Akkuschrauber Funk-Systeme für wirtschaftliches Verschrauben mit hoher Prozesssicherheit

Um wettbewerbsfähig zu bleiben, muss die Produktion schneller und flexibler sein ohne bei der Qualität Abstriche in Kauf zu nehmen. Für die Industrie hat Bosch deshalb Akku-Schrauber mit Funk-System entwickelt, die alle für das Verschraubungen relevanten Informationen an übergeordnete Steuerungssysteme weiterleiten. So lässt sich die Produktionssicherheit bei nur geringen Investitionskosten wesentlich steigern.

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Verbesserungen am Produkt selbst, in der Produktivität sowie der Prozesssicherheit beim Herstellvorgang zu erreichen ist eine stetige Aufgabe des Konstrukteurs, um im scharfen Wettbewerb zu bestehen. Dies bedeutet, er muss das Produkt so konzipieren, dass der einfachste und schnellste Herstellprozess für das Produkt genügt. Durch die immer größeren Ansprüche an die Leistungsfähigkeit und Qualität der Produkte sowie durch die oftmals gewünschte Miniaturisierung sind dem allerdings Grenzen gesetzt. Klein, leicht, gut handhabbar, von hoher Qualität – das sind die Herausforderungen, denen der Konstrukteur bei der Entwicklung neuer Produkte immer wieder gegenübersteht.

Die Lösung für hohe Wettbewerbsfähigkeit heißt dann in der Produktion: schneller arbeiten, genauer arbeiten, flexibler sein, mehr Daten dokumentieren, die Werker besser führen, Fehler früher erkennen, weniger Energie verbrauchen, die Ergonomie verbessern und Kosten reduzieren. Diese allgemeinen Trends gelten auch für die Schraubtechnik.

Systeme für sicherheits- und funktionsrelevantes Verschrauben

Für die gewählte Schraubtechnik muss das optimale Schraubwerkzeug verfügbar sein. Industriell eingesetzte Schraubwerkzeuge unterteilen sich nach ihrer Antriebsart, der Drehmomenterzeugung sowie ihrer Eignung für die unterschiedlichen Verschraubungsklassen. Zu den klassischen Werkzeugen für Verschraubungen, die weder sicherheits- noch funktionsrelevant sind, gehören druckluftbetriebene Schlagschrauber, Impulsschrauber und Abschaltschrauber. Für sicherheitsrelevante Schraubaufgaben, den so genannten „A“-Verschraubungen (nach VDI 2862), und für funktionsrelevante Schraubaufgaben („B“-Verschraubungen) kommen elektrisch angetriebene Schraubsysteme mit Drehmoment- und Drehwinkelsteuerung sowie unterschiedliche Techniken der Datenübertragung zu Fertigungsleitrechnern zum Einsatz.

Dominierten noch vor einigen Jahren die Druckluftschrauber nahezu alle Schraubprozesse, so trat inzwischen vor allem an den Arbeitsplätzen ein Wechsel ein, an denen vom Werker hohe Flexibilität verlangt wird. Überzeugenden Vorteile führten in vielen Produktionsbetrieben zum flächendeckenden Einsatz von Akku-Schraubern: kein störender Druckluftschlauch, hohe Maschinenfähigkeitswerte und Standzeiten bei gleichzeitig hervorragender Ergonomie. Dabei spielten ihre systemimmanenten Vorteile bezüglich Energiekosten- und Geräuschemissionen gegenüber Druckluftwerkzeugen noch nicht einmal die entscheidende Rolle.

Zukünftig wird sich das aber ändern. Sind Drehmomente bis etwa 4 Nm gefordert, kommen zunehmend elektrisch angetriebene, kabelgebundene Kleinschrauber zum Einsatz, wie beispielsweise der C-Exact von Bosch mit bürstenlosem und damit nahezu verschleißfreiem Motor.

Fehler beim Verschrauben vermeiden oder frühzeitig erkennen

Steigt die Komplexität des Montageprozesses – beispielsweise aufgrund größerer Variantenvielfalt – wird es wichtig, den Werker besser zu führen. Schließlich müssen Fehler vermieden oder zumindest frühzeitig im Prozess erkannt werden. Dennoch sind für C-Verschraubungen (weder sicherheits- noch funktionsrelevant) teure Schraubsysteme mit umfangreichen Steuerungsmöglichkeiten oft nicht erforderlich. Eine interessante Alternative sind Abschaltschrauber, die das Abschaltsignal der Kupplung liefern. Kombiniert mit der Erfassung weiterer Prozessparameter wie Schraubzeit und Anzahl von Verschraubungen durch Überwachungseinheiten ermöglichen sie kostengünstige Gesamtlösungen.

Geht es um erhöhte Forderungen der Qualitätssicherung, dann ist die Prozess-Sicherheit einer der wichtigsten Treiber. Hierfür müssen die Schraubparameter exakt und zeitnah dokumentiert werden, denn nur so lässt sich rasch in den Produktionsprozess eingreifen. Dies alles liefert beispielsweise das Funksystem für Akku-Schrauber „EXAConnecT/BT-Exact“ von Bosch. Es überträgt kabellos die verschraubungsrelevante Information und leitet sie weiter an übergeordnete Steuerungssysteme.

Funksystem sorgt für Prozesssicherheit

Die Informationsübertragung über Funk macht die Qualitätssicherung der Schraubprozesse einfach. Die Bluetooth-Technik leitet „iO“ (in Ordnung) beziehungsweise „niO“- (nicht in Ordnung) Signale, die Anzahl der erledigten Verschraubungen, Schraubzeiten sowie weitere relevante Daten des Schraubvorgangs direkt an die Prozess-Steuerung. Über Ethernet lässt sich zudem die Qualitätsdatenbank unmittelbar anbinden. Gleichzeitig erhalten autorisierte Mitarbeiter der Bandsteuerung Zugriff auf einzelne Schrauber und können diese sperren oder freigeben.

Je nach Umgebungsbedingungen liegt die maximale Reichweite einer Bluetooth-Funkverbindung zwischen 10 und 20 Metern. Um zu verhindern, dass die Geräte an falschen Stellen eingesetzt werden, ist der Schrauber beim Verlassen des Arbeitsbereichs automatisch gesperrt – zugleich ein wirksamer Diebstahlschutz.

Autonome Steuerung mit seriellen Schnittstellen

Die Schraubersteuerung „EXAConnecT“ bedient bis zu sieben Akku-Schrauber gleichzeitig und verarbeitet deren Daten. Über serielle Schnittstellen lassen sich außerdem Barcode-Scanner zur Werkstückidentifikation oder ein Drucker anschließen. „EXAConnecT“ ist als Stand-Alone-Gerät ausgelegt und arbeitet auch autonom, ohne permanente Anbindung an das Netzwerk. So ist bei Netzwerkausfällen eine lückenlose Dokumentation sichergestellt.

Bei Massepunktverschraubungen, Batteriepolverschraubungen und der Montage von CW-Verkleidungen hat sich der Bluetooth-Einsatz bereits bewährt. Weitere typische Anwendungsfälle sind der Einbau von Airbagsensoren, Kopfairbagverschraubungen, Tankverschraubungen und die Montage von Kraftstoffleitungen.

* Wolfgang Gerecht ist Leiter Produktmanagement Industriewerkzeuge bei Bosch

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