Alles integriert

Dünnringlager

Im Fahrzeugbau gewährleisten Laser-Schweißanlagen höchste Flexibilität und Qualität in der Fertigung. Entscheidend dafür ist auch die Spanntechnik mit einem eigens entwickelten Lagersystem von Rodriguez.

28. Mai 2014

Die entscheidende Anforderung an die Fertigung in der Automobilindustrie ist es, sämtliche Prozesse bei größtmöglicher Produktdiversität schnell und kosteneffizient umzusetzen und dabei zugleich höchste Produktqualität zu erzielen. Gerade in der Automobilindustrie gehört deshalb das Laser-Schweißen mittlerweile zum Standard, nicht zuletzt aufgrund der hohen Bearbeitungsgeschwindigkeit und der schlanken Schweißnähte mit großem Tiefe-Breite-Verhältnis.

Maßgeschneidert für Aufgaben wie das Verbinden von Getriebe-Zahnrädern in Schalt- oder Automatikgetrieben im PKW-Antriebsstrang ist zum Beispiel die Zwei-Stationen-Laserschweißanlage der Maschinenfabrik K.H. Arnold mit Sitz in Ravensburg. Die Doppelschweißzelle eignet sich für rotationssymmetrische Bauteile und ist flexibel einsetzbar für Festkörper- und CO2-Laser.

Zugleich verknüpft die Anlage vollautomatisch die Zusatzprozesse wie das Verpressen und Erwärmen der Bauteile mit dem eigentlichen Schweißvorgang. Nicht zuletzt bieten die Laserschweißanlagen, die in der Regel im Drei-Schicht-Betrieb arbeiten, eine hohe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit, erzählt Fertigungs- und Einkaufsleiter René Köhler und erläutert: »Insbesondere was den Plan- und den Rundlauf angeht, werden von der Automobilindustrie mittlerweile Genauigkeiten von hundertstel Millimetern gefragt.«

Die Fertigung qualitativ hochwertiger Bauteile erfordert deshalb eine sehr hohe Präzision der Spannvorrichtungen und Lagerungen. In der Zwei-Stationen-Anlage von K.H. Arnold gewährleistet dazu eine speziell für rotationssymmetrische Geometrien entwickelte Spanntechnik die prozesssichere Fixierung der Bauteile in der Schweißzelle, wo die Werkstücke beim Schweißen über NC-Achsen gegen ein mitdrehendes Gegenlager gepresst werden.

Bei der jüngsten Weiterentwicklung der Anlage verfolgten die Laserspezialisten aus Oberschwaben den Anspruch, Kosteneffizienz und Kompaktheit bei höchster Präzision weiter zu verbessern. Eine besondere Herausforderung war dabei ein möglichst platzsparender Aufbau des Gegenlagers, da nur sehr wenig Einbauraum zur Verfügung stand.

Aufgrund seiner guten Erfahrungen bei anderen Aufgaben wandte sich Köhler dazu an den Dünnringlagerspezialisten Rodriguez aus dem rheinischen Eschweiler mit seiner langjährigen Praxis in der Entwicklung von applikationsspezifischen Sonderlösungen. Beide Unternehmen verbindet eine enge geschäftliche Beziehung, und die leichtgewichtigen und kompakten Lager der Rheinländer hatten bereits in zahlreichen anderen Projekten überzeugt.

Für Köhler lag es deshalb nahe, bei der Entwicklung der neuen Anlage die Antriebs- und Wälzlagerspezialisten von Anfang an als Know-how-Träger zu integrieren, schließlich sollte die zu entwickelnde Lösung sich auch einfach montieren und problemlos in Betrieb nehmen lassen, dabei mit einer einzige Schnittstelle auskommen sowie natürlich höchste Systemgenauigkeit gewährleisten.

Kompakter und präziser

Schnell zeigte sich die Lösungskompetenz des Antriebsspezialisten aus dem Rheinland, der bei allen Anwendungen, in denen Standardlager an ihre Grenzen stoßen, maßgeschneiderte Lösungen entwickelt und produziert. So diente als Basis der neuen Systemlösung das umfassende Produktportfolio des Unternehmens mit mehr als 250 Dünnringlagertypen aus Wälzlager- oder Edelstahl mit Durchmessern von 25 bis 1.066 Millimeter.

Zum Einsatz kam dabei ein Präzisionsdünnringlager der Baureihe Reali-Slim des US-amerikanischen Industriekonzerns Kaydon, das wegen seiner Kompaktheit und des kleinen Querschnitts für kleine Einbauräume prädestiniert ist. Zusätzlich integrierte Rodriguez gleich fünf Umbauteile, wie zum Beispiel eine vor Funkenflug schützende Schleuderscheibe, und konnte so ein einbaufertiges System mit einer einzigen Schnittstelle liefern.

»Die Vorteile liegen auf der Hand«, meint dazu Ulrich Schroth, der Leiter des entsprechenden Geschäftsbereichs bei Rodriguez: »Neben einer vereinfachten Montage der integrierten Baugruppe erhöht sich die Genauigkeit gegenüber der Verwendung einzelner mechanischer Komponenten deutlich. Die Fehlertoleranz verbessert sich, die Wiederholgenauigkeit nimmt zu. Die Genauigkeit von Plan- und Rundlauf von weniger als 25 Mikrometer hat den Kundenwunsch bei Weitem übertroffen.«

Dauerhaft wartungsfreundlich

Auch im Wartungsfalle zeigt sich die Überlegenheit der integrierten Modullösung. So lässt sich die komplette Einheit ohne großen Montageaufwand und lange Stillstandzeiten ersetzen, falls einmal ein Austausch notwendig sein sollte – allerdings schätzt Rodriguez die Lebensdauer der neuen Einheit bei Drehzahlen von 30 U/min auf mehr als 80.000 Stunden.

Für eine hohe Verfügbarkeit des neuen Lagersystems sorgt außerdem der Einsatz einer Labyrinthdichtung, die das Lagerinnere vor Verunreinigungen schützt und einen präzisen Lauf dauerhaft gewährleistet. Bei den modernen Lagersystemen kann deshalb auf eine verschleißanfällige schleifende Dichtung verzichtet werden.

Entscheidend sind jedoch auch die wirtschaftlichen Vorteile der integrierten Baugruppe, ergänzt Schroth: »Gegenüber einer Lösung aus verschiedenen Einzelkomponenten und deren Abstimmung und Montage ist die neue Einheit deutlich preisgünstiger. Sie stellt im wahrsten Sinne des Wortes eine echte Mehrwertlösung dar.«

René Köhler bestätigt: »Die entsprechende Eigenkonstruktion des Lagers mit Innen- und Außenring und weiteren Komponenten wäre für uns deutlich komplexer und kostenintensiver gewesen. Mit der realisierten Lösung hat uns Rodriguez bei Entwicklung und Konstruktion spürbar entlastet. Am Ende waren wir nur noch für die Endmontage des Moduls auf der Lagerplatte der Schweißanlage verantwortlich.«

AUF EINEN BLICK

- Die Rodriguez GmbH mit Sitz im rheinischen Eschweiler ist ein führender Spezialist für Dünnringlager aus Wälzlager- oder Edelstahl.

- Das Sortiment umfasst mehr als 250 Dünnringlager mit besonders kleinem Querschnitt sowie kompakte metrische und Hybrid-Dünnringlager mit abriebfesten Keramik-Wälzkörpern.

- Sämtliche Lager sind als Rillenkugellager, Vierpunktlager oder Schrägkugellager lieferbar.

Erschienen in Ausgabe: 04/2014