In jedem Bewegungssystem ist das Verständnis von Art und Richtung der einwirkenden und resultierenden Lasten wichtig, um die Lagerlebensdauer zu bestimmen und die Durchbiegung zu analysieren. Bei linearen Bewegungssystemen verwenden wir typischerweise kartesische Koordinaten (X, Y und Z), um die Position und Richtung der Lasten zu definieren. Bei rotierenden Bauteilen wie Schrauben, Zahnstangenantrieben oder Riemenscheibensystemen werden Lasten jedoch üblicherweise als axial oder radial beschrieben – Begriffe aus der Wälzlagertechnik. Diese Begriffe werden mitunter auch zur Beschreibung von Lasten auf Linearführungen verwendet, wobei deren Bezug zur Belastungsrichtung je nach Hersteller und Führungstyp variieren kann.

Hier betrachten wir, wie sich Radial- und Axiallasten auf Linearführungssysteme auswirken, und erläutern die Begriffe, die üblicherweise zur Beschreibung von Lasten auf Linearführungen verwendet werden.

Axialkräfte: Parallel zur Fahrtrichtung

In der Terminologie von Drehlagern werden axiale Lasten als solche definiert, die parallel zur Drehachse (der X-Achse) wirken. Auch bei rotierenden Linearantrieben – wie Spindeln, Riemenscheiben oder Zahnstangenantrieben – wird diese Terminologie verwendet. Axiale Lasten sind die Kräfte, die das System überwinden muss, um eine Bewegung zu erzeugen, und werden daher auch als Schubkräfte bezeichnet. Bei Kugel- und Gewindespindelantrieben können axiale Lasten zudem zu einer Durchbiegung oder einem Knicken der Spindelwelle führen.

Beachten Sie, dass Linearführungen keine axialen Lasten aufnehmen können, da ihr einziger Freiheitsgrad (Bewegungsfreiheitsgrad) entlang der X-Achse liegt.

Radialkräfte: Senkrecht zur Fahrtrichtung

Ähnlich wie bei Drehlagern werden in der Terminologie von Linearantrieben Radialkräfte als solche definiert, die senkrecht zur Bewegungsachse in Y- oder Z-Richtung auftreten. (Zu beachten ist, dass Kräfte, die in einem Winkel zwischen den drei orthogonalen Achsen auftreten, in Komponenten zerlegt werden können, die ausschließlich in X-, Y- oder Z-Richtung wirken.)

Da Linearantriebe nur für die Aufnahme axialer Lasten – nicht aber radialer Lasten – ausgelegt sind, werden sie typischerweise in Verbindung mit Linearführungen eingesetzt, die alle radialen Lasten in Y- (horizontaler) oder Z-Richtung (vertikaler) aufnehmen.

Bei Linearführungen variiert die Terminologie zur Beschreibung von Lasten, die senkrecht zur Bewegungsachse wirken, je nach Führungstyp und ob die Last in Y- oder Z-Richtung wirkt. Da sich beispielsweise Linearführungen mit runder Welle drehen können, wird üblicherweise der Begriff „Radiallast“ verwendet.

Bei nicht rotierenden Linearführungen – wie z. B. Profilschienenführungen, Kreuzrollenführungen oder Schwalbenschwanzführungen – werden radiale Lasten, die entlang der Z-Achse auftreten, oft als „Normallasten“, „Zuglasten“ (für diejenigen in positiver Z-Richtung) oder „Drucklasten“ (für diejenigen in negativer Z-Richtung) bezeichnet.

Lasten, die entlang der Y-Achse (horizontal, senkrecht zur Bewegungsrichtung) auftreten, werden oft als „Seitenlasten“, „Querlasten“ oder „Querlasten“ bezeichnet. Es ist wichtig zu beachten, dass Linearführungen zwar für die Aufnahme von Lasten in Y- und Z-Richtung ausgelegt sind, die Art des Lagers und die Anordnung der Laufbahnen jedoch zu unterschiedlichen Tragfähigkeiten in verschiedenen Richtungen führen können.

Die Benennung von Lasten auf Teleskopführungen, die häufig seitlich montiert sind, unterscheidet sich von der anderer Linearführungen. Bei Teleskopführungen wirken Radiallasten, die vertikal wirken, zur Seite der Führung. Axiallasten hingegen, die horizontal und senkrecht zur Bewegungsrichtung wirken, wirken zur Oberseite der Führung hin (oder von ihr weg).