Hydraulische Messbank spart Automobilzulieferer Takata Zeit Direkt an der Linie geprüft - Quality Engineering

Hydraulische Messbank spart Automobilzulieferer Takata Zeit

Direkt an der Linie geprüft

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Die dokumentationsfähigen Schraubsysteme, die in der Lenkradmontage eingesetzt werden, überprüft der Automobilzulieferer Takata mit einer Messbank von Atlas Copco Tools. Die neue Technik ersetzt selbstentwickelte Schraubfallsimulatoren und reduziert die Prüfzeit um etwa drei Viertel.
„Die Lenkradtechnik wird immer filigraner“, sagt Gottfried Kranz. Er ist in den beiden Werken von Takata in Aschaffenburg für die elektronischen Kalibriersysteme verantwortlich. „Es werden immer mehr Funktionen integriert, wofür viele Komponenten verschraubt werden müssen. Und die Drehmomente im Endanzug der einzelnen Bauteile werden immer kleiner.“ Dadurch würden auch die absoluten Toleranzen in der Schraubmontage immer geringer.
Genauigkeit ist daher gefragt. Doch um diese zu erreichen, muss man einen hohen Aufwand betreiben. Die Überlegungen führten zu folgendem Ergebnis: Man benötigt einerseits Schraubsysteme mit möglichst wenig Streuung sowie andererseits ein Prüfsystem, das in seiner Genauigkeit den Laborbedingungen des Herstellers in nichts nachsteht.
Um die Streuung auf Seiten der Schraubtechnik einzugrenzen, werden die Lenkräder im Aschaffenburger Werk 1 zu über 80 % in automatischen Schraubstationen von eingebauten Elektrospindeln montiert. Schließlich geht jede manuelle Bedienung zulasten der Genauigkeit. Eingesetzt werden ausschließlich computergesteuerte, mit Messwertgebern ausgestattete elektrische Schraubsysteme verschiedener Hersteller, die die Schraubergebnisse dokumentieren können.
Alle Verschraubungen am Lenkrad werden dokumentiert. „Das ist in vielen Fällen eine Forderung der Automobilindustrie“, erklärt Fertigungsleiter Joachim Hock. „Obwohl wir an den Lenkrädern keine Klasse-A-Verschraubungen haben, von denen Leib und Leben der Autofahrer abhängen, sichern wir die Schraubmontage komplett mit einer Dokumentation ab, also auch die B- und C-Verschraubungen.“
An den Montagelinien wechseln sich manuelle und automatische Prozesse ab: Die Lenkräder, die nach dem Gießen des sogenannten „Skeletts“ geschäumt und beledert werden, erhalten in der Endmontage ihr finales Aussehen. Airbaggehäuse, elektronische Einbauteile oder Bedienelemente werden mit Drehmomenten von etwa 0,14 bis 25 Nm montiert. In der Regel wird der Schraubprozess über das Drehmoment gesteuert; dabei wird der Drehwinkel überwacht und der ordnungsgemäße Anzug zusätzlich über eine Tiefenkontrolle sichergestellt. „Wir haben aber auch einige komplexere Schraubvorgänge mit mehrstufigen Anziehverfahren“, so Kranz.
Jedes Schraubwerkzeug muss pro Jahr ein bis zwei Millionen Schrauben oder Muttern anziehen. Um sicherzustellen, dass die Tools die hohen Genauigkeitsansprüche erfüllen, werden sie regelmäßig überprüft und gegebenenfalls neu justiert. „Lösbare Verbindungen kann man ja nicht überprüfen, ohne sie zu verändern“, sagt Kranz. „Deshalb müssen wir eine Gegenmessmethode nutzen und dafür sorgen, dass die Werkzeuge möglichst genau arbeiten.“ Jahrelang wurden die Spindeln mit selbstgebauten Schraubfallsimulatoren überprüft und justiert. Viele unterschiedliche Simulatoren wurden gefertigt, um die Spannbreite der Schraubfälle abzudecken.
„Wir wollten auch die Messunsicherheiten so weit wie möglich reduzieren“, betont Kranz. „Wir brauchten daher ein genaueres System als das bis dahin verwendete.“ Es mussten alle Prüfmittel erfasst und die Prüfmittelfähigkeiten durch Messungen bestätigt werden.
Prüfung der Systeme auf jedes Programm
Jedes Schraubsystem arbeitet bei Takata im Schnitt mit ein bis drei Programmen. Und die Endkunden fordern, dass die Systeme auf jedes einzelne Programm hin geprüft werden. Kraft: „Das kostet enorm viel Zeit, denn während der Messungen außerhalb der Station fehlt die Spindel im Takt.“ Je Schraubspindel und Programm seien früher 25 bis 45 min erforderlich gewesen. Ein Werkzeug mit drei Schraubprogrammen hat also rund 1,5 Stunden in der Linie gefehlt.
Zeit gewonnen hat Takata mit der hydraulischen Messbank BLM 3860 von Atlas Copco Tools: „Damit benötigen wir pro Spindel und Programm samt Aus- und Wiedereinbau in die Station nur fünf bis zehn Minuten.“ In rund zwei Stunden sind alle Schraubspindeln einer Linie gegengemessen. Die Bank ist mit zwei hydraulischen Messzellen ausgestattet, die Drehmomente bis 2 Nm und bis 10 Nm abdecken. Für seine Prüfgänge schiebt Kranz die Messbank direkt an die jeweiligen Stationen, schließt sein Laptop an, auf dem die Atlas-Copco-Software QS-Loop installiert ist, und führt die Messungen durch.
In Werk 1 sind etwa 15 verschiedene Werkzeugtypen in Betrieb. Insgesamt sind 60 Schraubsysteme auf der Bank hinterlegt. Kranz lobt vor allem, wie streuungsarm die Messbank arbeitet: „Das ist für unsere Prüfmittel-Fähigkeitsnachweise im Rahmen der Messsystemanalysen sehr gut.“ Denn wenn sich bei der Prüfung herausstellt, dass ein Werkzeug die vorgegebenen Toleranzen nicht einhält, muss es neu eingestellt oder repariert werden. Dafür ist die Maschinenfähigkeitsuntersuchung erforderlich, die Takata ebenfalls mit der Messbank erledigt.
Die Investition wurde über mehrere Jahre geplant; zahllose Parametersätze mussten eingegeben werden: viele Absolutwerte und absolute Toleranzbereiche. Der Aufwand habe sich gelohnt, meint Kranz: „Und das nicht nur, weil die Kunden die hohe Genauigkeit fordern. Auch die eingesparte Zeit und die Dokumentation sind wichtige Pluspunkte.“ Die Bank sei sehr schmal konstruiert: „Das ist für uns sehr gut, weil mehrere unserer Montagelinien in engen Karrees angeordnet sind. Mit der Messbank kann ich gut zwischen den Stationen navigieren.“
Mit den beiden hydraulischen Bremsen deckt Takata das Gros aller Schraubfälle ab. Nur die Programme mit sehr kleinen Drehmomenten unter 0,4 Nm prüft Kranz zum Teil noch mit eigenen Simulatoren. Im Vergleich zu den früher eingesetzten Tellerfeder-Simulatoren sei der Einfluss des Bedieners bei den hydraulischen Messzellen der BLM-Messbank weitaus geringer, erläutert Kranz; die Bremsen würden eine deutlich höhere Versatzsicherheit aufweisen als andere Bänke. ■

Der Autor
Thomas Preuß
Pressebüro Turmpresse
im Auftrag von
Atlas Copco Tools
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