Klein & dynamisch

Führungen - Der erste Computer hatte 128 KB Arbeitsspeicher: kleines Hirn, aber großer Körper für einen 30 Quadratmeter großen Raum. Auch Führungen, Positioniersysteme und Linearantriebe müssen kleiner, leichter und besser werden.

29. April 2005

Ging man vor Jahren über die Hannover Messe, glänzten dort die Giganten: ein noch größeres Getriebe - von allem nur das Größte. Der Trend hat sich ins Gegenteil gewandelt: Mikrosystemtechnik, Mechatronik und Nanotechnologie heißen die neuen Stars der Technik. Mit ihrem Erfolg verändern sich die Produktionssysteme der Industrie. Ausgerichtet auf die Produktion kleiner Teile müssen auch Mechanikbauteile ›schrumpfen‹. Dafür schlägt das Metronom mit der Aufschrift ›Produktivität‹ einen immer schnelleren Takt. Also muß auch die Dynamik der Maschinen und ihrer lineartechnischen Komponenten steigen. Außerdem erfordern High-Tech-Anwendungen eine steigende Präzision und Zuverlässigkeit. An Beispielen aus der Lineartechnik lässt sich belegen, wie die Miniaturisierung die Linearführungstechnik verändert. Neue SKF-Miniaturschlitten mit dem Namen ›LZM‹ müssen bei immer kleineren Baumaßen bei einer hohen Systemsteifigkeit auf 2 µm genau positionieren - bezogen auf 100 mm Hub. Bei Nenngrößen von 7 bis 15 mm Schienenbreite deckt die Baureihe Hublängen von 24 bis 162 mm ab. In vielen Fällen wird auf Korrosionsbeständigkeit Wert gelegt, zum Beispiel in der Elektronikindustrie und in der Medizintechnik. Deshalb werden alle Komponenten aus korrosionsbeständigen Werkstoffen hergestellt. Außerdem besitzen die neuen Miniaturschlitten eine hohe Leistungsdichte und lassen sich einfach montieren. Dazu trägt das Bohrbild bei, das unter statischen sowie unter dynamischen Gesichtspunkten eine optimale Befestigung zuläßt. Abweichend davon können auch kundenspezifische Bohrbilder realisiert werden. Der Trend zum ›Downsizing‹ von Maschinen und Produkten hat auch die kleinsten serienmäßig hergestellten Kugelgewindetriebe in gerollter Bauweise hervorgebracht. Diese werden bereits mit Spindeldurchmessern ab 6 mm angeboten - bis hinauf zu 63 mm. Die Gewindemuttern sind sowohl mit Axialspiel als auch in vorgespannter Ausführung erhältlich. Ähnlich filigrane Ausprägungen finden sich bei geschliffenen Kugelgewindetrieben, die schon ab 16 mm Spindeldurchmesser verfügbar sind. Die Entwicklungsvorgaben wiederholen sich: Bei der Entwicklung neuer Linearlager mußten die Techniker der SKF hohe Führungsgenauigkeiten und Tragzahlen erfüllen und die Laufkultur der Lager weiter verbessern. Außerdem galt es, die Geräuschentwicklung im dynamischen Einsatz zu senken. Erreicht wurden diese Ziele durch konstruktive Verbesserungen und den Einsatz von leistungsfähigen Werkstoff en, aber auch durch neue Fertigungsverfahren.

Linearlager neuester Technologie

Die neue LBC-Baureihe umfaßt Linearlager mit hoher Tragfähigkeit und Steifigkeit in allen wichtigen Bauformen mit einem breiten Zubehörprogramm. Dazu zählen offene, geschlossene und winkeleinstellbare Lager die bei der Ausrüstung mit Doppellippendichtungen über eine Lebensdauerschmierung verfügen. Außerdem können für spezielle Anwendungen korrosionsbeständige Linearlager geliefert werden. Geschlossene, nicht winkeleinstellbare Linearlager vom Typ LBCR bieten hohe Tragzahlen sowie eine hohe Steifigkeit und Führungsgenauigkeit. Lager dieses Typs sind im Zuge der Miniaturisierung bereits für Wellendurchmesser ab 5 mm verfügbar. Mit ›LBCT‹ werden off ene, nicht winkeleinstellbare Linearlager definiert; diese werden für Führungsaufgaben an unterstützten Wellen eingesetzt und verhindern bei hohen Belastungen die Durchbiegung der Wellen. Ein weiterer Trend sind höhere Standzeiten der Komponenten. Um Beschädigungen an den Dichtungen zu verhindern, gleicht sich bei den Baureihen LBCD und LBCF das komplette Linearlager dem Fluchtungsfehler an, so daß ein Winkelausgleich des Lagers gegeben ist. Ein optimales Dichtungsverhältnis zur Welle hin wird gewährleistet und eine einseitige Abnutzung der Dichtung sowie eine Erhöhung der Reibkräfte vermieden. Eine Vielzahl von Kundeninterviews mit Produktentwicklern aus dem Maschinenbau und Betriebsmittelkonstrukteuren hat ein pfiffiges Schienenführungsprogramm hervorgebracht: das System LLR. Dieses bietet einen hohen Standardisierungsgrad und weitreichende Freiheiten und erhält als ›Setzkasten‹ acht Wagentypen in fünf Baugrößen. Die Schienenbreiten reichen von 15 Millimeter bis zu 45 Millimeter, die Systemhöhen liegen zwischen 24 und 70 mm. Die optimale Anpassung des Schienenführungssystems an den jeweiligen Anwendungsfall wird durch die Verfügbarkeit aller Wagen in mehreren Vorspannungsklassen erleichtert. Die flach bauenden Wagen sind mit oder ohne Kugelkette verfügbar. Hohe statische Tragzahlen zwischen 7,8 und 128,5 kN zeigen die große Bandbreite auf, die das neue Profilschienensystem abdeckt. Die dynamischen Tragzahlen des Systems bewegen sich zwischen 6,8 kN und 90,4 kN. Die relativ geringe Differenz zwischen den jeweils zusammengehörenden statischen und dynamischen Tragzahlwerten belegt den hohen Wirkungsgrad des Systems und erleichtert Konstrukteuren die Auslegung ihres Führungssystems. Sämtliche Wagen besitzen allseitig Dichtungen. Es besteht die Möglichkeit an vier verschiedenen Stellen je Wagenseite die Nachschmierung mit Fett oder Öl durchzuführen. Dank des modularen Aufbaus sind Schienenführungssysteme ›LLR‹ kurzfristig lieferbar sowie flexibel in der Anwendung. Dazu tragen die standardisierten Profile ebenso bei, wie viele Gleichteile im Bereich der Kugelführungen und -rückführungen sowie der Frontdichtungen und der Frontplatten aus Metall. Damit vereint ›LLR‹ wirtschaftliche Aspekte mit einem hohen Maß an Ablaufgenauigkeit, Laufruhe und Langlebigkeit. Typische Anwendungsbereiche sind der Maschinen- und Apparatebau, die Productronic, die Handhabungstechnik und die Medizintechnik.

Wandern ist nicht mehr ›in‹

Last, but not least wird mehr denn je auf eine hohe Lebensdauer sowie auf den störungsfreien Betrieb von Lineartechniksystemen geachtet. Käfige, die aus den Linearführungen ›herauswandern‹, sind Technikern ein Dorn im Auge. ›Cage creep‹ wird dieser störende Effekt genannt, der schwere Schäden an den Führungen verursachen kann. Dagegen haben Ingenieure der SKF Lineartechnik eine einfache wie wirkungsvolle Lösung gefunden: das Anti-Creeping-System ›ACS‹. ACS besteht aus einem unscheinbaren Zahnrädchen, das im Käfig gelagert ist und in die Verzahnung eingreift, die im Nutgrund beider Schienenteile vorhanden ist. Dadurch bewegt sich der Käfig selbst bei schnellem Reversierbetrieb nicht mehr aus den Führungen heraus. Auf die früher notwendige Resynchronisation des Käfigs kann vollständig verzichtet werden. Neben Kugel- und Kreuzrollenkäfigen sind optional auch Nadelkäfige verfügbar. Natürlich bietet der Markt auch Alternativen zum Anti Creeping System der SKF Lineartechnik. Bei manchen Systemen vergrößert sich allerdings die Bauhöhe des Führungssystems. Doch das läuft gegen den Trend der Miniaturisierung.

Gerhard Vogel

Erschienen in Ausgabe: 03/2005