Mehr zur Geometrie von Doppelführungsschienen.

Linearführungssysteme umfassen Führungsschienen, Schlitten und Führungen. Die Industrie unterteilt sie in verschiedene Grundtypen – darunter Profilschienen, Auszugsführungen, Linearlager, Führungsräder und Gleitlager. Eine typische Anordnung umfasst eine Schiene oder Welle sowie Schlitten und Führungsblöcke. Sie lassen sich auch nach der Kontaktart unterscheiden: Gleit- oder Rollführung.

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

Anlagen zur Halbleiterfertigung oder Prüfvorrichtungen, die eine hochpräzise Positionierung erfordern, eignen sich gut für Linearführungen. Bei Schneidwerkzeugmaschinen werden Linearführungen anstelle von Gleitlagern eingesetzt, um den Temperaturanstieg und die Haltbarkeit bei immer höheren Vorschubgeschwindigkeiten zu gewährleisten.

Profilschienen kommen klassischerweise im Werkzeugmaschinenbau zum Einsatz, wo Tragfähigkeit, Steifigkeit und Genauigkeit höchste Priorität haben. In medizinischen Geräten wie Computertomographen, Magnetresonanztomographen und Röntgengeräten sind Vierkantschienen hingegen häufiger anzutreffen.

Andererseits bieten runde Schienen mehrere Vorteile. Einer davon ist die Fähigkeit, reibungslos zu laufen, wenn sie auf nicht perfekten Oberflächen montiert werden – definiert als Oberflächen mit einem Ebenheitsfehler von über 150 μm/m.

Für Reinraum- und Lebensmittelverarbeitungsanwendungen, die keine Verunreinigungen vertragen, sind Linearführungen mit Wälzkörpern (sowie Gleitlagersysteme) aufgrund ihres Schmierbedarfs ungeeignet.

Für Anwendungen mit extrem hohen Anforderungen an Präzision und Genauigkeit werden flüssigkeitsgefederte Lager eingesetzt. Dabei handelt es sich um hydrostatische oder aerostatische Lager, die eine Hochdruckflüssigkeit zwischen Schiene und Schlitten verwenden. Sie sind teurer und aufwändiger herzustellen als andere lineare Optionen, bieten aber höchste Präzision und Genauigkeit.

Wichtige Aspekte bei der Auswahl einer Linearführung sind die Belastung (statisch und statisch), Hub und Geschwindigkeit sowie die gewünschte Präzision und Genauigkeit und die erforderliche Lebensdauer. Je nach Anwendungsanforderungen ist manchmal auch eine Vorspannung erforderlich. Die Schmierung ist ein weiterer wichtiger Aspekt, ebenso wie die Minimierung der Verschmutzung des Linearführungssystems durch Umwelteinflüsse wie Staub und andere Verunreinigungen durch Faltenbälge oder spezielle Dichtungen.

Linearführungsschienen und -lager bieten hohe Steifigkeit und gute Laufgenauigkeit. Sie können nicht nur nach unten, oben und seitlich wirkenden Lasten standhalten, sondern auch Querlasten bzw. Momentenbelastungen. Je größer das Linearschienen- und Lagersystem ist, desto höher ist natürlich die Momentenkapazität. Die Anordnung der Lagerlaufbahnen – direkt oder Rücken an Rücken – beeinflusst jedoch auch die Höhe der Querlast, die es aufnehmen kann.

Während die X-Anordnung (auch X-Anordnung genannt) in alle Richtungen gleichmäßige Tragfähigkeiten bietet, führt sie zu einem kürzeren Momentenarm, entlang dem überhängende Lasten wirken, was die Momententragfähigkeit reduziert. Die O-Anordnung (auch O-Anordnung genannt) bietet einen größeren Momentenarm und ermöglicht höhere Momententragfähigkeiten.

Doch selbst bei der O-an-O-Anordnung weisen Linearführungen einen relativ geringen Abstand zwischen den Laufbahnen auf (im Wesentlichen gleich der Schienenbreite). Dies begrenzt ihre Fähigkeit, Rollmomente aufzunehmen, die durch in Y-Richtung überhängende Lasten verursacht werden. Um dieser Einschränkung entgegenzuwirken, werden zwei parallele Schienen – mit jeweils einem oder zwei Lagern – verwendet. Dadurch kann das Rollmoment in Kräfte auf jeden Lagerblock aufgelöst werden. Da Linearlager eine deutlich höhere Kapazität für Kräfte als für Momente (insbesondere Rollmomente) haben, lässt sich die Lagerlebensdauer deutlich erhöhen. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Doppelführungsschienen und der Möglichkeit, Momente in Kräfte aufzulösen, besteht darin, dass Linearlager unter reinen Kraftbelastungen im Allgemeinen weniger durchbiegen als unter Momentbelastungen.

Viele Linearantriebe bestehen aus zwei parallelen Schienen, zwischen denen der Antriebsmechanismus – Riemen, Spindel oder Linearmotor – integriert ist. Zwar ist es nicht zwingend erforderlich, den Antrieb mittig zwischen den Führungsschienen zu positionieren, doch trägt dies zu einer gleichmäßigen Belastung aller Lager bei und reduziert Rastmomente bzw. ungleichmäßige Antriebskräfte auf jede Schiene und jeden Lagersatz. Diese Anordnung reduziert zudem die Höhe des Antriebs und macht ihn angesichts der hohen Tragfähigkeit und Momentaufnahmefähigkeit der beiden Führungsschienen relativ kompakt.