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Neue Richtlinienanforderungen

für handgeführte Schraubsysteme

Lösungen mit der Eco2Touch

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Richtlinienanforderungen WICHTIGE RICHTLINIEN FÜR DIE SCHRAUBMONTAGE

Für handgeführte Verschraubungssysteme und die Prozessanalyse gelten folgende Richtlinien:

• Mindestanforderungen beim Einsatz von Schraubsystemen gemäß VDI/VDE 2862 Blatt 2 [1]

• Mindestanforderungen an die Maschinenfähigkeit (MFU) gemäß VDI/VDE 2645 Blatt 2 [2]

• Prozessfähigkeitsuntersuchungen (PFU) gemäß VDI/VDE 2645 Blatt 3 [3]

• Sensoren und Messsysteme für die Drehwinkelmessung (Kali.) gemäß VDI/VDE 2648 Blatt 1 / Blatt 2 [7]

Normenauszug: kein Anspruch auf Vollständigkeit , inhaltliche Richtigkeit und Aktualität!

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Haben Sie wichtige Schraubfälle?

VDI/VDE 2862 Blatt 2: [1]

Mindestanforderungen an den Einsatz von Schraubsystemen und

–werkzeugen, Anwendungen im Anlagen- und Maschinenbau

sowie für Flanschverbindungen an drucktragenden Bauteilen.

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Anwendungsbereiche VDI/VDE 2862 Blatt 2: [1]

Alle Schraubstellen und Schraubverbindungen bei

Herstellung, Montage, Instandhaltung, Instandsetzung von

Anlagen, Apparaten oder Maschinen

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VDI/VDE 2862 Blatt 2: [1]

Für hydraulische Schraubwerkzeuge gilt:

Schraubsysteme ohne taktile Rückmeldung an den Menschen sind

„handgeführte Schraubsysteme“. Beispielbild zu einem handgeführten

hydraulischen Werkzeug (HYTORC-STEALTH) siehe VDI/VDE 2862 Blatt 2

Handgeführte Schraubsysteme nach den Risikoklassen A und B müssen

folgenden Anforderungen entsprechen……

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Die VDI VDE 2862 Blatt 2:

Schraubfälle werden in die Klassen A, B, C eingeteilt:

Schraubfall Klasse-A: Risiko für Leib und Leben

Schraubfall Klasse-B: Risiko einer Funktionsstörung

Schraubfall Klasse-C: Risiko fällt nicht unter A- oder B-

Anforderungen der VDI/VDE 2862 Blatt 2:

Schraubfälle werden in die Risikoklassen A, B, C eingeteilt:

Schraubfall Klasse A: Risiko für Leib und Leben

Schraubfall Klasse B: Risiko einer Funktionsstörung

Schraubfall Klasse C: Risiko fällt nicht unter A oder B

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Anforderungen der VDI/VDE 2862 Blatt 2: [1]

Ein entscheidender Punkt ist die Auswahl des geeigneten

Schraubsystems

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Anforderungen der VDI/VDE 2862 Blatt 2: [1]

Eignungsprüfung des Schraubsystems entsprechend Klassifizierung

Regelmäßige Kalibrierung von Prüfmitteln (ISO 17025 / VDI 2648 & 2646)

Erkennung von IO bewerteten NIO Verbindungen

Regelmäßige Kontrolle der Maschinenfähigkeit (VDI VDE 2645 Blatt 2)

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VDI/VDE 2862 Blatt 2: [1]

Einsatz geschulter Mitarbeiter (gemäß EN 1591-4)

Regelmäßige Kontrolle der Prozessfähigkeit (gemäß VDI/VDE 2645 Blatt 2)

Verifizierung von kritischen Schraubverbindungen (gemäß VDI/VDE 2230)

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VDI/VDE 2862 Blatt 2: [1]

Fordert Steuergröße und Kontrollgröße

Fordert eine Fehlererkennung

Fordert Selbstdiagnosefähigkeit

Fordert Plausibilitätskontrolle

Fordert Bereitstellung der Schraubergebnisse

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VDI/VDE 2862 Blatt 2 [1] – Mindestanforderungen bei Risikoklasse A:

Direkt gemessene Steuergröße / direkt gemessene Kontrollgröße

Steuergröße und Kontrollgröße dürfen nicht gleich sein

Bereitstellung der Ergebnisse zur Weiterverarbeitung und Selbsttestfähigkeit

Redundanter Aufbau zum Erfassen der Steuer- und/oder Kontrollgröße

Alternativ zur Redundanz kann eine Plausibilitätskontrolle angewendet werden

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VDI/VDE 2862 Blatt 2 [1]– Mindestanforderungen bei Risikoklasse B:

Direkt oder indirekt gemessene Steuergröße

Direkt oder indirekt gemessene Kontrollgröße

Steuergröße und Kontrollgröße sind erforderlich

Bereitstellung der Ergebnisse zur Weiterverarbeitung

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Weißdruck der VDI/VDE 2862 Blatt 2 [1]

gültig seit Februar 2015

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Richtlinienanforderungen LÖSUNGEN MIT DER ECO2TOUCH

Zielsetzung:

Möglichst genau die gewünschte Zielgröße zu erreichen

Höhere Prozesssicherheit bei der erzielten Vorspannkraft

Zielsetzung der Richtlinien:

Prozesssicherheit

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Vorgabe: Steuergröße

Moment / Winkel / Kraft / …

Kopfauflage

Zielgröße

Vorspannkraft

Oberflächen

Anzugsgeschwindigkeit

Temperatur

Luftfeuchtigkeit

Gleitmittel

Oberflächenfeuchtigkeit

REIBUNG

Bauteilpassung

Bohrung

Beschichtung

Material

Luftspalt

Welligkeit

Flächenpressung

Fügeteile

Klemmlängenverhältnis

Fügemethodik

Setzverluste

Lacke / Beschichtung

Dichtelemente

Wachs

Anzugsgeschwindigkeit

Anzugsmethodik

Festigkeit

Geometrie wasserstoffinduz. Rissb.

Maßhaltigkeit

Materialfehler

Oberflächenfehler

Bauteil

Lunker

Walzfehler

Risse

Konstruktion

Berechnung

Sicherheit

Umfeld

Anzugsverfahren

Festigkeitsverhältnisse

Zeichnungsvorgaben

Phosphordiffusion

Normenvorgaben

Dimensionierung

Thermische Beständigkeit

Fertigung

Fehlererkennung

Gegenhaltung

Zuführung

Fixierung

Zeitvorgaben

Einfädeln

Nacharbeit

Sauberkeit

Schraubsystem

Arbeitsbereich

Genauigkeit

Antrieb / Arbeitsweise

Fehlererkennung

Prozesssicherheit

Zuverlässigkeit

Normenvorgaben

Schraubzeit

Platzverhältnisse

Anzugsmethodik-Tools Reaktionsmethodik Messmethodik

Richtlinienanforderungen PROZESSEINFLUSSGRÖSSEN IM IShIKAWA-DIAGRAMM [6]

NIO

IO

VDI/VDE 2862 Blatt 2

VDI/VDE 2645 Blatt 2

VDI 2230 Blatt 1

Regelkreis: Kontrolle und Feedback nach VDI/VDE 2645 Blatt 3 / VDI/VDE 2648 Blatt 1 (2) / …..

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Die VDI/VDE 2862 Blatt 2 [1] unterscheidet zwischen direkter und indirekter

Messung:

Technische Erläuterung zur direkten Messung:

Siehe Begriffsdefinition VDI/VDE 2648 Blatt 1 [7]

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Die VDI/VDE 2648 Blatt 1 definiert eindeutig „direkt messende Drehwinkelmesssysteme“ [7]

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Die VDI/VDE 2648 Blatt 1 definiert eindeutig „direkt messende Drehwinkelmesssysteme“ [7]

Daraus geht hervor, dass eine direkte Winkelmessung wie folgt gestaltet ist:

Die Winkelmessung erfolgt direkt in oder an einer Messachse nach folgenden Verfahren:

a) direkte Winkelcodierung

b) Zählen von Inkrementen auf einer Teilkreisscheibe

c) Messen einer proportionalen Messgröße (z.B. magnetisch, induktiv und potentiometrisch)

Siehe hierzu Originaldokument [7]:

VDI/VDE 2648 Blatt 1 / Seite 3 / Punkt 2 Begriffe – Direkte Winkelmessung

Die Richtlinie kann über den Beuth-Verlag bezogen werden!

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Die VDI/VDE 2862 Blatt 2 [1] unterscheidet zwischen direkter und indirekter

Messung:

Fazit: Schraubsysteme, welche nicht über einen Drehwinkelsensor auf der

Werkzeugachse arbeiten, fallen unter „indirekte“ Messung! Die VDI/VDE 2648

Blatt 1 [7] definiert diese Aussage eindeutig.

Indirekte Messung: Durch ein komplexes Berechnungsverfahren werden die

gewonnenen Messwerte auf die Größe „Drehwinkel“ umgerechnet. [7]

Siehe hierzu Originaldokument [7]:

VDI/VDE 2648 Blatt 1 / Seite 3 / Punkt 2 Begriffe – Direkte Winkelmessung

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Unser Industriepartner:

Das Projektkernteam:

Verbundforschungsprojekt – Wer sind wir?

UnserTechnologiepartner:

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Auslegung der Schraubfälle erfolgt meist nach der VDI 2230 Blatt 1

(Systematische Berechnung hochbeanspruchter Schraubverbindungen) [4]

Anzugsverfahren: streckgrenzengesteuertes Anziehen mit Prozessüberwachung

Verfahrensvalidierung durch Längenmessungen an den Schrauben

Frage: Einfluss des Lacks auf Schraubprozess / Setzverhalten / erforderliche Parametrierung

Wo liegen die Systemgrenzen mit Lack in der Verbindung?

Forschungsprojekt / Praxisbeispiel - Schraubfall mit Oberflächenschutz (Lack):

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Unser Lösungsansatz:

JUKO Technik GmbH:

Entwicklung der geeigneten Schraubprozesssteuerung

Hochschule Offenburg:

Entwicklung Werkstoffmodell

Schraubversuche

Experimente

Prüfung eines analytischen Lösungsansatzes

Freilacke:

Entwicklung eines Systemlacks

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Status unseres Forschungsprojektes:

Projektstart JUKO Technik GmbH / smarttorc® November 2013

Diverse Patentanmeldungen zur Prozesssteuerungseinheit

Durchführung einer dynamischen MFU bis 1.000Nm am Simulator

Entwicklung von Analysewerkzeugen mit Import- und Export-

Funktionen

Feinplanung abgeschlossen (Infrastruktur, Prüfumgebung, Prüflinge,

Versuchsdurchführung,…)

Durchführung von Schraubversuchen bei ausgesuchten

Industriepartnern

Projektstart Freilacke Oktober 2014

Parallel: Abbildung der VDI 2230 – Teil „Zylindrische

Einschraubenverbindungen“ in Finite-Element-Basismodellen

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Forschungsprojekt - streckgrenzengesteuertes Anziehen mit Lack:

Messungen bei Industriepartner Liebherr laufen positiv

Untersuchungsergebnisse sind positiv

Analysen und Auswertungen der Messreihen laufen

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Maschinenfähigkeitsuntersuchung bei Firma Schatz AG:

Die Eco2Touch wurde in Verbindung mit einem AVANTI-1 und

Drehwinkelsensor im Drehmoment-Drehwinkel-Verfahren auf seine

Präzision überprüft.

Das Ergebnis der dynamischen Prüfung: hervorragende Präzision!

Dynamisch kann bei Schatz bis 1.000Nm Drehmoment und Drehwinkel

geprüft werden. Höhere Drehmomentbereiche auf Anfrage.

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Maschinenfähigkeitsuntersuchung bei Firma Schatz AG:

Die Eco2Touch wurde in Verbindung mit einem AVANTI-1 und

Drehwinkelsensor im Drehmoment-Drehwinkel-Verfahren auf seine

Präzision überprüft.

Das Ergebnis dynamisch geprüft: hervorragende Präzision!

Dynamisch kann bei Schatz bis 1.000Nm Drehmoment und Drehwinkel

geprüft werden. Höhere Drehmomentbereiche auf Anfrage.

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Literatur:

[1] VDI/VDE 2862 Blatt 2 Mindestanforderungen zum Einsatz von Schraubsystemen und –werkzeugen / Anwendungen im Anlagen-

und Maschinenbau sowie für Flanschverbindungen an drucktragenden Bauteilen, Düsseldorf, Beuth-Verlag 2014-09

[2] VDI/VDE 2645-Blatt 2 Fähigkeitsuntersuchung von Maschinen der Schraubtechnik, Maschinenfähigkeitsuntersuchung - MFU,

Düsseldorf, Beuth-Verlag 2014

[3] VDI/VDE 2645-Blatt 3 Vorentwurf

[4] VDI 2230-Blatt 1 Systematische Berechnung hochbeanspruchter Schraubenverbindungen, Düsseldorf, Beuth-Verlag 2003

[5] Isele, D. et al, Verhalten von Lackschichten in Schraubenverb., Schraubmontage 2014, VDI-Berichte Nr. 2219, 2014, S. 17-18

[6] Holger Junkers, nicht veröffentlichte Schulungsunterlagen zum Smarttorc-System, München, 2014, JUKO Technik

[7] VDI/VDE 2648 Blatt 2 Sensoren und Messsysteme für Drehwinkelmessung / Anweisung für die rückführbare Kalibrierung / Direkt

messende Drehwinkelsysteme, Düsseldorf, Beuth-Verlag Oktober 2009

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Fragen zum aktuellen Forschungsprojekt:

Haben Sie dieselbe Problemstellung?

Haben Sie Interesse, durch aktive Teilnahme die Ergebnisse mit zu gestalten?

Teilnehmer, welche sich in dieser Problemstellung wiederfinden und Interesse an den

Ergebnissen haben, sind herzlich eingeladen, an dem Projekt mit teilzunehmen.

Kontakt:

SmartTorc®

JUKO Technik GmbH

Herr Holger Junkers

Bgm.- Graf- Ring 28

82538 Geretsried

info@jukotechnik.de

Vielen Dank für Ihr Interesse!

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