunächst nicht auf Schlagschrauber verzichten. Bis eine bessere Lösung gefunden war, nahm Ipso wegen der Komplexität des Schraubfalls den Lärm „zähneknirschend in Kauf", gesteht der Verfahrenstechniker. Den Knackpunkt an der „Nahtstelle" von Waschbottich zur Rotordichtung stellt das Aufeinandertreffen von vier Werkstoffen mit höchst unterschiedlichen Materialeigenschaften dar. Hier liegt die „kritischste Verbindung der gesamten Waschmaschine", wie Vandendriessche betont.

Kritischer Mix aus vier Komponenten

Bevor der Bottich mit dem schweren Stator zu einer Einheit verbunden wird, „legen wir extra weich geglühte Kupferscheiben unter die Schraubenköpfe und einen Gummidichtring unter das Dreikantblech", das übrigens zugleich das Lager fixiert. Diese Scheiben und Ringe verhindern ein Waschmaschinenleben lang, dass Wasser in die Trommel-Lagerung eindringen kann und sich dort Rost bildet. „Der würde das Lager zerstören", berichtet der Qualitätsbeauftragte Jan Vangansbeke. Der Gummidichtring und kupferne Dichtscheiben unter den Schraubenköpfen machen den Schraubfall aber extrem weich, stellte er fest. Und das laute Voranziehen mit gewöhnlichen Druckluftwerkzeugen (Schallspitzen von über 100 Dezibel wurden gemessen) und Nachknicken mit einem Drehmomentprüfschlüssel von Hand kosteten Nerven, Kraft und noch mehr Zeit.

Mit Express-Schraubern läuft die Trommelmontage rund
Unterschiedliche Materialeigenschaften waren früher ein Leckagerisiko für die bei Ipso gefertigten Profi-Waschmaschinen. Undichte Geräte sind kein Thema mehr, seit ein Express-Mehrfachschrauber von Atlas Copco Tools die Wäschetrommeln mehrstufig, drehwinkelüberwacht und synchron montiert. (Bild: Atlas Copco Tools)

 

Erste Versuche mit einem elektrisch gesteuerten Dreifachschrauber eliminierten zwar das Lärmproblem und verkürzten den Montagevorgang erheblich. Mit einer Nacharbeitsrate von etwa 3 % war man aber noch weit von der angestrebten Prozesssicherheit entfernt: Die zuerst eingesetzten Werkzeuge kontrollierten zuverlässig das Drehmoment, überwachten aber nicht den Drehwinkel. Der hohe Einschraubwiderstand beim Eindrehen der Edelstahlbolzen ins Gusseisen suggerierte den Schraubwerkzeugen ein ausreichend hohes Drehmoment; sie schalteten darum mitunter schon vor Kopfauflage der Schraube ab. „Unentdeckt geblieben, wäre das fatal", urteilt Jan Vangansbeke. Denn übertragen einzelne der sechs 60-Newtonmeter-Verschraubungen keine Klemmkraft, fehlt der für die Dichtigkeit des Systems erforderliche Formschluss. Wasser könnte aus dem Nassbereich der Waschmaschine in den darunter liegenden Elektrikteil tropfen.

Schrittweises Anziehen schließt Leckagerisiken aus

Dass man nun doch wieder jede einzelne Schraubverbindung überprüfen musste, schmeckte den Ipso-Verantwortlichen überhaupt nicht. Da kam die von Atlas Copco vorgeschlagene Lösung gerade recht, die drei Tensor-DS-Schraubspindeln mit einer Steuerung vom Typ PowerFocus 3107 und eine RBU-Gold-Software vorsah. Ein solches System sollte nicht nur den Drehwinkel überwachen, sondern auch noch schrittweise und synchron verschrauben können. Als „Try-and-buy-Angebot", das nur im Zufriedenheitsfall zu bezahlen wäre, hielt sich das Risiko für Ipso in überschaubarem Rahmen, und so ließen es Vandendriessche und Vangansbeke auf einen Test ankommen. Andernfalls, versprach Anbieter Atlas Copco, könne es jederzeit zurückgegeben werden.

Nach gründlicher Schraubfallanalyse schlug ein Atlas-Copco-Montagespezialist das synchrone Anziehen von jeweils drei der sechs Schrauben in Schritten von 30, 45 und 60 Newtonmetern (Nm) vor. Mehrstufiges Anziehen ist für die Tensor-Steuerung kein Problem. Setzerscheinungen im Schraubfall, die zum größten Teil innerhalb von 70 Millisekunden (ms) nach dem Verschrauben auftreten, werden so beinahe vollständig vermieden. Außerdem senkt das kontrollierte Anziehen die Gefahr von Gewindefressern. Zudem muss bei diesem mehrstufigen Anziehen ein Mindestdrehwinkel von 80° nach Schraubenkopfauflage erreicht werden. „Damit haben wir die Gewissheit, dass die Kupferunterlegscheiben und der O-Ring auch wirklich dicht schließen", freut sich QS-Mann Vangansbeke über die „Klemmkraftgarantie".

Mit Express-Schraubern läuft die Trommelmontage rund
Prinzipskizze der Trommelaufnahme. Bevor der Bottich mit dem schweren Stator zu einer Einheit verbunden wird, legt Hersteller Ipso extra weich geglühte Kupferscheiben unter die Schraubenköpfe und einen Gummidichtring unter das Dreikantblech. Dieses fixiert zugleich das Lager. (Grafik: Ipso)

 

Den ergonomischen Gewinn des Express-Schraubers, der aus lagermäßig vorgehaltenen Atlas-Copco-Standardelementen besteht und als „Schrauber aus dem Baukasten" schon nach drei Wochen einsatzbereit in der Ipso-Fertigung stand, demonstriert José Vandendriessche: Sobald die ersten drei Schrauben festgezogen sind, wird die an einem Standardgelenkarm aufgehängte Dreifachspindel durch ein großes Handrad bequem um 60° in ihrer Längsachse geschwenkt. „Der Werker kann nun auch das zweite M10er-Schraubentrio festziehen, ohne das Gewicht des Werkzeugs oder die Reaktionsmomente abfangen zu müssen", sagt Vandendriessche. Dass dieser zweite Schraubensatz zwar mit dem gleichen Drehmoment von 60 Nm, aber einem ganz anderen Drehwinkel und einer anderen Drehzahl angezogen wird, erwähnt Vangansbeke eher beiläufig. An die automatische „Job-Funktion" des Express-Schraubers, der die Parameter selbstständig wechselt und so Montagefehler vermeidet, hat man sich schon nach kurzer Zeit gewöhnt. Und durch die automatische Synchronisation werden alle sechs sternförmig angeordneten Schrauben völlig gleichmäßig angezogen. Die Montage vollzieht sich jetzt leise, schnell und vor allem sicher. 

Zusätzliche Sicherheit

Sollten doch einmal Bauteile verkanten, warnt die sensible Steuerung des Schraubers den Werker sofort. Erst nach Austausch der Kupfer-Dichtungselemente und erneutem Verschrauben kann die Trommeleinheit in der Fertigungslinie weitergetaktet werden. Ein in die Express-Station integrierter Barcode-Scanner erkennt die Schraubparameter jedes einzelnen Wäschetrommeltyps und übermittelt sie an die Steuerung. Die speichert die Schraubdaten von bis zu 5000 Waschmaschinen und lässt nur I.O.-Module in der Fertigungslinie weiterwandern („i. O." steht für „in Ordnung").

„Durch den Express-Mehrfachschrauber haben wir die Null-Fehler-Montage bei Wäschetrommeln verwirklicht", resümiert QS-Manager Vangansbeke. „Deshalb haben wir den Express nach dem erfolgreichen Test auch gekauft", ergänzt Arbeitsmethodiker Vandendriessche, der bereits Einsatzmöglichkeiten für weitere Mehrfachschrauber im Auge hat.

Mit Express-Schraubern läuft die Trommelmontage rund
Der Tensor-DS-Mehrfachschrauber zieht jeweils drei der sechs Schrauben in Schritten von 30, 45 und 60 Newtonmetern synchron an. Die Software der Montagestation speichert übrigens die Schraubdaten von bis zu 5000 Waschmaschinen. (Bild: Atlas Copco Tools)

Über Ipso

Ipso fertigt Waschmaschinen für Hotels, Kreuzfahrtschiffe oder Münzwaschsalons. Das Tochterunternehmen der Alliance International BVBA beschäftigt rund 260 Mitarbeiter in den belgischen Werken Wevelgem und Nazareth, wo Modelle mit Trommelinhalten für bis zu 200 kg Wäsche gefertigt werden. Neben Waschmaschinen gehören auch Trockner, Bügelstationen und Zubehör zum Angebot. Mehr unter www.ipso.be.