Mehr zur Geometrie von Doppelführungsschienen.

Zu den Linearführungssystemen gehören Führungsschienen, Schlitten und Führungen. Die Industrie unterteilt sie ebenfalls in einige Grundtypen – darunter Profilschienen, Schubladenführungen, Linearlager, Führungsräder und Gleitlager. Eine typische Anordnung umfasst eine Schiene oder Welle sowie Schlitten und Führungsblöcke. Sie können auch durch die Art des Kontakts unterschieden werden, entweder durch Gleiten oder durch Rollen.

Eine wesentliche Funktion von Wälzführungen besteht darin, die Reibung in Maschinen zu reduzieren. Sie werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, von fortschrittlichen Halbleiterfertigungsgeräten bis hin zu großen Werkzeugmaschinen und Baumaschinen.

Eine gute Anwendung für Linearführungen sind Geräte zur Halbleiterfertigung oder Inspektionsgeräte, die eine hochpräzise Positionierung erfordern. Bei einer Werkzeugmaschine zum Schneiden werden Linearführungen anstelle von Gleitkontakt-Linearlagern verwendet, um den Temperaturanstieg und die Haltbarkeitsprobleme im Zusammenhang mit ständig steigenden Vorschubgeschwindigkeiten zu bewältigen.

Die klassische Anwendung für Profilschienen liegt in der Werkzeugmaschinenindustrie, wo Belastbarkeit, Steifigkeit und Genauigkeit von größter Bedeutung sind. In medizinischen Geräten wie CAT-Scan-, MRT- und Röntgengeräten sind quadratische Schienen häufiger anzutreffen.

Andererseits können runde Schienen mehrere Vorteile bieten, darunter die Fähigkeit, reibungslos zu laufen, wenn sie auf nicht perfekten Oberflächen montiert werden – definiert als ein Ebenheitsfehler von über 150 μm/m.

Für Reinraum- und Lebensmittelverarbeitungsanwendungen, die keine Kontamination tolerieren, sind Linearführungen mit Wälzkörpern (sowie Gleitlagersysteme) aufgrund ihrer Schmierungsanforderungen ungeeignet.

Bei einigen Anwendungen, die eine extrem hohe Präzision und Genauigkeit erfordern, werden Flüssigkeitslager eingesetzt, um die höchstmögliche Genauigkeit und Präzision zu erreichen. Hierbei handelt es sich um hydrostatische oder aerostatische Lager, die eine Hochdruckflüssigkeit zwischen Schiene und Wagen nutzen. Sie sind teurer und schwieriger herzustellen als andere lineare Optionen, bieten aber höchste Präzision und Genauigkeit.

Wichtige Überlegungen bei der Auswahl einer Linearführung sind die Belastung (sowohl statisch als auch aufgebracht), der Hub und die Geschwindigkeit sowie die gewünschte Präzision und Genauigkeit sowie die erforderliche Lebensdauer. Abhängig von den Anwendungsanforderungen ist manchmal auch ein Vorladen erforderlich. Die Schmierung ist ein weiterer wichtiger Aspekt, ebenso wie jede Methode zur Minimierung der Kontamination des Linearführungssystems durch Umweltfaktoren wie Staub und andere Verunreinigungen mithilfe von Faltenbälgen oder speziellen Dichtungen.

Linearführungsschienen und -lager bieten eine hohe Steifigkeit und gute Verfahrgenauigkeit. Sie können nicht nur nach unten, oben und seitlich gerichtete Lasten tragen, sondern auch Quer- oder Momentlasten standhalten. Je größer das lineare Schienen- und Lagersystem ist, desto mehr Momentkapazität hat es natürlich, aber die Anordnung der Lagerlaufbahnen – gegenüberliegend oder Rücken an Rücken – beeinflusst auch die Menge der Querlast, die es tragen kann .

Während das Face-to-Face-Design (auch als X-Anordnung bekannt) gleiche Tragfähigkeiten in alle Richtungen bietet, führt es zu einem kürzeren Momentenarm, entlang dessen Querlasten aufgebracht werden, was die Momenttragfähigkeit verringert. Die Rücken-an-Rücken-Anordnung (auch O-Anordnung genannt) bietet einen größeren Hebelarm und höhere Momententragfähigkeiten.

Aber selbst bei der Rücken-an-Rücken-Anordnung haben Linearführungen einen relativ kurzen Abstand zwischen den Laufbahnen (im Wesentlichen gleich der Breite der Schiene), was ihre Fähigkeit zur Aufnahme von Rollmomenten einschränkt, die durch in Y-Richtung überhängende Lasten verursacht werden . Um dieser Einschränkung entgegenzuwirken, ermöglicht die Verwendung von zwei Schienen parallel – mit entweder einem oder zwei Lagern auf jeder Schiene – die Auflösung des Rollmoments in Kräfte auf jedem Lagerblock. Da Linearlager eine weitaus höhere Kapazität für Kräfte als für Momente (insbesondere Rollmomente) haben, kann die Lagerlebensdauer erheblich verlängert werden. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Doppelführungsschienen und der Möglichkeit, Momente in Kräfte aufzulösen, besteht darin, dass sich Linearlager bei reinen Kräften im Allgemeinen weniger durchbiegen als bei Momentlasten.

Viele Linearantriebskonstruktionen umfassen zwei parallel geschaltete Schienen, wobei der Antriebsmechanismus – Riemen, Schraube oder Linearmotor – zwischen den Schienen integriert ist. Obwohl es nicht unbedingt erforderlich ist, dass der Antrieb zwischen den Führungsschienen zentriert ist, trägt dies dazu bei, eine gleichmäßige Belastung aller Lager sicherzustellen und Rastungen oder ungleichmäßige Antriebskräfte auf jede Schiene und jeden Lagersatz zu reduzieren. Diese Anordnung verringert auch die Höhe des Aktuators und macht ihn angesichts der hohen Last- und Momentkapazität, die durch die Doppelführungsschienen bereitgestellt wird, relativ kompakt.