Einschließlich kartesischer Roboter, Portalsysteme und XY-Tische.

Linearführungen und -systeme sind typischerweise sowohl linearen Kräften durch Abwärts-, Aufwärts- und Seitenlasten als auch Rotationskräften durch Querlasten ausgesetzt. Rotationskräfte – auch Momentkräfte genannt – werden typischerweise als Roll-, Nick- und Gierkräfte definiert, basierend auf der Achse, um die sich das System zu drehen versucht.

Um Roll-, Nick- und Gierbewegungen in linearen Systemen zu definieren, müssen wir zunächst die drei Hauptachsen festlegen: X, Y und Z.

Die beiden Achsen der horizontalen Ebene werden typischerweise als X und Y definiert, wobei die X-Achse in Bewegungsrichtung verläuft. Die Y-Achse ist orthogonal (senkrecht) zur Bewegungsrichtung und befindet sich ebenfalls in der horizontalen Ebene. Die Z-Achse ist orthogonal zu beiden Achsen, befindet sich jedoch in der vertikalen Ebene. (Um die positive Richtung der Z-Achse zu bestimmen, verwenden Sie die Rechte-Hand-Regel: Zeigen Sie mit dem Zeigefinger in Richtung der positiven X-Achse, biegen Sie ihn dann in Richtung der positiven Y-Achse, und der Daumen zeigt die positive Z-Achse an.)

Roll-, Nick- und Gierbewegungen 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 ein System seitlich um seine X-Achse rotieren lässt. Ein gutes Beispiel für Rollmoment ist die Schräglage eines Flugzeugs.

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

Gieren: Gieren tritt auf, wenn eine Kraft versucht, ein System um seine Z-Achse zu rotieren. Um sich Gieren vorzustellen, stellen Sie sich ein Modellflugzeug vor, das an einem Faden hängt. Bei optimalem Wind bleiben Flügel und Nase des Flugzeugs waagerecht (kein Rollen oder Stampfen), es rotiert jedoch um den Faden, an dem es hängt. Das ist Gieren.

Sowohl Nick- als auch Giermomente belasten die Kugeln an den Enden eines Linearlagers übermäßig. Dieser Zustand wird manchmal als Kantenbelastung bezeichnet.

So gleichen Sie Roll-, Nick- und Giermomente aus

Linearführungen und -systeme haben eine höhere Kapazität für reine Linearkräfte als für Momentkräfte. Daher kann die Umwandlung von Momentkräften in Linearkräfte die Lagerlebensdauer deutlich erhöhen und die Durchbiegung reduzieren. Bei Rollmomenten wird dies durch den Einsatz von zwei parallelen Linearführungen mit einem oder zwei Lagern pro Führung erreicht. Dadurch werden die Rollmomentkräfte in reine Abwärts- und Abhebekräfte auf jedes Lager umgewandelt.

Ebenso können durch die Verwendung von zwei Lagern an einer Führung Nickmomente eliminiert und in reine Abwärts- und Abhebekräfte auf jedes Lager umgewandelt werden. Die Verwendung von zwei Lagern an einer Führung wirkt auch Giermomenten entgegen, allerdings wirken die resultierenden Kräfte seitlich auf jedes Lager.