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Zahnstangengetriebe Hubtische synchron verfahren

| Autor/ Redakteur: Sven Schürmann / Stefanie Michel

Um beispielsweise Karosseriebauteile für die Bearbeitung in Roboterschweißstraßen exakt zu positionieren, sind entsprechende Positioniersysteme notwendig. Diese Aufgabe übernehmen Hubtische, die ruhig und präzise Lasten in Position bringen müssen.

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Die Verteilergetriebe stellen die Synchronität der Lifgo-Zahnstangengetriebe zueinander her, der Elektrogetriebemotor befindet sich in der Mitte.
Die Verteilergetriebe stellen die Synchronität der Lifgo-Zahnstangengetriebe zueinander her, der Elektrogetriebemotor befindet sich in der Mitte.
(Bild: Leantechnik)

Bevor in der Automobilindustrie komplette Fahrzeuge vom Band laufen, sind Hunderte von Arbeitsschritten erforderlich, Tausende von Schweißpunkten müssen gesetzt werden. Bis zu 700 verschiedene Blechteile sind beispielsweise miteinander zu verbinden, bevor eine Fahrzeugkarosserie fertiggestellt ist. Der Unterboden oder der Vorderbau werden dabei zunächst als Module zusammengefügt. Industrie- oder Schweißroboter erledigen diese Arbeit hocheffizient in eigenen Fertigungszellen, be- und entladen Bauteilbehälter, die die Blechteile aus dem Presswerk enthalten, fügen und schweißen die Teile zusammen. So flexibel ein Roboter dabei auch arbeitet: Damit sein Griff bei der Bauteilaufnahme nicht ins Leere geht, muss sich jedes Teil an einer genau definierten Position befinden.

Hubtisch auf Basis von Zahnstangengetrieben

Ein von Leantechnik auf der Basis von vier Lifgo-Zahnstangengetrieben konstruierter Hubtisch nimmt dazu die Bauteilbehälter auf, bringt sie in die vorgegebene Position und auf die erforderliche Arbeitshöhe. Für die Drehmomentübertragung setzt der Getriebehersteller aus dem Ruhrgebiet auf die Präzisionsgelenkwellen von R+W Antriebselemente aus Klingenberg.

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Dieses 1990 gegründete Unternehmen stellt Präzisionskupplungen und -gelenkwellen her. Im Bereich der Metallbalgkupplungen zählt R+W zu den Marktführern und ist außerdem Technologieführer bei den Präzisionskupplungen. 170 Mitarbeiter sorgen am Standort in Unterfranken und in den Tochterunternehmen in Europa, den USA sowie China für ständige Neuentwicklungen, die Herstellung und den Vertrieb von Produkten zur Kraftübertragung. Im Bereich der Verbindungselemente bieten die Antriebsspezialisten elastische oder verdrehsteife Gelenkwellen an, die Drehmomente kraftschlüssig übertragen. Seit mehr als 15 Jahren setzt Leantechnik bei der Kraftübertragung in teil- oder funktionsfertigen Anlagen auf die schwingungsdämpfenden Produkte von R+W.

Schwingungsdämpfende Gelenkwellen sorgen für Präzision

„Leantechnik war auf der Suche nach einer Alternative zu den vormals bei den Hubtischen eingesetzten Kardanwellen“, erinnert sich Christopher Monka, Gebietsverkaufsleiter Nord-West bei R+W. „Denn die führten mit ihren Zwischengelenken zu einem unruhigen Lauf und beeinträchtigen damit die Präzision der Hubbewegung.“

Die Schwingungsproblematik konnte mit den spielfreien und schwingungsdämpfenden Gelenkwellen von R+W behoben werden, denn die Modellreihe EZ2 kann Achsenabstände bis 6 m ohne Zwischenlagerung überbrücken. Für die Kompensation der Schwingungen und Drehmomentstöße sind die Gelenkwellen mit Elastomerkränzen ausgestattet. Diese gleichen außerdem axiale, laterale und angulare Versätze aus. Die Anbindung erfolgt über geteilte Klemmnaben, die eine leichte radiale Montage ermöglichen. Fest verbunden werden die beiden Kupplungskörper mit einem auf Rundlauf optimierten Aluminiumrohr. Sie sind mit Bohrungsdurchmessern von 5 bis 140 mm verfügbar und können Spitzendrehmomente von 25.000 Nm problemlos übertragen. Die Elastomerkränze werden aus TPU (Polyurethan) und mit unterschiedlichen Shorehärten geliefert. Die Ausführung „A“ weist mit 98 Sh A eine gute Dämpfung auf, die Version „B“ ist mit 64 Sh D eher torsionssteif.

Wellenversatzausgleich und synchrone vertikale Hübe

„Für unser Unternehmen sind die Gelenkwellen von R+W in doppelter Hinsicht ein Plus“, erklärt Reinhard Meltsch, Leiter Konstruktion bei Leantechnik. „Zum einen sorgen sie in den von uns produzierten Hubtischen für die gewünschte Drehmomentübertragung. Dabei erreichen sie eine hohe Rundlaufgenauigkeit von der Antriebswelle auf die jeweiligen Getriebe. Zum anderen sparen sie Zeit und Kosten beim Einbau oder der Wartung.“ Denn mit den Präzisionsgelenkwellen lassen sich nicht nur große Wellenabstände überbrücken, sondern auch einen Versatz ausgleichen. Die Montage oder Demontage der Wellen ist dank des herausnehmbaren Zwischenrohrs ohne Verschieben der bereits ausgerichteten Maschinen möglich.

„Die wesentliche Aufgabe eines Hubtisches ist das exakte Positionieren sowie das exakte Heben – und das mit einer hohen Wiederholbarkeit“, erläutert Reinhard Meltsch. „Dahingehend haben wir mit den Präzisionsgelenkwellen von R+W eine perfekte Ergänzung zu unseren hochgenauen Zahnstangengetrieben gefunden.“

Leantechnik baut neben den Hubtischen weitere teil- und funktionsfertige Anlagen. Auch dabei steht R+W dem Unternehmen mit einer fachgerechten Beratung zur Auslegung der benötigten Gelenkwellen zur Seite. Meltsch: „Je nach Ausführung und Dynamik unserer Anlagen unterscheiden sich die Anforderungen an die maximale Betriebsdrehzahl, die Torsionssteife oder das Beschleunigungsmoment der Verbindungselemente. R+W kann mit seinem Komplettprogramm kraftübertragender Kupplungen und Gelenkwellen immer das passende Produkt liefern.“

Hubtische als kostengünstige Alternative zu Hub-Senk-Förderern

Der Getriebespezialist Leantechnik baut auf der Basis seiner robusten Lifgo-Zahnstangengetriebe Hubtische für die Automobilindustrie, die im Karosseriebau unterschiedliche Aufgaben übernehmen. So können sie beispielsweise wie beschrieben Bauteilbehälter in der Baugruppenmontage positionieren oder als Variante für Leerstationen fungieren und unter einem High-Speed-Förderer angebracht Karosserien in eine Parkposition heben. Hubtische von Leantechnik stellen kostengünstige Alternativen zu Hub- Senk-Förderern dar und arbeiten selbst bei hohen Lasten und hohen Geschwindigkeiten mit einer Positioniergenauigkeit von ±0,01 mm.

Das Herzstück eines Hubtisches bilden vier Lifgo-Zahnstangengetriebe der Baugröße 5.1, die so angebracht sind, dass sich vertikale Hübe bis 125 cm ausführen lassen. Synchronisiert werden die Getriebe über ein Hubsystem, bestehend aus Verteilergetriebe und den Gelenkwellen von R+W, die für die kraftschlüssige Verbindung von zwei gegenüberliegenden Getrieben sorgen. Der Antrieb erfolgt effizient mit einem Elektrogetriebemotor. Je nach Art des Einsatzzwecks und des benötigten Raums kann der Motor in der Mitte der Hubtischkonstruktion oder außen angebracht sein. Die Aufnahme der Bauteilbehälter erfolgt über vier Aufnahmepunkte, die sich auf der Oberseite der Getriebe befinden. Nach dem Einrasten verfahren die vier Lifgo-Getriebe synchron in vertikaler Richtung, um die Bauteilbehälter auf die erforderliche Arbeitshöhe zu bringen.

Zahnstangengetriebe für hohe Querkraftaufnahmen

Getriebe der verwendeten Baugröße Lifgo 5.1 verfügen über eine Hubkraft von 3800 N. Alle Zahnstangengetriebe von Leantechnik zeichnen sich durch eine Vierfach-Rollenführung sowie eine linear geführte Präzisionszahnstange aus, mit der sich auch Aufgaben mit höchsten Ansprüchen an Hubkraft, Geschwindigkeit und Positioniergenauigkeit realisieren lassen. Neben der Baugröße 5.1 sind die Lifgo-Zahnstangengetriebe in den Baugrößen 5.0 und 5.3 erhältlich. Selbst bei hohen Lasten erreichen die Getriebe Geschwindigkeiten bis zu 3 m/s und ermöglichen hohe Querkraftaufnahmen. Der Lifgo 5.4 stellt eine Sonderbaugröße dar, die sich für besonders schwere Lasten und lange Hübe eignet. Alle Lifgo-Getriebe sind äußerst robust und langlebig. Zusätzlich zur Standardausführung sind die Getriebe auch als Lifgo doppel mit zwei parallel laufenden Zahnstangen, als Lifgo linear für lange Hubwege und als Lifgo Excenter mit einstellbarem Zahnflankenspiel erhältlich.

Neben den Getrieben mit linear geführten Zahnstangengetrieben bieten die Antriebstechnikhersteller aus dem Ruhrgebiet für einfache synchrone Hubaufgaben Getriebe mit rund geführter Zahnstange, die sogenannten Lean SL-Getriebe an. Alle Getriebe sind als Baukastensystem mit identischen Baugrößen, Anschlussmaßen und Ritzelwellen-Enden aufgebaut. Sie bieten für jede Anlage im Bereich synchroner Hub- und Transferbewegungen eine Vielzahl an Kombinationsmöglichkeiten. Unter dem Produktnamen leantranspo baut Leantechnik neben den Hubtischen weitere teil- oder funktionsfertige Anlagen, die abgesehen von Präzisionsgetrieben zusätzliche Anbauteile, Motoren und Stahlbau aufweisen.

* Sven Schürmann ist Mitarbeiter im Marketing bei der Leantechnik AG in 46047 Oberhausen

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