Für die Verschraubung eines Bremssattels mit bis zu 600 Nm Drehmoment setzt Knorr-Bremse eine

Für die Verschraubung eines Bremssattels mit bis zu 600 Nm Drehmoment setzt Knorr-Bremse eine mobile Atlas-Copco-Schraubstation ein. Sie verschraubt prozesssicher und verbessert die Ergonomie. Eingesetzt wird der akkubetriebene Schrauber Tensor STB. (Bild: Atlas Copco Tools GmbH)

Flexibilität und Null-Fehler-Fertigung sind im Schienenfahrzeugbau gefragt, insbesondere bei sicherheitskritischen Bauteilen wie den Bremsen. Knorr-Bremse erfüllt die Anforderungen mit zum Teil kabellosen Schraubwerkzeugen der Atlas Copco Tools GmbH.

Von Michael Corban

ESSEN (rm). Trotz hoher Varianz genügen einige wenige Schrauber, um die zahlreichen Schraubfälle der Münchener abzudecken. Alle Verschraubungsdaten werden erfasst.

Fast 400 km/h schnell waren die Züge des Typs CRH3, mit denen China seine Hochgeschwindigkeits-Flotte weiter ausbaut, bei ihren ersten Testfahrten. Auch im Normalbetrieb werden bis zu 350 km/h erreicht. Daher müssen die Antriebe und erst recht die Bremsen besonders leistungsfähig sein und zuverlässig arbeiten. Die Verzögerungssysteme kommen von Knorr-Bremse. Man wird bis 2012 insgesamt 2 720 neue Wagen der CRH3-Flotte mit Brems- und Türsystemen ausstatten.

In der Regel sind die Lose jedoch kleiner, dafür aber die Schraubfälle zahlreich und teilweise komplex. Entsprechend umfangreich sind die Drehmomentvorgaben für die derzeit über 200 Bremsen-Varianten. Um diese effizient zu fertigen, greift Knorr-Bremse auf Tensor-ST-Werkzeuge von Atlas Copco Tools zurück. In deren Steuerungen lassen sich je nach Ausführung Schraubstrategien für bis zu 250 Verschraubungen hinterlegen und per Knopfdruck abrufen. Alle Verschraubungsdaten können per Netzwerk zentral erfasst und ausgewertet werden.

Die Datenverarbeitung ist für Knorr-Bremse ein wichtiger Punkt. Denn man will den Kunden gegenüber nachweisen können, mit welchen Drehmomenten die Verbindungen angezogen wurden. In einem ersten Schritt wurde dazu eine Werksnorm mit Schraubfallklassifizierung erarbeitet und in einem Workshop zusammen mit Atlas-Copco-Schraubexperten diskutiert.

Die Werksnorm bildet die Grundlage, auf der die Schraubdaten erfasst und bewertet werden. Zukünftig will man auf diese Daten zurückgreifen können, um Schraubprozesse zu analysieren und gegebenenfalls zu optimieren. Interessant dürfte das auch für das Iris-Managementsystem (International Railway Industry Standard) sein, an dessen Weiterentwicklung Knorr-Bremse beteiligt ist.

Will man Schraubdaten verschiedener Werkzeuge bei der hohen Anzahl von Varianten und Schraubfällen zuverlässig zusammenführen, muss man möglichst mit einem einzigen System arbeiten. Für die Schraubtechnik von Atlas Copco sprach, dass sich alle Werkzeuge – von Produktionsschlüsseln über handgehaltene Tensor-Winkelschrauber bis hin zu Einbauspindeln – einheitlich über die Tools-Net-Software für die Datensammlung und Prozessoptimierung im Netzwerk eignen.

Und beim Verschrauben von Bremssätteln mit bis zu 600 Nm Drehmoment hatte man seit über zehn Jahren gute Erfahrungen mit einer Station des schwedischen Herstellers gemacht.

Knorr-Bremse erhielt als erster Anwender den Produktionsschlüssel ST-Wrench, der heute fast alle herkömmlichen Drehmomentschlüssel ersetzt. Er eignet sich besonders gut für Drehmomente von 15 bis 60 Nm und Probleme lassen sich mit ihm schnell erkennen. Meldet der Schlüssel beispielsweise ein „Nicht-in-Ordnung“ (N.i.O.), könnte dies mit der noch laufenden Umstellung auf Chrom-VI-freie Schrauben und den sich damit ändernden Reibwerten zu tun haben.

Auf diese Weise erleichtert das Werkzeug die Schraubfallanalyse und eignet sich auch für die Ermittlung von Weiterzugmomenten im Rahmen der prozessnahen Qualitätssicherung. Alle Verschraubungsdaten lassen sich beim akkubetriebenen Werkzeug drahtlos per WLAN vom Schlüssel in das Tools-Net-Netzwerk übertragen.

Daneben setzt Knorr-Bremse auch Tensor-ST-Schrauber ein, gesteuert von Power-Focus-Controllern mit ihren vielfältigen Möglichkeiten. Die Programmierung erfordert zwar eine Einarbeitung, aber das System ist klar strukturiert, so dass man schnell voran kommt. Andere Systeme sollen deutlich komplizierter sein.

Über die Steuerung der Schrauber lassen sich die Schraubprozesse im Rahmen der Werkerführung einfach kontrollieren. So wird beispielsweise der Schrauber erst freigegeben, wenn zuvor bestätigt wurde, dass das Schraubensicherungsmittel aufgetragen ist. Funk-Tags (Transponder) stellen sicher, dass der Werker stets die richtige Nuss wählt und die dazu passenden Parameter in der Steuerung aufgerufen sind. Alle wichtigen Informationen sehen die Mitarbeiter nach dem Scannen der Bauteilnummer per Barcode sofort auf dem Bildschirm vor sich.

Mit der Einführung aufeinander abgestimmter Schraubtechnik und der zugehörigen Datenerfassung kann Knorr-Bremse nun auch im Detail die Zusammenarbeit zwischen Entwicklern und Fertigungsspezialisten weiter verbessern. Die Basis dazu haben sich die Münchner mit dem Projekt Cope (Competence in Product Engineering) erarbeitet, in dem der komplette Produktentstehungsprozess neu strukturiert wurde. Als ein Teilaspekt spielen dabei künftig auch die Schraubtechnik und die Absicherung der Schraubprozesse eine wichtige Rolle.

Im Rahmen des Simultaneous Engineering stellen dann die Konstrukteure zusammen mit Schraubspezialisten frühzeitig sicher, dass die Klemmkraft einer Verbindung ausreicht. Als Fernziel erreicht Knorr-Bremse auf diese Weise auch über die Schraubwerkzeuge eine Durchgängigkeit in den Engineering-Prozess hinein.

Vor allem hinsichtlich Qualitätssicherung, Dokumentation und Ergonomie hat man bereits Fortschritte gemacht. Knorr-Bremse hat dazu die Montageprozesse bis in die kleinen Details durchleuchtet, was unter anderem zu einigen Standards über mehrere Gerätetypen hinweg führte. Das erleichtert es den Münchnern auch, die Vielfalt der langlebigen Komponenten (40 Jahre) zu beherrschen.

Kürzlich sind die Bremsen einer Straßenbahn nach 930 000 km Laufleistung gewartet und wieder eingebaut worden. Eine Straßenbahn bremst, verglichen mit einem ICE, quasi permanent. Das setzt Werkzeuge und Prozesse voraus, die ebenfalls so lange halten oder die sich bei Bedarf austauschen lassen.

Atlas Copco erfüllt diese Anforderungen vor allem mit der Rapid Backup Unit (RBU). Mit ihr lässt sich eine bestimmte Funktionalität auf „leere“ Hardware übertragen. Wer einen älteren Power-Focus-3000-Controller besitzt, kann diesen durch ein aktuelles 4000er-Modell ersetzen, das RBU-Modul aufstecken und weiterarbeiten. Auf diese Weise hält das Modul auch die Ausfallzeiten gering.