Voller Durchblick in der Trafo-Fertigung

Heiko Wenke

Mit schnellen, routinierten Griffen führt Nikolaus Muffert sein Werkzeug am Bauteil entlang. Die Schraubspitze taucht beinahe im Sekundentakt in die runden Öffnungen der Klemmengehäuse ein. Werker Muffert fixiert darin die Enden unterschiedlich dicker Kupferdrähte. Kaum hat er knapp vier Dutzend Klemmschrauben angezogen, beginnt er den gleichen Vorgang am nächsten Bauteil aufs Neue. Wieder mit beeindruckender Geschwindigkeit und traumwandlerischer Sicherheit: Montagealltag in der Fertigung medizintechnischer Transformatoren des Typs BU 99.

45 Kreuzschlitzschrauben mit wechselnden Drehmomenten werden in dieser Fertigungssequenz prozesssicher in Serie montiert. Dazu braucht es entweder den „topfitten Werker, der niemals Fehler macht, oder umfangreiche Qualitätskontrollen“, meint Gerold Gerken, Fertigungsplaner bei der mdexx Magnetronic Devices GmbH & Co. KG in Bremen. Weil es den erstgenannten bei aller Motivation und Aufmerksamkeit nicht gibt, ein Nachprüfen jeder einzelnen Schraubverbindung auf Dauer aber zu aufwendig war, beschritt mdexx einen dritten Weg: den Einsatz von Tensor-SL-Schraubern von Atlas Copco Tools. „Mit diesen Werkzeugen haben wir die Null-Fehler-Montage erreicht“, betont Gerken. „Schon eine einzige unentdeckte, fehlerhafte Draht-Klemmen-Verbindung wäre eine zuviel, weil sie die spätere Funktion der Maschine beeinträchtigen könnte“, erklärt er weiter. Um das zu verhindern, wurden diese Schraubfälle mit 4 bis 10 Nm in der Vergangenheit mehrfach nachkontrolliert. Zeit- und arbeitsintensives Nachknicken jeder einzelnen Schraubverbindung waren das einzig probate Mittel. „Anders ging das beim Montieren mit Druckluftschraubern nun mal nicht“, kommentiert Gerken den früher immensen Nachprüfaufwand der Mitarbeiter.

Diese Zeiten sind nun vorbei. Denn ein einziger Pistolenschrauber aus der Tensor-SL-Serie macht die sieben Pneumatikwerkzeuge der BU-99-Montagestation überflüssig. Für ihn ein Kinderspiel, beherrscht dieser Elektroschrauber-Typ doch bis zu 250 Parametersätze, kann also reichlich verschiedene Drehmomente speichern und für die jeweilige Verbindung abrufen. Außer der „Flurbereinigung“ wollte Gerold Gerken aber auch die weiteren Vorzüge der neuen Schraubtechnik ausreizen. Also ließ er die Schraubersteuerung in eine mobile Säule aus Aluminium-Normprofilen einbauen und ergänzte sie um ein sogenanntes Minidisplay. Dieses frei konfigurierbare Standardzubehör aus dem Atlas-Copco-Sortiment zeigt die Schraubergebnisse an und führt bei mdexx den Werker in der richtigen Montageabfolge durch den Schraub-Job. Ein blaues Feld in dem großen Display zeigt deutlich, an welcher Position Nikolaus Muffert die nächste Klemmverbindung erstellen muss.

„Die Steuerung des Tensor SL erkennt nicht nur, ob in die Klemme ein Draht eingelegt ist, sondern auch, ob er den richtigen Durchmesser hat“, freut sich Nikolaus Muffert über sein neues Arbeitsgerät: Fast 40 verschiedene Drahttypen mit Durchmesserabstufungen in der Größenordnung von Zehntelmillimetern werden bei mdexx verbaut. Da waren Verwechslungen nicht ausgeschlossen. Heute nutzen die Bremer die sensible Tensor-Steuerung als „Höhenüberwachung“: Die Steuerung sei so feinfühlig, versichert Planer Gerken, dass sie bei der nächstgrößeren oder nächstkleineren Drahtdicke umgehend eine Alarmmeldung gäbe. Auf die reagiert der Bediener sofort, um zu korrigieren.

Der Tensor SL überwacht das Lösemoment, zählt zurück, registriert das fehlerfreie Neuverschrauben und quittiert die erfolgreiche Korrektur mit einer deutlich sichtbaren I.O.-Meldung („in Ordnung“). Selbst nach längeren Arbeitsunterbrechungen lassen Tensor und Minidisplay den Montagemitarbeiter genau an der richtigen Stelle weiterschrauben. Das vereinfacht die Arbeit und gibt Sicherheit. Die Werker können sich über das Display und die Leuchtsignale am Schrauber jederzeit orientieren, welcher Klemmpunkt gerade an der Reihe ist. Dem früher nötigen Mitzählen der Schrauben sowie den ständigen Schrauberwechseln innerhalb der Montagesequenz weinen sie keine Träne nach. Eine zweite Schraubsäule für einen ähnlichen Arbeitsplatz wurde inzwischen installiert. Weniger Schrauber und keine störenden Druckluftschläuche sorgen obendrein für ein sauber gestaltetes Arbeitsumfeld und vermeiden Stolperfallen.

Szenenwechsel. P45 ist das werksinterne Kürzel für einen Stromversorgungssystem, das später einmal die Spannungsversorgung eines Somatom-Computertomographen der neuesten Generation sicherstellt. Wer den P45 montiert, hat es zehn Mal so schwer wie Nikolaus Muffert. Pro Arbeitsgang warten hier rund 400 Schraubverbindungen aufs drehmomentgenaue Anziehen. Nach den guten Tensor-Erfahrungen an der Montagestation des BU 99 hat mdexx auch die Montage der Tomographen-Stromversorgung gründlich umgestaltet. Die Schraubfälle an den Kabelklemmen und deren Drehmomente sind im Wesentlichen gleich. Allerdings sind die Bauteile etwas filigraner.

„Hier kann der Tensor SL seine Vorzüge noch besser ausspielen“, erklärt Fertigungsmeister Martin Heil. „Denn unsere Anforderungen an die Genauigkeit sind an dieser Stelle sehr hoch, außerdem gibt es deutlich mehr Schraubfälle pro Bauteil.“ Wichtig sei auch, dass der SL „jeden einzelnen Schraubfall dokumentieren kann“. Auch hier werden dem Tensorschrauber je nach Klemmentyp und Drahtdicke Sollmomente zwischen 4 und 10 Nm abverlangt. Dabei sind maximal 10 % Abweichung zulässig. „Dieser Wert stammt noch aus der Zeit, als wir ausschließlich mit Druckluftschraubern montierten“, gibt Martin Heil zu, doch werde man die Ansprüche demnächst höher schrauben können. Zwar war man nach dem Lichten des Schrauberbestands bei mdexx zunächst skeptisch, ob den Genauigkeitsangaben des einzig verbliebenen Schraubers in dieser Station tatsächlich zu trauen war. Doch statistisch ausgewertete Kontrollen zerstreuten diese Zweifel schnell. „Die Ablesewerte kamen uns zunächst wie theoretische Idealfälle aus dem Schraublabor vor“, gesteht der Fertigungsmeister. Doch die Auswertung der vom Tensor SL dokumentierten Schraubwerte belegte, „dass wir nun um ein Mehrfaches genauer schrauben als zuvor mit Luft“. Nach mdexx-Aussage sogar deutlich genauer, als Atlas Copco es für den Tensor SL im Katalog anpreist (nämlich eine Wiederholgenauigkeit von ± 5 %): „Im Vergleich zur Montage mit den Luftwerkzeugen ist eine Streuung bei den Drehmomenten praktisch nicht mehr nachweisbar“, freut sich Martin Heil. Dem von mdexx angestrebten Ziel, „in unserer Branche Benchmark zu sein“, kommen die Bremer damit ein gutes Stück näher. Und was lange nur Vision war, wird nun realistisch: Maximale Prozesssicherheit ohne manuelles Abstempeln oder Signieren von Prüfvorgängen und Checklisten. In Form der Jobprogrammierung seien diese „quasi schon vor Montagebeginn in der Schraubersteuerung hinterlegt“, wie Heil sagt. Der Aufwand zur Dokumentation sei nur noch minimal.

Selbst verschärfte Toleranzvorgaben von ± 7,5 % über die gesamten Klemmverschraubungen wären für einen Tensor kein Problem, weiß auch Paul Freier, der die P45-Stromversorgungssysteme verschraubt und verdrahtet. Über einen Drehschalter am Werkzeug wählt er den jeweils erforderlichen Parametersatz an, den Rest erledigt sein Schrauber. Der überwacht Drehmoment und Drehwinkel schon während des Schraubens und erzielt zu 100 % reproduzierbare Schraubergebnisse. Von den Tensoren sollen bei mdexx noch weitere in den Einsatz gehen. „Trotz höherer Schraubgeschwindigkeit ist die Montage mit diesen leichten Tools ergonomischer und prozesssicherer geworden“, resümieren Gerold Gerken und Martin Heil. Die Gefahr von Verdrahtungsfehlern sehen sie gebannt, und das sei auch gut so, denn auf die Funktion eines Tomographen müsse schließlich absoluter Verlass sein.

Atlas Copco Tools Central Europe, Essen

QE 554

Dort, wo bis in die 1960er Jahre die legendären Automobile der Marke Lloyd vom Band rollten, fertigt heute die mdexx Magnetronic Devices & Co. KG. Rund 500 Mitarbeiter produzieren am Standort in Bremen Transformatoren bis 2MVA, DC-Stromversorgungen und Stromversorgungssysteme, Drosseln und EMI-Filter bis 2000 A sowie Radial- und Axial-Ventilatoren mit einem Rad-Durchmesser bis 1600 beziehungsweise 2000 mm. Die Produkte erreichen den Maschinen-, Anlagen- und Gerätebau, die Robotik und Fördertechnik, Hersteller von Kompressoren und Hebezeugen, Werften, den Schiffbau, die Antriebs-, Stromrichter- und Bahntechnik sowie Hersteller von Windkraftanlagen sowie die Medizintechnik.