Hella montiert LED-Leuchten mit einer intelligenten Schraubstrategie. Diese erkennt die Kopfauflage von Schrauben und kompensiert beim Eindrehen schwankende Reibwerte, die etwa durch Maßtoleranzen der Bauteile entstehen. Hella vermeidet damit die mechanische Vorbearbeitung der Werkstücke, verhindert Montagefehler bei selbstfurchenden Schrauben und spart sich Nacharbeit.
Ein großes gelbes Leuchtengehäuse liegt rücklings in seiner Montagehalterung. Mit flinken Handgriffen platziert der Werker das Innenleben in die Gehäusewanne. Er schraubt Gewindestifte ein, fixiert Leitungen, Stecker, LED-Module, Zugentlastungsschellen sowie Halteklammern und Masthalterungen, und jede einzelne Verschraubung sitzt korrekt – grün aufblinkende Signale bestätigen das.
„Wir fertigen hier seit zwei Jahren innovative Straßenbeleuchtungen mit energiesparender LED-Technik. Sie verbrauchen gegenüber konventionellen Lampen fast 80 % weniger Strom und sind um ein Mehrfaches langlebiger“, erklärt Betriebsingenieur Friedhelm Bielemeier von der Hella KGaA Hueck & Co., Sparte Lichttechnik im Geschäftsfeld Industries.
Die 15 Modelle der Leuchtenserie Eco StreetLine umfassen 152 unterschiedliche Varianten, im Hella-Jargon „Abarten“ genannt. „Alle Typen stellen andere Anforderungen an die Montage“, sagt Bielemeier. Um die umfangreiche Modellpalette dennoch mit möglichst wenigen Montagewerkzeugen prozesssicher und flexibel herstellen zu können, wandte sich Hella an die Desoutter GmbH in Maintal. Die liefert bereits seit vielen Jahren maßgeschneiderte Schraublösungen nach Lippstadt – beziehungsweise entwickelt sie gemeinsam mit Hella nach deren Bedürfnissen.
Herkömmliche Schraubverfahren waren überfordert
„Bei dem Eco-Streetline-Modell Case mit seinen insgesamt 37 Verschraubungen stellten wir in der Vorserienfertigung Bauteiltoleranzen fest, die unsere bis dahin für selbstfurchende Schrauben eingesetzten Elektroschrauber an ihre Leistungsgrenze brachten“, erinnert sich Betriebsingenieur Bielemeier und deutet auf das sonnengelbe Aluminium-Druckguss-Gehäuse: Wenn sich die gewindeformenden Schrauben darin präzise nach den Vorgaben montieren ließen, könnte man mechanische Bearbeitungsschritte wie Gewindeschneiden und sogar Bohrungen einsparen, so die damalige Überlegung. Wenn.
Denn Maßabweichungen und Fertigungstoleranzen führten zu starken Schwankungen beim Eindrehwiderstand, und das Montagewerkzeug schaltete in etlichen Fällen leider schon vor der Kopfauflage der Schraube ab. Eine Garantie für wiederholgenaue, präzise Verschraubungen hätte es nur durch Nacharbeit gegeben. Das wäre für die Serienproduktion unwirtschaftlich und nicht tragbar gewesen. „Aber auch die andere Option, nämlich das mechanische Bearbeiten der Bauteile und Schraublöcher vor der Montage, wollten wir auf jeden Fall vermeiden, und diese Problematik besprachen wir mit Desoutter“, so Bielemeier.
Kopfauflage erkennen – und dann definiert weiterschrauben
Desoutter verstand, dass mit der herkömmlichen Steuerung über das Drehmoment oder den Drehwinkel den Toleranzen in den Bauteilen und daraus resultierenden, stark schwankenden Reib- oder Furchkräften kaum beizukommen war. Ihre Aufgabe lösten die Montageexperten mit ihrer neuen Schraubstrategie namens Koala. Das Kürzel steht für Kopfauflage-Erkennung der Schraube.
Um die Schrauben zuverlässig zur Kopfauflage zu bringen, ermittelt und kompensiert diese Vorgehensweise wechselnde Reibwerte und Eindrehwiderstände bereits beim Fügen: Herzstück des Systems ist die mit den Kopfauflagen-Erkennungsparametern programmierte CVIL-Steuerung. Das Koala-Programm analysiert während jedes einzelnen Montagevorgangs die Schraubkurve und findet über einen mathematischen Algorithmus haargenau den Moment der Kopfauflage.
Ab diesem Zeitpunkt wird die Schraube je nach den Erfordernissen um einen bestimmten Drehwinkel weitergedreht oder auf ein definiertes Drehmoment angezogen. Zudem ermöglichen die CVIL-Steuerungen eine umfassende Dokumentation der Montagedaten mit geringem Aufwand. „Die Handhabung ist ganz einfach, und die Akzeptanz der Mitarbeiter für das neue Verfahren war vom Start weg hoch“, beschreibt Bielemeier den reibungslosen Wechsel weg von der rein auf Drehmomentwerte basierten Produktion.
Ein Vorteil des Koala-Verfahrens liegt in seiner guten Eignung für Verbundmaterialien und Kombinationen von Bauteilen aus unterschiedlichen Werkstoffen. Dass sich hierbei konstante und wiederholbare Verschraubungen erzielen lassen, bestätigen die Einsatzerfahrungen von Hella: „Die Klemmkraft wird präziser eingebracht, und die Montageergebnisse sind mit dieser Technik einfach besser“, sagt Bielemeier.
Hella vetraut auf Stabschrauber mit integrierten Messwertgebern
Auf der Werkzeugseite vertraut Hella heute in der Fertigung der Eco-Streetline-Leuchten auf Stabschrauber des Typs ERDL. Sie verfügen über integrierte Messwertgeber, die alle benötigten Schraubfallbedingungen aufnehmen und an die Steuerung übermitteln.
Die hier verwendeten ERDL-Modelle decken einen Drehmomentbereich von 1,5 bis 30 Nm ab. Doch die Montage nach dem Koala-Prinzip ist auch mit anderen Desoutter-Werkzeugtypen und bereits ab 0,4 Nm möglich. Und nach oben gibt es noch reichlich Spielraum – Drehmoment-Spitzenwerte bis zu 2000 Nm lassen sich realisieren.
Als dritte Komponente setzt Hella ein Poscovision-Visualisierungssystem ein – eine Gemeinschaftsentwicklung der Lippstädter mit Desoutter. „Das Poscovision ist für die Kopfauflageerkennung nicht unbedingt erforderlich, kann aber bis zu 1000 einzelne Arbeitsschritte aufnehmen und führt das Bedienpersonal mit eindeutigen Arbeitsanweisungen im bildschirmgroßen Display detailliert durch den Montageprozess“, erklärt Friedhelm Bielemeier.
Von der vorgegebenen Schraubstelle bis zu ganz bestimmten Anziehreihenfolgen zeigt die frei programmierbare Ablaufsteuerung Poscovision dem Werker exakt und klar verständlich an, welche Montagesequenz gerade wo auszuführen ist. Bei rund 150 unterschiedlichen Leuchtenausführungen sei das Poscovision eine echte Hilfe – und verhindere Abweichungen vom Prozess sowie Fehler.
Desoutter, Maintal www.desoutter.de
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