Lineartechnik Auf das Lager kommt es an

Der Markt für Linearlagertechnik bietet eine große Produktvielfalt. Die Produkte basieren auf zwei gänzlich unterschiedlichen technischen Prinzipien – der Roll- und der Gleitreibung. Um die am besten passende Lösung zu finden, lohnt es sich die jeweiligen Vor- und Nachteile genau unter die Lupe zu nehmen.

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Wer schnell fahren und beschleunigen will, sollte sich einen Benziner kaufen. Wer vor allem ein sparsames Fahrzeug mit viel Kraft und Drehmoment möchte, einen Dieselmotor wählen. So lautete lange Jahre die Faustregel für Autokäufer. Die Entwicklung moderner Motoren hat dieses Bild seit einigen Jahren zwar nachhaltig verändert, aber das Bewusstsein wandelt sich nur langsam. Eine Gemeinsamkeit allerdings bleibt: Egal für welches Motorkonzept man sich entscheidet, von A nach B kommt man mit beiden Varianten.

Ähnliches gilt für lineare Bewegungen in der Automation und im Maschinenbau. Ob gleitende oder rollende Linearlager, beide Konzepte verfolgen ein gemeinsames Ziel: die schnelle geradlinige Bewegung von Maschinenkomponenten von einer Stelle zur anderen. Der Unterschied besteht darin, ob gleitende oder rollende Elemente die Kräfte übertragen. Und genau wie bei der Wahl zwischen Otto- und Dieselmotor, ist es eine Frage des Einsatzzwecks bzw. der genauen Bedingungen, welche Lösung am Besten geeignet ist.

Die passende Auswahl von Linearlagern hängt unter anderem von den auftretenden Lasten, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen und Hubwegen ab. Aber vor allem die Umgebungs-bedingungen - dazu zählen Temperaturen, Flüssigkeiten, Staub oder grober Schmutz und die Zugänglichkeit, Wartungspläne oder die heutzutage vielfach geforderte Öl- und Fettfreiheit - bestimmen die Wahlmöglichkeiten des Konstrukteurs. Eine genaue Kenntnis und die angemessene Berücksichtigung all dieser Faktoren entscheidet darüber, welche Art der linearen Führung sich im konkreten Fall am Besten eignet.

Gemeinsamkeiten und Unterschiede

Linearführungen existieren in vielerlei Formen und Geometrien. Ihre Gemeinsamkeit ist, dass sie immer aus zwei Grundkomponenten bestehen, einem führenden und einem geführten Teil. Führender Teil können Rundwellen oder Profilschienen verschiedenster Bauformen sein. Geführt werden Rundbuchsen oder Führungsschlitten. Dabei richten sich die Größen der Linearsysteme oft nach festgelegten anerkannten Standards, die eine einfache Austauschbarkeit zwischen den Produkten verschiedener Hersteller ermöglichen. Sonderformen sind möglich und existieren in vielerlei Varianten.

Äußerlich ist der Unterschied zwischen rollenden und gleitenden Systemen oft nicht auf den ersten Blick erkennbar. Der Unterschied liegt in der Art der Lagerung, die jeweils spezifische Vor- und Nachteile mit sich bringt.

Wälzlagerung

Linearsysteme die auf Wälzlagern basieren, nutzen Kugeln oder Rollen als Wälzkörper zur Verringerung der Reibung zwischen den Elementen der Führung. Damit bieten sie sehr geringe Reibung und Verschiebewiderstände. Da alle Elemente in der Regel aus Metall bestehen, verfügen diese Linearlösungen immer über eine zusätzliche Schmierung, die die Reibung weiter vermindert, vor Korrosion schützt und vor allem ein „Fressen“ der Komponenten verhindert. Dabei werden je nach Anwendung Fette oder technische Öle verwendet.

Das Kugelumlaufprinzip sorgt dafür, dass alle Kugeln gleichmäßig belastet werden und sich die eingebrachte Schmierstoffmenge im Kugelkäfig gleichmäßig verteilen kann. Bei Bedarf können Kugelbuchsen oder Schlitten nachgeschmiert werden. In einigen Fällen sind auch Permanentschmierungen erforderlich.

Auf Wälzkörpern basierende Linearlager sind unter Last leichtgängig und hochdynamisch belastbar. Sie zeichnen sich zudem durch hohe Präzision und Steifigkeit aus. Diverse Präzisionsklassen, die auch einen Einfluss auf die Steifigkeit und die Lebensdauer der Führung nehmen, unterscheiden u.a. die zahlreichen Hersteller.

Gleitlagerung

Gleitlagerbasierte Linearsysteme nutzen zur Verringerung der Reibung eine Gleitfläche aus entsprechenden optimierten Werkstoffen (Bronze, Teflon oder tribo-optimierte Kunststoffe). Je nach Konzept kann diese auf der Führung oder dem geführten Teil aufgebracht sein, als Gleitfolie zwischen den Komponenten fungieren oder aus Vollmaterial bestehen. Die Schmierung wird bei Systemen mit tribo-optimierten Kunststoffen durch im Gleitmaterial inkorporierte Festschmierstoffe vorgenommen. Dadurch sind diese gleitenden Lösungen im Trockenlauf – ohne Öl oder Fett - einsetzbar.

Die deutlich größere Kontaktfläche im Vergleich mit Wälzlagerlösungen (Punktkontakte) ermöglicht hohe statische Belastungen und verträgt Stöße ohne Folgeschäden an den Gleitflächen. Aufgrund der großen Auflageflächen beim Gleitlager verringert sich die spezifische Flächenpressung [N/mm2 bzw. MPa] auf die Schiene bzw. Welle drastisch. Diese Tatsache erlaubt dem Konstrukteur eine deutlich breitere Auswahlpalette von Materialien, die als Gegenlaufpartner fungieren können. Die Gleitlagerung kann auf gehärteten Stahlwellen genauso eingesetzt werden wie auf Aluminiumwellen, Kohlefaserwellen oder weichen VA-Edelstahlwellen.

Sie laufen geräuscharm und sind sehr unempfindlich gegen Verschmutzungen. Im Gegensatz zur Wälzführung muss man jedoch mit höheren Reibwerten und geringerer Präzision rechnen.

Worauf kommt es an?

Neben der bewussten Auswahl anhand der grundsätzlichen Unterschiede zwischen Lineargleitführungen und den Varianten mit Kugeln oder Rollen ist es von entscheidender Bedeutung, die spezifischen Produkteigenschaften anhand der Anforderungen des jeweiligen Anwendungsbereichs zu prüfen. Dazu zählen vor allem das Lagerspiel, Gewicht, Geschwindigkeit und Beschleunigung, Hublängen, der Einfluss von Schmutz und die Geräuschentwicklung. (Mehr Infos nach dem Umblättern)

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