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Überwachtes Schraubenvorspannen per Knopfdruck

5 Minute(n) Lesedauer

Je größer eine Schraube, desto sinnvoller ist es, diese Gewindeverbindung vorzuspannen.
Ab etwa der Größe M36 werden hydraulische Spannzylinder, beispielsweise im Schwermaschinen- und Anlagenbau, im Hochbau oder beim Fundament- und Turmbau in der Windenergiebranche, eingesetzt.

Durch präzises Vorspannen lassen sich eine optimale Verbindungsqualität und die gewünschte Vorspannkraft am besten erreichen, was der Schraubverbindung ihren sicheren Halt gibt.

Aber was bedeutet Vorpannen überhaupt?

Vorspannen beschreibt das definierte Anziehen einer Schraube oder eines Gewindebolzens, bei der das Verbindungselement durch eine Ziehbewegung mit einer Axialkraft beaufschlagt wird, die es entsprechend dehnt. Sobald die berechnete Last bzw. Kraft durch das Bolzenvorspannen erreicht ist, wird die Mutter der Schraubverbindung auf die Flanschfläche heruntergedreht. Dadurch wird die Last in der Schraube bzw. dem Bolzen gehalten, sobald die Verschraubung wieder entspannt ist.

Zum Vorspannen großer Verbindungen haben sich Hydraulikspannzylinder (englische Bezeichnung „Bolt Tensioner“) durchgesetzt, mit denen die Gewindebolzen und Schrauben definiert axial vorgespannt und angezogen werden. Das hydraulische Anziehen mit diesen Spezialwerkzeugen orientiert sich an dem konventionellen Vorspannen und gliedert sich in diese vier wesentlichen Montageschritte:

  • Aufsetzen des Spannzylinders und Befestigen am überstehenden Gewinde
  • Druckbeaufschlagen des Spannzylinders zum axialen Längen des Bolzens/der Schraube (und gleichzeitigen Zusammenpressen der zu fügenden Bauteile)
  • Herunterdrehen der Mutter auf Kopfauflage, (z.B. von Hand oder mit einem Drehmomentschlüssel)
  • Entlasten des Gewindebolzens, um den Spannzylinder von der Schraubverbindung wieder abzunehmen

Das Verfahren macht sich die Elastizität der Verbindungswerkstoffe zunutze, denn die meisten Materialien haben einen so genannten elastischen Bereich. Innerhalb dieses Bereichs kehrt das unter Zugspannung gesetzte Material stets in seinen ursprünglichen Formzustand zurück, wenn die Spannung wieder abgebaut ist. 

Verdeckte Risiken vermeiden!

Doch wehe, das Material wird zu stark unter Zugspannung gesetzt. Ein altes Schlosser-Sprichwort besagt „nach fest kommt ab“. Genau das bewahrheitet sich, wenn die Verformung bei Vorspannen vom elastischen in den plastischen Bereich übergeht. Denn wird die Streckgrenze auch nur minimal überschritten, gibt es für das Material kein Zurück. Es wird überdehnt, kann nicht mehr in seine ursprüngliche Form zurückkehren und ist zerstört.
Derart überlastete Schraubverbindungen lassen sich manchmal schon an sichtbaren Materialeinschnürungen mit bloßem Auge erkennen und ihr Austausch ist alternativlos. Denn plastisch verformte Komponenten können die nötigen Vorspannkräfte nicht mehr halten. Bleiben sie unentdeckt, werden sie zur Gefahr für die Verbindung und im schlimmsten Fall sogar für eine komplette Anlage.

Darum gelingt ein präzises Vorpannen mit konventionellen hydraulischen Systemen ohne penibel genaue Regelbarkeit nur bedingt. Ein weiteres Problem ist das Gewicht herkömmlicher hydraulischer Ausrüstungen: Sie sind oft schwer handhabbar und verlangen den Bedienern vollen Körpereinsatz ab. Müssen dutzende oder gar hunderte Gewindeverbindungen erstellt werden, gerät der Prozess oft zur Qual. Er wird langwierig, fehleranfällig und vor allem unproduktiv. Zudem lassen sich wichtige Montagedaten nur schwer erfassen, geschweige denn dokumentieren.

Wer mit einem gesteuerten Vorspannsystem arbeitet, geht hier auf Nummer sicher. Der Einsatz „mitdenkender“ Elektronik gewährleitet umfassende Prozesssicherheit und direkte Rückmeldungen an das Bedienpersonal.   

Industrie-4.0-Lösung für jeden Einsatzort

Die smarte Alternative von Atlas Copco ist das intelligente Schraubenvorspannsystem STS. Es besteht aus drei Komponenten, die das Schraubenvorspannen auf ein neues Level heben.

Herzstück der cleveren Lösung ist das kompakte STS-Vorspannwerkzeug. Dessen integrierte Elektronik und Sensoren schaffen auf Anhieb korrekte Schraubverbindungen. Dabei zeigt die Prozess-Statusanzeige direkt am hydraulischen Spannzylinder dem Bediener in Echtzeit alle relevanten Daten übersichtlich an. Ein Heberahmen mit zertifiziertem Hebepunkt und das (optionale) Rollsystem vereinfachen die Handhabung für ein schnelles, sicheres Arbeiten zusätzlich.

Die robuste elektronische Handfernbedienung PF-HC – mit LED-Display, integriertem Barcode-Scanner und HTML-Konnektivität zu Laptops – ist das Kontrollzentrum für sichere Spannvorgänge. Sie gewährleistet die vollständige Rückverfolgbarkeit (Dokumentation) sowie eine denkbar einfache Konfiguration von Hydraulikdruck, Drehmoment und Drehwinkel. So wird keine Verschraubung mehr vergessen und jeder Zylinder mit dem korrekten Druck beaufschlagt.

Die nötige Kraft stellt unser Power Pack mit seiner leistungsstarken Hydraulikpumpe bereit, die für den kontinuierlichen Einsatz auch unter Last konzipiert ist.

Sehen Sie hier, wie leicht das STS-System auch Ihre herausforderndsten Vorspann-Aufgaben lösen kann.

Sie wollen auch jede einzelne Schraubverbindung prozesssicher und dokumentiert vorgespannt montieren?

 

Das intelligente STS-Vorspannsystem löst Ihre Montage-Herausforderungen bis etwa M72. Darüber hinaus bietet Ihnen unser breites Bolting-Sortiment auch Spannzylinder für M100-Schrauben mit bis zu 4000 Kilonewton (kN) Zugkraft und wir können Sonderanfertigungen für weitere Bolzengrößen, beengte Bauräume und spezielle Anforderungen realisieren.

Dirk Hallmann

“Moderne Vorspannsysteme denken mit und sorgen für sichere Montageprozesse. Sie vergessen keine Schraubverbindungen und gewährleisten stets die optimale Vorspannkraft. ”

Dirk Hallmann Anwendungsberater für Bolting-Technik

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