Schraubstation

Höchste Qualität ist sicher

Mobile Schraubstationen in der Motorenfertigung. Mit zwei mobilen Schraubstationen arbeitet Deutz in Köln Verschraubungen an Motoren der neuen Baureihen mit Hubräumen unter vier Litern nach. Die Stationen stehen der in der Serienfertigung eingesetzten Technik in nichts nach.

Bis zu 2.200 kundenindividuelle Motorvarianten hat Deutz bei den neuen Baureihen TCD 2.9 und TCD 3.6 im Programm. An jedem gibt es bis zu 500 Schraubstellen. (Foto: Atlas Copco Tools)

„Die Ansprüche an Schraubverbindungen sind in den letzten Jahren gestiegen. Selbst einfache und laut VDI 2862 ‚unkritische‘ Schraubstellen werden bei uns heute abgesichert und dokumentiert“, erläutert Stefan Attermeyer, Leiter der Abteilung Kundenqualität im Montagewerk von Deutz in Köln-Porz. Sicherheitskritische Schrauben, die gemäß VDI-Richtlinie in die „Kategorie A“ eingestuft wurden, sind zum Beispiel die Pleuelverschraubungen im Motor. Großkunden wünschen auch bei anderen Schraubverbindungen eine datentechnische Dokumentation. „Die von Hand dokumentierte Notiz, dass eine Schraubstelle x von Mitarbeiter y bearbeitet wurde – wie es an der Revisionsstation lange Zeit gängig war –, genügt nicht mehr“, betont Attermeyer. Unsicherheitsfaktoren sollen soweit wie möglich vermieden werden, dazu gehört auch der Mensch als Fehlerquelle. Till Rautenbach, verantwortlich für Produktionsstrategien und Investitionsplanung und damit für die gesamte Schraubtechnik, betont: „Wir wollen nur vermeiden, dass sich der Mensch selbst kontrolliert, denn da liegt eine potenzielle Fehlerquelle. Eine Überwachung durch ein gesteuertes Schraubsystem sichert die Montage besser ab.“

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Montageleitrechner sperrt automatisch die Weiterfahrt
Was in der Serienfertigung längst eingeführt ist, hat Deutz auch am Nacharbeitsplatz der neuen Motor-Baureihen mit Hubräumen unter vier Litern (TCD 2.9 und TCD 3.6) umgesetzt. Dort landen alle Motoren, die an der Linie von den Schraubersteuerungen – beziehungsweise von Mess- oder Dichtheitsprüfstationen – als „nicht in Ordnung montiert“ identifiziert wurden. Solche Motoren werden vom Montageleitrechner (MLR) für die Weiterfahrt via Fahrerlosem Transportsystem (FTS) ins Prüffeld gesperrt. Stattdessen holt ein Gabelstaplerfahrer den Motor an der Linie ab und bringt ihn zum Revisionsplatz.

„Früher musste unser Revisionsmonteur den Motor auseinandernehmen und prüfen, ob der Fehler zum Beispiel an der Schraube oder im Gewinde lag, dann neu verschrauben und den Motor manuell freigeben“, erklärt Rautenbach. Wie die ordnungsgemäß montierten Motoren wurde er dann ins Prüffeld gefahren und nach bestandener Prüfung ausgeliefert. „Auch wenn sich diese Motoren prinzipiell nicht von den anderen unterscheiden, wollten wir die Qualität durch mehr als nur die Unterschrift des Mitarbeiters absichern“, sagt Attermeyer. „Wir haben dann zusammen mit den Kollegen von der IT überlegt, wie man die Produktionsbegleitkarten (PBKs) verbessern könnte, um für alle Motoren die gleiche Dokumentation zu haben.“

Der elektronische Drehmomentschlüssel ST-Wrench eignet sich als Produktions- und Prüfinstrument. Deutz montiert damit Überwurfmuttern sowie Schrauben mit höheren Drehmomenten.. (Foto: Atlas Copco Tools)

Der Rechner weiß alles über den Motor
Deutz-IT-Spezialist Andreas Wehrmann entwickelte eine Lösung, die eine zentrale Montagesteuerung vorsieht: „Der Montageleitrechner weiß jederzeit, wo welcher Motor ist. Er erzeugt eine PBK, die wiederum alle dokumentationsfähigen Schraubwerkzeuge sowie die Mess- und Dichtmittelstationen in der Linie ansteuert“, erklärt Wehrmann. Die PBK arbeiten mit Programmnummern, die über den in SAP hinterlegten Arbeitsplan kreiert werden. Diese Programmnummern wiederum wählen in jeder Schraubstation die sogenannten Jobs aus. Die Schraubersteuerungen melden im Anschluss „i. O.“ für „in Ordnung“ oder „n. i. O.“ (nicht in Ordnung) an den Rechner zurück. Diese Daten sind Basis für die Revision.

Um den kontinuierlichen Fluss an der Linie nicht zu unterbrechen, werden die Motoren selbst nach N.i.O.-Verschraubungen an die folgende Station weitergetaktet. Aufgrund der hohen Varianz der Motoren sind die Teile nicht einfach für den nächsten Motor verwendbar; deshalb wird jeder Motor erst fertiggebaut und am Ende der Linie in einem Qualitätstor geprüft.

Das Schraubtechnik-Team bei Deutz: Instandhalter Grischa Kunter (stellvertretend für das sechsköpfige Instandhaltungsteam), IT-Experte Andreas Wehrmann, Investitionsplaner Till Rautenbach und Betriebsmeister Michael Oster (v. li.) haben zusammen mit den Anwendungsexperten von Atlas Copco Tools die beiden mobilen Schraubstationen entwickelt. (Foto: Atlas Copco Tools)

Mobile Schraubstation mit Sondersoftware
Um die nachzuarbeitenden Motoren komplett zu vernetzen, entwickelte Deutz zusammen mit Atlas Copco Tools zwei sogenannte Tool-Carts. Diese mobilen Schraubstationen sind mit allen erforderlichen Schraubwerkzeugen, Einsteckwerkzeugen, Touch-Screen, Scanner, Signalampel und Steuerungen ausgestattet. Es waren eine Sondersoftware zu programmieren und sämtliche Schraubparameter und Jobs zu hinterlegen – angesichts von 2.200 Motorvarianten und 400 bis 500 Schrauben pro Motor durchaus eine Herausforderung. Alle Änderungen an Schraubfällen, die in der Serienmontage umgesetzt werden, sind auch in der Revision zu ändern.

Die Aufgabe war datentechnisch umfangreich – aber mit wenigen Werkzeugen aus dem Atlas-Copco-Portfolio zu bewältigen: Pro Tool-Cart genügen zwei elektronisch gesteuerte Tensor-ST-Winkelschrauber (einer für Drehmomente von fünf bis 35 Newtonmeter und einer für 15 bis 85 Newtonmeter) sowie zwei elektronische Drehmomentschlüssel vom Typ ST-Wrench für Drehmomente bis 150 und 400 Newtonmeter sowie für Offenmaulverschraubungen, etwa die Überwurfmuttern an Einspritzleitungen. Hinzu kommen zwei Selektorboxen mit jeweils acht Steckschlüsseln.

Das Produktionsleitsystem hält alle Informationen über nachzubearbeitende Motoren bereit: welche Verschraubung betroffen ist und an welcher Station in der Serie sie mit welchen Parametern gefertigt wurde. Der Revisions-Mitarbeiter scannt den nachzubearbeitenden Motor. Die Software des Tool-Carts fragt die Motordaten beim MLR ab und zeigt eine Auswahl aller seiner Stationsvorgänge an. Liefert der MLR-Server keine Daten, wird die Nachbearbeitung des Motors verweigert; ansonsten steuert der MLR den Prozess, bis der Motor fertig ist. Alle Schraubergebnisse werden aufgezeichnet und auf dem Bildschirm dargestellt. Auch vorher gelöste Verschraubungen können wieder dokumentiert verschraubt werden. Bei Beendigung des Jobs werden die Schraubergebnisse an den MLR-Server gemeldet, an das SAP-System übergeben und in der Motorendokumentation gespeichert. pb

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