Präzision und Tempo

Maschinenelemente

Wälzlager – Portal-Messmaschinen sind aufwendige 3D-Messgeräte, die vor allem in der Qualitätssicherung eingesetzt werden. Eine entscheidende Rolle für die präzise Bewegung der Messachsen spielt dabei die Auswahl der eingesetzten Wälzlager.

16. September 2014

Die Kern Antriebstechnik GmbH in Friedrichshafen ist spezialisiert auf die Entwicklung und Produktion von hochpräzisen Elektromotoren, Magnetkupplungen und -bremsen sowie von Spulenwickeltechnik. Die Produkte werden dabei je nach Einsatzgebiet individuell auf die jeweiligen Anforderungen zugeschnitten. Größten Wert lege das Unternehmen deshalb auch auf die Qualität der verwendeten Komponenten, berichtet Peter Schönherr, Leiter Konstruktion und Entwicklung bei Kern Antriebstechnik, und nennt ein Beispiel: »Wenn ein Kugellager in einen unserer Motoren eingebaut wird, wird es Teil des Gesamtproduktes, für das wir mit unserem Markennamen stehen.«

Dabei müssen die eingesetzten Lager in den verschiedenen Produktbereichen von Kern sehr unterschiedliche Anforderungen erfüllen. Zum Beispiel ist in den Hysteresebremsen der Antriebsexperten vor allem der Leichtlauf im ungebremsten Zustand gefragt, während im Motorenbau unter anderem ein guter Rundlauf und hohe Laufruhe unumgänglich sind, speziell bei geräuschkritischen Anwendungen wie dem Antrieb von High-End-Plattenspielern.

Höchste Ansprüche an die eingesetzten Lager stellen auch die Präzisionsmotoren für Portal-Messmaschinen. So erfordert diese Anwendung Drehzahlen bis zu 3.000 min-1, zugleich müssen die Lager jedoch eine sehr hohe Laufruhe gewährleisten, um eine optimale Positioniergenauigkeit der Messmaschine zu gewährleisten. Essenziell ist zudem ein gleichmäßig geringes Spiel, damit die Lager nicht ausschlagen und die Welle exzentrisch im Gehäuse sitzt. »Eine weitere Anforderung ist eine besonders lange Lebensdauer, denn Messmaschinen sind teuer und müssen ihren Dienst entsprechend über Jahre und Jahrzehnte erfüllen, ohne dass Probleme mit dem Antrieb auftreten dürfen«, ergänzt Schönherr.

Lager nach Maß

Das für den jeweiligen Einsatzbereich am besten geeignete Produkt wählen die Antriebsspezialisten dazu bereits seit über zehn Jahren aus dem umfangreichen Portfolio des herstellerunabhängigen Wälzlagerspezialisten Findling aus Karlsruhe, erzählt Schönherr und ergänzt: »Umso wichtiger ist es für uns, dass wir uns bei Findling auf die Qualität der zugelieferten Komponenten absolut verlassen können.«

Steffen Reinbold, Leiter Technik und Entwicklung bei Findling, stellt dazu klar: »Sollten wir in unserem Portfolio von über 22.000 unterschiedlichen Standard-Lagertypen für die Anwendung unseres Kunden nicht fündig werden, haben wir die Möglichkeit, auf die bereits für spezielle Anwendungsfälle optimierte eXtreme-Serie zurückzugreifen. Alternativ entwickeln und konstruieren wir ein maßgeschneidertes Wälzlager für den Kunden.«

Im Fall der Präzisionsmotoren für die Messmaschinen empfahlen die Karlsruher Spezialisten jedoch die neuen Xspeed-Lager aus ihrem optimierten Standardsortiment für hohe Drehzahlen, die eine längere Lebensdauer und bessere Laufeigenschaften als Standard-Premiumlager bieten.

Die Baureihe Xspeed für Hochgeschwindigkeitsapplikationen basiert auf bewährten Standard-Rillenkugellagern der Supra-Klasse. Da in diesem Segment die Laufeigenschaften eine besondere Rolle spielen, erfüllen die Lager höchste Ansprüche an die Oberflächengüte und Profilierung der Laufbahnen und werden deshalb in der Toleranzklasse P6 mit erhöhter Präzision und Rundlaufgenauigkeit gefertigt. Zudem ist die Lagerluft durch Einengung der Toleranz auf die hohen Geschwindigkeiten angepasst. Dies ermöglicht die optionale Einstellung der Restlagerluft durch die Wahl der Gehäuse- und Wellenpassung, wie es die Anwendung erfordert.

Spezielle Modifikationen

Vergleichstests mit ausgewählten Typen auf dem Leistungsprüfstand bestätigen die erhöhte Rundlaufgenauigkeit und Laufruhe im Vergleich zu einem Standard-Premiumlager durch die eingeschränkte Lagerluft und die höhere Fertigungspräzision in den Anschlussmaßen. Dazu kommt ein reduziertes Anlauf- und Reibmoment durch eine Modifikation der Dichtungen. So kommt für die Antriebe der Messmaschinen die beidseitig in Nut geführte, axial anliegende schleifende Gummidichtung der Variante 2RSDD zum Einsatz, die zudem die Eigenerwärmung des Lagers im Vergleich zu einer RS-Standarddichtung um bis zu 10 Grad Celsius reduziert. Für besonders anspruchsvolle Anwendungen ist bei den Xspeed-Lagern optional auch die berührungslose Dichtungsvariante LLB verfügbar.

Weiter verbessert werden die Laufeigenschaften der Xspeed-Lager zudem durch ein spezielles hochreines, niedrig viskoses Fett mit hervorragendem Anlaufverhalten und einem optimalen Betrieb bei hohen Drehzahlen. Zum Einsatz kommt ein Hochleistungsfett für einen Temperaturbereich von –40 bis +150 Grad Celsius. Die Lagervarianten mit C3-Lagerluft sind mit einem speziellen Hochtemperaturfett ausgestattet, das noch bei +177 Grad Celsius eine Lebensdauer nach ASTM D 3336 von über 750 Stunden erreicht. Findling-Technikleiter Reinbold ist stolz: »Die Anwendungen bei Kern sind anspruchsvoll, trotzdem konnten wir mit den bewährten, speziell optimierten Xspeed-Lagern eine kurze Lieferzeit einhalten und somit eine reibungslose Fertigung gewährleisten.«

Bei Kern Antriebstechnik haben sich die Xspeed-Lager im Einsatz bewährt, bestätigt Entwicklungsleiter Schönherr und erinnert sich: »Bei Findling erhalten wir hochqualitative Lager zu einem guten Preis-Leistungs-Verhältnis und können uns zudem stets auf eine pünktliche Lieferung verlassen.«

Für Schönherr steht deshalb schon jetzt fest, dass auch bei zukünftigen Projekten die Wälzlager aus dem Sortiment von Findling stammen werden.

Auf einen Blick

- Die Findling Wälzlager GmbH mit Sitz in Karlsruhe ist spezialisiert auf die Beschaffung maßgeschneiderter Gleit- und Wälzlager verschiedener Hersteller.

- Grundlage des Services ist die Analyse des weltweiten Angebots an Wälzlagertechnik und dessen Einteilung in vier Leistungsklassen sowie nötigenfalls eine spezifische Optimierung der Lager, etwa für ungewöhnliche Temperaturen, ein besonders ruhiges Laufverhalten, hohe Drehzahlen oder schwere Lasten.

- Selbst entwickelte Berechnungstools finden dabei das optimale Produkt für den jeweiligen Einsatzfall.

Erschienen in Ausgabe: 07/2014