Häufige Anwendungen für Linearschienenführungen

Linearschienen sind das Rückgrat vieler industrieller Anwendungen und bieten eine reibungsarme Führung und hohe Steifigkeit für Lasten, die von wenigen Gramm bis zu Tausenden von Kilogramm reichen können. Aufgrund ihrer Vielfalt an Größen, Genauigkeitsklassen und Vorspannungen eignen sich Linearschienen für nahezu jede Leistungsanforderung.

Die Gründe für den Einsatz von Linearschienen sind zahlreich, ihre offensichtlichsten Vorteile gegenüber anderen Führungstypen sind jedoch Tragfähigkeit, Verfahrgenauigkeit und Steifigkeit. Rundwellenführungen können beispielsweise nur nach unten gerichtete oder abhebende Belastungen aushalten, wohingegen lineare Schienenführungen sowohl nach unten gerichtete/abhebende Belastungen als auch Momentbelastungen aushalten können. Und im Gegensatz zu Kreuzrollenführungen, deren Verfahrweg oft auf 1 Meter oder weniger begrenzt ist, können Linearschienen sehr große Verfahrweglängen bieten. Im Vergleich zu Gleitlagerführungen weisen Linearschienen eine höhere Steifigkeit und Steifigkeit auf und weisen häufig bessere Last-/Lebensdauereigenschaften auf.

Linearführungen bieten außerdem eine hohe Verfahrgenauigkeit durch die präzise Bearbeitung einer oder beider Kanten der Schiene, die als Referenzflächen dienen. Und mit zwei, vier oder sechs Reihen Wälzkörpern – entweder sphärische Kugeln oder zylindrische Rollen – ist die Steifigkeit hoch und die Durchbiegung des Lagerblocks minimal. Alle diese Eigenschaften ergeben zusammen ein Linearführungssystem, das sich perfekt für Anwendungen eignet, die hohe Präzision, hohe Steifigkeit und lange Lebensdauer erfordern.

【Einzelschienenanwendungen】

Da Linearschienen auf jeder Seite der Schiene lasttragende Kugeln (oder Rollen) haben, können sie Querlasten standhalten, selbst wenn nur eine einzige Schiene verwendet wird. (Im Gegensatz dazu müssen Rundwellen-Linearführungen paarweise verwendet werden, wenn Querkräfte vorhanden sind.) Aufgrund dieser Funktion verwenden zahlreiche Anwendungen eine einzige Linearschiene, um Platz zu sparen oder um Probleme mit Fehlausrichtungen zwischen anderen Komponenten im System zu vermeiden. Hier sind einige Beispiele für Anwendungen, die eine einzelne Linearschiene verwenden…

Linearaktuatoren – Linearschienen sind aufgrund ihrer Fähigkeit, Momentbelastungen standzuhalten, häufig der Führungsmechanismus der Wahl für Aktuatoren, die mit Riemen, Schrauben oder Pneumatikzylindern angetrieben werden. Sie können auch Fahrgeschwindigkeiten von bis zu 5 m/s bewältigen, was bei riemen- oder pneumatisch angetriebenen Systemen wichtig ist.

Hängetransportsysteme – Wenn die Lasten mittig unterhalb der Schiene und des Lagerbocks liegen, wie es bei Hängetransportsystemen häufig der Fall ist, sind Linearschienen eine gute Wahl zur Führung. Ihre hohe Tragfähigkeit ermöglicht den Transport schwerer Lasten und die Steifigkeit der Linearschiene trägt zur Versteifung des gesamten Systems bei.

Portalroboter – Das entscheidende Merkmal eines Portals ist, dass es zwei X-Achsen (und manchmal zwei Y- und zwei Z-Achsen) hat. Die einzelnen Achsen umfassen typischerweise eine einzelne Linearschiene und werden über eine Spindel oder ein Riemen- und Riemenscheibensystem angetrieben. Mit zwei parallel arbeitenden Achsen (z. B. X und X') werden sehr gute Momentenkapazitäten realisiert, obwohl jede Achse nur über eine Linearschiene verfügt.

【Dual-Rail-Anwendungen】

Bei hohen Momentenbelastungen können Linearschienen paarweise eingesetzt werden, wodurch die Momentenbelastung in Kräfte auf die Lagerböcke aufgelöst werden kann. In dieser Konfiguration kann der Antriebsmechanismus zwischen den Linearschienen montiert werden, wodurch das Gesamtsystem sehr kompakt wird. Zu den Anwendungen mit doppelter linearer Schiene gehören:

Lineartische – Tische sind in der Regel sehr hochpräzise Systeme, was bedeutet, dass eine hohe Verfahrgenauigkeit und minimale Durchbiegung von größter Bedeutung sind. Selbst wenn die Last mit geringer oder keiner Momentenbelastung auf der Bühne zentriert ist, werden häufig doppelte lineare Schienen verwendet, um sicherzustellen, dass Steifigkeit und Lagerlebensdauer maximiert werden.

Werkzeugmaschinen – Werkzeugmaschinen erfordern wie Bühnen ein sehr hohes Maß an Verfahrgenauigkeit und Steifigkeit, um sicherzustellen, dass das Werkzeug qualitativ hochwertige Teile produziert. Durch die Verwendung von zwei parallelen Schienen – typischerweise mit zwei Lagerblöcken pro Schiene – wird die Durchbiegung minimiert. Da auch Werkzeugmaschinen sehr hohen Belastungen ausgesetzt sind, trägt die Lastverteilung auf vier Lagerböcke zur Maximierung der Lagerlebensdauer bei.

Kartesische Roboter – Da kartesische Roboter normalerweise nur ein Linearsystem pro Achse verwenden, ist es wichtig, dass jede Achse hohen Momentbelastungen standhalten kann. Aus diesem Grund sind die meisten kartesischen Roboterachsen aus Linearaktuatoren aufgebaut, die zwei parallele Linearführungen enthalten.

Robotertransporteinheiten – Sechsachsroboter bieten flexible Bewegung für Anwendungen, die Reichweite und Drehung in viele Richtungen erfordern. Wenn der Roboter jedoch zu einer anderen Station oder einem anderen Arbeitsbereich bewegt werden muss, können Doppelschienensysteme als „siebte Achse“ fungieren und den gesamten Roboter an einen neuen Standort transportieren. Ein wesentlicher Vorteil von Linearschienen in diesen Anwendungen ist die Möglichkeit, mehrere Schienen für sehr lange Verfahrwege – oft über 15 Meter – zu verbinden.

Natürlich sind Linearschienen nicht für jede Anwendung die perfekte Lösung. Beispielsweise sind Linearschienen im Allgemeinen aus Kostengründen nicht für Anwendungen im Verbraucherbereich geeignet – wie etwa Türführungen und Schubladenführungen. Und Linearschienen erfordern sehr präzise Montageflächen, nicht nur um die Vorteile ihrer hohen Verfahrgenauigkeit zu nutzen, sondern auch um ein Festklemmen des Lagerblocks zu vermeiden, was zu einer verkürzten Lebensdauer führen kann. Im Gegensatz zu linearen Wellensystemen, die nur an den Enden abgestützt werden können, müssen sie außerdem vollständig abgestützt sein. Das bedeutet, dass nicht nur die Anschaffungskosten einer Linearschiene in der Regel höher sind als die einer Rundwelle oder eines Gleitlagersystems, sondern auch die Kosten für Vorbereitung und Montage höher sind.

Linearschienen können in ihren Laufeigenschaften auch als weniger glatt oder „kerbartig“ empfunden werden als andere Lagertypen. Dies ist auf den Kontakt zurückzuführen, der zwischen den tragenden Kugeln (oder Rollen) und den Laufbahnen auftritt. Das Vorspannen eines linearen Schienensystems, das häufig zur Erhöhung der Steifigkeit durchgeführt wird, kann das Gefühl der „Kerbhaftigkeit“ verstärken, wenn der Lagerblock entlang der Schiene bewegt wird. (Dieser Effekt verschwindet, wenn eine Belastung auf das Lager ausgeübt wird, der Eindruck bleibt jedoch häufig bestehen.)

Für Anwendungen, die nicht die Belastbarkeit, Steifigkeit oder Verfahrgenauigkeit einer Linearschiene erfordern, können andere Linearführungen – wie Rundwellensysteme, Gleitlagerführungen oder sogar Kreuzrollenschlitten – geeignet und kostengünstiger sein.