Ein wichtiges Hilfsmittel - der Drehmomentprüfstand
Der Drehmomentprüfstand ist ein wichtiges Hilfsmittel bei der Entwicklung und Optimierung von Hydraulik-Rohrverschraubungen
Zur Ausstattung des Technologiezentrums von STAUFF gehört unter anderem auch ein Drehmomentprüfstand, mit dem die Anzugsmomente von hydraulischen Rohrverschraubungen ermittelt und dokumentiert werden. Der Prüfstand simuliert die manuelle Montage einer Verschraubung und ist ein wichtiges Hilfsmittel bei der Entwicklung neuer bzw. der laufenden Optimierung vorhandener Baureihen.
Für die Monteure und Servicetechniker von hydraulischen Anlagen ist es ein völlig selbstverständlicher Bewegungsablauf: Sie setzen ein Werkzeug an und verschrauben eine Rohrverbindung. Die letzte volle Umdrehung des Montagewegs wird durch einen deutlichen Anstieg des Drehmomentes, dem sogenannten Druckpunkt, eingeleitet.
Wird ein Qualitätsprodukt eingesetzt und ordnungsgemäß montiert, kann der Monteur sicher sein, dass die Verschraubung zuverlässig abdichtet
Typischer Drehmomentanstieg
Ein Blick auf die Montage von Schneidring-Rohrverschraubungen
Relevante Größe bei Entwicklung und Produktion
Dieser Vorgang wird im Technologiezentrum von STAUFF an einem Prüfstand nachgestellt und dokumentiert. Der Prüfstand vollzieht genau das nach, was der Monteur an der Anlage tut: Er verbindet die beiden Hälften einer Rohrverschraubung und erfasst kontinuierlich das Anziehdrehmoment, das aufgebracht wird bzw. werden muss. Mit dem Prüfstand lassen sich auch weitere Kenngrößen wie Drehwinkel, Vorspannkraft und Gewindemoment ermitteln. Es können Drehmomente bis 3000 Nm gemessen werden.
Ein Testzyklus an diesem Prüfstand ermittelt somit den Drehmomentverlauf und -anstieg bei der Montage von Rohrverschraubungen sowie das absolut aufzubringende Drehmoment bei Montageende. Die Testergebnisse haben große Bedeutung sowohl für die (Weiter-) Entwicklung von Rohrverschraubungen als auch für die produktionsbegleitende Qualitätssicherung. Denn letztlich ist das Drehmoment eine wesentliche Führungsgröße bei der Entwicklung und bei der Anwendung von Rohrverschraubungen.
So niedrig wie möglich – so hoch wie nötig
Aus Sicht der Entwickler gelten dabei zwei Grundsätze. Der erste: Das Montagedrehmoment muss so niedrig sein, dass sich die Verschraubung komfortabel montieren lässt. Zu hohe Drehmomente können insbesondere bei großen Größen nicht mehr ohne Probleme aufgebracht werden. Dann ist entweder eine Verlängerung des Schraubenschlüssels erforderlich oder aber ein zweiter Mitarbeiter, der den Monteur unterstützt. Beides kann angesichts der immer begrenzter werdenden Bauräume von stationären und mobilen Maschinen schwierig bis unmöglich sein.
Der zweite Grundsatz: Das Drehmoment am Ende des Montageweges muss zugleich so hoch sein, dass auch unter den zu erwartenden ungünstigen Bedingungen (Vibration!) ein selbsttätiges Lösen und damit ein Leckagerisiko dauerhaft ausgeschlossen werden kann. Hier ist die enge Beziehung zu einem weiteren Prüfparameter von Bedeutung: Beim Montageende muss eine definierte Vorspannung verhindern, dass sich die Verschraubung löst. Außerdem sollte das Drehmoment am Montageende so stark ansteigen, dass der Bediener es zuverlässig bemerkt. So lassen sich Übermontagen vermeiden, die eine häufige Ursache für Schäden bzw. Leckagen an Rohrverschraubungen sind.
„Fenster“ für optimale Anzugsmomente
Aus diesen beiden Leitlinien ergibt sich für die Entwickler ein Bereich für die optimalen Anzugsdrehmomente, in dem (bei manueller Montage) das Risiko von Über- als auch Untermontage minimiert werden können. Dieses Drehmomentfenster gilt es zu erreichen.
Das gilt selbstverständlich nicht nur für die Entwicklung neuer bzw. die Optimierung vorhandener Baureihen, sondern auch für Tests von Verschraubungen aus laufender Produktion im Sinne der fertigungsbegleitenden Qualitätsprüfung. Für diese Aufgabe wird der Drehmomentprüfstand bei STAUFF ebenfalls genutzt. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Montage mit überhöhtem Drehmoment.
Stellschrauben für Verbesserungen finden
Der Drehmomentprüfstand ermöglicht es den STAUFF Entwicklern, auch „Feinarbeit“ bei der Optimierung von Verschraubungen zu leisten und neue Verfahren und Werkstoffe zu erproben. Hier hat STAUFF in der Vergangenheit schon viel erreicht. Zum Beispiel konnte der Drehmomentverlauf durch die Glättung des Kegelmantels von Schneidringen verbessert werden. Auch die Abstimmung der Rauigkeit von Kegelmantel und Konus trägt zu einem reproduzierbaren Montageprozess bei, ebenso die konsequente Verbesserung der Reibbeiwerte von Zink/Nickel-Oberflächen.
Das menschliche Maß
Bei den Testreihen am Drehmomentprüfstand wird auch die manuelle Montage der Rohrverschraubungen in der Praxis berücksichtigt. Das heißt: Letztlich zählt das menschliche Maß und die Ergebnisse müssen mit den Erkenntnissen von Ergonomie und Arbeitswissenschaften in Bezug gesetzt werden: Welche Drehmomente lassen sich überhaupt „per Hand“ aufbringen? Wie stark muss das Drehmoment am Montageende ansteigen, um unter allen denkbaren Umständen wahrgenommen zu werden? In diesen Fällen sind die Tests am Prüfstand „nur“ Basis für weitere Entwicklungsarbeiten und Auswertungen.
Fazit: Das Drehmoment zählt
Für die Premium-Hersteller von hydraulischen Rohrverschraubungen ist das Drehmoment zentraler Parameter sowohl bei der Entwicklung neuer Baureihen als auch bei der produktionsbegleitenden Qualitätssicherung. Das zeigen die hier genannten Beispiele für die Nutzung des Drehmomentprüfstandes bei STAUFF ganz deutlich. Darüber hinaus wird der Prüfstand auch für andere STAUFF Produktreihen verwendet, zum Beispiel für die Erfassung der Einschraubdrehmomente von Einschraubverschraubungen und Messkupplungen oder der Schrauben-Anzugsmomente für Rohr- und Schlauchschellen.
Damit ist der Drehmomentprüfstand nicht nur eine sinnvolle Ergänzung, sondern ein wichtiger Bestandteil des Test-Equipments. Im Unterschied zu zahlreichen anderen Prüfeinrichtungen z.B. für Druckimpuls- und Berstdruckprüfungen wird bei den Drehmomentprüfungen auch der Bedienkomfort der Rohrverschraubungen berücksichtigt und gezielt optimiert. Dabei steht die Erkenntnis im Vordergrund, dass die „richtige“, komfortable Montage ein entscheidender Faktor für die dauerhafte Zuverlässigkeit der Verschraubung ist.
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