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Intelligentes Schraubsystem

Verbindungstechnik
Intelligentes Schraubsystem

Hohe Sicherheitsanforderungen, die Werkstoffverfügbarkeit, eine einfache Reparatur, der leichte Austausch von Karosseriebauteilen bis hin zum Recycling und der Möglichkeit zur Wiederverwertung stellen die Automobilindustrie vor große Herausforderungen. Auch für die Montage bedeutet dies ein Umdenken: Die Wahl der richtigen Verbindungstechnik ist im Leichtbau von entscheidender Bedeutung. Im Karosseriebau der Automobilindustrie hat sich die Fließlochverschraubung etabliert. Doch eignet sich dieses Schraubverfahren auch bei schwankenden Toleranzen und Bauteilvarianten?

Die Autorin: Dagmar Dübbelde, Product Managerin, Deprag Schulz

Um die Verschraubungsqualität trotz Bauteiltoleranzen wie Lageabweichungen, Blechdickentoleranzen, Schraubenlängentoleranzen oder Gefügeunterschieden sicherzustellen, müssen für alle Schraubstellen der derzeit auf dem Markt verfügbaren Schraubsysteme die Schraubparameter aufwändig und separat ermittelt werden. Üblicherweise basieren deren Zustellbewegungen und -kräfte auf Druckluftzylinder mit Proportionalventil. Die notwendige Genauigkeit der Statusänderung von Zustellkräften und -positionen lassen dann unter Umständen zu wünschen übrig. Das Verhalten komprimierter Luft kann verhindern, dass die einzelnen Prozessschritte mit der gewünschten Genauigkeit erfolgen.
Besonders kritisch ist dabei der Übergang von der Ausformung des Durchzuges (Phase 3) zum Gewindefurchen (Phase 4). Hier besteht bei verfrühter Reduzierung von Schrauberdrehzahl oder Andruckkraft die Gefahr, dass der Durchzug nicht vollständig ausgebildet wird und durch erhöhtes Furchmoment die Schraube oder das Bauteil zerstört wird. Eine verspätete Umschaltung führt durch Beschädigungen am Gewinde ebenfalls zur Beeinträchtigung der Schraubverbindung.
Automatische Anpassung an sich ändernde Parameter
Diese Risiken hat der Schraubtechnikexperte Deprag nun völlig eliminiert: Das Unternehmen bietet eine adaptive Montageeinheit für die Fließformverschraubung mit geregeltem elektrischen Antrieb sowohl für den Vorschub- als auch den Schraubprozess an. Damit wird eine hochdynamische Beeinflussung der Prozessgrößen Andruckkraft und Schrauberdrehzahl abhängig vom kontinuierlich ermittelten Istzustand möglich. Anders als bei herkömmlichen Systemen werden mit der neuen adaptiven Montageeinheit Adaptive DFS Vorschubgeschwindigkeit und Vorschub hochgenau vorgegeben und überwacht. Die kontinuierlich rückgemeldeten Daten aus den Steuermodulen ermöglichen eine exakte und automatische Erkennung der relevanten Durchdringungspunkte. Zeitkritische und notwendige Parameteränderungen werden autonom durch die Schraub- und Vorschubsysteme vorgenommen.
Dies sichert ideale Prozessparameter unabhängig von Toleranzen in Bauteil oder Schraube und reduziert damit maßgeblich den Analyse- und Parametrieraufwand im Vorfeld. Kostspielige und aufwändige Reparaturprozesse, verursacht durch unsauber geformte Durchzüge, schwergängige Schrauben oder zerstörte Gewinde, werden auf ein Minimum reduziert. Ideale und sich der jeweiligen Situation angepasste Prozessparameter stellen zudem sicher, dass die Verbindungsteile Schraube und Bauteil den geringstmöglichen Belastungen ausgesetzt sind. Die zusätzlichen Prozessdaten erhöhen zudem die Durchgängigkeit der Dokumentation von Schraubprozessen.
Die getrennte elektronische Regelung von Vorschub- und Schraubantrieb bietet weitreichende Parametriermöglichkeiten. Dies sichert eine hohe Flexibilität bei der Verarbeitung verschiedener Materialien und Materialkombinationen.
Durch die gesteuerte Zustellbewegung können bei zukünftigen Materialien und Materialpaarungen wie Kohlenstoffverbundwerkstoffe und CFK genaue Zustellabläufe und Umschaltpunkte definiert werden. Das neue Montagesystem arbeitet mit einer Drehzahl von bis zu 8000 1/min bei max. 15 Nm Drehmoment. Durch den geregelten elektrischen Antrieb des Vorschubs lassen sich beliebige Positionen zielgenau anfahren. Darüber hinaus verkürzt sich dadurch die Taktzeit je Verschraubung, da nur noch ein kurzer Zustellhub auszuführen ist. Sowohl beim Gewindeformen als auch beim Schraubenanzug können die materialbedingten Grenzen optimal ausgenutzt werden. Während das System die nächste Schraubposition anfährt, wird bereits die nächste Schraube zugeschossen und der Großteil der Zustellbewegung durchgeführt. Das Schraubsystem ist auf kürzeste Taktzeiten optimiert.
Ein weiteres neues Merkmal der adaptiven Montageeinheit ist die zentrale Einleitung der Andruckkraft in Schraubachse. Andruckkräfte von bis zu 3000 N führen nicht mehr zu Querbelastungen: der Verschleiß von Lagern und Führungen wird minimiert. Durch das geringe Gesamtgewicht eignet sich die Einheit für den Robotereinsatz. Durch die schlanke Bauform können auch schwer zugängliche Schraubstellen erreicht werden. Das Schraubsystem kann durch Austausch der schraubenspezifischen Baugruppen einfach an unterschiedliche Verbindungselemente angepasst werden. Umfassende integrierte Diagnosefunktionen bilden die Grundlage für die vorbeugende Wartung und maximale Verfügbarkeit. Durch die Erfassung und Ausgabe der Prozessparameter und Schraubergebnisse ist eine vollständige Dokumentation und Auswertung möglich. bt

Kontakt

40325155

info

Deprag Schulz GmbH u. Co.
Amberg
Dagmar Dübbelde
Tel. +49 9621 371–343
Weitere Informationen zu Adaptive DFS:
t1p.de/bwbz
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