Kugel für Kugel

Linearkugellager - Wer von Linearführungen spricht, muss sich auch über die richtigen Lager Gedanken machen. Neue Lagerkonzepte sorgen für gleichmäßige Lastverteilung über die gesamte Kugelreihe.

18. August 2006

Moderne Linearsysteme sind universell-flexible und somit ideale Maschinenelemente für die Automatisierung in Produktion, Montage, Prüftechnik, Verpackung, Handhabung und Materialfluss. Ob eine Platine zu bestücken, ein Werkstück zu positionieren, eine Packung zu palettieren oder ein Werkzeug bzw. Gerät exakt in Stellung zu bringen ist - überall verrichten einfache bis komplexeste Linearsysteme reproduzierbar zuverlässig ihren Dienst. In der Praxis können mit den verschiedenen Linearführungen und Linearsystemen die meisten aller Verfahr- und Positionierbewegungen aus dem Standard-Baukasten realisiert werden.

Linearkugellager und Linearkugellagereinheiten

Durch die Möglichkeit der Kombination mit unterschiedlichsten Antriebseinheiten entstehen individuell angepasste Antriebslösungen, die durch ihre hohe Beschleunigung und Dynamik eine erhebliche Re­duzierung der unproduktiven Nebenzeiten mit sich bringen. Als Spezialist für Linearführungen und periphere Maschinenelemente hat die Schaeffler KG, Geschäftsbereich Lineartechnik, ihr Angebot an Linearkugellagern und Linearkugellagereinheiten erweitert. Von der Kompaktreihe KH mit spanlos gezogenem Außenring, der Massivreihe KB mit gehärtetem und geschliffenen Außenring über der Einstellreihen KN..-B in Normal- und KS in der Schwerlastausführung bietet dieses Bauskastensystem dem Anwender alle Möglichkeiten.

Ein wichtiger Schritt ist z.B. die Weiterentwicklung des Linearkugellagers der Leichtbaureihe KN. Hier wurde eine 50 Prozent höhere Gebrauchsdauer erreicht. Die neuen Linearkugellager KN..-B/KNO..-B basieren auf einem hochfesten Kunststoffkäfig, der für beste Laufeigenschaften gestaltet ist und aus einem innovativen Werkstoff gefertigt wird. In den Käfig sind Stahltragplatten, Kugeln, Deckscheiben und Dichtungen eingebaut. Die Lager sind robust, vergleichsweise leicht und hoch belastbar.

Die Lagerkonstruktion gleicht Fluchtungsfehler bis +/-30 Winkelsekunden aus, ohne dass Tragfähigkeit und Gebrauchsdauer beeinträchtigt werden. Durch die Selbsteinstellung laufen die Kugeln störungsfrei in die belastete Zone ein. Außerdem sorgt das neue Lagerkonzept für eine gleichmäßige Lastverteilung über die gesamte Kugelreihe. In Kombination mit der speziellen Gestaltung und dem innovativen Käfigwerkstoff ergibt sich somit ein ruhigerer Lauf, es werden höhere Beschleunigungen möglich und die Überlastung einzelner Kugeln wird verhindert. In manchen Fällen erlaubt die höhere Performance der Linear-Kugellager einfachere Anschlusskonstruktionen, was zu einem geringeren Konstruktions-, Fertigungs- und Montageaufwand führt. Durch die Erstbefettung mit einem hochwertigen Schmier­stoff und durch das integrierte Schmierstoffreservoir sind die Linearkugellager in vielen Anwendungen wartungsfrei. Unterstützt wird das durch Zweilippen-Polyester-/Elastomer-Dichtringe auf beiden Stirnseiten, die das Eindringen von Schmutz in das Lagersystem verhindern und gleichzeitig das Schmierfett sicher im Kugellager halten.

Die Laufrollenführungen LF ermöglichen Geschwindigkeiten von zehn Metern pro Sekunde und sind somit schneller als Profilschienenführungen.

Laufrollenführung: leicht, schnell und leise

Zudem sind sie extrem geräuscharm und haben aufgrund ihrer Aluminiumausführung, gepaart mit Stahlwellen und Profillaufrollen, ein vergleichsweise geringes Gewicht. LF sind leichtgängig, robust und erfordern nur sehr geringe Aufwendungen für Schmierung und Schmutzschutz. Darüber hinaus sind Rundbogenführungen möglich. Die Kombinationen von Rundbogenschienen mit Geradschienen und der Einsatz von lenkbaren Drehschemelwagen lassen beliebige Streckenführungen zu und bieten dem Anwender enorme Flexibilität.

Montage vereinfacht

Die Montage und Justage dieser Laufrollenführungen ist durch abgestimmtes Zubehörprogramm sehr einfach. Der Loslagerlaufwagen beispielsweise sorgt für eine klassische Fest- oder Loslageranordnung. So ist auch bei Ungenauigkeiten der Anschlusskonstruktion eine genaue Linearbewegung möglich. Neueste Entwicklung ist das Schienenverbindersystem VBS zum Zusammenfügen gestoßener LF-Tragschienen. VBS lässt sich sowohl bei geraden als auch bei gebogenen Schie­­nen verwenden. Das Verbindersystem ist einfach aufgebaut und besteht aus einem Bolzen und zwei Klemmhülsen pro Verbindungsstelle. Nach dem Verbinden der Schienen sind sie als montagefertige Einheiten einfach mit der Anschlusskon­struktion zu verschrauben. Die Schienenstöße werden optimal ausgerichtet, was die Endmontage erheblich erleichtert und kleinstmögliche Übergänge verursacht. Dadurch reduzieren sich die Einflüsse an den Stößen auf ein Minimum. Zudem sorgen die exakten Übergänge für weniger Verschleiß an den Laufrollenführungen, was eine höhere Gebrauchsdauer, mehr Langzeitgenauigkeit und eine maximale Verfügbarkeit mit sich bringt. Der Bogen an Einsatzmöglichkeiten für Linearführungen jeglicher Ausführung lässt sich soweit spannen wie sich die Anforderungsprofile unterschiedlich darstellen können. In jedem Fall spielen heute aber solche Themen wie Betriebssicherheit, technische Zuverlässigkeit und permanente Verfügbarkeit sowie Schmierung und Wartung ebenfalls eine entscheidende Rolle. Dazu passt auch ein breites Lieferprogramm an Zubehör und Dienstleistungen für die jeweilige anforderungsgerechte Ausrüstung bzw. die voranzustellende Analyse, Beratung und Berechnung des Linearsystems. Zu nennen wären hier beispielsweise die Dämpfungs- und Brems-/Klemm-Elemente für anspruchsvolle Anwen­dungen im Werkzeugmaschinenbau, Ein modularer KIT-Baukasten mit abgestuftem Dichtungs- und Schmierungskonzept für die praxisnahe Ausstattung entsprechend der Umgebungsbedingungen, oder die Anwendungsberatung und Lagerberechnung auf der Basis von Kundenwünschen und Belastungsanforderungen.

Integration der Funktionen

Ausgehend von der Philosophie: ›Linearführungen für jeden Anwendungsfall‹, treibt man bei Schaeffler die Funktionsintegration immer weiter voran. Ein Beispiel dafür ist die neue Generation von Profilschienenführungen der Baureihen KUVE..-B (Kugelumlaufeinheiten) und RUE..-E (Rollenumlaufeinheiten). Jetzt gibt es eine vollkugelige KUVE..-B-Ausführung für den Schwerlast-Einsatz und eine geräuscharme Ausführung KUVE..-B-KT für Anwendungen, bei denen nicht die Tragfähigkeit, sondern ein niedriges Geräuschniveau in Verbindung mit hoher Laufruhe und Genauigkeit gefordert ist.

Strikte Walzkörpertrennung

Entsprechend der Einsatzgebiete wurde die KUVE..-B in der Schwerlastausführung ›vollkugelig‹ mit höchster Wälzkörperdichte und in der geräuscharmen Variante mit speziell entwickelten ›Quadspacern‹ (Wälzkörper-Distanzelementen) konzipiert. Das geräuscharme System besticht dabei durch die innovative Konstruktion der strikten Wälzkörper-Trennung mittels Quadspacer-Distanzelementen, die jeweils vier Wälzkörper aufnehmen, wodurch der Kontakt der Wälzkörper untereinander zuverlässig vermieden wird. Durch die ›Quadspacer‹ werden Zug- und Drucklaufbahnen miteinander synchronisiert, was zu einer hohen Laufruhe führt. Zudem ist das konstruktive Konzept so konsequent umgesetzt, dass die Masse des Führungssystems im Vergleich zur Schwerlastausführung spürbar vermindert werden konnte.

Beide Ausführungen verfügen über die bewährten integrierten Schmierstoffreservoire zur Verlängerung der Wartungsintervalle. Werden jedoch noch höhere Anforderungen an Genauigkeit, Steifigkeit, Tragfähigkeit und Robustheit gestellt, empfiehlt sich der Einbau von Rollenumlaufführungen des ebenfalls komplett überarbeiteten und optimierten Typs RUE..-E. Die RUE..-E-Führungswagen weisen fast 50% weniger Einzelteile auf, was durchaus einen Hinweis auf das genutzte Optimierungs-Potenzial erlaubt. Des Weiteren kann die Schmierung jetzt mittels Öl oder Fett über die selbe optimierte Schmierstoffverteilerplatte erfolgen, und der systemeigene Schmutzschutz des Führungswagens lässt sich durch Zusatzabstreifer allen Anforderungen anpassen. Sowohl bei KUVE..-B- als auch bei den RUE..-E-Führungen ist zu beachten, dass durch die garantierte Kompatibilität die Möglichkeit des sehr einfachen Austauschs ›alt‹ gegen ›neu‹ (auf der selben Schiene) besteht. Damit wird den Anwendern die neueste Technik für mehr Dynamik, Produktivität und Wirtschaftlichkeit zugänglich gemacht, ohne dass dafür mechanische Anpassarbeiten vonnöten wären.

Jürgen Klein, Schaeffler KG Geschäftsbereich Lineartechnik

Erschienen in Ausgabe: 05/2006