Cleco EC-Schraubtechnik von Apex Tool Group
EC-Schraubtechnik: Präzision, Effizienz und Prozesssicherheit für industrielle Verschraubungen
EC-Schraubtechnik (elektronisch gesteuerte Schraubsysteme) bündelt hochpräzise Drehmoment- und Drehwinkelkontrolle mit robusten Schnittstellen für die Fertigung. Im Fokus stehen wiederholbare Anziehprozesse, Rückverfolgbarkeit und Integration in Fertigungsinseln. Die Technologie reduziert Fehlverschraubungen, verbessert Zykluszeiten und stellt sicher, dass Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen – Stahl, Edelstahl, Aluminium, Kunststoff und Verbundwerkstoffe – mit jeweils passenden Parametern verbunden werden. Werkstoffe beeinflussen Reibwerte und damit das Anzugsverhalten: blanke oder verzinkte Stahloberflächen verlangen andere Drehmoment- und Winkelprofile als eloxierte Aluminium- oder glasfaserverstärkte Kunststoffbauteile.
Aufbau und Bauformen
EC-Schraubsysteme bestehen typischerweise aus einem intelligenten Steuergerät, einem stromversorgten Antrieb (bürstenloser DC-Motor oder servomotorische Antriebe), einem präzisen Drehmomentsensor und modularen Schraubaufsätzen. Aufsätze reichen von Direktantrieben für niedrige bis mittlere Drehmomente über Winkelantriebe für beengte Einbausituationen bis zu Nuss- und Schlagschrauberaufsätzen für höhere Momente. Gehäusematerialien sind überwiegend Aluminiumlegierungen oder hochfeste Kunststoffe mit schlagfesten Eigenschaften zur Gewichtsreduktion und besseren Handhabung. Für raue Produktionsumgebungen bieten Systeme Schutzarten bis IP54/IP65 und spezielle Schalldämpfungskonzepte.
Mess- und Regeltechnik
Kerndisziplin ist die Mess- und Regelungstechnik: Sensorik erfasst Drehmoment in Echtzeit, häufig mit Dehnungsmessstreifen oder integrierten Drehmomentsensoren, gekoppelt mit Encoder-basierten Winkelmessungen. Steuergeräte erlauben das Anlegen von Sequenzen aus Anzugs- und Nachdrehzyklen, adaptiven Lernläufen sowie Toleranceinstellungen für Grenzwerte. Die Kombination aus Drehmoment- und Winkelregelung verhindert Überschrauben und sichert korrekte Vorspannwerte, besonders wichtig bei sicherheitsrelevanten Verbindungen wie Motoren, Getrieben und Hydraulikkomponenten.
Anschlüsse, Schnittstellen und Datenintegration
EC-Schraubtechnik bietet standardisierte Schnittstellen zur Anlagenautomation: digitale Ein- und Ausgänge (24 V), Feldbusse (ProfiNet, EtherCAT, CANopen) und industrielle Ethernet-Protokolle für Echtzeitkommunikation. USB, RS232/RS485 oder Bluetooth ermöglichen lokale Datensicherung und Konfiguration. Für qualitätsorientierte Fertigungen sind Datensätze je Verschraubung relevant: Chargenkennzeichnung, Schraubenart, erzieltes Drehmoment, Winkel, Zeitstempel, Bediener-ID und Prüfstatus. Diese Daten werden in Fertigungsleitsysteme (MES) oder Qualitätsdatenbanken exportiert, um vollständige Rückverfolgbarkeit sicherzustellen. Detailliertere technische Integrationsinformationen finden Sie unter https://maku-industrie.de/technik.
Dichtungen, Schraubenarten und Verbindungstechniken
Die Auswahl der Schrauben und Dichtmaterialien ist für die Funktion entscheidend. Selbstsichernde Schrauben, Schrauben mit O-Ring-Unterlegscheiben, Flanschschrauben mit PTFE-Dichtungen sowie Schrauben mit Formschluss (z. B. Innensechskant, Torx) erfordern spezifische Drehmoment- und Anzugsstrategien. Elastomerdichtungen (NBR, FKM) reagieren auf Vorspannung und Temperatur; zu hohe Anzugsmomente können Dichtflächen verformen. Bei Metall-Dichtverbindungen (Flanschverbindungen mit Metall- oder Weichdichtungen) sind kontrollierte Sequenzen mit geregeltem Streckverhalten der Schraube notwendig, um eine gleichmäßige Pressungsverteilung zu erreichen.
Wartung, Kalibrierung und Lebenszyklus
Regelmäßige Kalibrierung der Drehmomentsensorik und Inspektion der Antriebszahnräder sind Voraussetzung für langfristige Prozessstabilität. Kalibrierintervalle richten sich nach Nutzungshäufigkeit und Anwendungen mit hohem sicherheitsrelevantem Risiko. Präventive Wartung umfasst Schmierung der Getriebe, Überprüfung elektrischer Verbindungen und Kontrolle der Schutzarten. Ersatzteile für kritische Komponenten wie Encoder, Kupplungen oder Motortreiber sollten lagernd vorgehalten werden, um Ausfallzeiten zu minimieren.
Anwendungsszenarien und strukturierte Praxisbeispiele
Praxisbeispiel 1 – Montage von Getriebegehäusen: Beim Verschrauben von Aluminium-Getriebegehäusen kommen EC-Schraubsysteme mit Winkelantrieb und drehmoment- sowie winkelüberwachter Sequenzsteuerung zum Einsatz. Zunächst wird eine Voranzugssequenz mit niedrigerem Drehmoment realisiert, um Bauteile zu positionieren. Anschließend folgt eine gestufte Folge mit definierten Pausen zwischen den Schrauben, wobei die Steuerung den erzielten Winkel jedes Schraubvorgangs prüft. Abweichungen werden protokolliert und bei Überschreitung vordefinierter Toleranzen ein Fehlerstatus an das MES gemeldet.
Praxisbeispiel 2 – Hydraulikaggregate mit Dichtelementen: Bei Aggregaten mit NBR-Dichtungen empfiehlt sich eine adaptive Anzugsstrategie: initialer Handhabungsanzug, Erwärmungszyklus des Aggregats und finaler Anzug mit relativ geringem Winkelanteil, um Setzungen der Dichtung auszugleichen. EC-Systeme dokumentieren Temperatur und Vorspannung, geben Warnungen bei Überlast und speichern komplette Protokolle zur Freigabe durch die Qualitätsabteilung.
Praxisbeispiel 3 – Serienfertigung Elektromotoren: In der Serienfertigung von Antriebsmotoren sind Torx-Schrauben mit definierten Schmierfilmen gebräuchlich. EC-Schraubtechnik steuert hier kurze Zykluszeiten mit hoher Wiederholgenauigkeit, setzt ein automatisches Schraubenmagazin ein und überträgt pro Bauteil vollständige Verschraubungsdaten an MES. Fehlerhafte Teile werden automatisch markiert und separiert, wodurch Nacharbeit minimiert wird. Weitere Anwendungsbeispiele finden Sie unter https://maku-industrie.de/anwendungsbeispiele.
Qualitätsanforderungen und Prüfprozesse
Qualitätssicherung nutzt statistische Auswertungen der Schraubdaten: Mittelwerte, Standardabweichung, Cpk-Werte und Trendanalysen für Grenzwertüberschreitungen. Dokumentierte Prüfprozesse beinhalten Nulltests, End-of-Line-Kontrollen und Stichprobenprüfungen mittels Prüffeldern. EC-Steuerungen unterstützen Prüfprotokolle nach ISO-Normen und kundenspezifischen Prüfplänen. Für sicherheitsrelevante Produkte ist die lückenlose Dokumentation aller Anzugsdaten verpflichtend.
Sicherheit und Ergonomie
Sicherheitsfeatures umfassen Drehmomentbegrenzungen, Kollisions- und Überlastschutz, Not-Aus-Interlock und ergonomische Griffdesigns zur Reduktion von Muskel-Skelett-Belastungen. Handsysteme sind oft mit Gegengewicht- oder Federsystemen ausgestattet, um wiederholte Lasten zu reduzieren. Schalldämmende Maßnahmen und vibrationsreduzierte Antriebsstränge verbessern Arbeitsumgebung und Prozessstabilität.
Auswahlkriterien für das richtige EC-System
Bei der Systemauswahl ist die Kombination aus benötigtem Drehmomentbereich, steuerbaren Anzugsstrategien, Schnittstellenanforderungen und Umgebungsbedingungen entscheidend. Weiterhin sind Wiederholgenauigkeit, Kalibrierbarkeit und Datenschnittstellen zu berücksichtigen. Planen Sie Reservekapazitäten für künftige Prozessanforderungen und prüfen Sie Service- und Kalibrierangebote des Herstellers.
- Wichtige Auswahlkriterien: Drehmomentbereich, Winkelmessung, Schutzart, Schnittstellen, Kalibrierbarkeit, Zykluszeit, Ergonomie
Materialverträglichkeit und Reibwerte
Reibwerttabellen und Oberflächenzustände bestimmen das erforderliche Drehmoment. Feuchtigkeits- oder ölgetränkte Oberflächen reduzieren Reibung und führen zu höheren Vorspannkräften bei gleichem Drehmoment. Korrosionsbeständige Beschichtungen, wie Zinklamellenbeschichtung oder kathodische Tauchlacke, verändern das Anziehverhalten. EC-Systeme erlauben die Speicherung unterschiedlicher Parameterprofile für Schraubenkombinationen und Oberflächen, um prozesssichere Verbindungen herzustellen.
Zukunftsthemen: Digitalisierung und Predictive Maintenance
EC-Schraubtechnik wird zunehmend in digitale Ökosysteme eingebettet. Predictive-Maintenance-Algorithmen werten Betriebsdaten zur Vorhersage von Kalibrierbedarf oder Komponentenverschleiß aus. Künstliche Intelligenz kann Anzugsprofile optimieren, um Material- und Energieverbrauch zu senken. Offene Schnittstellen und standardisierte Datenschemata erleichtern Integration in Industrie-4.0-Architekturen.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
1. Wie oft muss ein EC-Schraubsystem kalibriert werden?
Kalibrierintervalle richten sich nach Einsatzhäufigkeit und sicherheitsrelevanz; typische Intervalle liegen zwischen 6 und 12 Monaten, bei intensiver Nutzung oder hoher sicherheitsrelevanter Beanspruchung sind kürzere Intervalle sinnvoll. Betriebsstundenbasierte Intervalle und kalibrierrelevante Ereignisse sollten im Wartungsplan berücksichtigt werden.
2. Welche Daten werden pro Verschraubung erfasst und wie werden sie abgelegt?
Erfasst werden mindestens Drehmoment, Drehwinkel, Zeitstempel, Schrauben-ID, Bediener/Station und Prüfstatus. Die Daten werden lokal im Steuergerät zwischengespeichert und über industrielle Schnittstellen (EtherCAT, ProfiNet, CANopen, oder Ethernet/USB) an MES/QS-Systeme oder Datenbanken übertragen; Exportformate sind üblicherweise CSV, XML oder proprietäre Formate für Rückverfolgbarkeit.
3. Wie wähle ich die richtige Schraubstrategie für unterschiedliche Dichtmaterialien?
Für elastische Dichtungen ist eine gestufte Anzugsstrategie mit Vorzug, Setzphase (Temperatur/Lastzyklus) und Finalisierung empfehlenswert. Metallische Dichtungen benötigen oft gleichmäßige, sequenzierte Anzugsabläufe. EC-Systeme ermöglichen das Anlegen und Speichern solcher Strategien; die Auswahl richtet sich nach Dichtwerkstoff, Flanschgeometrie und thermischer Beanspruchung.
