Portalträger

Siebte Achse für den Schweißroboter

Um Karosseriebleche auf engen Raum verschweißen zu können, benötigte ein Automobilhersteller einen kompakten Roboter, der die schweren Bauteile zuverlässig bearbeitet. Leantechnik entwickelte innerhalb ihrer Produktsparte Leantranspo für diese Aufgabe einen Portalträger. Durch die hohe Bauweise der Anlage wird der zum Einsatz kommende Schweißroboter perfekt in die bestehende Serienfertigung integriert.

Bild: Fotolia

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 müssen oft auf engstem Raum agieren. Selbst für Sechsachser bedeutet das extreme Dreh- und Knickbewegungen. Reinhard Meltsch 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 der Leantechnik AG. Vor allem, „wenn große Bauteile auf engen 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. Reinhard Meltsch: „Stabil und in sich steif muss das Portal stehen, denn davon hängt die Genauigkeit der Arbeit ab.“ Auf Basis lineargeführter Zahnstangengetriebe konstruieren Reinhard Meltsch und sein Entwicklungsteam Anlagen, die Horizontal- und Vertikalhübe auf mechanischer Basis miteinander kombinieren.

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Bei dem Portalträger dient die obere Portalachse als Linear-achse, die den eingesetzten Sechs-Achs-Knickarmroboter horizontal verfährt. (Bild: Leantechnik AG)

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 Leantranspo. Das Portal und der installierte Roboter bilden eine Einheit, der Bodenbereich bleibt frei. Die obere Portalachse fungiert als Linearachse, die den Sechs-Achs-Knickarmroboter horizontal verfährt. Auf beiden Seiten fixiert jeweils eine Bodenplatte die verbundenen Säulenfüße. Die Anlage trägt bis zu 2,5 Tonnen und liefert auch bei großen Bauteilen höchste Präzision auf der Linearachse. Reinhard Meltsch: „Dank unseres ausgeklügelten Stahlbaus erreichen wir ein Höchstmaß an Biegesteifigkeit und können die auftretenden Querkräfte in der Anlage effektiv ausgleichen.“ Ein weiterer Vorteil: Die zu tragenden Lasten lassen sich über die obere Portalachse gut abfangen. 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 Reinhard Meltsch 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. 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.

Zum Spektrum der Ingenieure von Leantechnik zählt ein fein abgestimmtes und ständig wachsendes Sortiment von Leantranspo-Anlagen. Die Grundlage aller Entwicklungen sind immer die Lifgo- sowie die für einfachere synchrone Hubbewegungen ausgelegten Lean-SL-Getriebe. Mit den beiden Serien steht ein Baukastensystem mit insgesamt 18 Getrieben in je drei Baugrößen zur Verfügung, die sich für variable Aufgaben innerhalb einer Applikation kombinieren lassen. Beide Varianten arbeiten mit einer lineargeführten Zahnstange. Die kraftschlüssige Verbindung zwischen mehreren Getrieben oder mit den Antriebskomponenten wird mittels Profilwellen hergestellt. So entstehen Systeme, die hohen Ansprüchen an Hubkraft, Geschwindigkeit und Positioniergenauigkeit gerecht werden können.

Wie der Portalträger für den Schweißroboter im Karosseriebau. „Die Portalbauweise macht ihn zur idealen Lösung für Einsatzgebiete, wo 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 Reinhard Meltsch die Leistungsmerkmale des Portals zusammen. Der konstruktive Aufbau der Anlage ermöglicht 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 siebte Achse“, so das Fazit des Konstruktionsleiters von Leantechnik. cs

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