Hohe Effizienz, Genauigkeit und Steifigkeit.

Der kürzeste Weg zwischen zwei Punkten ist eine Gerade. Bei der Konstruktion eines Linearführungssystems müssen jedoch die strukturelle Unterstützung, Führungen, Antriebe, Dichtungen, Schmierung und Zubehörteile zwischen den Punkten A und B berücksichtigt werden.

Egal, ob Sie Ihr System von Grund auf selbst entwerfen und mit Standardteilen bauen oder ein für Sie maßgeschneidertes System kaufen – die richtigen Entscheidungen von Anfang an tragen dazu bei, dass die Dinge langfristig reibungslos funktionieren.

Unterstützung und Beratung

Der Aufbau eines linearen Systems bedeutet im wahrsten Sinne des Wortes, von Grund auf neu zu beginnen – mit einem Tragsystem. Die Hauptkomponente dieses Tragsystems ist typischerweise ein Aluminiumprofil.

Für Anwendungen, die eine präzise Positionierung erfordern, können die Montageflächen des Basisprofils und die der Linearführung bearbeitet werden. Bei Anwendungen mit geringerer Genauigkeit, wie z. B. Transportanwendungen, sollten die Basen so optimiert werden, dass sie sich unter Last nicht verbiegen und Verformungen während des Extrusionsprozesses vermeiden.

Eine stabile Basis ermöglicht es dem System, ausschließlich auf Endstützen zu ruhen. Leichtere Profile benötigen möglicherweise zusätzliche Stützen entlang ihrer Länge.

Führungen werden an der Basis befestigt, um die Bewegung zu erleichtern. Die wichtigsten Typen sind Kugelführungen, Radführungen und Gleit- oder Prismenführungen.

Kugelführungen tragen die schwersten Lasten und weisen die höchste Steifigkeit auf. Ihre ein- oder zweigleisigen Ausführungen ermöglichen eine reibungslose Bewegung. Zu den Nachteilen zählen die höheren Kosten und die Geräuschentwicklung.

Die Radführungen arbeiten mit Geschwindigkeiten von bis zu 10 m/s, zeichnen sich durch geringe Reibung und hohe Steifigkeit aus. Allerdings können Stoßbelastungen sie beschädigen.

In Gleitführungen laufen prismenförmige Polymerbuchsen auf der Profiloberfläche. Das Polymer sorgt für einen leisen Lauf und hohe Stoßfestigkeit. Sie sind beständig gegenüber Verschmutzungen durch Schmutz, Sand, Staub, Öl und Chemikalien, arbeiten jedoch langsamer und unter geringeren Lasten als Kugel- oder Rollenführungen. Dies wird durch ihren PV-Wert (Produkt aus Druck und Geschwindigkeit) angegeben, den sie aushalten können.

Treibende Kraft

Antriebe bewegen den Schlitten in die gewünschten Positionen. Die gebräuchlichsten Antriebstechnologien sind Kugelgewindetriebe, Trapezgewindetriebe und Riemenantriebe.

Bei einem Kugelgewindetrieb bewegen sich Kugellager in den Nuten einer Gewindespindel – der Kugelgewindespindel – und zirkulieren durch eine Kugelmutter. Da die Lager die Last teilen, weisen Kugelgewindetriebe eine relativ hohe Schubkraft auf.

Das Ergebnis ist absolute Genauigkeit, definiert als die maximale Abweichung zwischen Soll- und Ist-Position bis hinunter zu 0,005 mm. Systeme mit geschliffenen und vorgespannten Kugelgewindetrieben sind am genauesten.

Die Systeme verfügen über eine Schubkraft von bis zu 40 kN und eine hohe Steifigkeit. Ihre kritische Drehzahl wird durch den Schraubenfußdurchmesser, die freie Länge und die Endlagerungskonfiguration bestimmt. Dank einer neuartigen Schraubenlagerung können schraubengetriebene Einheiten Verfahrwege von bis zu 12 m erreichen und Eingangsdrehzahlen von 3000 U/min aufnehmen. Kugelgewindetriebe bieten einen mechanischen Wirkungsgrad von 90 %, sodass ihre höheren Kosten häufig durch den geringeren Energiebedarf kompensiert werden.

Riemenantriebe kommen in Transportanwendungen mit hohem Durchsatz zum Einsatz, mit Geschwindigkeiten bis zu 10 m/s und Beschleunigungen bis zu 40 m/s².

Schmierung und Dichtungen für lineare Geräte

Die meisten Führungs- und Antriebssysteme benötigen Schmierung. Durch die Gewährleistung eines einfachen Zugangs zu den Schmiernippeln lässt sich die zukünftige vorbeugende Wartung vereinfachen. Beispielsweise können am Schlitten angebrachte Zerk-Schmiernippel ein Schmiernetz speisen, das sowohl die Kugelumlaufspindel als auch das Linearführungssystem während der Installation und in regelmäßigen Wartungsintervallen versorgt.

Die Prismenführungen sind wartungsfrei. Das Polymermaterial des Gleitstücks besitzt eine inhärente Gleitfähigkeit, und geschmierte Filzabstreifer erneuern das Schmiermittel bei jedem Hub.

Dichtungen halten das Schmiermittel im Inneren und Verunreinigungen fern. Eine Art sind Magnetstreifendichtungen – Magnetbänder aus Edelstahl, die sich von einem Ende des Kanals zum anderen erstrecken. Die Bänder sind an den Endkappen befestigt und federbelastet, um die Spannung aufrechtzuerhalten. Sie verlaufen durch eine Aussparung im Schlitten, sodass der Streifen kurz vor und hinter dem Schlitten von den Magneten abgehoben wird, während dieser das System durchfährt.

Eine alternative Dichtungstechnologie, die Kunststoff-Abdeckbänder, verwendet nachgiebige Gummistreifen, die sich wie ein Gefrierbeutel mit Zip-Verschluss in das Basisprofil einrasten. Ineinandergreifende Nut- und Federprofile bilden eine Labyrinthdichtung, die das Eindringen von Partikeln verhindert.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Montage des Motors. Motorgehäuse und Kupplung müssen zu den Schraubengrößen und Lochkreisdurchmessern des Motorflansches, dem Zentrierdurchmesser des Motors sowie dem Durchmesser und der Länge der Motorwelle passen.

Viele Motoren entsprechen den NEMA-Normen, andere sind hersteller- und modellspezifisch. In beiden Fällen ermöglichen flexible Motorhalterungen aus Standardrohlingen die einfache Montage an nahezu jedem Motor mit garantierter Ausrichtung.

Kombinieren Sie nach Belieben

Nicht jede Kombination aus Antrieben und Führungen ist sinnvoll. In der Praxis sieht man am häufigsten Gewindespindeln, die Kugel- oder Gleitführungen antreiben; Kugelgewindetriebe in Kombination mit Kugel- oder Gleitführungen; und Riemen, die Kugel-, Gleit- oder Radführungen antreiben.

Ein Kugelgewindetrieb in Kombination mit einer Kugelführung ermöglicht wiederholgenaue Bewegungen und bildet ein steifes System, das hohen Kräften und Momenten standhält. Solche Systeme eignen sich hervorragend für Präzisionspositionierungsanwendungen mit hohen Belastungen und häufigen Betriebszyklen, wie beispielsweise das Be- und Entladen von Zahnradrohlingen an Werkzeugmaschinen.

Riemengetriebene, kugelgeführte Einheiten eignen sich für Anwendungen mit hohen Geschwindigkeiten, hohen Beschleunigungen, schweren Nutzlasten und hohen Drehmomenten. Diese Einheiten arbeiten auf Untergestellen, die eine Lücke überbrücken und entweder an den Enden oder abschnittsweise abgestützt sind. Ein Anwendungsbeispiel ist das Palettieren von Dosen.

Riemengetriebene, gleitgeführte Linearsysteme sind kostengünstige, leise und wartungsarme Einheiten. Sie arbeiten bei moderaten Geschwindigkeiten und Beschleunigungen und eignen sich hervorragend zur Aufnahme von Stoßbelastungen. Durch den Einsatz eines magnetischen Abdeckbandes ist dieses System auch für Umgebungen mit hohem Partikelanteil und Reinigungsanforderungen, wie z. B. bei der Blechspritzung, geeignet.

Da Radführungen weniger Wartung benötigen als Kugelführungen, aber mehr als Gleitführungen, stellen riemengetriebene Räder eine weitere kostengünstige, geräuscharme und wartungsarme Option dar. Diese Systeme erreichen hohe Lineargeschwindigkeiten und Beschleunigungen und werden häufig in Verpackungs- und Abfüllmaschinen eingesetzt.