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(c) 16.01.2014 Neue Richtlinienanforderungen und Lösungen mit der Eco2Touch
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(c) 16.01.2014 Neue Richtlinienanforderungen und Lösungen mit der Eco2Touch
Neue Richtlinienanforderungen
für handgeführte Schraubsysteme
Lösungen mit der Eco2Touch
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(c) 16.01.2014 Neue Richtlinienanforderungen und Lösungen mit der Eco2Touch
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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(c) 16.01.2014 Neue Richtlinienanforderungen und Lösungen mit der Eco2Touch
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
Vielen Dank für Ihr Interesse!
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