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Tensorschrauber von Atlas Copco entlarven schlechte Zulieferteile bei der Frequenzumrichter-Montage

2007-07-30

Weniger Schrauber, mehr Sicherheit

Bei der Montage von Frequenzumrichtern hat KEB mehrere Abschaltschrauber je Arbeitsplatz durch je einen Tensor-SL-Schrauber von Atlas Copco Tools ersetzt. Die Werkzeuge erkennen jedes falsche Gewinde ebenso wie fehlerhafte Schrauben. Und: Ein mehrstufiges Anziehverfahren schützt die empfindlichen Leiterplatten vor mechanischen Belastungen durch Verspannungen.

Frequenzumrichter-Montage: Tensorschrauber von Atlas Copco entlarvt schlechte Zulieferteile
„Wir müssen uns auf unsere Verschraubungen unbedingt verlassen können", sagt Hartmut Richter, der bei der Karl E. Brinkmann GmbH (KEB) in Barntrup für die Montage in der Elektronik-Produktion zuständig ist. KEB fertigt Frequenzumrichter mit Leistungen von 0,37 bis 630 Kilowatt (kW). Mit ihnen werden Elektromotoren gesteuert und geregelt – zum Beispiel in Fahrstühlen, Rolltreppen, Wäschereianlagen und Kompressoren. „Besonders heikel ist die Montage der Endstufen", sagt Hartmut Richter, „wenn die Schrauben nicht richtig angezogen sind, führt das beim abschließenden Leistungstest unweigerlich zur Zerstörung." Um bei diesen Verschraubungen mit Drehmomenten zwischen 0,5 und 4,5 Newtonmeter (Nm) auf Nummer sicher zu gehen, setzt KEB seit etwa einem Jahr gesteuerte Elektroschrauber der Bauart Tensor SL ein.

Zuvor montierte KEB die Umrichter ausschließlich mit einfacheren Elektroschraubern, die über eine Kupplung mechanisch abschalteten. Doch mit denen habe es immer wieder Qualitätsprobleme bei den Endstufen-Verschraubungen gegeben, klagt Montageexperte Richter. Säßen die Schrauben zu locker, könne über den angeschraubten Kühlkörper nicht genug Wärme abgeführt werden und die Endstufe „explodiere" unter Last geradezu. Würden die Schrauben hingegen zu fest angezogen, nähmen Platinen oder elektronische Komponenten Schaden. „Früher konnten wir gar nicht bemerken, wenn mit den Gewinden im Kühlkörper oder den Schrauben etwas nicht in Ordnung war", erinnert sich Richter. „Denn dem Schrauber war das egal: Seine Kupplung hat abgeschaltet, wenn nur irgendwie das eingestellte Drehmoment erreicht wurde."

Frequenzumrichter-Montage: Tensorschrauber von Atlas Copco entlarvt schlechte Zulieferteile
Seit die Werker mit den Tensor-SL-Schraubern arbeiten, ist das anders. Denn die ziehen drehmomentgesteuert und drehwinkelüberwacht an. „Damit haben wir überhaupt keine Fehler mehr, die auf Verschraubungen zurückzuführen sind", freut sich der Montageexperte. Doch nun erkannte man, dass einige Schrauben und Gewinde qualitativ so schlecht waren, dass dies bei den Zulieferern reklamiert werden musste. „Wir konnten das belegen, indem wir die schlechten Teile mit Hilfe der Tensorschrauber aussortiert haben." Früher hingegen sei da nichts aufgefallen, sagt Richter, „die Kupplungsschrauber haben einfach bis zum eingestellten Drehmoment alles reingedreht." Davon waren pro Arbeitsplatz bis zu sechs im Einsatz, die nun von einem einzigen Tensorschrauber ersetzt worden sind. So ein Tensor SL kann übrigens sogar 255 Schraubparameter bewältigen. Und auch die von KEB geforderte Drehmomentwiederholgenauigkeit von ± 10 % schafft er locker, denn Hersteller Atlas Copco sichert für diese Werkzeugserie ± 5 % über 6 Sigma zu.

Signalleuchte zeigt den richtigen unter acht Steckschlüsseln an

Frequenzumrichter-Montage: Tensorschrauber von Atlas Copco entlarvt schlechte Zulieferteile
Zu jedem Tensorschrauber bei KEB gehört eine so genannte Selektorbox (siehe im Bild rechts unten), ein Magazin für bis zu acht Steckschlüssel. Welchen der Werker daraus für die gerade anstehenden Schraubfälle zu entnehmen hat, zeigt ihm eine Signalleuchte an. Die Schraubersteuerung schaltet dann automatisch auf die entsprechenden Anziehparameter um. Außerdem führt sie eine Gruppenzählung durch und gibt erst dann das „Gesamt-i.O." für den programmierten Montageablauf, wenn alle Schrauben eines Montagezyklus korrekt angezogen wurden. „Positiv für uns ist, dass wir jetzt einen genau definierten Programmablauf vorgeben können", freut sich Hartmut Richter. „Auch die Schraubenzählung ist ein klarer Vorteil. Jetzt gibt es keine vergessenen Schrauben mehr!" Denn, betont er, bei der Einführung der Tensorschrauber sei es „vorrangig um Qualitätssicherheit" gegangen.

Mit ihnen erzielt KEB bei der Schraubmontage jetzt eine Prozesssicherheit der Stufe 3. Das ist die höchste für Schraubverbindungen, deren Anziehergebnisse nicht dokumentiert werden müssen. Obwohl Tensor-SL-Schrauber durchaus dokumentationsfähig und zu den höchsten Prozesssicherheitsstufen 4 und 5 in der Lage sind. Doch „noch müssen wir nicht dokumentieren", sagt Richter. Allerdings könne sich das bald ändern. Für einen Teilbereich von KEB, der für die Automobilindustrie fertigt, sei eine Zertifizierung nach TS 16949 geplant, wofür dann der Gesamtbetrieb zertifiziert werden müsse. „Da kommt uns das dokumentationsfähige Tensor-System sehr entgegen."

Dass die Arbeitsplätze durch den Wegfall vieler Schrauber deutlich aufgeräumter und übersichtlicher geworden sind, ist ein Vorteil, den Richter ebenso schätzt wie die „geringen Folgekosten". Denn weniger Schrauber verringern auch den Aufwand für Wartung und Kalibrierung. Doch darum braucht sich KEB künftig ohnehin nicht mehr selbst zu kümmern, ein entsprechender Servicevertrag wird derzeit mit Atlas Copco ausgehandelt. Ein Servicetechniker soll dann einmal jährlich zwei Tage bei KEB vor Ort alle Schrauber durchchecken, kalibrieren und zertifizieren. Dadurch ließen sich Ausfallzeiten so gering wie möglich halten und entfalle jeglicher Aufwand für das Versenden von Werkzeugen, betont Hartmut Richter.

Frequenzumrichter-Montage: Tensorschrauber von Atlas Copco entlarvt schlechte Zulieferteile
Von den 30 Montageplätzen, an denen derzeit Frequenzumrichter gefertigt werden, Tendenz steigend, sind sieben bereits auf Tensor SL umgerüstet worden; für drei weitere sind die neuen Schrauber schon bestellt. Langfristig sei geplant, komplett auf das Tensor-System umzusteigen, sagt Montageexperte Richter, auch bei Drehmomenten bis 50 Nm. „Wir wollen uns auf einen Lieferanten beschränken und auf ein System, weil dann die Programmierung für alle Schrauber einheitlich ist." So könne man via Netzwerk auf jeden Tensorschrauber zugreifen und Umprogrammierungen oder Parametrierungen zentral mit minimalem Aufwand vornehmen. Die Schraubdaten werden an die Qualitätssicherung zur Auswertung weitergegeben und dienen unter anderem dazu, die Drehmoment- und Drehwinkelwerte für die Verschraubungen zu optimieren. Und auch systematische Fehler würden dabei schnell aufgedeckt, sagt Hartmut Richter, wie sich am Beispiel der defekten Gewinde gezeigt habe.

Für die Montage der Endstufen sind die Tensorschrauber so programmiert worden, dass deren Befestigungsschrauben, die durch eine Leiterplatte hindurch gehen, angezogen und zunächst wieder einige Umdrehungen gelöst werden. Danach wird die Leiterplatte fest verschraubt und erst anschließend werden die Endstufen-Schrauben auf das Endmoment angezogen. Auf diese Weise verhindert man, dass die empfindlichen Leiterplatten mechanischen Belastungen durch Verspannungen ausgesetzt werden.

Die Werker seien mit den neuen Schraubern „sehr zufrieden", sagt Richter. Denn die seien nicht so groß und schwer wie manche Schrauber anderer Provenienz, die zuvor getestet wurden. Zudem schalteten sie „spürbar sanfter" ab, als die zuvor eingesetzten Elektroschrauber mit Abschaltkupplung. Dafür sorgt die sogenannte Zoomfunktion, bei der kurz vor Erreichen des Endmoments die Schrauberdrehzahl reduziert wird. „Deutlich spürbar" seien vor allem aber die mit den Tensorschraubern erzielten Qualitätsverbesserungen bei der Montage der Endstufen, so das Fazit von Hartmut Richter, der sich nun auf korrekt ausgeführte Verschraubungen verlassen kann. Das bestätigen ihm die abschließenden Funktionsprüfungen, die bei jedem Umrichter durchgeführt werden.

Hier finden Sie technische Daten über die Elektroschrauber von Atlas Copco Tools. Weitere Informationen über das Serviceangebot von Atlas Copco Tools finden Sie bei unseren Servicedienstleistungen.