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Bild: Atlas Copco Tools 22 Produktion Schwerpunkt : Fertigungstechnik 30. April 2009 • Nr. 17-18 Schraubtechnik Audi: Modulare Steuerungen für schnellen Umbau von Michael Corban Produktion Nr. 17-18 , 2009 ESSEN (mg). Dass aufwändige Schraubtechnik nicht zwangsläufig platzraubende Schaltschränke voraussetzt, zeigt die A4-Fertigung bei Audi. Kompakte Power-Focus- und Power- Macs-Steuerungen kommen auf kleinstem Raum unter. Bei Bedarf lässt sich die Produktion flexibel umbauen. „Fläche ist kostbar“, sagt Wolfgang Rockenberger, Leiter Schraubcenter für die Fertigung der Typen A4 und A6 bei Audi in Neckarsulm. „Als wir diese vorhandene Halle für den Serienstart im Herbst 2007 vorbereitet haben, mussten wir um jeden Quadratmeter Fläche ringen. Da haben wir auf platzraubende Schaltschränke gern verzichtet.“ Das konnte der Automobilbauer auch, denn die Power- Focus- und Power-Macs-Steuerungen für die Schraubtechnik von Atlas Copco Tools benötigen so gut wie keine Stellfläche. Als Stand-alone-Lösungen lassen sie sich laut Herstellerangaben ohne großen Aufwand leicht an jeder Station unterbringen. Auch wenn – wie zum Beispiel im Sommer 2008 am Band der Hinterachse oder bei Änderungen der Stückzahlen – Teile der Fertigung umgebaut werden müssen, zeigt sich die Technik flexibel. „Müssten wir dann auch noch die Schaltschränke verset- Mit einem Blick auf das Werkzeug oder alternativ auf die Steuerung kann der Werker den Status der Verschraubung erfassen. Sollte eine N.i.O.-Meldung einen Fehler anzeigen, kann dieser direkt ‚im Takt‘ behoben werden. zen, würde das einen gigantischen Mehraufwand bedeuten“, betont Rockenberger. Die resultierenden Kosten wären entsprechend hoch. „Einen Power Focus oder Power Macs umzuhängen, ist dagegen kein Problem.“ Das modulare Konzept der Controller, insbesondere der neuen 4 000er Baureihen, unterstützt Anwendungen von der handgehaltenen Ein-Schrauber-Lösung bis zum fest eingebauten Mehrfach-Schraubsystem. Zusammen mit den High-End-Tensorschraubern der Baureihen S und ST, die an fast jedem Arbeitsplatz verwendet werden, lässt sich die Montage nicht nur umfassend kontrollieren, sondern können auch Daten zur Prozessüberwachung übermittelt werden. Dies erlaubt es, selbst die sicherheitskritischen A-Verschraubungen in der Automobilindustrie prozesssicher zu beherrschen. S- und ST-Tensoren sind genau, schnell und ergonomisch Für Wolfgang Rockenberger versteht es sich daher von selbst, dass für alle A-Verschraubungen nur gesteuerte Schrauber der Prozesssicherheitsstufe 4 eingesetzt werden. Die Einbauspindeln der Serien ETX und QST von Atlas Copco erfüllen die Anforderungen ohnehin, und unter den handgehaltenen Werkzeugen eignen sich speziell die genannten S- und ST-Tenso- An der Fügestation, der sogenannten Hochzeit, werden Fahrgestell und Karosserie verbunden. Hier bewähren sich die kleinen Steuerungsgehäuse besonders, denn die früher erforderlichen Schaltschrankbatterien können entfallen. Der zusätzliche Platz erleichtert den Fertigungsplanern die Arbeit. ren: „Die sind nicht nur extrem genau, sondern auch sehr schnell und ergonomisch in der Handhabung“, betont Rockenberger. „Sie werden wegen ihres Motors nicht so heiß wie andere Werkzeuge, weshalb unsere Mitarbeiter sie gern in die Hand nehmen.“ Die zugehörigen Power-Focus-Steuerungen kontrollieren zudem unter anderem Anzahl sowie Vollständigkeit der Verschraubungen und überprüfen mittels unabhängiger Messwertaufnehmer für Drehmoment und Drehwinkel, ob die Schraube sitzt. Der Mitarbeiter an der Linie erhält umgehend eine Rückmeldung über den Status, so dass er einen etwaigen Fehler sofort beheben könnte; denn teure Nacharbeit soll weitgehend ausgeschlossen werden. Die i.O.- und n.i.O.-Meldungen (i.O./n.i.O. = ‚in Ordnung‘ beziehungsweise ‚nicht in Ordnung‘) zeigen einerseits die Werkzeuge selbst mit ihren Leuchtdioden an, zum anderen lassen sich Ergebnis und Statusanzeige auf den Displays der neusten Steuerungen von Atlas Copco auch direkt ablesen. Bei Einsatz eines Schaltschrankes wäre das nicht möglich. Zur Dokumentation werden alle Daten von den Steuerungen über ein standardisiertes XML-Protokoll an die übergeordneten Systeme weitergeleitet. Die Software dazu wurde von Synatec programmiert, und Wolfgang Rockenberger betont, dass „jeder neue Schrauber, den wir einbinden Produktion Nr. 17-18 , 2009 WINDACH (mg). Im Teilchenbeschleuniger des schweizerischen CERN sind Hochstromtransformatoren im Einsatz. Mit dabei: Delo-Klebstoff, der für Stabilität und Festigkeit der Spule in den Hochstromtransformatoren sorgt. „Die von uns entwickelten Hochstromtransformatoren dienen der Hochstromversorgung für supraleitende Magnete des Large Hadron Colliders im CERN“, erläutert Konrad Fersch, Geschäftsführer von Fersch Wickeltechnik. Das LHC ist der größte Teilchenbeschleuniger welt- wollen, das XML-Protokoll nach diesen Standards übermitteln und auch interpretieren können muss“. Zusammen mit der Kennnummer des jeweiligen Fahrzeugs speichern die Neckars ulmer neben Drehmoment und -winkel auch Datum, Uhrzeit und Status. Dies ermöglicht neben der Prozessüberwachung eine spätere Analyse oder Rückverfolgung. Auch bei den funktionskritischen B-Verschraubungen will Audi deshalb künftig ausschließlich auf gesteuerte Schraubtechnik setzen. „Das können allerdings auch etwas einfachere Elektroschrauber der Prozesssicherheitsstufe 3 sein“, sagt Rockenberger. „Wir müssen nur sicherstellen, dass die Fehlermeldungen direkt an der Station zu sehen sind und die Mitarbeiter noch im Takt korrigieren können.“ Mit einer Ausnahme: Für Elektronikverschraubungen reicht Stufe 3 nicht aus; hier sind die Anforderungen weit höher. Selbst wenn sie weder sicherheits- noch funktionskritisch wären, fordern die Arbeitsvorschriften dennoch für alle Elektronikverschraubungen eine Montage auf der Stufe 4. Damit alle Steuerungen die korrekten Schraubprogramme wählen, wird an jeder Station die Kennnummer des jeweiligen Fahrzeugs über einen RFID- Transponder an der Motorhaube ausgelesen. „Zusätzlich lässt sich über Schraubfallnummern in den Steuerungen das passende Programm mit den Verbindungstechnik Delo-Klebstoff in CERN weit. In ihm werden in gegenläufigen Vakuumröhren Teilchen über starke magnetische Felder auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und zur Kollision gebracht. Jeder der Transformatoren liefert einen Dauerstrom von 1 200 Ampere. Drei dieser Transformatoren werden in einem Rack jeweils zusammengeschaltet, so dass jeder Umrichter einen Dauerstrom von 3 250 Ampere generiert. „Unser Klebstoff kommt gleich zweimal zum Einsatz“, sagt Ulrich Wiedenmann, Vertriebsingenieur bei Delo. „Zum einen klebt unser Epoxidharz die einzelnen polyesterharzgetränkten Kup- Nietmuttern Schweißfreie Verbindungen Produktion Nr. 17-18 , 2009 DÖRZBACH (mg). Mit einer neuen Generation an Nietmuttern erschließt Arnold & Shinjo jetzt auch schweißfreie Verbindungslösungen für hochfeste, press- oder formgehärtete Stähle mit Blechdicken von 0,4 bis 2,5 mm. Dabei erweist sich die Systemphilosophie aus Verbindungselement und Verarbeitungstechnik als besonders sichere und um durchschnittlich 30 % kostensparende Alternative zum herkömmlichen Punktschweißen, so der Hersteller. Die neue HR-Nietmutter entspricht den erhöhten Anforderungen, die speziell die Automobilindustrie hinsichtlich Gewichtsreduzierung, schonender Halbzeugverarbeitung und einem steigenden Anteil hochfester Bleche an die Verbindungselemente stellt. Das mechanische Nietverfahren ermöglicht die vollautomatisierte Integration der Nietmut- Montage mit Tensor ST am Bremssattel. Im Hintergrund sind vier platzsparendeSteuerungen zu sehen. richtigen Parametern aktivieren“, erläutert Rockenberger. „Denn an Cabrios sind zum Teil andere Verschraubungen nötig als an einer Limousine, an einem Frontantrieb andere als beim Quattro, und selbst bei Rechts- und Linkslenkern gibt es Unterschiede.“ Atlas-Copco-Techniker unterstützen Prozessoptimierung Die geeigneten Parameter ermittle man schon bei der Montage der ersten Prototypen in der Vorserie. Die Spezialisten des Schraubcenters prüfen dort zunächst, ob sich die Ergebnisse der CAD-Simulation zur Zugänglichkeit bestätigen, ob die Fügeachsen fluchten oder beispielsweise die Winkelköpfe der geplanten oder vorhandenen Schrauber passen. „Sonst müssen wir etwa überlegen, ob wir einen kleineren Schrauber verwenden können, dessen Drehmomentbereich dennoch ausreicht, oder ob wir eine Verlängerung benötigen, um die Montage durchzuführen.“ Anschließend interessiere man sich vor allem für die Schraubfallhärte, um die Werkzeuge entsprechend anzusteuern. Die Standard-Parametrierung vor der Inbetriebnahme wird dabei von erfahrenen Atlas-Copco- Technikern übernommen, die anschließend auch bei der Prozessoptimierung unterstützen. www.atlascopco.de ferbandwicklungen mit der dazwischen eingefügten Aramid-Folie zusammen. Zum anderen wird mit dem Klebstoff der komplette Spulenkörper auf der Aluminium-Kühlplatte befestigt.“ Die Vorteile des Klebstoffs: Er ist temperaturbeständig und weist gute Festigkeiten auf der kaschierten Kupfer- sowie Aramidfolie auf, so Delo. Der Klebstoff muss die extrem hohen magnetischen Kräfte aushalten. www.delo.de ter in die vorhandene Lochung mit lagerichtig und verdrehsicher befestigten Muttern im fertigfallenden Bauteil. Die HR-Mutter weist hochwertige Materialgüten der Festigkeitsklassen 8 und 10 auf sowie hohe Auszugskräfte und Drehmomentwerte. www.arnold-shinjo.de Bild: Delo Bild: Arnold & Shinjo
Bild: API 30. April 2009 • Nr. 17-18 Fachmesse Control Klassiker der Qualitätssicherung Produktion Nr. 17-18 , 2009 STUTTGART (sm). Die 23. Control, die vom 5. bis 8. Mai 2009 in der Landesmesse Stuttgart stattfindet, legt den Fokus auf das Kernthema Qualitätssicherung, wagt aber auch einen intensiven Seitenblick auf praxisaktuelle Zukunftsthemen. Mit dem Kernthema ‚Qualitätssicherung‘ wurde die Control zur weltweit anerkannten Leitmesse. Um die Branchen-Vorreiterrolle auch für die Zukunft sicherzustellen, werden alle Aspekte, Technologien, Produkte, Systeme und Dienstleistungen rund um die industrielle Qualitätssicherung in allen relevanten Bereichen dem technischen Fortschritt angepasst. Darüber hinaus öffnet die ‚neue‘ Control 2009 den Horizont für alle ebenfalls prozesskettenrelevanten Komplementär- und Servicethemen. Indem sie ab 2009 z. B. solche artverwandten Themen wie Visionsysteme und Bildverarbeitung noch stärker berücksichtigt und außerdem der Mikromesstechnik (Messtechnik für Kleinst- und Mikroteile), der industriellen Wäge- und Zähltechnik sowie der sich schnell technologisch weiterentwickelnden Sensortechnik mehr Raum als je zuvor einräumt, bie- Laser Tracker tet sie den Ausstellern mehr Möglichkeiten und Zusatznutzen. Auch die 23. Control trägt als Leitthema natürlich die Qualitätssicherung, berücksichtigt jedoch im Sinne der Prozessketten-Philosophie die Einflussfaktoren auf alle Belange etwa in Schnelle Kalibrierung von Werkzeugmaschinen Produktion Nr. 17-18 , 2009 HEIDELBERG (sm). Die Kalibrierung von Werkzeugmaschinen war bisher sehr zeitaufwändig. Automated Precision Inc. (API) hat jetzt basierend auf dem Laser Tracker eine schnelle Lösung entwickelt. Sie wird auf der Control erstmals gezeigt. API, Anbieter von mobilen Messsystemen für den industriellen Einsatz, stellt das ‚Volumetric Error Compensation System’ (VEC) vor. VEC ist eine völlig neue Methode zur Verbesserung der volumetrischen Genauigkeit von großen Werkzeugmaschinen durch ein integriertes System, das aus dem API Laser Tracker 3, dem auf einer Spindel montierten API Active Target, einer Kalibrierungs-Software sowie einem Kompensations-Interface zur Maschinensteuerung besteht. Rainer Lott, General Manager Services and Engineering von API, erläutert: Bild: Schall „Werkzeugmaschinen-Hersteller und -Anwender haben über 20 Jahre lang nach einem Verfahren gesucht, das die Genauigkeit verbessert und im selben Zuge die Ausfallzeiten während der Kalibrierung reduziert. Unsere ‚Volumetric Error Compensation‘ erlaubt nicht nur eine signifikante Verbesserung der volumetrischen Genauigkeit, sondern auch der Prozessfähigkeit einer Maschine mit drei, vier, fünf oder sechs Achsen.“ Im Rahmen einer Wechselwirkung von Tracker und Active Target hält das System einen konstanten Messkontakt, dabei verfährt die Werkzeugmaschine in bis zu 400 vorab berechnete Positionen, die eine Punktwolke innerhalb des Arbeitsbereichs der Maschine bilden. An diesen Punkten wird der aktuelle Standort mit dem Tracker 3 und dem Active Target vermessen und anschließend den geforderten Positionen gegenübergestellt. Die durch API und Boeing entwickelte Software berechnet schließlich Kompensationswerte, die die Positionierfehler der Maschine um ein Erhebliches reduzieren. Diese Werte werden im nächsten Schritt anhand einer Simulation durch die Software als richtig und genau für die volumetrische Kompensation validiert, bevor sie auf die Maschinensteuerung geladen werden. Die Vermessungsdauer mit dem Laser Tracker beträgt wenige Stunden, während man mit den traditionellen Messmethoden ein bis zwei Wochen einkalkulieren muss. Außerdem minimiert die schnelle Kalibrierung Kompensationsfehler. Halle 3, Stand 3108 Die schnelle Kalibrierung von Werkzeugmaschinen ermöglicht VEC von API. Messe-Special : Control Produktion 23 Die industrielle Messtechnik ist ein Kernthema der Qualitätssicherungs- Fachmesse Control. der Produktion und Montage. Die Hardware wie die Software wandeln sich. Die Trendthemen Energieeffizienz, Leichtbau, Ressourcenschonung, Recycling, Mikrosystemtechnik, Bionik und Nanotechnologie sind elementarer Bestandteil in Forschung und Entwicklung neuer Produkte und Herstellungstechnologien. Automatisierung verbessert Produktivität und Qualität Die damit einhergehenden Veränderungen erfordern eine neue oder zumindest erweiterte Sichtweise. Zumal sich die QS-Strategien und die Ausrüstungen für die Qualitätssicherung nicht nur den aktuellen wie den künftigen Rahmenbedingungen anpassen müssen, sondern sich speziell in konjunkturell kritischen Jahren auch wirtschaftlichen Sachzwängen sehr flexibel anzupassen haben. Technologische Entwicklungen in den Bereichen 3D- Messtechnik, Visionsysteme, Bildverarbeitung, Sensortechnik und Mikrotechnik sorgen immer wieder für regelrechte ‚Automatisierungs-Schübe‘. Produktion Nr. 17-18 , 2009 Wie viel Zeit schenkt ein absolutes Messgerät? Rahmenprogramm Sonderschau ‚Berührungslose Messtechnik‘ ERLANGEN (sm). Die Sonderschau ‚Berührungslose Messtechnik‘ auf der Control 2009 will einen Beitrag zur Verbreiterung der Akzeptanz berührungsloser Messtechnik leisten, indem an ausgewählten Exponaten die Konstruktionsprinzipien, Eigenheiten und Grenzen der neuen Messmöglichkeiten demonstriert werden. Die exakte Einhaltung geometrischer Abmessungen spielt bei der Qualitätssicherung in der Produktion eine große Rolle. Der Einsatz mechanischer Messmethoden ist häufig sehr zeitaufwändig und wird deshalb meist nur an Stichproben vorgenommen. Mit der berührungslosen optischen Messtechnik werden die Messungen derzeit etwa zehn- bis tausendfach beschleunigt, was zusammen mit günstigen Systemkosten einen breiteren Einsatzbereich eröffnet und in manchen Fällen sogar die Umsetzung von Null-Fehler-Konzepten in der Produktion erlaubt. Wegen des im Vergleich zu mechanischen Messmethoden völlig anderen Funktionsprinzips und wegen der fehlenden Erfahrung in manchen Anwendungsgebieten bestehen oft Zeit ist unbezahlbar. Deshalb setzt HEIDENHAIN mit absoluten Längen- und Winkel mess geräten für Werkzeugmaschinen neue Maßstäbe in puncto Zeit und Funktio nalität – ohne mehr zu kosten. Denn das Referenzpunktfahren erübrigt sich, und die Nebenzeiten Ihrer Maschinen werden reduziert. Das spielt besonders bei der Inbetriebnahme und beim Wiederanfahren von verketteten Anlagen eine zentrale Rolle. Und im Falle eines Falles senden unsere Messgeräte Warn signale, die Ihnen nicht nur eine rechtzeitige Reaktion, sondern auch eine bessere Planung ermög lichen. Damit schenken wir Ihnen und Ihren Ma schinen etwas mehr Zeit. DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH, 83292 Traunreut, Deutschland, Telefon: (08669) 31-0, http://www.heidenhain.de, E-Mail: info@heidenhain.de Das Messsystem zur 3-D-Oberflächeninspektion SPARC erfasst, dreidimensionale, stetige Oberflächen in Echtzeit. noch Vorbehalte und Unsicherheiten bei potenziellen Anwendern. Die Sonderschau findet mit Unterstützung der P. E. Schall GmbH & Co. KG, den Mitgliedern des Messebeirats und der Fraunhofer-Allianz Vision statt. Fol- gende Themen werden präsentiert: ■ Optische Vermessung flacher, frei geformter Teile – Visual Contour Digiti- HEIDENHAIN auf der CONTROL in Stuttgart 05.05. bis 08.05.2009 Halle 1, Stand 1410 Absolute Längen- und Winkelmessgeräte Winkelmessgeräte Längenmessgeräte Bahnsteuerungen Positionsanzeigen Messtaster Drehgeber zer ■ 3D-Geometrie-Messroboter mit frei- er Positionierung des Prüfobjekts ■ Optische, modulare Prüf-, Mess- und Sortieranlage Bue-top ■ Weißlicht-Interferometrie zur Messung dünner Schichten – Talysurf CCI Lite ■ 3D-Oberflächeninspektion an bewegten Objekten – SPARC Halle 1, Stand 1612 Bild: Fraunhofer
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Seite 9 und 10: 30. April 2009 • Nr. 17-18 Specia
Seite 11 und 12: 30. April 2009 • Nr. 17-18 Wirtsc
Seite 13 und 14: Bild: Cabka GmbH Vorsprung durch Wi
Seite 15 und 16: Bilder: Hirschvogel / Fraunhofer IP
Seite 17 und 18: Bild: Ernst Friedrich Heuer GmbH 30
Seite 19 und 20: Bild: Brevetti Stendalto GmbH 30. A
Seite 21: 30. April 2009 • Nr. 17-18 Schwer
Seite 25 und 26: Bild: Mahr 30. April 2009 • Nr. 1

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