Zahnstangenhubgetriebe für die Autoproduktion

Roboter soweit das Auge reicht – bei der Fertigung von PKW erfolgen die meisten Bearbeitungsschritte inzwischen vollautomatisiert. Das kann allerdings nur funktionieren, wenn der Materialfluss reibungslos läuft und alle Prozesse ineinandergreifen. Was einfach klingt, ist in Wirklichkeit eine hochkomplexe Aufgabe, da inzwischen alle Bauteile just-in-time am Band ankommen und nicht mehr wie früher im Werk vorrätig gehalten werden. Die Anlieferung dieser Komponenten bedarf deshalb einer minutiösen Planung, damit alles im Takt bleibt. Verzögerungen darf es nicht geben, da sie schnell sehr teuer werden können.

Mindestens ebenso wichtig wie die Koordination im Vorfeld sind exakte Abläufe in der Auto-Produktion selbst. Hier kommt es darauf an, welche Handling-Systeme eingesetzt werden und wie diese mit den einzelnen Stationen an der Fertigungsstraße verzahnt sind. Ein neuralgischer Punkt ist beispielsweise die Bereitstellung von Bauteilen für die Weiterverarbeitung. In Gitterboxen werden unter anderem Motorhauben oder Türen aufgestapelt, die dann ein Roboter greift und entweder montiert oder bearbeitet. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass alles genau zur richtigen Zeit am richtigen Platz ist. Das bedeutet konkret: Die Komponenten müssen so angeordnet sein, dass der Roboter sie blitzschnell greifen kann.

Ein namhafter deutscher Fahrzeughersteller suchte für genau diese Aufgabe eine effiziente Lösung und entschied sich für ein Positioniersystem mit dem Zahnstangenhubgetriebe Lifgo Linear von Leantechnik. Die Wahl lag nahe, da Leantechnik dank jahrelanger enger Zusammenarbeit mit Unternehmen der Branche bereits mit den dortigen Produktionsbedingungen vertraut ist. „Hinzu kommt, dass unsere Systeme sehr kompakt sind. Das hat letztendlich den Ausschlag gegeben“, berichtet einer der Konstrukteure, Lukas Piofczyk. Sein Unternehmen bekam deshalb die Aufgabe, für eine neue Montagelinie ein Handling-System zu entwickeln, das möglichst wenig Bauraum beansprucht.

Der sogenannte Behälter-Ausheber sollte direkt am Band zum Einsatz kommen und dafür zuständig sein, die Gitterbox mit den Bauteilen so anzuheben, dass diese sich auf der richtigen Höhe für den Roboter befinden. Die Höhe ist vordefiniert und muss genau eingehalten werden, damit es bei den Greifvorgängen nicht zu Unterbrechungen kommt. Da die Arbeitsschritte an der Fertigungsstraße eng getaktet sind, würden andernfalls sämtliche Abläufe durcheinandergeraten. Für die Lösung solch präziser und synchroner Positionieraufgaben bietet Leantechnik ein breites Portfolio an linear geführten Zahnstangenhubgetrieben an, die zusammen mit weiteren Komponenten wie zum Beispiel Motoren zu einer kompletten Leantranspo-Anlage erweitert werden können.

Im Fall des Fahrzeugherstellers wurde eine derartige Anlage aus zwei Doppelhubsäulen konstruiert, in denen jeweils ein Lifgo-Linear-Getriebe verbaut wurde. Diese Getriebe sind mit einer vierfach rollengeführten Zahnstange ausgestattet und dadurch besonders präzise, belastbar und höchsten Anforderungen an Geschwindigkeit und Synchronizität gewachsen. Die Doppelhubsäulen des Aushebers fahren einen vertikalen Hub von 175 mm und positionieren mit einer Genauigkeit von 0,01 mm. Um sicherzustellen, dass beide Säulen gleiche Hübe ausführen, synchronisiert eine Profilwellle die gegenüberliegenden Getriebe miteinander. Als Antrieb für die Getriebe dient ein Servogetriebemotor.

Leantechnik hat für den Automobilkonzern aber nicht nur den Behälterausheber entwickelt, sondern auch einen Niederhalter für den Karosserie-Bau. Dieses System wird beim sogenannten Rollfalzverfahren verwendet, um die Werkstücke für die Bearbeitung in einer bestimmten Position zu fixieren. Beim Rollfalzen wird der Rand eines äußeren Bleches um ein Innenblech gebogen. Um eine formschlüssige Verbindung herzustellen, wird die gesamte Kante des Außenblechs gebogen. Ein Dichtklebstoff, der vor dem Falzprozess eingebracht wird, sichert die feste und dauerhafte Verbindung beider Werkstücke. In der Autoindustrie wendet man das Rollfalzen bei der Fertigung von Anbauteilen wie Fahrzeugtüren, Heckklappen oder Motorhauben an. Der Niederhalter besteht ebenfalls aus einer Doppelhubsäule mit zwei Lifgo-Linear-Getrieben.

Eine weitere Lösung des Unternehmens für die Automobilproduktion ist das Drei-Achs-Positioniersystem (DAP), das die Abstände zwischen Aufnahmepunkten von Bauteilen automatisch anpasst. Das DAP ermöglicht die wirtschaftliche Produktion von Karosserievarianten, ist aber auch in jedem anderen Industriebereich einsetzbar, in dem eine Vielzahl an Produktderivaten gefertigt wird. Der Bediener kann das System schnell und ohne Umbaumaßnahmen auf Bauteile mit unterschiedlichen Abmessungen einstellen.

Die Lifgo-Linear-Getriebe finden über die Automobilindustrie hinaus in vielen anderen Branchen Verwendung –  zum Beispiel in Kommissionier- und Positionieranlagen in der Lebensmittel- und Verpackungsindustrie, in der Chemieindustrie, im Anlagen- und Maschinenbau sowie in der Verkehrstechnik. Der Grund für die Beliebtheit der Getriebe liegt zum einen in ihrer Vielseitigkeit und der kompakten Bauweise, zum anderen überzeugen sie durch ihre Langlebigkeit und ihre unkomplizierte Handhabung.

Der Automobilhersteller arbeitet inzwischen erfolgreich mit den Leantranspo-Anlagen, die Implementierung der beiden Positioniersysteme lief reibungslos. „Es gibt sogar schon Folgeprojekte“, erzählt Lukas Piofczyk. Für ein Werk in Polen werden die Westfalen jetzt weitere Ausheber konstruieren, die Bauteile am Förderband in die richtige Position bringen.  jl