gesponsertZahnstangengetriebe Ausgeklügelter Portalträger für Schweißroboter

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LEANTECHNIK AG

Leantechnik hat einen robusten Portalträger für den flexiblen Einsatz von Schweißrobotern bei einem Automobilhersteller konstruiert. Durch die hohe Bauweise der Anlage lässt sich der Roboter besonders gut in die bestehende Serienfertigung integrieren.

Ohne Roboter geht in der Automobilindustrie nichts mehr. Vorzugsweise im Karosseriebau trifft man sie an, die „stählernen Kollegen“. Sie schweißen oder verkleben die Bauteile exakt und mit Hochgeschwindigkeit – rund um die Uhr, sieben Tage die Woche. Die Roboter agieren oft auf engstem Raum. Selbst für Sechsachser bedeutet das extreme Dreh- und Knickbewegungen. Um den Arbeitsraum zu vergrößern und zugleich die Bewegungen des Roboters zu entlasten, setzen Unternehmen immer öfter eine zusätzliche Linearachse ein. Diese fungiert als 7. Achse und erweitert den Aktionsradius des Roboters entlang einer Linearführung.

Um jeden zur Verfügung stehenden Millimeter nutzen zu können, sind in der Automobilfertigung kreative Lösungen gefragt

Reinhard Janzen, Leantechnik

Reinhard Janzen kennt die Herausforderungen, die mit dem Platzmangel einhergehen: „Um jeden zur Verfügung stehenden Millimeter nutzen zu können, sind in der Automobilfertigung kreative Lösungen gefragt“, meint der zuständige Konstruktionsleiter bei Leantechnik AG aus Oberhausen. Dies gelte vor allem, wenn große Bauteile auf engem Raum bearbeitet werden müssen, betont er. Sollen dann noch unterschiedliche Karosserietypen auf ein und derselben Anlage gehandhabt werden, braucht es eine Konstruktion, die den in der Automobilfertigung auftretenden Kräften widersteht.

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Janzen erklärt: „Stabil und in sich steif muss das Portal stehen, denn davon hängt die Genauigkeit der Arbeit ab.“ Leantechnik ist spezialisiert auf die Automatisierung solch anspruchsvoller Montage- und Handlingprozesse. Auf Basis lineargeführter Zahnstangengetriebe konstruieren Reinhard Janzen und sein Entwicklungsteam maßgeschneiderte Anlagen, die Horizontal- und Vertikalhübe auf mechanischer Basis miteinander kombinieren.

Robuster Portalträger für die Automobilindustrie

An einem Portalträger für Roboter zur Bearbeitung von Karosseriebauteilen, den das Unternehmen aus Oberhausen für einen Automobilhersteller entwickelt hat, wird deutlich, wie der Spagat gelingt: Die Anlage steht auf vier Säulen und dient einem Schweißroboter als Aufständerung. Realisiert hat den Portalträger das Team der Produktsparte Leantechnik Systems.

Das Portal und der installierte Roboter bilden eine Einheit, der Bodenbereich bleibt frei. Die obere Portalachse fungiert als Linearachse und übernimmt die Funktion einer 7. Achse, über die der eingesetzte Sechs-Achs-Knickarmroboter horizontal verfahren wird. Auf diese Weise wird der Roboter um eine zusätzliche Bewegungsdimension erweitert und auf beiden Seiten fixiert jeweils eine Bodenplatte die verbundenen Säulenfüße. Die Anlage trägt bis zu 2,5 Tonnen und liefert auch bei großen Bauteilen Präzision auf der Linearachse.

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„Dank unseres ausgeklügelten Stahlbaus erreichen wir ein Höchstmaß an Biegesteifigkeit und können die auftretenden Querkräfte in der Anlage effektiv ausgleichen“, führt Janzen aus. Ein weiterer Vorteil: Durch die obere Portalachse werden die zu tragenden Lasten gut abgefangen. Die robuste Ausführung der Säulen verhindert, dass die Dynamik der oben laufenden Achse Schwingungen in den gesamten Aufbau einbringt.

Beim Schweißen exakt in Position

Gefahren wird im Portal ein Hub von 1.325 Millimetern mit einer Geschwindigkeit von einem Meter pro Sekunde. Bis zu 120 Doppelhübe pro Stunde sind möglich. Zwei Lifgo-Linear-5.3-Getriebe von Leantechnik gewährleisten die horizontale Bewegung des Roboters auf der Linearachse. Mit seiner Vierfach-Rollenführung zeichnet sich das zahnradgetriebene Linearmodul durch eine große Hubkraft von 15.900 Newton aus. „Die Baugröße 5.3 der Lifgo-Getriebe ist speziell für Anwendungen mit langen Hubwegen konzipiert worden, wie sie bei Portalen auftreten. Die Linearzahnstangen werden dafür hintereinander angeordnet und mit zusätzlichen Führungswagen als Drehmomentstütze ausgestattet“, erläutert Konstruktionsleiter Janzen das Prinzip, das sich hinter der Konstruktion verbirgt. Dies gewährleistet, dass sich der Roboter selbst bei hohen Geschwindigkeiten und auftretenden Querkräften mit hoher Positioniergenauigkeit verfahren lässt.

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Die Gehäuse der Linearmodule sind standardmäßig mit Gewindebohrungen an allen Seiten versehen, sodass sich problemlos Aufnahmen für Werkstückträger oder andere Anbauten montieren lassen. Die Gewindebohrungen auf der Rückseite der Zahnstangen gestatten zudem die Montage auf Trägerprofilen.

Portalbauweise sorgt für Flexibilität

Die Portalbauweise ist die ideale Lösung, wenn sich Bauteile nur von oben bearbeiten lassen. „Wenn man von den Säulen einmal absieht, ist der Produktzulauf von allen Seiten und aus allen Richtungen möglich“, fasst der Konstruktionsleiter die Leistungsmerkmale des Portals zusammen. Der konstruktive Aufbau der Anlage ermöglicht es dem Roboter, jede beliebige Position anzufahren und jede beliebige Bewegung im Arbeitsraum auszuführen. „Und wo sein Arm zu kurz ist, unterstützt ihn das Portal als 7. Achse, erweitert den Arbeitsraum des Roboters und steigert zugleich Präzision und Prozesssicherheit.“

Anlagen nach Maß auf Basis kombinierbarer Getriebe

Leantechnik bietet ein fein abgestimmtes und ständig wachsendes Sortiment von Systems-Anlagen an. Die Pick-&-Place-Anlagen, Präzisionshubtische, Sortier- oder Kommissionieranlagen werden in den verschiedenen Branchen eingesetzt – von der Automobilindustrie bis hin zur Lebensmittel- und Chemieindustrie. Janzen berichtet: „In mehr als drei Jahrzenten konnten wir uns in enger Zusammenarbeit mit unseren Kunden ein umfassendes Know-how aneignen. So sind wir mit unserem hauseignen Engineering in Oberhausen in der Lage, roboterbasierte Lösungen und Produkte anzubieten, die speziell auf die Anforderungen vor Ort zugeschnitten sind.“ 

Die Grundlage aller Anlagen-Entwicklungen sind immer die robusten Lifgo-Getriebe sowie die für einfachere synchrone Hubbewegungen ausgelegten Lean-SL-Getriebe. Mit den beiden Serien steht ein Baukastensystem aus belastbaren und langlebigen Getrieben in verschiedenen Baugrößen zur Verfügung, die sich für variable Aufgaben innerhalb einer Applikation kombinieren lassen. Die kraftschlüssige Verbindung zwischen mehreren Getrieben oder mit den Antriebskomponenten wird mittels Profilwellen hergestellt. Die Lifgo-Serie ist in vier Varianten erhältlich: Lifgo, Lifgo linear, Lifgo doppel und Lifgo linear doppel. Die Getriebe stehen in den Baugrößen 5.0, 5.1, 5.2, 5.3 und 5.4 teilweise auch als Excenter-Version zur Verfügung.