Lückenlos Rückverfolgbar

Den anspruchsvollen Qualitätszielen von MAN kommt dabei eine besonders hohe Bedeutung zu. „Made by MAN“ steht weltweit für absolute Spitzentechnologie rund um das Nutzfahrzeug. Denn in Entwicklung und Herstellung ihrer Produkte lässt MAN nur einen Anspruch gelten: den allerhöchsten. Dies ist zum einen zertifiziert durch das Qualitätsmanagement nach den Anforderungen der DIN EN ISO 9001 und zum anderen erfüllt MAN als erster deutscher Nutzfahrzeug Hersteller die anspruchsvolle Norm VDA 6.1. Dieser Standard bezieht zusätzlich die Produktsicherheit, die Unternehmensstrategie sowie die Planung und Entwicklung von Prozessen mit ein.

Jörg Wassermann, Leiter der Qualitätssicherung in der Geschäftseinheit „Heavy Trucks“ in Salzgitter, sieht seinen Bereich als kompetenten Dienstleister, um die Qualität in der LKW-Montage und Komponentenfertigung sicher zu stellen, das MAN-Management-System einzuführen, aufrecht zu erhalten und weiter zu entwickeln. Als weitere Aufgabe sieht Herr Wassermann die Verbesserung der internen und externen Kunden-/Lieferanten-Beziehung sowie die Steigerung der Prozessqualität.

Eine besonders große Herausforderung für die Einhaltung der Prozessqualität bildet die Schraubenmontage. Auf der einen Seite müssen Anziehdrehmomente und Toleranzen eingehalten sowie der Nachweis erbracht werden, dass die aufgebrachten Drehmomente gemäß der Dokumentationspflicht prozesssicher sind.

Zum Teil werden in der Montage Drehmomenttoleranzen von +/- 4 % vorgeschrieben, da aufgrund der Streuung der Gesamtreibungszahl in den Verschraubungen nur mit diesen engen Toleranzen eine akzeptable Vorspannkraftstreuung zu erzielen ist.

Auf der anderen Seite muss dieses hohe Maß an Qualität unter einem enormen Kostendruck gewährleistet werden, so dass die Qualitätsprüfung möglichst effektiv und Zeit sparend durchgeführt werden muss.

Hans-Dieter Hecker, Fachbereichskoordinator der HQ-S, in dessen Verantwortungsbereich die Drehmomentüberwachung fällt, erläutert die vier Verfahren, die bei MAN-Salzgitter eingesetzt werden, um ein Höchstmaß an Qualität in der Schraubenmontage zu erreichen:

Horst Roloff, vom Team Messtechnik (HQM-S) schildert die Vorteile des Schatzproduktes „CEUS 8.1“ welche obige Prüfprozesse steuert und dokumentiert.

Einen wesentlichen Einfluss in der Schraubenmontage bilden die Betriebsmittel, mit denen die Drehmomente aufgebracht werden. Dabei sind Drehmomentschlüssel das weltweit am häufigsten benutzte Produktionsmittel, um Schrauben oder Muttern mit dem richtigen Drehmoment zu montieren.

Der bei MAN-Salzgitter installierte Prüfstand verfügt über die notwendigen messtechnischen Eigenschaften und Antriebsverfahren, um Prüfungen entsprechend DIN ISO 6789 durchzuführen.

Das Prüfverfahren nach DIN ISO 6789 unterscheidet auslösende und anzeigende Drehmomentschlüssel und schreibt je nach Klasse eine Toleranz von ± 6 % bzw. ± 4 % vor. Die Messunsicherheit der Kalibriereinrichtung darf nur 1 % vom jeweiligen Messwert betragen. Die Prüfung umfasst jeweils fünf Messpunkte und kalibriert wird jeweils bei 20 %, 60 % und 100 % des Messbereiches, mit ansteigender Kraft und es muss sicher gestellt werden, dass verstellbare Schlüssel stets nur vom niedrigeren Wert aus verstellt werden.

Im Qualitätsnetzwerk CEUS 8.1 werden alle Drehmomentwerkzeuge in der Prüfplanung verwaltet, so dass stets sicher gestellt wird, dass die Prüfzyklen kontinuierlich eingehalten werden.

Die Kalibrierung aller im Werk Salzgitter benutzten Drehmomentschlüssel ( ca. 650 Stück) erfolgt im monatlichen Rhythmus.

Wenn Drehmomente mit Druckluft- oder Elektroschraubern aufgebracht werden, kommt es darauf an, dass sich die Abschaltdrehmomente der Schrauber möglichst lange in vorgegebenen Toleranzen halten, um gleich bleibende Qualität und Genauigkeit zu erzielen. Da jedes mechanische Gerät Verschleißerscheinungen oder äußeren Einflüssen unterliegt, muss es kontinuierlich überprüft und nachjustiert werden. Mit einem mobilen, netzunabhängigen Prüfsystem mit rechnergestützter Bedienerführung geht dieses Einstellen und Prüfen schnell, einfach und vor allen Dingen wiederholbar vor sich.

Schrauber ändern ihr Drehmomentverhalten in Abhängigkeit der Schraubfallhärte. Deshalb lassen sich alle in der Praxis vorkommenden Schraubfälle ohne Werkstückeinflüsse mittels elektromagnetischer, proportional beaufschlagter Simulationseinheit nachbilden. Durch die schnelle Simulation des Originalschraubfalles ist eine Prüfung des Schraubers unabhängig vom Montagetakt innerhalb von ca. 30 Sekunden möglich. Das Prüfsystem ermittelt während der Messungen Drehmoment, Drehwinkel und Drehzahl. Für die Simulation der Originalschraubfälle wird mittels rotierendem Sensor der Originalschraubfall gemessen und an das System übertragen (Joint Scanning).

Innerhalb des Qualitätsnetzwerkes CEUS 8.1 werden sämtliche Drehmomentwerkzeuge wie auch die Schraubfälle verwaltet, so dass stets nachvollzogen werden kann, an welcher Stelle die Drehmomentwerkzeuge eingesetzt werden und an welcher Schraubfallcharakteristik sie geprüft werden müssen.

Die beiden vorab genannten Methoden stellen die einwandfreie Funktion der Betriebsmittel sicher. Zur Ermittlung der gesamten Prozesseinflüsse ist es jedoch notwendig, Messungen mit dem Drehmomentwerkzeug am Schraubfall durchzuführen. Zu dieser Messung wird ein Drehmoment- bzw. ein Drehmoment-/Drehwinkel-Sensor zwischen den Abtriebsvierkant des Schraubers und den Antriebsvierkant der Stecknuss gesetzt und während der Verschraubung dynamisch gemessen. Dynamische Einflüsse von Schraubwerkzeugen, aber auch die der montierten Teile, werden somit erfasst.

Gleichzeitig zur Ermittlung der montierten Drehmomente bzw. Drehwinkel ermittelt das tragbare Messgerät nach einem patentierten Verfahren die grafischen Messverläufe. Ein Schraubverlauf Drehmoment über Drehwinkel ist die umfassendste Analyse, die unter Produktionsbedingungen erfasst werden kann. Dabei lässt der Schraubverlauf Analysen über Reibverhalten, Losbrechmomente, Einschraubverhalten, Beschaffenheit der Teile ebenso zu, wie über andere Eigenschaften der Verschraubung.

Auch das tragbare Messsystem ist in das Computernetzwerk CEUS 8.1 eingebunden. Aus dem Datenbestand der Schraubstellen kann eine Auswahl getroffen und eine spezielle Route definiert werden. Mit dem Datenverwaltungsprogramm des Messgerätes sowie der integrierten Kommunikationssoftware werden die Daten an das portable Messsystem übertragen.

Der Prüfer an der Montagelinie vor Ort wird im Bediendialog zur Eingabe der Schraubstellennummer aufgefordert. Unmittelbar nach Eingabe der Schraubstellennummer kann die Messung beginnen. Alle Parameter, die zur Messinterpretation und zur Bewertung der Messung notwendig sind, werden vom Messgerät automatisch aufgerufen und für die aktuelle Messung verwendet. Messbeginn und Messende werden vom Messgerät automatisch erkannt, so dass der Prüfer seine volle Aufmerksamkeit dem Prozess und den Werten widmen kann.

Eine Methode zur Ermittlung des Montagedrehmomentes bei bereits montierten Teilen ist die Messung des sogenannten Weiterdrehmomentes. Dabei wird nach erfolgter Montage der Schraube der Drehmomentschlüssel auf die bereits montierte Schraube aufgesetzt und diese „ein kleines bisschen“ weiter gedreht.

Bei MAN wollte man es genauer wissen und es war nicht akzeptabel, ein Verfahren einzusetzen, welches zulässt, dass die Schraube „ein kleines bisschen“ weitergedreht wird. Obwohl die Definition des Verfahrens beinhaltet, dass ein Drehmoment aufgebracht wird, bis sich die Schraube gerade bewegt, ist es klar, dass in diesem Moment ein subjektiver Einfluss des Werkers die Messergebnisse stark beeinflussen kann.

Aus diesem Grund entschied sich MAN Salzgitter dafür, den Drehwinkel als weitere Messgröße hinzuzuziehen und somit den Nachweis zu erbringen, um welchen Winkel die bereits montierte Schraube weitergedreht wurde. Eingesetzt wurde dafür ein Drehmoment/Drehwinkel-Handschlüssel, der in der Lage ist, den Drehwinkel ohne Referenzarm zu ermitteln (Patent-Ur. DE 196 37 067).

Selbstverständlich ist auch dieses Handwerkzeug kompatibel zum existierenden Qualitätsdaten-Netzwerk CEUS 8.1, so dass aus dem gemeinsamen Datenbestand bis zu 50 Prüfaufgaben an den Handschlüssel übersendet werden können und anschließend die bis zu 500 gespeicherten Messwerte wieder zurück zur Auswertung an CEUS 8.1 übertragen werden können.

Prämisse beim Einsatz von CEUS 8.1 war, dass der Anwender in keinen Rahmen gezwungen wird und auf Grundlage des flexiblen Programmaufbaus die Bedieneroberfläche so organisieren kann, wie das Unternehmen arbeitet:

Montagebereiche, Instandhaltungen und die gesamte Verwaltung der Messmittel werden so dargestellt und verknüpft, wie sie im Unternehmen benötigt werden.

Durch die lückenlose Rückverfolgbarkeit wird der jeweilige Prüfstatus der Verschraubungen in der Serienmontage erkannt. Das Qualitätsnetzwerk CEUS 8.1 trägt sowohl dazu bei, den Prüfvorgang bei MAN sicherer zu machen und trotzdem zu vereinfachen, als auch Planung, Verwaltung und Dokumentation effektiver zu gestalten.

Herr Hans-Dieter Hecker bringt die Ergebnisse der Einführung von CEUS 8.1 auf den Punkt: „Wir sind heute in der Lage, mit gleichem Aufwand mehr Prüfungen durchzuführen. Wir haben eine höhere Transparenz, das heißt, Prüfzyklen sind festgelegt und die Prozessfähigkeit sowie die Fähigkeit der Werkzeuge werden nachweislich dokumentiert“.

Eine neue Software, die in so unterschiedlichen Bereichen eines Produktionsbetriebes läuft, braucht selbstverständlich eine umfangreiche Betreuung. Schatz begleitete das Projekt von Anfang an – von der Planung bis zur Einführung, einschließlich der Schulung aller beteiligten zukünftigen Anwender – und übergab das schlüsselfertige Projekt.

Eine Anmerkung zum Schluss: die flexiblen Gestaltungsmöglichkeiten von CEUS 8.1 ermöglichen maßgeschneiderte Lösungen für Weltkonzerne oder mittelständische Unternehmen. SQL-Datenbanksysteme wie ORACLE oder INTERBASE arbeiten im Dialog mit dieser Softwareplattform. Das Rationalisierungspotenzial ist für jede Unternehmensgröße beeindruckend.

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