Mit unserem “bottom-up” Maschinenkonzept haben wir einen Weg beschritten, der bisher bekannte Konzepte im wörtlichen Sinne auf den Kopf stellt. Dazu gehen wir  einen vollkommen ergonomischen Weg: Das Pleuel wird zum Schrauber geführt, und nicht der Schrauber zum Pleuel. Die Verschraubungsdaten (Drehwinkel/Drehmoment) werden automatisch durch die kodierte Vorrichtung in die Schraubersteuerung geladen. Fehlverschraubungen durch falsche Vorgaben sind ausgeschlossen. Der bei herkömmlicher “top-down” Schraubtechnik gefürchtete “Nußbuch” und die damit verbundenen Sicherheits-Vorkehrungen entfallen beim bottum-up Prinzip.

Die Entwicklung der Schraubstation wurde vollständig in 3D-CAD realisiert. Solid Edge bietet seit ST4 die Möglichkeit, Konstruktionen direkt in 3D-PDF abzuspeichern, was wiederum eine einfache und sehr effiziente Kommunikation mit dem Kunden ermöglicht. 3D-PDF kann mit dem freien Adobe Acrobat Reader ©, der auf fast allen modernen Rechnern installiert sein dürfte betrachtet werden. Der Betrachter hat alle Freiheitsgrade, kann die Modelle drehen, schneiden und einzelne Teile daraus betrachten.

Durch den Einsatz von FiniteElemente-Methoden bei der Konstruktion der Konterschlüssel kann deren Form optimiert und der Materialeinsatz minimiert werden. Das führt zu leichteren Konterschlüsseln bei maximalem Montagedrehmoment.

zulässige Toleranz des Abschaltmomentes: Oberer zulässiger Grenzwert minus unterer Grenzwert aus der Sicht der Schraube; mittlere Streuung des Abschaltmomentes: durch eine Versuchsreihe ermittelte Abschaltmomente, mit denen durch statistische Rechnung die Streuung des Abschaltmomentes berechnet wird (Standardabweichung)

oder auch

In der Gleichung ist der cm-Wert von zwei Faktoren abhängig:

• Die „mittlere Streuung des Abschaltmomentes“ (Maschinenstreuung), ist eine Maschinengröße, die für jede Maschine und jeden Drehmomentwert durch eine Versuchsreihe ermittelt wird.
• Die „zulässige Toleranz des Abschaltmomentes“ (Toleranz) ist eine Variable (aus der Sicht der Schraube), die frei festgelegt werden kann.

Möchte also ein Schrauberhersteller einen cm-Wert von 1,67 erhalten, so kann er die Variable „Toleranz“ so verändern, daß ein cm-Wert (bzw. ein cmk-Wert) von 1,67 erreicht wird. Das ist legitim, unterschlägt jedoch die Tatsache, daß die Toleranz einer Schraubverbindung nicht beliebige Werte annehmen kann und in der Regel vom Konstrukteur und nicht vom Schrauberhersteller festgelegt wird!

Beide Schrauber haben einen cm-Wert von 1,67. Der wesentlich schlechtere Schrauber 2 erreicht diesen Wert mit Verwendung einer dementsprechend vergrößerten zulässigen Toleranz. Nur mit der zusätzlichen Angabe der zulässigen Toleranz erkennt man also die wahre Qualität des Schraubers.

Was will man mit dem cm-Wert eigentlich aussagen?

Schauen wir hierzu nochmals die Gleichung für die Berechnung des cm-Wertes an.

Der cm-Wert ist das Verhältnis der zulässigen Toleranz zur 6-fachen mittleren Maschinenstreuung. Die zulässige Toleranz ist z.B. die Vorgabe der Konstruktion für eine Verschraubung. Die mittlere Maschinenstreuung ist ein durch eine Meßreihe mit 50 Meßwerten ermittelter und berechneter Wert. Dieser Wert heißt auch Standardabweichung. Weshalb verwendet man die 6-fache Maschinenstreuung und nicht z.B. die einfache? Man könnte ja meinen, wenn die Maschinenstreuung gleich groß ist wie die Toleranz, dann bewegt man sich im grünen Bereich und ist immer besser oder gleich der Vorgabe. Das liegt daran, daß die Qualitätsabteilung verlangt, daß die vorgegebene Toleranz unter allen Umständen und unter Einbezug aller Ungewissheiten eingehalten werden muß. An diesem Punkt holen wir uns ins Gedächtnis zurück, daß die Maschinenstreuung mit einer relativ kleinen (in der Regel 50) Anzahl von Messungen ermittelt wird. Schon die 51. Messung kann schlechter sein als alle vorangegangenen Ergebnisse. Um die Qualitätsabteilung zufriedenzustellen, wird die Maschinenstreuung um ein „Vertrauenspolster“ vergrößert. Doch welcher Wert ist hierfür sinnvoll? Hierzu ist ein kleiner Exkurs in die Statistik hilfreich. Wir wissen, daß große Ausreißer beim Abschaltmoment unwahrscheinlicher sind als Ausreißer, die näher am Sollwert liegen. Diese Abhängigkeit kann man in einem Diagramm darstellen welches als Gaußsche Normalverteilung oder Gaußsche Glockenkurve bekannt ist. Wird dieses Diagramm zugrunde gelegt, so bedeutet dies, daß die (mit 50 Meßpunkten ermittelte) Maschinenstreuung ohne zusätzlichem Vertrauensbereich nur für etwa 31% aller Messungen zutrifft. In wahrscheinlich 69% aller Verschraubungen liegen die Abschaltmomente außerhalb der ermittelten Maschinenstreuung. Das hat nun nicht besonders viel mit der Forderung der Qualitätssicherung nach 100%iger Einhaltung der Toleranz zu tun. Die Glockenkurve zeigt aber auch auf, daß, wenn man den Bereich der mittleren Maschinenstreuung versechsfacht, 99,99994% aller Verschraubungen innerhalb dieses vergrößerten Bereiches liegen. Anders ausgedrückt: bei 1 Million Verschraubungen treten dann im Mittel 0,6 Fehlverschraubungen auf. Das ist eine Fehlerquote, mit der auch die Qualitätsabteilung zufrieden sein dürfte. Die folgende Tabelle zeigt die Abhängigkeit des Vertrauensbereichs von der Fehlerhäufigkeit auf:

Vertrauensbereich	Innerhalb der Toleranz	Fehleranteil
1 x Maschinenstreuung	30,85 %	~2/3
2 x Maschinenstreuung	68,26 %	~1/3
3 x Maschinenstreuung	95,44 %	~5%
4 x Maschinenstreuung	99,73 %	~0,3%
5 x Maschinenstreuung	99,994 %	60 bei 1 Million (60ppm)
5,891 x Maschinenstreuung	99,9999 %	1 bei 1 Million (1ppm)
6 x Maschinenstreuung	99,99994 %	0,6 bei 1 Million
7 x Maschinenstreuung	100 %	2x10⁻⁹

Wir haben nun festgestellt, daß wenn der Quotient aus der Toleranz und der 6-fachen Maschinenstreuung 1 ergibt, bei 1 Million Verschraubungen mit 0,6 Fehlverschraubungen zu rechnen ist.

Weshalb wird nun aber ein cm-Wert von mindestens 1,67 für einen Präzisionsschrauber gefordert? In der Produktion wirken weitere Einflüsse auf den Schrauber ein, die zu einer größeren Streuung der Abschaltmomente führen werden. Aus diesem Grunde gilt eine Schrauber erst dann als uneingeschränkt fähig, wenn die Toleranz mindestens das 10-fache der mittleren Maschinenstreuung beträgt. Da der cm-Wert jedoch wie in Gleichung x als 6-fache Maschinenstreuung definiert ist, müssen wir die Gleichung mit 1,67 multiplizieren, um die erforderliche Beziehung wieder herzustellen:

Worin unterscheidet sich der cm-Wert vom cmk-Wert?

Beim cm-Wert wird davon ausgegangen, daß der Mittelwert der Maschinenstreuung symmetrisch zur Toleranz ist. Man gelangt zum cm-Wert, indem man einen Schrauber auf ein beliebiges Abschaltmoment einstellt, und 50 Meßvorgänge durchführt. Der Mittelwert der 50 Abschaltdrehmomente ist das Drehmoment, welches die Basis für die Toleranz bildet. Der cmk-Wert berücksichtigt, daß man den Schrauber nicht genau auf die Toleranzbasis einstellen kann. Sind etwa 100Nm als Sollmoment vorgegeben, so wird es ein Zufall bleiben, daß der Mittelwert von mehreren Messung exakt diese 100Nm beträgt.

Weshalb kommt bei der Berechnung des cmk nur die dreifache Maschinenstreuung zur Anwendung? Beim cm-Wert wird der komplette Toleranzbereich betrachtet. Beim cmk-Wert wird bei jeder Rechnung nur eine Seite des Toleranzbereiches betrachtet. Deshalb wird auch der Vertrauensbereich halbiert.

Als vertiefende Literatur können wir folgende Links empfehlen:
Statistische Verfahren für die Schraubfallanalyse (Atlas Copco)
Verschraubungstechnik und Qualitätssicherung (Deprag Schulz)

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1. Ein sehr wichtiger Parameter ist die Sampling Rate der eingesetzten Meßtechnik: Die Meßbrücke des Drehmomentsensors gibt in der Regel ein kontinuierliches analoges Signal aus, welches in der Auswerteeinheit mit einer definierten Taktfrequenz verarbeitet wird. Je höher diese Taktfrequenz ist, umso größer ist die Wahrscheinlichkeit, den Punkt des höchsten Drehmomentes zu messen. Anders herum: Je geringer die Sampling Rate ist, umso wahrscheinlicher misst man irgendwo neben dem Wendepunkt der Drehmomentkurve. Da die Frequenzen der Drehmomentmessung des Schraubers (bei integriertem Drehmomentsensor) und der Meßtechnik des aufgesteckten Drehmomentsensors nicht synchronisiert sind, können hierdurch unterschiedliche Meßergebnissen angezeigt werden. Je größer der Gradient der Drehmomentkurve, umso größer können die Fehler ausfallen.
2. Mechanische Einflüsse: Das abgegebene Enddrehmoment ist das Resultat aus der Drehgeschwindigkeit, den rotierenden Massen, und verschiedenen Zeitvariablen. Diese Zeitvariablen hängen einserseits von den Schwingungen, andererseits vom Resonanzverhalten des Gesamtsystems sowie der verwendeten Elektronik (s.o.) ab. An diesem Punkt macht die Unterscheidung nach Schraubern mit direkter Drehmomentmeßtechnik und indirekter Drehmomentmeßtechnik (z.B. Strommessung) durchaus Sinn. Letztere werden auf einem Kalibriersystem des Schrauberherstellers eingestellt. Die Mechanik dieser Kalibriersysteme kann großvolumig und massiv aufgebaut sein, oder aber z.B. aus einer kompakten rotierenden Meßwelle bestehen. Massiv kommt von Masse. Schwere, großvolumige Bauteile haben eine niedrigere Eigenresonanz als kleine, leichte Bauteile: Wird mit Systemen unterschiedlicher Resonanzfrequenzen und Filtercharakteristiken gemessen, so können die angezeigten Abschaltmomente beim gleichen Schrauber im ungünstigen Fall erhebliche Differenzen aufweisen. Ob sich seine verwendete Meßtechnik auf die Messung auswirkt, oder ob tatsächlich eine Fehlfunktion seiner Schraubtechnik vorliegt, kann mit geringem Aufwand und Bordmitteln selbst untersucht werden, indem die rotierenden Massen nahe des eigenen Sensors einfach erhöht und die Messungen erneut durchführt werden.

Folgendes sollte man sich bei den beschreibenen Anordnungen vor Augen halten:

-Der Hersteller kalibriert sein Werkzeug immer auf einem Prüfstand, der mehr oder weniger identisch dem später relevanten Schraubfall entspricht.
-Ein zusätzlicher Sensor in Drehmomentstrang kann zusätzliche Meßfehler erzeugen.
-Unterschiedliche Meßsysteme können unterschiedliche Meßergebnisse anzeigen.
-85% der mittels Drehmoment auf die Schraube aufgebrachte Energie wird in der Kopfauflage und dem Gewinde “verbraten”. Sie trägt nichts zur Vorspannung an der Schraube bei! Variable Reibwerte (Rost, Schmutz, Schmierung, Temperatur) können größere Auswirkungen auf die Vorspannung haben, als eine “genaue” Abschaltung.

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Mit Gewichten zwischen 2,2 kg und 4,1 kg (incl. Akku) ist die sind die Schrauber dieser Baureihe ein Leichtgewicht unter Ihresgleichen. Das bringt ein Plus an Arbeitssicherheit und
Entlastung des Personals bei allen Verschraubungsarbeiten.

Die excellente Abschaltgenauigkeit von kleiner oder gleich +/-3% ist das Resultat des wälzgelagerten Planetengetriebes und der eingesetzten Präzisionskupplung.

Ein Novum bei Akku-Hochmomentschraubern in diesem Drehmomentbereich: Bei zu geringer Restladung des Akkus wird der Schrauber automatisch blockiert. Dadurch gibt es keine Fehlverschraubungen durch zu geringe Akkukapazität mehr.

torcbrain Akkuschrauber haben eine i.O./n.i.O Erkennung eingebaut. Sollte einmal eine Verschraubung mit zu geringem Drehmoment beendet werden, so wird dies durch ein akustisches und optisches Signal angezeigt.

Mehr Zuverlässigkeit:

• Überragende Lebensdauer durch Wälzlagerung der Getriebeteile
• Hohe Drehmomentgenauigkeit von besser +/-3%
• Sicherheitprogramm informiert über Bediener- und Maschinenfehler
• Komfortable Handhabung durch exzellente Ergonomie
• Wartungsfreier bürstenloser EC-Motor

Mehr Produktivität:

• Flexibel und mobil durch den Wegfall von Versorgungsleitungen
• Ermüdungsfreies Arbeiten durch geringes Gewicht
• Optische/akustische Signale zeigen Verschraubungsqualität an
• Akku schnelladefähig in 22 Minuten
• Drehmomente zwischen 15Nm und 900Nm

Die hochwertige mechanische Abschaltkupplung ist für den Dauereinsatz im industriellen Umfeld ausgelegt und sorgt für dauerhaft gleichbleibende Qualität der Verschraubung. Es werden Abschaltgenaugkeiten von besser +/- 3% erreicht.

Die umweltfreundliche Akkutechnologie in Industrieausführung mit 3,3 Ah ermöglicht besonders langes Arbeiten ohne Zwangspause. Durch zukunkftsorientierte Impulsladetechnik sind sie in 22 Minuten geladen und weisen einen minimalen Memory-Effekt auf.

Typ	TB70p-30	TB70p-70	TB300p-140	TB300p-190	TB300p-280	TB900p-570	TB900p-900
Drehmomentbereich	4,8-27Nm	30-70Nm	70-140Nm	90-190Nm	130-280Nm	210-570Nm	350-900Nm
Gewicht incl. Akku	2,2 kg	2,2 kg	3,3 kg	3,3kg	3,3 kg	4,1 kg	4,1 kg
min. Achsbstand	21 mm	21 mm	29 mm	29 mm	29 mm	34 mm	34 mm

Änderungen vorbehalten

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Grundsätzlich kann man die Schraubtechnik wie folgt klassifizieren:

• kontinuierlich drehende Werkzeuge
• intermittierende Werkzeuge (z.B. Hydraulikschrauber)
• schlagende Werkzeuge (Schlagschrauber, Impulsschrauber)

Antriebsseitig ist eine weitere Klassifizierung möglich:

• elektrisch angetriebene Schrauber (Servoschrauber, EC-Schrauber, Pneumatikschrauber, Elektroschrauber
• pneumatisch angetriebene Schrauber (Pneumatikschrauber mit Abschaltkupllung oder Würgeschrauber)
• hydraulisch angetriebene Schrauber (Hydraulikschrauber)
• manuell angetriebene Schrauber (Handschrauber, Handvervielfältiger)

Hier die wichtigsten Hersteller von Schraubgeräten im Hochmomentbereich in Deutschland (ohne Anspruch auf Vollständigkeit und Richtigkeit der Angaben. Änderungwünsche werden geprüft gerne aufgenommen)

Kontinierlich drehende Schraubtechnik (im Sinne von handgeführten Montageschraubern):

Firmenname	Webadresse	Zusatzinfo	Vertrieb
Ingenieurbüro Anlauf	www.torcbrain.de	Hersteller von präzisen Hochmoment- Akkuschraubern von 30Nm bis 900Nm, Handgetrieben
Alkitechnik GmbH	www.alkitechnik.de	Hersteller von Handgetrieben, Pneumatik- und Elektroschraubern, Hydraulikschrauber nicht aus eigener Produktion; Hydraulikaggregate, alkitronic und alkitorc	Vertrieb in D über HV und eigenen Vertrieb Vertrieb weltweit über Partner
Hydratight GmbH	www.hydratight.com	Hersteller von Handgetrieben, Hydraulikschraubern Hydraulikaggregaten	Vertrieb über Niederlassung D
Hytorc; BARBARINO & KILP GmbH	www.devotec.de www.hytorc.de	Hersteller von Pneumatik- Hydraulikschraubern, Hydraulikaggregaten
ITH GmbH	www.ith.de	Hersteller von Handgetrieben, Pneumatik- und Elektroschraubern, Hydraulikschrauber Hydraulikaggregate
Juwel Schraubtechnik GmbH	Juwel-Schraubtechnik.de	Hersteller von Handgetrieben, Pneumatik- und Elektroschraubern, kontinuierlich drehendem Hydraulikschrauber Hydraulikaggregate
Lösomat, Schraubtechnik Neef GmbH	www.loesomat.de	Hersteller von Handgetrieben, Pneumatik- und Elektroschraubern, Akku-Hochmomentschrauber bis 4.000Nm, Hydraulikschraubern Hydraulikaggregaten	zu Gedore gehörend
Norbar Torque tools Ltd.; GB	www.norbar.com	Hersteller von Handgetrieben, Pneumatikschrauber	Vertrieb in D über Partner
Plarad, Maschinenfabrik Wagner	www.plarad.de	Hersteller von Handgetrieben, Pneumatik- und Elektroschraubern, Hydraulikschraubern; Hydraulikaggregaten
Rapidtorc	http://www.rapidtorc.com	Hersteller von Hydraulikschraubern	Niederlassung in Belgien Vertrieb in D über Partner
RadTorque, New World Technologies Inc.; CA	www.radtorque.com	Hersteller von Pneumatik- und Elektroschraubern, Akkuschraubern	Vertrieb in D über Partner
Torcup Inc.	www.torcup.com	Hersteller von Hydraulikschraubern, Pneumatikschraubern, Hydraulikaggregaten	Vertrieb in D über Partner

Es bieten Schraubtechnik im hohen Drehmoment für die industrielle Montage:

Firmenname	Webadresse	Zusatzinfo
Ingenieurbüro Dipl.-Ing Anlauf	www.torcbrain.de	Hersteller von Servoschraubern (EC-Schrauber)	EC-Schrauber und Servoschrauber bis 10.000Nm
AMT; Alfing Montagetechnik GmbH	www.amt.alfing.de	Hersteller von elektrisch angetriebenen Schraubsystemen	Handgeführte Schrauber bis 250Nm
Atlas Copco GmbH	www.atlascopco.de	Hersteller von elektrisch und pneumatisch angetriebenen Schraubern und Schraubsystemen
Bosch Rexroth	http://www.boschrexroth.com	Hersteller von gesteuerten Handschraubern und Einbauschraubern.	EC-Schraubsysteme bis 500Nm
Cooper Tools	www.coopertools.com	Hersteller von gesteuerten Schraubern und Schraubsystemen
Desoutter GmbH	www.desoutter.de	Hersteller von elektrisch und pneumatisch angetriebenen Schraubern und Schraubsystemen zu Atlas Copco gehörend	Handgeführte Schrauber bis 900Nm (a.Anfrage auch höher)
DSM Messtechnik	http://www.dsm-messtechnik.de	Hersteller von elektrisch angetriebenen Schraubsystemen	Handgeführte und Einbauschrauber bis 2500Nm
Ingersoll Rand	www.ingersollrand.de	Hersteller von elektrisch und pneumatisch angetriebenen Schraubern und Schraubsystemen

geringes Gewicht bei größtmöglicher Mobilität und extra großem Drehzahl- und Drehmomentbereich.

• geringes Gewicht: durch den Einsatz hochwertiger Werkstoffe und wälzgelagerter Getriebeteile sind torcbrain Akku-Schieberdrehmaschinen kleiner und leichter.
• größtmögliche Mobilität: die kräftigen Lithium-Ionen Akkus sind wie Strom aus der Steckdose und halten einfach länger.
• extra großer Drehzahl- und Drehmomentbereich: Unser 4-Gang Getriebe und die feinfühlige Drehzahlregelung machen unsere Hochmoment-Schiebermaschinen schneller und kräftiger wo es wirklich darauf ankommt
• kein Rattern und Vibrieren beim Abschalten: torcbrain Schiebermaschinen schalten elektronisch auf den Punkt ab.

Bei der neuen Reihe von Schieberdrehmaschinen findet nun endlich ein Antriebskonzept Einzug, welches aus der industriellen Antriebstechnik nicht mehr wegzudenken ist. Der bürstenlose und damit wartungsfreie Servo-Motor läßt sich extrem feinfühlig vom Stillstand bis zur vollen Drehzahl regeln. Und das bei voller Drehmomentabgabe im gesamten Geschwindigkeitsbereich. Die vollelektronische Drehmomentregelung schaltet auf den Punkt ab, ganz ohne Rutschkupplung. Für Akku- Schieberdrehmaschine gibt es passende Drehmomentabstützungen auch in besonders leichten Faserverbundwerkstoffen (z.B. CFK, Carbonfaser) und in teleskopierbarer Ausführung. Die Schieberdrehmaschine ist dadurch in nur wenigen Handgriffen an eine neue Position angepasst.
Die eingesetzten Li-Ionen Akkus sind fast wie Strom aus der Steckdose. Für außergewöhnliche Einsätze stehen neben den Standard-Akkus auch Akkus mit 5Ah zur Verfügung. Damit läuft die Schieberdrehmaschine doppelt so lange wie andere akkubetriebene Hochmomentschrauber. Das Gewicht erhöht sich dabei nur um etwa 400g. Höchste Leistung, geringes Gewicht, kompakte Baugröße machen sie zum idealen Energieträger für den professionellen Einsatz einer Schieberdrehmaschine. Li-Ionen Akkus liefern immer die volle und konstante Leistung, bis sie entladen sind. Zusätzlich läßt sich die Schieberdrehmaschine mit dem mechanischen 4-Gang-Getriebe mit einem Handgriff je nach Drehmomentbedarf immer auf dem schnellstmöglichen Geschwindigkeitsbereich einstellen.

torcbrain Hochmoment Akkuschrauber:

• ausgesprochen schnell, ausgesprochen stark durch 4-gang Getriebe
  
• vibrationsfreies Arbeiten
• superleicht
• liegt angenehm in der Hand
  

Typ	TB70SD	TB300SD	TB000SD
max Drehmoment	70Nm	300Nm	900Nm
Gewicht	2,5kg	3,5kg	4,2kg

Änderungen vorbehalten

Der Antriebsmotor des Schraubers liegt nicht mehr axial zur Schraubachse, sondern um 90° geschwenkt, parallel zum Handgriff. Der Schrauber verkürzt sich dadurch und durch den Verzicht auf den Teleskopabtrieb deutlich. Eine weitere Neuerung ist die um 360° drehbare Abstützung. Damit kann der Schrauber immer ergonomisch gehalten werden. Die im Vergleich zu den ETDS und ETPS Schraubern erhöhten Leerlaufdrehzahlen und reduzierten Gerätegewichte sprechen für einen performanten Einsatz bei handgehaltenen Schraubfällen. Neu ist auch ein sog. Fan-Modul als Zubehör. Dies scheint ein Tribut an die kompakte Bauform zu sein. Wird der Schrauber richtig hergenommen, muß der zusätzliche Lüfter für ausreichende Kühlung sorgen. Das Fanmodul schlägt mit 400g Zusatzgewicht zu Buche.