Antriebstechnik: Kugeldrehverbindungen für Kippsteifigkeit und Präzision

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Schweißen ist gemäß DIN 1910-100 und EN 14610 „das unlösbare Verbinden von Bauteilen unter Anwendung von Wärme oder Druck, mit oder ohne Schweißzusatzwerkstoffen“. Diese Aufgabe übernehmen heute in der automatisierten Massenproduktion – vor allem in der Automobilindustrie – rechnergesteuerte Roboter. Auf Drehtischvorrichtungen gelagert, die für die rotative Bewegung um die Z-Achse sorgen, realisieren sie verschiedenste Schweißpositionen. Je nach Anwendung tragen die Rundtische Schweißvorrichtungen mit einem Gewicht bis zu 25 Tonnen und einem Durchmesser bis zu 9,5 Metern. Eine weitere Anforderung ist vor allem das dynamische und präzise Positionieren.
Zudem ist auch eine sehr hohe Verfügbarkeit der Rundtische eine essentielle Anforderung. Eine zentrale Komponente ist die Schalttellerlagerung, bestimmt sie doch maßgeblich die Rund- und Planlaufgenauigkeit sowie die Steifigkeit des kompletten Systems.
Ein bekannter Rundtisch-Hersteller ist Fibro. Das Unternehmen verbaut in seinen Schwerlast-Positioniertischen Kugeldrehverbindungen und für besonders hohe Kippmomente Kreuzrollendrehverbindungen des Lagerspezialisten Rodriguez. Die modular aufgebauten Lagersysteme extrem großer Mittelbohrung und sehr flacher Bauweise sind speziell auf die besonderen Herausforderungen in der Automobilindustrie ausgelegt.
„Das ‚ideale Lager‘ hat hohe Tragzahlen, beste Rund- und Planlaufgenauigkeiten, hohe zulässige Drehzahlen bei geringer Reibung und niedrigen Kosten. Da sich diese Anforderungen teilweise widersprechen, entscheiden wir uns je nach Anwendungsfall für unterschiedliche Lagerkonzepte“, erklärt Michael Schenk, Leiter Entwicklung und Standardisierung im Geschäftsbereich Rundtische bei Fibro. Im Vordergrund stünden dabei vor allem die technische Eignung und Wirtschaftlichkeit eines Lagers.

Lager und Verbindung kombiniert

Die Vierpunkt-Kugeldrehverbindungen der Eschweiler nehmen durch ihren konstruktiven Aufbau radiale und axiale Lasten sowie Kippmomente auf. Damit erfüllen sie nicht nur die Ansprüche zu Kippsteifigkeit und Lagerdurchmesser, sondern auch die nach Wirtschaftlichkeit; Kosten senken sie durch geringeren Aufwand bei der Gestaltung der Anschlusskonstruktion und den Einbau, da sie Lager und Verbindungselement in einer Komponente vereinen.
Rodriguez bietet zwei einreihige Vierpunktlager-Baureihen an, die standardmäßig mit beidseitig abgedichtetem Laufbahnsystem ausgestattet und in den Ausführungen unverzahnt (U), außenverzahnt (A) und innenverzahnt (I) verfügbar sind. In jedem Fall sind die Lagerringe im Laufbahnbereich gehärtet – mit markiertem Härteschlupf. Die Verzahnungen sind standardmäßig ungehärtet, auf Wunsch aber auch gehärtet lieferbar. Die leichte Baureihe KDL beziehungsweise KDLH (H = hoch) ist geeignet für leichte Anwendungen mit durchschnittlichen Anforderungen an die Genauigkeit wie beispielsweise bei der Positionierung von Werkzeugmagazinen in Bearbeitungszentren.
Sind höhere Präzision und Tragfähigkeit erforderlich, bieten sich die kompaktbauenden Lager der mittleren Baureihe KDM/KDMH an. Die Betriebstemperatur der Drehkränze beider Serien liegt bei -25 bis +80 Grad Celsius. Sie sind flexibel kombinierbar mit Ritzeln und Planetengetrieben unterschiedlichster Hersteller sowie allen gängigen Motoren.
Für Anwendungen mit höheren Belastungen, wie sie beispielsweise bei den Schweißvorrichtungen für die Automobilindustrie auftreten, hat Rodriguez neben einreihigen Vierpunktlagern auch zweireihige Kugeldrehverbindungen und Kreuzrollendrehverbindungen im Programm. Wegen des besonderen Aufbaus können die zweireihigen Drehverbindungen deutlich höhere Lasten aufnehmen als die „normalen“ Vierpunktlager. Sämtliche Lager sind in Außendurchmessern von 200 bis 3.000 Millimeter lieferbar.
Dabei fertigt Rodriguez die Größen bis 1.600 Millimeter in den eigenen Werkstätten. Aber auch größere Abmessungen oder kundenspezifische Modifizierungen der Standardkugel- und Kreuzrollendrehverbindungen können umgesetzt werden. Dazu zählen unter anderem die Einschränkung des Lagerspiels, eine Zentrierung oder Hitzebeständigkeit bis 150 Grad Celsius.
Ebenfalls auf Anfrage machbar sind Laufringe mit Sonderbohrbild oder zum Korrosionsschutz grundierte und lackierte Lager beziehungsweise auch Edelstahlausführungen.

Partnerwahl

Fibro hat sich 2010 zum Einsatz der Kugel- und Kreuzrollendrehverbindungen von Rodriquez entschieden. Die Zusammenarbeit resultiert aus einer Suche nach einem zweiten Lieferanten für Rundtischlager. „Es hat sich schnell herausgestellt, dass Rodriguez ein zuverlässiger Partner ist“, kommentiert Entwicklungsleiter Michael Schenk. Das liegt nicht zuletzt auch an den Inhouse-Fertigungskapazitäten des Eschweiler Herstellers. (Zum Hintergrund: Ursprünglich war Rodriguez ein reines Handelsunternehmen). „Das Produkt an sich ist heute kein Alleinstellungsmerkmal mehr“, erklärt Rodriguez-Geschäftsführer Gunther Schulz. „Das gewisse Etwas, der Mehrwert für den Kunden macht den Unterschied.“ Die eigene Produktion mache Rodriguez flexibler und versetze das Unternehmen in die Lage, marktorientierter reagieren zu können.
Neben den Vierpunktlagern der leichten und mittleren Baureihe sowie den zweireihigen Kugel- und Kreuzrollendrehverbindungen für Schwerlastanwendungen umfasst das Produktportfolio von Rodriguez auch anwendungsspezifische Lagerlösungen nach Kundenwunsch – von leistungsstarken, doppelreihigen Axialschrägkugellagern (DRF) für höchste Präzision und Spindelrollenlagern (SRB) für höchste Steifigkeit über belastbare Steh- und Flanschlager (SFT) sowie standardisierte RTB-Lager mit und ohne integriertem Winkelmesssystem bis hin zu besonders kompakten und steifen Kreuzrollenlagern (XRB). Das Unternehmen bietet neben den Präzisionslagern auch Lösungen aus den Bereichen Lineartechnik und Automotive sowie Value Added Products an. jbi |

Nicole Dahlen ist Geschäftsbereichsleiterin Präzisionslager bei Rodriguez in Eschweiler.

 

Vierpunktlager

Im Gegensatz zu herkömmlichen Rillenkugellagern mit nur zwei Kontaktellipsen und einer Kraftaufnahme in ausschließlich radialer Richtung bildet bei Vierpunktlagern die Kugellaufbahn sowohl im Innen- als auch im Außenring einen gotischen Bogen. Die Kugel liegt daher in jedem Ring an zwei Punkten an und kann radiale wie axiale Kräfte gleichermaßen aufnehmen. Da bei vier Auflagepunkten jeweils zwei Kontaktpunkte rollen und zwei Kontaktpunkte gleiten, wodurch Wärme erzeugt wird, ist die Drehzahl bei Standard-Vierpunktlagern nach oben begrenzt.

 

 

 

  • Rundtischhersteller Fibro liefert beispielsweise NC-gesteuerte Rundtische für Werkzeugmaschinen zur Positionierung des Werkstücks über einen Schneckentrieb.
  • Bidirektionale Radial-Axial-Präzisions-Zylinderrollenlager (Rotary Table Bearings, RTB) zeichnen sich durch hohe Präzision und Tragfähigkeit aus.
  • RTB mit integriertem Winkelmesssystem bilden die kraftübertragende Schnittstelle zwischen der sich drehenden Planscheibe und dem feststehenden Gehäuse.
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