Automatikzelle Gelenkwellenfügen: Automatisiertes Fügen von Gelenkwellen an Antriebseinheiten

Wer schon einmal versucht hat, eine verzahnte Welle in eine Zahnnabe einzufügen, kennt das Problem: Stimmen die Zahnstellungen nicht überein, treffen die Zahnflanken aufeinander, statt ineinanderzugreifen. Was sich manuell mit einer kleinen Drehbewegung lösen lässt, stellt in der automatisierten Serienfertigung eine anspruchsvolle Aufgabe dar. Die relative Winkellage zwischen Außen- und Innenverzahnung ist beim Heranführen der Bauteile zufällig – trifft Zahn auf Zahn statt Zahn in Lücke, verhindert das den Eingriff. Bisher wurde das entweder manuell nachgearbeitet oder mit pneumatischen Systemen überbrückt, die mit festen Endlagen und undefinierten Kräften arbeiten – mit den bekannten Folgen: Verschleiß, beschädigte Bauteile, unregelmäßige Stillstände.

AuE Kassel, ein Unternehmen der STRAMAGROUP und langjähriger Spezialist für Achsmontagelinien, hat für diesen Prozessschritt eine Automatikzelle mit einer patentierten Prozessstrategie entwickelt, die das Einkämmen von Gelenkwellen an Hinterachsgetrieben und E-Antrieben vollautomatisiert und reproduzierbar macht – mit einem sensorarmen Prozesskonzept.

Die Prozessstrategie bewertet dabei kontinuierlich Kraft- und Weginformationen und erkennt zuverlässig, ob die Verzahnung bereits erfolgreich eingekämmt wurde oder lediglich eine Zahn-auf-Zahn-Situation vorliegt. Wird eine Zahn-auf-Zahn-Situation erkannt, stellt die Anlage die Gelenkwelle zunächst kontrolliert zurück. Anschließend erfolgt eine definierte servoelektrische Winkelkorrektur, bevor automatisch der nächste Fügeversuch gestartet wird. Dieser patentierte, pulsierende Suchprozess wiederholt sich selbstständig, bis die Verzahnung sicher eingekämmt ist. In der Praxis greift die Verzahnung meist innerhalb weniger Zyklen sicher ineinander.

Eine schwimmend gelagerte Führungseinheit kompensiert Positionsabweichungen zwischen Gelenkwelle und Antrieb und unterstützt das selbstständige Ausrichten der Bauteile während des Einkämmprozesses. Dadurch werden Querkräfte reduziert und die Prozesssicherheit erhöht. Aus einem zufälligen Einkämmvorgang wird so ein reproduzierbarer, vollständig automatisierter Montageprozess. Die eigentliche Fügekraft wird über einen servoelektrischen Kraft-Weg-Prozess geregelt statt pneumatisch aufgebracht. Optional lässt sich direkt im Anschluss eine Auszugsprüfung integrieren, um die fertige Verbindung sofort zu verifizieren.

Die Automatikzelle eignet sich für das Fügen von Gelenkwellen an Hinterachsgetrieben, E-Antrieben, Hybridantrieben, Differentialbaugruppen und weiteren Antriebssystemen mit Innenverzahnung. Mit rund 3 x 3 Metern Stellfläche lässt sie sich ohne größeren Aufwand in bestehende Montagelinien für Achsen und Antriebseinheiten integrieren – auch für das gleichzeitige beidseitige Fügen von Gelenkwellen.

Statt den Fügeprozess mit höheren Kräften zu erzwingen, setzt AuE Kassel auf eine intelligente Prozessführung: Die Strategie erkennt den Zustand der Verzahnung selbstständig und korrigiert sich, bis der Eingriff sitzt. So wird aus einer scheinbar einfachen, aber störanfälligen Montageaufgabe ein robuster, reproduzierbarer Prozess für moderne Antriebssysteme.