Desoutter: Mit Elektroschrauber exakt montieren

Mikromechanik prozesssicher montieren

| Redakteur: Konrad Mücke

Prozesssicher lassen sich elektromechanische und elektronische Bauteile unter anderem für die Elektromobilität sowie die Luft- und Raumfahrt mit Kleinst-Elektroschraubern montieren, die mit statischen Drehmomentaufnehmern auf ihre Funktion und Genauigkeit geprüft sind.
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Prozesssicher lassen sich elektromechanische und elektronische Bauteile unter anderem für die Elektromobilität sowie die Luft- und Raumfahrt mit Kleinst-Elektroschraubern montieren, die mit statischen Drehmomentaufnehmern auf ihre Funktion und Genauigkeit geprüft sind. (Bild: Jonas Andersson / Desoutter)

Bei filigranen Montageprozessen, zum Beispiel auf Leiterplatten, ist die Qualität sorgfältig zu überwachen. Das betrifft speziell die Drehmomente der Elektroschrauber. Desoutter hat dafür statische, hochgenaue und sensible Drehmomentaufnehmer verwirklicht.

Für die Automobilindustrie, die Luftfahrt, die Medizintechnik und die Telekommunikation ist eine zunehmende Anzahl mikromechanischer und elektronischer Baugruppen zu montieren. Dabei müssen die Schraubwerkzeuge bei sehr kleinen Drehmomenten arbeiten. Diese sind zu steuern, zu überwachen und zu dokumentieren. Zum produktiven Schrauben eignen sich beispielsweise die Elektroschrauber der Baureihe Nano Driver ERXS von Desoutter. In ihnen sind Messwertgeber integriert. Um letztere hinsichtlich ihrer zuverlässigen Funktion und Genauigkeit prüfen zu können, stellt der Hersteller der Elektroschrauber nunmehr auch statische Drehmomentaufnehmer zur Verfügung.

Maschinenfähigkeit selbst prüfen

Für jede Variante seiner Kleinst-Elektroschrauber Nano-Driver stellt der Hersteller jeweils einen passenden statischen Aufnehmer zur Verfügung. Dieser ist auf den jeweiligen Drehmomentbereich exakt abgestimmt. Wie Lukas Kois, Produktmanager beim Schraubtechnik-Spezialisten Desoutter GmbH in Maintal erläutert, ermöglichen die Dremomentaufnehmer DSTxs künftig eine Untersuchung der Maschinenfähigkeit bei Elektroschraubern im Bereich kleinster Drehmomente. «Zudem bieten wir dem Anwender ein Simulatoren-Set, die sogenannte DJS-Set-Box. Mit ihr können die Schrauber unter vier Testbedingungen – harter und weicher Schraubfall bei minimalem beziehungsweise maximalem Drehmoment – geprüft werden», fügt Kois hinzu. Als harte Schraubfälle bezeichnet man insbesondere Verschraubungen von Metall auf Metall. Die Montage in Kunststoff, mit zwischengelegten Dichtungen oder Unterlegscheiben bezeichnet man dagegen als weiche Schraubfälle. Das Schrauben unter diesen unterschiedlichen Bedingungen erfordert jeweils angepasste Schraubstrategien. Mit den Sensoren und dem Simulatoren-Set können Anwender nun sämtliche Elektroschrauber, die bei kleinsten Drehmomenten arbeiten, auf ihre Genauigkeit und Eignung für die jeweilige Montageaufgabe hin prüfen. Das bezeichnet man als Maschinenfähigkeitsuntersuchung, MFU. Der Spezialist für Schraubtechnik in Maintal empfiehlt dafür auf einer geführten Prüfstation zu messen. Nur so lassen sich wiederholbare, dokumentierbare Bedingungen schaffen. Dazu gehört unter anderem, das Werkzeug, die zu verbindenden Teile und die Drehmomentaufnehmer exakt auszurichten.

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Prozesssicher montieren

Insbesondere bei filigranen Montageprozessen stellen die ausführenden Unternehmen zunehmend strengere Forderungen an die Qualität der Montage. Insbesondere sollen die Prozesse in grossen Serien sicher, zuverlässig und dokumentiert ablaufen. Das betrifft vor allem die zunehmende Anzahl an Komponenten für Automobilelektronik. Diese wird unter anderem für Fahrerassistenzsysteme, Karosserieelektronik, Entertainment, Antriebsstrang und Sicherheitssysteme benötigt. Einhergehend werden zahlreiche kleine und kleinste Leiterplatten eingesetzt, die meist mit Mikroschrauben montiert werden. In Verbindung mit den Forderungen nach Prozessüberwachung und -dokumentation (Industrie 4.0) müssen fortlaufend Daten erfasst werden. Wie Lukas Kois berichtet, nutzen deshalb die Produktionsbetriebe statt manueller Schraubendreher und Druckluftwerkzeuge immer häufiger elektrisch angetriebene Schraubwerkzeuge, die bei sehr niedrigen Drehmomenten arbeiten. Diese können handgeführt, in einem Werkzeugständer befestigt oder gar mit Roboter- und Handlingzellen vollständig automatisiert sein.

Optimierte Elektroschrauber

Für derartige Schraubverbindungen bietet der Hersteller Desoutter die Elektroschrauber Nano Driver ERXS mit integriertem Messwertaufnehmer. Sie können Schrauben bei sehr kleinen Drehmomenten gesteuert eindrehen. Dabei kann die Montage überwacht und dokumentiert werden. Die handlichen Werkzeuge gibt es in drei Ausführungen. Sie arbeiten bei 0,06 bis 0,8 Nm Drehmoment bis maximal 1000 min -¹ Drehzahl. Gestartet wird der Schraubvorgang über einen Andruck- und Hebelstarter. Nur 216 mm lang, 300 g leicht und ausgeführt mit einem weichen, rutschhemmenden Griff kann der Bediener ergonomisch günstig und komfortabel mit ihnen arbeiten. Die Kleinst-Elektroschrauber eignen sich auch für das sogenannte KoALa-Verfahren. Diese spezielle Schraubstrategie nutzt man beim Montieren unterschiedlich harter und weicher Bauteile. Dabei wird die Anlage des Schraubenkopfs überwacht und bereits beim Programmieren berücksichtigt. Das sorgt für eine höhere Qualität der Montage verglichen mit der einfacheren Strategie, nur die Drehmomente oder Drehwinkel zu steuern und zu überwachen.

Auf kleinste Drehmomente prüfen

Anwender können die Prozesssicherheit ihrer Schraubmontage weiter steigern, indem sie die Elektroschrauber der Baureihe Nano-Driver regelmässig mit den Messwertaufnehmern DSTxs prüfen. Diese Sensoren können an mobile Messgeräte der Reihe Delta von Desoutter angeschlossen werden. Sie liefern zum einen Minimal-, Maximal- und Mittelwerte, zum anderen die Standardabweichung sowie die Cm- und die Cmk-Werte. Ihre Messunsicherheit beträgt ± 0,5 Prozent über den gesamten Messbereich. Speziell für kleinste Drehmomente gibt es zur Variante DSTxs 20 einen Adapter, der bei Messungen zur Maschinenfähigkeit bei weniger als 0,2 Nm sehr genau arbeitet. Sämtliche für den Prüfbericht relevanten Daten, wie Variante des Aufnehmers, Seriennummer, Empfindlichkeit, Nennlast und Prüfdatum, können vom eingebauten Speicher (Smart-Chip) abgerufen werden. Als Option verwirklicht die Projektabteilung bei Desoutter Prüfstationen oder Roboterzellen mit bereits installierten und integrierten Messwertaufnehmern.

Programmierte Montageprozesse

Die Elektroschrauber der Reihe Nano-Driver verfügen über Anschlussgewinde M20. So lassen sie sich in Montagelinien integrieren. Sie arbeiten bei maximal +/- 0,5 Prozent Drehmomenttoleranz über 6 Sigma sehr wiederholgenau. Vier LED, davon zwei flexibel programmierbar, liefern eine zuverlässige Meldung. In Verbindung mit der integrierten Vakuumabsaugung können mit Flügel- und Halbmondbits auch kleinste Schrauben nach dem Prinzip Pick-and-Place aufgenommen und geschraubt werden. Die Vakuumpumpe kann direkt über die Steuerung CVIXS der Elektroschrauber von Desoutter gesteuert werden. Bis zu 50 Parametersätze mit jeweils maximal 15 Phasen lassen sich programmieren und speichern. kmu . SMM

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