Linearführungen - nur ein Wort, aber es umfasst eine breite Palette von Führungsmodellen. Sie werden in verschiedenen Branchen eingesetzt, um eine gerade Bewegung entlang einer Achse zu ermöglichen. Die Entwicklung der modernen Linearführungen geht auf die 1950er Jahre zurück. Seitdem haben die Hersteller die Möglichkeiten von Linearführungen entdeckt und zahlreiche Konstruktionen entwickelt. Mit eine Linearführung ist es möglich um Lasten mit minimalem Reibungswiderstand zu unterstützen und damit eine gerade Bewegung zu ermöglichen.
Der Hauptzweck einer Linearführung besteht darin, Lasten mit minimaler Reibung zu tragen und gleichzeitig eine lineare oder gerade Bewegung zu ermöglichen. Es gibt verschiedene Ausführungen, die den Bedarf an kostengünstigen Lösungen bis hin zu ultrahochpräzisen linearen Bewegungen mit Mikrometergenauigkeit abdecken.
Es gibt viele verschiedene Arten von Linearführungen, die sich durch die Art ihrer Oberflächeninteraktion unterscheiden. Wir unterscheiden Gleitlagern (Gleiten) oder Wälzführungen (Rollenkörper). Um einen kurzen Überblick zu geben, sind einige Linearführungen aufgelistet:
Gleitführungen / Lineargleitlager
Wellenführungen mit Kugelbuchsen - Linearkugellager
Linearführungen mit Laufrollen oder Radiallager
Wellenführungen mit Laufrollen
Profilschienenführungen mit Laufwagen (seihe Abbildung)
Hydrostatische Führungen
Luftlager
Magnetlager
Bei der Auswahl einer Linearführung ist es entscheidend, bestimmte Designfaktoren zu berücksichtigen. Dazu gehören:
Statische und dynamische Tragfähigkeit
Spielfrei oder Spiel
Hublänge
Geschwindigkeit
Genauigkeit/Präzision
Steifigkeit
Wiederholgenauigkeit
Betriebstemperatur
Abmessungen
Installation (schwierig/einfach)
Kostpreis und Verfügbarkeit
Jedoch können auch Umgebungsbedingungen in bestimmten Anwendungen eine bedeutende Rolle spielen, wie beispielsweise das Ausgasen in Ultrahochvakuum-Systemen. Um Spitzenleistungen zu erzielen, erfordern einige Anwendungen außergewöhnliche Präzision, reibungslose Funktionsweise und Genauigkeit, die durch zum Beispiel den Einsatz von Kreuzrollenführungen erreicht werden können.
Linearführungen werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, einschließlich Materialhandhabungsmaschinen, Fabrikautomation, Werkzeugmaschinen, Verpackung, Mikroskopie und Inspektion. Diese Anwendungen erstrecken sich über verschiedene Branchen, einschließlich Materialhandhabung, Lebensmittel- und Verpackungsmaschinen, Laborautomation, Medizintechnik, Werkzeugmaschinen, Halbleiter und Life Sciences.
Eine weitere Methode zur Unterteilung von Linearführungen in zwei Kategorien ist:
• Linearführungen mit umbegrenzten Hub
• Linearführungen mit begrenztem Hub
Linearführungen mit umbegrenzten Hub bestehen aus einer Führungsschiene oder einem Führungswellenprofil, auf dem ein Block montiert ist. Dieser Block enthält Laufbahnen mit Wälzkörpern wie Kugeln oder Rollen. Wenn sich der Block bewegt, zirkulieren die Wälzkörper, indem sie sich gegenseitig mit minimalem Reibungswiderstand vorwärts schieben (Wälzkörperrücklauf). Während dieser Zirkulation bewegen sich die Wälzkörper in und aus der Vorspannzone, die die Kontaktzone zwischen Schiene und Block darstellt. Theoretisch bietet dies eine unendliche Hublänge.
Beliebte Linearführungen mit umbegrenzten Hub sind Linearkugellager (Welle+Kugelbusche) und Profielschienenführungen mit 2- oder Mehrreihige von Wälzkörpern. Diese Typen sind ab Werk vorgespannt und können nach der Montage nicht mehr eingestellt werden.
Linearführungen mit begrenztem Hub gibt es in zwei Kategorien:
• Linearführungen bestehend aus Führungsschienen mit Laufrollen
• Linearführungen bekannt als Schienenführungen odet Flachkäfigführungen
Linearführungen bestehend aus Führungsschienen mit Laufrollen wirden hauptsächlich in der Handhabungstechnik eingesetzt, um schwere Lasten zu bewegen, beispielsweise in Palettenheber oder Hubsysteme in der Logistik, ioder Automobilheber für Karosserien. Die Bewegung ist durch die Länge der Führungsschienen, auch Profile genannt, begrenzt. Die Laufrolle bewegt in einem C-förmigen Profil.
Schienenführungen oder Flachkäfigführungen bietet außergewöhnlich reibungsarmen Lauf bei hohem Präzisionsniveau, bis hinunter zum Mikrometerbereich. Diese kompakten Linearführungen sind speziell für Präzisionsindustrien konzipiert und bieten genaue Unterstützung und Transport von Lasten. Aufgrund der Verwendung von Käfigen zur Aufnahme von Rollkörpern haben diese Führungen begrenzte Verfahrwege, oft weniger als 800 mm. Die Schienen verfügen über 45-Grad V-Laufbahnen zur Aufnahme der Rollkörper. Schienenführungen bestehen aus 3 verschiedenen Baureihen:
Kugelführungen
Die Laufbahnen dieser Schienenführungen werden durch Präzisionsschleifen sorgfältig bearbeitet. Diese Linearführung Varianten sind allgemein bekannt als Linear-Kugelführungen, Kreuzrollenführungen und Nadelrollen-Linearführungen. Diese Schienenführungen werden vorwiegend in der Industrie eingesetzt und sind auch in vormontierten Konfigurationen wie Lineartische und Positioniertische erhältlich.
Präzisions-Schienenführungen mit Kugelkäfigen sind Vierpunktlager, die geringen Reibungswiderstand, reibungslosen Lauf und die Fähigkeit bieten, leichte Lasten zu tragen. Benutzer entscheiden sich jedoch oft für Führungen mit Kreuzrollenkäfige bei mittleren bis hohen Lasten. Diese zylindrischen Rollen haben eine Linienberührung auf der Laufbahn und bieten dadurch eine höhere Steifigkeit. Der Hub ist bei diese Führungen durch die Längen der Schienen und Käfige begrenzt.
Diese Schienenführungen mit Kugel- oder Kreuzrollenkäfigen finden Anwendung in verschiedenen Branchen, einschließlich Medizin, Pick-and-Place-Montagemaschinen, Life Science, Messtechnik und Halbleiterindustrie. Die Linearführungen mit Nadelrollenkäfigen sind in der schweren Werkzeugmaschinenindustrie beliebt, um schwere Lasten mit höchster Präzision zu transportieren, wie zum Beispiel in der Z-Achse einer EDM-Maschine.
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Luftlager werden in Anwendungen eingesetzt, die höchste Präzision erfordern. Im Unterschied zu herkömmlichen Kugel- oder Kreuzrollenführungen gibt es bei einem luftgelagerten System keine mechanischen Berührungen während des Verfahrens. Weder gibt es Spiel zwischen den ineinandergreifenden mechanischen Komponenten eines Antriebssystems, noch Reibung in den Lagern.
Diese Lager sind von der nicht-kontaktierenden Art und eignen sich ideal für Anwendungen, die äußerst genaues und leises Arbeiten erfordern. Die Herstellung dieser Art von Linearlagern ist jedoch herausfordernd und kostbar. Die für das Anheben des Wagens von der Führungsschiene um etwa 0,01 mm erforderliche Luft muss gefiltert werden, und Luftdruck ist für den Betrieb notwendig.
Die Vorteile von Luftlagern umfassen hohe Geschwindigkeit und Beschleunigung sowie hohe Positioniergenauigkeit und lange Lebensdauer. Darüber hinaus sind Luftlager in Reinraumumgebungen beliebt, da sie in der Regel keine Verschleißpartikel erzeugen und keine Schmierung benötigen.
Luftlager haben einige mögliche Nachteile, die man berücksichtigen sollte. Die Konstruktion von Luftlagern kann aufgrund der erforderlichen Präzision und Technik ziemlich komplex sein. Darüber hinaus sind Luftlager im Vergleich zu anderen Lagertypen teurer, sowohl in der Anschaffung als auch im Betrieb. Ein weiterer Punkt, auf den man achten sollte, ist die begrenzte Tragfähigkeit. Je nach Konfiguration können Luftlager möglicherweise nicht die gleiche Last tragen wie andere Lagertypen. Dies könnte bei schwereren Lasten Einschränkungen mit sich bringen.
Der Artikel gibt einen umfassenden Überblick über Linearführungen, die in verschiedenen Industrien verwendet werden. Linearführungen dienen dazu, Lasten mit minimaler Reibung zu tragen und gleichzeitig lineare Bewegungen zu ermöglichen. Der Artikel behandelt verschiedene Arten von Linearführungen, darunter Gleitlager, Kugelumlauflager, Linearführungen mit Führungsrädern, abgerundete Wellen, Profilschienenführungen, Präzisionslinearführungen mit Kreuzrollenführungen, hydrostatische Linearführungen, Luftlager und Magnetlager.
Zu den wichtigsten Aspekten bei der Auswahl eines Linearlagers gehören die statische und dynamische Tragfähigkeit, das Spiel, die Verfahrwege, die Geschwindigkeit, die Genauigkeit, die Steifigkeit, die Wiederholbarkeit, die Betriebstemperatur, die Randabmessungen, die einfache Installation und die Kosten.
Linearführungen werden in vielen Branchen eingesetzt, z. B. bei Materialtransportmaschinen, in der Fabrikautomation, bei Werkzeugmaschinen, in der Verpackungsindustrie, in der Mikroskopie sowie bei Inspektions- und Prüfverfahren. In diesem Artikel werden Linearführungen in Umlauf- und Nichtumlauftypen unterteilt.
Linearführungen mit Kugelumlauf ermöglichen einen unbegrenzten Verfahrweg und umfassen kugelgelagerte Linearführungen/Wellen und profilierte Linearführungen. Nicht umlaufende Linearführungen umfassen Linearführungen mit Kurvenrollen für unbegrenzten Verfahrweg und wälzgelagerte Linearführungen/Kreuzrollenführungen für begrenzten Verfahrweg. Sie sind mit Käfigen ausgestattet und die Führungsschienen können manuell vorgespannt werden, was sie zu den idealen Linearführungen für den Einsatz in Hochpräzisionsgeräten macht.
Die Linearführungen mit Kurvenrollen eignen sich für die Handhabung schwerer Lasten bei begrenzten Verfahrwegen. Linearführungen mit Wälzlagern, wie z. B. Kreuzrollenführungen, bieten dagegen einen ruhigen Lauf mit minimalem Reibungswiderstand bei hoher Präzision.
Ein Hinweis auf Luftlager unterstreicht deren Einsatz in Anwendungen, die höchste Präzision erfordern und ohne mechanischen Kontakt arbeiten. Luftlager bieten Vorteile wie hohe Geschwindigkeit, Beschleunigung und Positioniergenauigkeit, sind aber komplex in der Konstruktion und kostspielig. Zu den Einschränkungen gehören eine geringere Tragfähigkeit und höhere Kosten im Vergleich zu anderen Lagertypen.
