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Schraubsystem - Grundlagen

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Grundlagen der Schraubtechnik

Für die Verschraubung von Montageteilen stehen mehrere Verfahren zur Verfügung. Welches Verfahren zum Einsatz kommt, ist abhängig von den Montageteilen, die miteinander verschraubt werden sollen, aber auch von bestimmten Vorgaben und Erfahrungswerten.

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Momentverschraubung mit Winkelkontrolle Bei diesem Verfahren wird der Schrauber bei Erreichen des Abschaltmomentes "M2" abgeschaltet. Der Abschaltwinkel "W1" ist hierbei als Sicherheitsabschaltwinkel programmiert und liegt außerhalb des Winkelfensters. Die Winkelzählung beginnt bei dem Winkeltriggermoment "M1". Die Verschraubung wird dann als "IO" gekennzeichnet, wenn die Moment- und Winkel - Istwerte innerhalb der Grenzwerte "M-/M+"sowie "W-/W+" liegen. Ein nach dem Abschalten noch ansteigendes Moment wird in einem Spitzenwertspeicher abgelegt und zur Bewertung benutzt.

Winkelverschraubung mit Momentkontrolle Bei diesem Verfahren wird der Schrauber bei Erreichen des Abschaltwinkels "W1" abgeschaltet. Das Abschaltmoment "M2" wird als Sicherheitsabschaltung oberhalb des Momentfensters "M+" programmiert. Die Winkelzählung beginnt bei dem Winkeltriggermoment "M1". Auch hier gilt: Moment- und Winkel-Istwert innerhalb der Grenzwerte "M-/M+" und "W-/W+" ergeben eine IO-Verschraubung.

Streckgrenzverschraubung Dieses Verfahren basiert auf der physikalischen Erkenntnis, daß jede Schraube aus Stahl während ihrer Verschraubung eine elastische und plastische Dehnung erfahren kann. Die elastische Dehnung führt zum Entstehen der Vorspannkraft und wird bei Öffnen einer Schraubverbindung rückgängig gemacht. Die plastische Dehnung hingegen tritt bei Überlastung der Schraube oberhalb des elastischen Bereiches auf und ist durch Öffnen der Verbindung nicht rückgängig zu machen. Während im elastischen Bereich der Drehmomentanstieg über der Vorspannkraft nahezu mit gleicher Steigung verläuft, also mit gleichem Gradienten, wird die Steigung dieser Kurve beim Übergang in den plastischen Bereich flacher. Der Gradient nimmt also ab ( Gradientenabfall ). Die Größenordnung des Gradienten hängt physikalisch bedingt vom Werkstoff und dem Durchmesser der Schraube ab. Bei gleichen Randbedingungen verhält er sich somit gleich. Dieser Zusammenhang wird beim Streckgrenzverfahren genutzt. Er gewährleistet, daß beim Anziehen einer Schraubverbindung auf Streckgrenze die in der Verbindung entstandene Vorspannkraft immer gleich ist. Ziel dieses Verfahrens ist es, erst dann abzuschalten, wenn der Ist-Gradient "Gr-IST" ( Steigung ) um einen bestimmten Prozentsatz vom Maximal-Gradienten "Gr-max" abgefallen ist. Hierzu wird ständig ab Start-Endanzug über einen vorgegebenen Winkelbereich ( Funktion der Schraubfallhärte "SH" ) der mittlere Gradient berechnet. Die maximal aufgetretene Steigung des Gradienten wird als Max.-Gradient in einem Spitzenwertspeicher abgelegt. Weiterhin ist die Gradientenüberwachung fester Bestandteil dieses Verfahrens, d.h. während des Endanzuges darf der Gradient ein programmiertes Minimum "Gr-" und Maximum "Gr+" nicht unter- bzw. überschreiten.

Schraubweggesteuerte Verschraubung Dieses Verfahren ermöglicht es, eine Schraube in ein Werkstück bis auf eine bestimmte Position ( Tiefe ) einzuschrauben. Die Schraube wird dabei zunächst nicht fest angezogen. Gemessen wird der Weg mit Hilfe eines potentiometrischen Wegaufnehmers, der zusätzlich an der Schraubspindel montiert sein muß.

Schneidschraubverfahren Mit Hilfe dieses Verfahrens können sogenannte selbstschneidende Schrauben eingeschraubt und angezogen werden. Während der Einschraubphase schneiden diese Schrauben ihr Gewinde selbst ins Blech. Das hierbei auftretende Moment soll einen bestimmten Wert nicht überschreiten, darf aber auch nicht zu niedrig sein, da sonst kein ausreichendes Gewinde gefurcht wird. Ab einem Schwellmoment "M3" wird der Winkelbereich "W3" kontrolliert. Innerhalb dieses Winkelbereiches wird das Gewinde geschnitten. Das Drehmoment muß in diesem Bereich mit seinem höchsten Wert zwischen Meu und Meo liegen. Am Ende des Winkelbereiches W3 muß der Moment-Istwert kleiner sein als M0. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, wird der Einschraubvorgang bis zum Findemoment fortgesetzt. Bei einem Einschraubfehler wird der Einschraubvorgang abgebrochen und die Verschraubung als NIO

Fügegradientenverschraubung Dieses Verfahren ermöglicht es, Schrauben und Muttern mit sehr hohem, stark schwankendem Eindrehmoment anzuziehen. Bei der Fügegradientenverschraubung werden kontinuierlich während des gesamten Einschraubvorganges Drehmoment und Drehwinkel meßtechnisch erfaßt, und aus diesen beiden Faktoren wird durch Berechnung des Differentialquotienten zu jedem Zeitpunkt die Steigung der Verschraubungskennlinie ermittelt. Hierdurch ist es möglich, den Fügepunkt der Schraubverbindung exakt zu definieren, Drehmoment und Drehwinkel zu tarieren und somit reproduzierbare Vorspannkräfte und Schraubergebnisse zu erzielen. Im Anschluß an die Erkennung des Fügepunktes ist jedes Standardschraubverfahren anwendbar. Das Verfahren ist unabhängig vom Betrag eines Einschraubmomentes und insgesamt vom Einschraubverhalten der jeweils eingesetzten Schraube oder Mutter.


 

 

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