Die Spezifizierung der Führung selbst ist der einfache Teil – lernen Sie, wie Sie Fallstricke bei der Montage, Installation und sogar bei der Auswahl einer Beschichtung vermeiden.

Linearführungen sind präzise mechanische Baugruppen, die als Teil eines Systems funktionieren. Ihre Leistungsfähigkeit hängt daher maßgeblich von ihrer korrekten Integration in die Gesamtmaschine ab. Die bloße Auswahl der passenden Führung genügt nicht. Für ein System, das wie gewünscht funktioniert, ist ein umfassendes Verständnis der Spezifikation, Konstruktion, Installation und Prüfung der Linearführung unerlässlich. In diesem Artikel werden einige der häufigsten Fehler von Konstrukteuren beim Einbau von Linearführungen in ihre Systeme sowie Möglichkeiten zu deren Vermeidung erläutert.

1. Nichteinhalten der Toleranz bei der Fertigung der Montageflächen

Linearführungen werden im Werk präzisionsgeschliffen, um mit minimaler Reibung zu arbeiten. Idealerweise wäre die Reibung jedes einzelnen Linearführungsblocks unabhängig davon, ob er montiert ist oder nicht, gleich. In der Realität führt jedoch jede Fehlausrichtung oder Unebenheit der Montageflächen direkt zu einer Vorspannung im Linearführungssystem. Die Montagetoleranzen umfassen sowohl die Ebenheit der Montagefläche, auf der die Schienen befestigt werden, als auch die Parallelität der Linearführungen zueinander. Erhöht sich die Reibung in einer Führung nach der Montage oder ist sie an einem Ende des Verfahrwegs stärker ausgeprägt als am anderen, liegen die Montagetoleranzen oder die Schienenausrichtung höchstwahrscheinlich außerhalb der Spezifikationen.

2. Montagevorrichtungen zur Ausrichtung sind nicht enthalten.

Präzisions-Linearführungen erfordern eine exakte Ausrichtung, um die spezifikationsgemäße Leistung zu gewährleisten. Insbesondere in der Serienfertigung kann die Verwendung von Montagevorrichtungen den Installationsprozess beschleunigen und eine optimale Funktion sicherstellen. Dies kann so einfach sein wie ein Paar Ausrichtstifte zur Ausrichtung der Hauptschiene, kombiniert mit einem Montageverfahren zur Ausrichtung der Nebenschiene. Anwendungen mit sehr hohen Genauigkeitsanforderungen erfordern besondere Sorgfalt. Linearführungen sind zwar ab Werk gerade, können aber dennoch eine gewisse Nachgiebigkeit aufweisen. Um einen einwandfreien Betrieb zu gewährleisten, sollten die Führungen mithilfe von Präzisionsschulterflächen montiert werden. Diese Flächen bieten eine ebene, stabile Auflagefläche für die Lager und Schienen und gewährleisten so eine Geradheit und Parallelität im Mikrometerbereich. Es ist wichtig zu beachten, dass Fehler in der Parallelität der Schienen nicht nur die Leistung, sondern auch die Lebensdauer beeinträchtigen. Stellen Sie sicher, dass die Schienen innerhalb der Herstellertoleranzen ausgerichtet sind. Montageschulterflächen bieten wichtige Ausrichtungshilfen, müssen aber korrekt dimensioniert sein. Ist der Eckradius zu groß, kann die Schiene bei der Montage und Ausrichtung den Eckradius anstatt der Schulterfläche selbst berühren. Dies kann einen kleinen, aber signifikanten Fehler verursachen. Schlimmer noch: Dieser Fehler kann sehr schwer zu erkennen sein. Die beste Lösung ist, die Schulterabmessungen von Anfang an korrekt anzugeben. Hersteller führen in ihren Katalogen sehr präzise Spezifikationen für Schulterhöhen und Eckradien auf, die genau eingehalten werden sollten. Bemessen Sie den entsprechenden Eckradius im Verhältnis zur Fase am Lager.

3. Vorlast nicht korrekt spezifiziert

Die Vorspannung in einer Linearführung erfolgt durch die Wahl des Kugeldurchmessers in Mikrometerschritten, um die Passung zwischen Block und Schiene anzupassen. In Präzisionsanwendungen ist eine positive Vorspannung in der Regel vorteilhaft, da dann kein Spiel zwischen Block, Schiene und Kugel besteht. Je nach Anwendung können die Kugeln sogar komprimiert werden. Eine korrekt dimensionierte Vorspannung reduziert negative Faktoren wie Vibrationen, Geräusche, Wärmeentwicklung und Durchbiegung. Eine falsch dimensionierte Vorspannung hingegen erhöht die Reibung erheblich und verschlechtert die Systemleistung. Man könnte annehmen, dass eine hochpräzise Linearführung mit Vorspannung die beste Leistung liefert. Dies trifft zu, wenn die Präzision der Montageflächen der Präzision der Linearführung entspricht. Ist es jedoch nicht möglich, die Montageflächen so präzise wie die Linearführung zu gestalten, kann eine Vorspannung in der Führung Probleme verursachen. Die Vorspannung der Linearführung muss auf die mit den Montageteilen erreichbare Genauigkeit abgestimmt sein. Wenn die vom Hersteller geforderte Genauigkeit nicht erreicht werden kann, empfiehlt sich eine Linearführung mit spielfreier Passung (normale Vorspannung) oder sogar mit geringem Spiel. Das zusätzliche Spiel gleicht die Fehlausrichtung aus. Die Führung hat dann zwar kein freies Spiel mehr, weist aber auch nicht die hohe Reibung auf, die beim Einbau einer vorgespannten Führung in ein ungenaues System entstehen würde. In manchen Fällen ist ein reibungsarmes System die wichtigste Anforderung. Dann ist es ratsam, ein gewisses internes Spiel vorzusehen, um die Reibung so gering wie möglich zu halten.

4. Keine Tests über die gesamte Reisestrecke

Ein Problem lässt sich nur beheben, wenn man es kennt. Linearführungen müssen nach der Montage über den gesamten Verfahrweg getestet werden. Ist eine direkte Parallelitätsmessung nicht möglich, sollte zusätzlich die Schubkraft des Schlittens gemessen werden. Diese Schubkraft sollte beim Verschieben der Führung von einem Ende zum anderen innerhalb von ca. 20 % konstant sein. Ein plötzlicher Anstieg der Schubkraft – häufig an einem Ende der Führung – deutet darauf hin, dass die Schienen nicht parallel verlaufen und neu ausgerichtet werden müssen.

5. Die Auswirkungen von Materialien und Beschichtung auf Kosten und Lieferzeit werden nicht berücksichtigt.

Allzu oft konzentriert man sich bei der Spezifizierung von Lagern auf mechanische Parameter, während Werkstoffe und Beschichtungen als weniger wichtig erachtet werden. Tatsächlich können Werkstoffe und Beschichtungen einen erheblichen Einfluss auf ein Projekt haben, nicht nur hinsichtlich der Leistung, sondern auch in Bezug auf Kosten und Lieferzeit. Korrosionsschutzoptionen reichen beispielsweise von dünnen, dichten Chromschichten bis hin zu verschiedenen Schwarzchrombeschichtungen. In manchen Fällen kann die Wahl einer Edelstahlversion einer Linearführung eine effektivere Lösung darstellen. Es geht dabei nicht nur um die Werkstoffe, sondern auch um den Standort. Einige Beschichtungen können im Ausland, andere im Inland durchgeführt werden. Ein aktueller Auftrag verdeutlicht dies. Weltweit herrscht derzeit ein Mangel an bestimmten Arten und Größen von Linearführungen. Ein Kunde forderte eine Schwarzchrombeschichtung zum Korrosionsschutz. Das Problem: Die Beschichtung musste im japanischen Werk unseres Partners aufgebracht werden, was die Lieferzeit im Vergleich zum Standardprodukt verlängerte. Nach eingehender Prüfung empfahlen wir eine alternative Beschichtung. Diese bot einen vergleichbaren Schutz, war aber im US-amerikanischen Werk unseres Partners verfügbar. Durch die Umstellung wurde die Lieferzeit für die Teile halbiert, bei minimalen Kostenauswirkungen. Richtig spezifiziert und installiert, gewährleisten Linearführungen eine hohe Leistungsfähigkeit in Linearführungssystemen. Beachten Sie die oben genannten potenziellen Fehlerquellen, und Ihr System ist für den Erfolg gerüstet.