Führen und positionieren

Inhalt

März 2011

 

Wo etwas bewegt wird, muss Kraft übertragen und Reibung überwunden werden. Schon seit Jahrtausenden nutzt der Mensch dafür Rollen und Gleitschlitten. Aber wie funktionieren eigentlich moderne Linearführungen?

 

Wälzführung

Im Alltag gehören heutzutage Wälzführungen in Form von Profilschienenführungen zum Standard bei linearen Bewegungen und decken einen Großteil der Anwendungen ab. Kugeln oder Rollen übertragen als Wälzkörper die Kräfte vom Führungswagen auf die Führungsschiene. Dabei zirkulieren die Wälzkörper in Laufrichtung im Laufwagen – man spricht hier vom Wälzkörperumlauf.

Kugeln bewegen sich dabei in Laufbahnen mit bogenförmigem Profil, der sogenannten „Schmiegung“, um die Auflagefläche und damit die Lastverteilung zu vergrößern. Das steigert Tragfähigkeit und Lebensdauer der Kugeln.

Die Kontaktfläche von Rollen ist im Vergleich zur Kugel deutlich größer. Sie können daher größere Kräfte übertragen und ermöglichen so kleinere Baugrößen bei gleicher Belastung. Die Wälzkörper bewegen sich auf einem Schmierfilm, um die Reibungskraft zu senken. Der Schmierstoff schützt darüber hinaus die Metallkomponenten vor Korrosion und verlängert die Lebensdauer der Linearführung.

Wälzführungen ohne (Abb. A) und mit (Abb. B) Wälzkörperumlauf. (1 Führungswagen 2 Wälzkörper 3 Führungsschiene)

 

Profilschienenführung

Profilschienenführungen zeichnen sich durch geringe Rollreibung und besonders hohe Genauigkeit aus. Aufgrund ihrer hohen Tragfähigkeit und großen Steifigkeit eignen sie sich für fast alle Aufgaben der präzisen Linearbewegung. Sie bestehen aus einer profilierten Führungsschiene und einem Führungswagen, der sich aus den rechts abgebildeten Einzelteilen zusammensetzt.

Eine wichtige Komponente ist der Führungswagen-Grundkörper. Seine Laufbahnen sind gehärtet, da die in ihm umlaufenden Wälzkörper die Last der Bewegung zwischen Schiene und Wagen tragen.

Profilschienenführungen gibt es in den unterschiedlichsten Bauformen: je nach Art der Wälzkörper als Kugelschienen-, Rollenschienen- oder Laufrollenführung; mit schmalen, langen oder hohen Führungswagen in diversen Kombinationen; mit von oben oder unten verschraubbaren Führungsschienen; mit zwei, vier oder sechs Wälzkörperreihen in X- oder O-Anordnung.

Eine Besonderheit im Rexroth-Produktprogramm: Die Kugel- und Rollenschienenführungen sind mit einem integrierten direkten, induktiven Längenmesssystem lieferbar. Dabei werden die Funktionen „Führen“ und „Messen“ zu einer Einheit zusammengefasst. Für die Maschinenbauer eröffnen sich dadurch neue Wege in der Maschinenkonzeption.

(Abb. C) Spannungsverteilung bei Kontaktfläche mit Schmiegung. (Abb. D) Kontaktflächen von Kugel und Rolle bei steigender Last.

 

Auswahl der passenden Linearführung

Die Auswahl der optimalen Führung hängt von vielen Parametern ab. Das Umfeld, in dem sie eingesetzt werden soll, bestimmt sie ebenso wie die gewünschte Aufgabe. Wesentliche Kriterien für die Anwender sind Genauigkeit, Belastbarkeit und Geschwindigkeit. Die Klassifikation von Führungswagen und -schiene nach Genauigkeit ist besonders wichtig und erfolgt nach Toleranzbereichen von ± 5 bis ± 120 Mikrometern zwischen Schiene und Wagen.

Eine schnelle Hilfestellung bei der Auswahl der richtigen Führung bietet Rexroth online: Die Auswahlhilfe fragt gewünschte Eigenschaften wie Geschwindigkeit, Beschleunigung, Temperatur, Belastung sowie Verschmutzungsgrad ab. Nach wenigen Mausklicks erhält der User eine Übersicht über die passenden Produkte.

Aufbau einer Kugelschienenführung als Beispiel für eine Profilschienenführung der neuesten Generation.

 

Auswahl der optimalen Profilschienenführung nach deren Eigenschaften.