Einschließlich kartesischer Roboter, Portalsysteme und XY-Tische.

Linearführungen und -systeme sind typischerweise sowohl linearen Kräften aufgrund von nach unten, oben und seitlich gerichteten Lasten als auch Rotationskräften aufgrund von Querlasten ausgesetzt. Rotationskräfte – auch Momentkräfte genannt – werden typischerweise als Roll-, Nick- und Gierkräfte definiert, basierend auf der Achse, um die das System zu rotieren 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-Achse definiert, wobei die X-Achse in Bewegungsrichtung verläuft. Die Y-Achse verläuft orthogonal (senkrecht) zur Bewegungsrichtung und liegt ebenfalls in der horizontalen Ebene. Die Z-Achse ist orthogonal zur X- und Y-Achse, liegt jedoch in der vertikalen Ebene. (Um die positive Richtung der Z-Achse zu ermitteln, verwenden Sie die Rechte-Hand-Regel: Zeigen Sie mit dem Zeigefinger in die positive X-Richtung und drehen Sie ihn dann in die positive Y-Richtung. Der Daumen zeigt dann das positive Z an.)

Roll-, Nick- und Gierkräfte sind Rotationskräfte oder Momente um die X-, Y- und Z-Achse. Genau wie reine lineare Kräfte müssen diese Momentkräfte bei der Berechnung der Lagerlebensdauer oder der Bestimmung der Eignung eines linearen Systems zur Aufnahme statischer Belastungen berücksichtigt werden.

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

Pitch: Ein Pitch-Moment versucht, ein System von vorne nach hinten um seine Y-Achse zu drehen. Um sich die Neigung vorzustellen, stellen Sie sich die Nase eines Flugzeugs vor, die nach unten oder oben zeigt.

Gier: Gier tritt auf, wenn eine Kraft versucht, ein System in eine Drehung um seine Z-Achse zu versetzen. Um das Gieren zu veranschaulichen, stellen Sie sich ein Modellflugzeug vor, das an einer Schnur hängt. Wenn der Wind genau richtig bläst, bleiben die Flügel und die Nase des Flugzeugs gerade (kein Rollen oder Stampfen), aber es dreht sich um die Schnur, an der es hängt. Das ist Gier.

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

Wie man Roll-, Nick- und Giermomenten entgegenwirkt

Linearführungen und -systeme haben eine höhere Kapazität für reine lineare Kräfte als für Momentkräfte, sodass die Umwandlung von Momentkräften in lineare Kräfte die Lagerlebensdauer erheblich verlängern und die Durchbiegung verringern kann. Bei Rollmomenten lässt sich dies durch den Einsatz zweier parallel geschalteter Linearführungen mit einem oder zwei Lagern pro Führung erreichen. Dadurch werden die Rollmomentkräfte in reine Abwärts- und Abhebelasten auf jedes Lager umgewandelt.

Ebenso kann die Verwendung von zwei Lagern an einer Führung Nickmomentkräfte eliminieren und sie in reine Abwärts- und Abhebelasten auf jedes Lager umwandeln. Die Verwendung von zwei Lagern an einer Führung wirkt ebenfalls Giermomentkräften entgegen, in diesem Fall handelt es sich bei den resultierenden Kräften jedoch um seitliche Kräfte auf jedes Lager.