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 beispielweise miteinander zu verbinden, bevor eine Fahrzeugkarosserie fertiggestellt ist. Der Unterboden oder der Vorderbau werden dabei zunächst als Module zusammengefügt. Industrieroboter erledigen diese Arbeit hocheffizient in eigenen Fertigungszellen: Sie be- und entladen Bauteilbehälter, die die Blechteile aus dem Presswerk enthalten und fügen und schweißen die Teile schließlich zusammen.

So flexibel ein Roboter dabei auch arbeitet – damit sein Griff bei der Bauteil-Aufnahme nicht ins Leere geht, muss sich jedes Teil an einer genau definierten Position befinden. Dafür sorgen beispielsweise speziell für diesen Zweck konstruierte Hubtische auf der Basis von Zahnstangengetrieben, die die Bauteil-Behälter aufnehmen und diese in die vorgegebene Position sowie auf die erforderliche Arbeitshöhe bringen – und das mit einer möglichst hohen Wiederholbarkeit. Alternativ können diese Hubtische als Variante für Leerstationen fungieren und unter einem Highspeed-Förderer angebracht Karosserien in eine Parkposition heben. Kurzum: Hubtische stellen kostengünstige Alternativen zu Hub-Senk-Förderern dar und arbeiten selbst bei hohen Lasten und hohen Geschwindigkeiten mit einer Positioniergenauigkeit von ± 0,01 mm.

Ein Unternehmen, das sich bereits seit 20 Jahren mit dem Thema Zahnstangenhubgetriebe beschäftigt, ist Leantechnik. „Die Oberhausener waren auf der Suche nach einer Alternative zu den vormals bei den Hubtischen eingesetzten Kardanwellen, denn die führten mit ihren Zwischengelenken zu einem unruhigen Lauf und beeinträchtigen damit die Präzision der Hubbewegung,“ erinnert sich Christopher Monka, Gebietsverkaufsleiter Nord-West bei R+W Antriebselemente aus Klingenberg.

Erfolgreich behoben werden konnte die Schwingungsproblematik schließlich mit spielfreien und schwingungsdämpfenden Gelenkwellen der Modellreihe EZ2 von R+W. Für die Kompensation der Schwingungen und Drehmomentstöße sind diese mit Elastomerkränzen ausgestattet, welche außerdem axiale, laterale und angulare Versätze ausgleichen.

Präzision bei der Kraftübertragung gefragt

Die Anbindung erfolgt über geteilte Klemmnaben, die eine leichte radiale Montage ermöglichen. Fest verbunden werden die beiden Kupplungskörper mit einem auf Rundlauf optimierten Aluminiumrohr, ausgelegt auf Bohrungsdurchmesser von 5 bis 140 mm und für Spitzendrehmomente von 25.000 Nm. Die Elastomerkränze werden aus TPU (Polyurethan) und mit unterschiedlichen Shorehärten gefertigt: Die Ausführung ‚A‘ weist mit 98 Sh A eine gute Dämpfung auf, die Version ‚B‘ ist mit 64 Sh D eher torsionssteif.

„Für uns ist die Gelenkwellen-Lösung in doppelter Hinsicht ein Plus“, erklärt Reinhard Meltsch, Leiter Kon­struktion bei Leantechnik: „Zum einen sorgt sie in den von uns produzierten Hubtischen für die gewünschte Drehmoment-Übertragung und erreicht dabei hohe Rundlaufgenauigkeit von der Antriebswelle auf die jeweiligen Getriebe. Zum anderen spart dieser Ansatz Zeit und Kosten beim Einbau oder der Wartung. Denn mit den Präzisions-Gelenkwellen lassen sich nicht nur große Wellenabstände überbrücken, sondern auch ein Versatzausgleich der Wellen herstellen.“ Eine Montage oder Demontage der Wellen ist mittels des herausnehmbaren Zwischenrohres ohne Verschieben der bereits ausgerichteten Maschinen möglich.

Effektiver mit Zahnstangen­getrieben

Zahnstangengetriebe der Baugröße 5.1 mit linear geführter Zahnstange: Um lange Fahrwege beim Horizontal- und Vertikalhub problemlos zu bewältigen, können beliebig viele Zahnstangen aneinandergelegt werden.

© Leantechnik

Das Kernstück eines Hubtisches bilden vier sogenannten Lifgo-Zahnstangengetriebe, 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 besagten Gelenkwellen, die für die kraftschlüssige Verbindung von zwei gegenüberliegenden Getrieben sorgen. Der Antrieb erfolgt mit einem Elektrogetriebemotor. Je nach Art des Einsatzzweckes und des benötigten Raums kann der Motor in der Mitte der Hubtisch-Konstruktion oder außen angebracht sein. Die Aufnahme der Bauteil-Behälter erfolgt über vier Aufnahmepunkte, die sich auf der Oberseite der Getriebe befinden. Nach dem Einrasten verfahren die vier Getriebe synchron in vertikaler Richtung, um die Bauteil-Behälter auf die erforderliche Arbeitshöhe zu bringen.

Bei den Zahnstangengetrieben stehen neben der üblicherweise für die Hubtische verwendeten Baugröße 5.1 mit einer Hubkraft von 3800 N die Baugrößen 5.0 und 5.3 zur Verfügung. Auch sie heben selbst schwere Rohkarosserien mit einer Geschwindigkeit von bis zu 3 m/s und können die auftretenden Querkräfte effektiv ausgleichen. Zusätzlich zur Standardausführung gibt es die Getriebe mit zwei parallel laufenden Zahnstangen, als Linear-Version für lange Hubwege wie sie beispielsweise in Portalen auftreten und als Excenter-Version mit einstellbarem Zahnflankenspiel.

Speziell für schwere Lasten konzipiert ist die vierte Baugröße 5.4 – das bislang größte Getriebe von Leantechnik. Es nimmt Lasten bis zu 2,5 t auf und kommt zum Beispiel in einem neuen Hub-Senk-Förderer zum Einsatz, den das Ingenieurteam von Leantechnik zusammen mit der Firma Bleichert Automation realisiert hat. Zu sehen ist die Lösung für die Automobilindustrie erstmals auf der Automatica.

Autor:
Marcus Hirschen ist verantwortlich für das Marketing bei Leantechnik.