Einschließlich kartesischer Roboter, Portalsysteme und XY-Tische.

Linearführungen und -systeme sind typischerweise sowohl linearen Kräften aufgrund von nach unten, oben und seitlich wirkenden Lasten als auch Rotationskräften aufgrund von darüberliegenden Lasten ausgesetzt. Rotationskräfte – auch Momentenkräfte genannt – werden üblicherweise als Rollen, Nicken und Gieren definiert, je nachdem, um welche Achse sich das System zu drehen versucht.

Um Rollen, Nicken und Gieren in linearen Systemen zu definieren, müssen wir zunächst die drei Hauptachsen festlegen: X, Y und Z.

Die beiden Achsen der horizontalen Ebene werden üblicherweise als X- und Y-Achse bezeichnet, wobei die X-Achse in Bewegungsrichtung verläuft. Die Y-Achse steht orthogonal (senkrecht) zur Bewegungsrichtung und liegt ebenfalls in der horizontalen Ebene. Die Z-Achse steht orthogonal sowohl zur X- als auch zur Y-Achse, befindet sich aber in der vertikalen Ebene. (Um die positive Richtung der Z-Achse zu bestimmen, verwendet man die Rechte-Hand-Regel: Man zeigt mit dem Zeigefinger in Richtung der positiven X-Achse, krümmt ihn dann in Richtung der positiven Y-Achse, und der Daumen zeigt die positive Z-Achse an.)

Rollen, Nicken und Gieren sind Rotationskräfte bzw. Momente um die X-, Y- und Z-Achse. Genau wie reine Linearkräfte müssen diese Momentenkräfte bei der Berechnung der Lagerlebensdauer oder der Bestimmung der Eignung eines Linearsystems zur Aufnahme statischer Lasten berücksichtigt werden.

Rollmoment: Ein Rollmoment ist eine Kraft, die versucht, ein System um seine X-Achse von einer Seite zur anderen zu drehen. Ein gutes Beispiel für Rollbewegungen ist die Flugzeugneigung.

Nickmoment: Ein Nickmoment versucht, ein System um seine Y-Achse von vorne nach hinten zu drehen. Um sich das Nickmoment vorzustellen, denken Sie an die Nase eines Flugzeugs, die nach unten oder oben zeigt.

Gieren: Gieren tritt auf, wenn eine Kraft versucht, ein System um seine Z-Achse zu drehen. Stellen Sie sich zur Veranschaulichung ein Modellflugzeug vor, das an einer Schnur hängt. Bei günstigem Wind bleiben die Tragflächen und die Nase des Flugzeugs waagerecht (keine Roll- oder Nickbewegung), aber es dreht sich um die Schnur, an der es hängt. Das ist Gieren.

Sowohl Nick- als auch Giermomente führen zu Überlastungen der Kugeln an den Enden eines Linearlagers, ein Zustand, der manchmal als Kantenbelastung bezeichnet wird.

Wie man Roll-, Nick- und Gierbewegungen entgegenwirkt

Linearführungen und -systeme sind für reine Linearkräfte besser geeignet als für Momentkräfte. Die Umwandlung von Momentkräften in Linearkräfte kann die Lagerlebensdauer deutlich verlängern und die Durchbiegung reduzieren. Bei Rollmomenten erreicht man dies durch den Einsatz zweier paralleler Linearführungen mit jeweils einem oder zwei Lagern. Dadurch werden die Rollmomentkräfte in reine Abwärts- und Abhebekräfte auf die einzelnen Lager umgewandelt.

Ebenso können durch die Verwendung zweier Lager auf einer Führung Nickmomente eliminiert und in reine Abwärts- und Abhebekräfte auf jedes Lager umgewandelt werden. Die Verwendung zweier Lager auf einer Führung wirkt auch Giermomenten entgegen; in diesem Fall wirken jedoch Seitenkräfte (laterale Kräfte) auf jedes Lager.