Schraubtechnik

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Verschrauben in der Montagetechnik. Eine der wichtigsten Aufgaben in der Montage mit Unterstützung von Schraubtechnik besteht im Aufbringen einer nötigen Vorspannkraft. Deprag hat hier das adaptive Anzugsverfahren Clamp Force Control entwickelt.

Zur Anwendung kommt das Schraubverfahren dann, wenn veränderliche Randbedingungen vorliegen, die zu stark variierenden Eindrehmomenten führen. © Deprag

Der wichtigste Anwendungsfall beim Verschrauben in der Montagetechnik liegt im Aufbringen einer definierten Vorspannkraft. Die Vorspannkraft ist so zu bestimmen, dass einerseits bei jeder möglichen Betriebskraft die vorgesehene Funktion noch gegeben ist, andererseits die zulässige Belastung der Schraubverbindung nicht überschritten wird. 

In der Serienfertigung lässt sich die erzielte Vorspannkraft nur aufwendig ermitteln. Zur Steuerung des Montageprozesses muss deshalb auf indirekte Messgrößen ausgewichen werden. In der Regel ist dies das Anzugsmoment der Verschraubung. Darüber hinaus lassen sich experimentell auch noch weitere Vorgaben wie Drehwinkel, Einschraubzeiten oder Reibwerte bestimmen, die als Führungsgrößen für den Montageprozess dienen. Des Weiteren wurden Verfahren zur Erkennung der Schraubenkopfauflage entwickelt, um die Konstanz der Vorspannkraft zu verbessern.

Neben dem drehmomentgesteuerten und dem drehwinkelgesteuerten Anzugsverfahren, der reibwertabhängigen Drehmomentverschraubung und dem streckgrenzgesteuerten Anzugsverfahren hat Deprag das adaptive Anzugsverfahren CFC Clamp Force Control entwickelt. Dieses Schraubverfahren führt auch bei schwankenden Eindrehmomenten zu einer guten Konstanz der Vorspannkraft. Eine vollständige Verschraubung setzt sich aus dem Schraubmuster Kopfauflageerkennung und einer Verschraubung auf Differenzmoment oder einer Verschraubung auf Drehwinkel zusammen. Den Hauptbestandteil bildet die Kopfauflageerkennung. Dazu wird kontinuierlich auf Basis des Drehmomentverlaufs eine mathematische Bewertungsfunktion gebildet. Überschreitet die so errechnete Trendlinie einen fest definierten Grenzwert, gilt die Kopfauflage als erkannt – Drehmoment und Drehwinkel werden zum Zeitpunkt der Kopfauflage gespeichert.

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Das Berechnungsverfahren vereint zwei Vorteile: Es ist robust gegenüber zufälligen Schwankungen und Anstiegen im Drehmomentverlauf, welche nicht durch die eigentliche Kopfauflage hervorgerufen werden und weiterhin hat der Algorithmus Allgemeingültigkeit, so dass vom Anwender keine für die Berechnung relevanten Parameter gesetzt werden müssen.

Zur Anwendung kommt das Schraubverfahren dann, wenn veränderliche Randbedingungen vorliegen, die zu stark variierenden Eindrehmomenten führen. „Schwankungen ergeben sich beispielsweise durch Änderungen in der Schrauben- und/oder Bohrungsgeometrie, dem Gefüge des Bauteilmaterials, wechselnde Oberflächenbeschaffenheiten des Schraubengewindes, federnde Elemente oder Setzerscheinungen“, so Daniel Guttenberger, Produktmanager Deprag Schraubtechnik. Clamp Force Control sichert durch die Erkennung der Kopfauflage einen einheitlichen Ausgangszustand für den nachfolgenden Endanzug, was letztlich eine deutlich bessere Konstanz der Vorspannkraft bewirkt. Typische Anwendungsbeispiele sind Direktverschraubungen in Kunststoff oder Metall. „Je nach Anwendung und veränderlichen Randbedingungen lässt sich für jeden Schraubfall ein geeignetes Anzugsverfahren ermitteln und so die Konstanz der Vorspannkraft verbessern“, ergänzt Guttenberger. as

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