Lineartechnik Damit Linearführungen besser gleiten, ohne zu schmieren

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Um Lasten zuverlässig zu bewegen, ist die Wahl der passenden Linearführung entscheidend. Neben den Anwendungsbedingungen müssen auch weitere Kriterien betrachtet werden, um einen reibungslosen Lauf und eine lange Lebensdauer zu gewährleisten.

Ob in der Gebäudetechnik, im Maschinenbau oder bei Handlingsystemen: Überall, wo sich Lasten geradlinig bewegen müssen, kommen Linearführungen zum Einsatz. Sie fungieren als Schnittstelle zwischen feststehenden und bewegten Maschinenteilen und beeinflussen so die Maschineneigenschaften maßgeblich mit.

An erster Stelle kommt es bei der Suche nach der optimalen Linearführung auf die individuellen Anforderungen der Anwendung an: Von Parametern wie Belastung, Geschwindigkeit und Beschleunigung zu Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Hygieneanforderungen. Um die Maschinenelemente zu bewegen, stehen zwei Prinzipien zur Auswahl:

• 1. Gleiten oder

• 2. Rollen.

Wälz- versus Gleitführung: Präzision und Reibwerte im Fokus

Lange Zeit galten Wälzführungen, bei denen Kugeln oder andere Wälzkörper verwendet werden, als das Nonplusultra – punkten sie doch durch Führungsgenauigkeit und geringe Reibung. Die Entwicklung von Hochleistungskunststoffen hat jedoch einen neuen Standard in puncto Wartungsfreiheit gesetzt und so die Karten bei der Frage „Gleiten oder Rollen?“ neu gemischt.

Kunststofflinearführungen haben in den letzten Jahren nicht nur von großen Fortschritten bei Präzision und Reibwerten profitiert, sondern sind aufgrund der eingesetzten Fertigungsverfahren auch kosteneffektiver. Ihr wichtigster Trumpf besteht aber in der höheren Lebensdauer.

Für eine maximale Lebensdauer der Lineartechnik gilt es, Reibung und Verschleiß möglichst gering zu halten. Wälzführungen sind leichtgängig, da ein Punktkontakt zwischen Kugeln und Laufbahn besteht, wodurch der Verlust durch Rollreibung minimal ist. Auch große Lasten können so bewegt werden, doch hier gilt: Je belastbarer die Linearführung sein soll, desto mehr Kugeln werden benötigt. Und mehr Kugeln bedeuten nicht nur mehr Reibung und Verschleiß, sonder auch eine verringerte Laufgeschwindigkeit durch Massenträgheit. Gleichzeitig ist der Druck auf die Kontaktflächen so hoch, dass nur Schienen und Wellen aus gehärtetem Stahl oder Edelstahl einsetzbar sind.

Gleitführungen arbeiten hingegen großflächig auf Schiene oder Welle. Durch die größere Kontaktfläche und damit geringere Flächenpressung lassen sich günstigere und weichere Werkstoffe wie Aluminium und nichtmetallische Komponenten einsetzen. Dadurch ist die Konstruktion leichter und ermöglicht einen geräuscharmen Lauf. Nicht zuletzt bedeutet weniger Masse auch weniger Energieverbrauch bei der Bewegung von ganzen Maschinenteilen oder Desktop-Geräten, die manuell umgesetzt werden muss.

Dauergeschmierte Tribopolymere schonen die Umwelt

Gleichzeitig rücken Umweltfragen immer mehr in den Fokus und stellen neue Herausforderungen an Linearführungen. Wälzführungen haben in dieser Hinsicht einen Nachteil: Der gegenseitige Kontakt der metallischen Wälzkörper erfordert permanente Schmierung – und diese kann in die Umwelt gelangen.

Eine weitere Konsequenz: Das Maschinenelement muss regelmäßig gewartet werden und ist oftmals empfindlich gegenüber Verschmutzungen, die am Schmiermittel gebunden werden. Vorzeitiger Verschleiß ist somit nicht auszuschließen. Außerdem kann nicht nur das Produkt das Linearsystem verunreinigen, sondern Schmiermittel oder Abriebpartikel von der Linearführung können auch das Produkt kontaminieren. Das Schmieren, Reinigen und Warten von Anlagen kostet Zeit, Geld und Produktivität. Gleitführungen sind hingegen für den Trockenlauf ausgelegt. Somit verursachen sie keine Verunreinigungen durch Fett oder Öl und sind schonender für die Umwelt. Die größere Kontaktfläche bedeutet in der Regel mehr Reibung, doch um diese zu verringern setzt Igus auf Gleitelemente bzw. Linearlagerfolien aus Tribopolymeren – sprich Kunststoffe, die auf Reibung und Verschleiß optimiert sind.

Die verschiedenen Iglidur-Werkstoffe enthalten Festschmierstoff-Partikel, sodass die Lagertechnik keine Schmierung benötigt und staub- sowie schmutzunempfindlich ist. Außerdem fallen im Vergleich zu Wälzführungen bis zu 40 Prozent geringere Anschaffungskosten und keine zusätzlichen Betriebskosten an. Auch wer nach einer schnellen Lösung sucht, wird fündig – die Drylin-Produkte von Igus sind schnell ab Lager lieferbar.

Eco-Gleitlagerprogramm

Erste Gleitlager aus regranuliertem Kunststoff

Bisherige Leistungsgrenzen von Kunststoffen verschieben

Anlagen profitieren somit von einer hohen Lebensdauer, die sich bei den Igus Produkten in nur wenigen Schritten online berechnen lässt. Möglich ist dies dank zahlreicher Versuche unter verschiedenen realen Bedingungen im hauseigenen und weltweit größten Testlabor der Branche.

Am Ende einer langen Laufzeit kann man die Kunststoffelemente einfach wechseln, ohne die anderen Teile der Führung austauschen zu müssen. Igus investiert mit der eigenen Materialforschung in Lösungen, welche die bisherigen Leistungsgrenzen der Kunststoffe verschieben – für mehr Präzision, geringere Reibwerte und die anwendungsspezifische Verbesserung der Materialeigenschaften. Ob Profil-, Schienen-, Wellen-, Prismen- oder Teleskopführungen – mit der Auswahl von hochwertigen Einzelteilen lässt sich jedes Drylin-Linearsystem an den individuellen Anwendungsfall anpassen. Garantiert festen Halt bieten zum Beispiel die Drylin-N-Prismenführungen mit wählbarer Vorspannung. Diese ermöglicht eine präzise und kontrollierte Verstellung ohne jeglichen Stick-Slip-Effekt, also das Rückgleiten von gegeneinander bewegten Festkörpern. Dieser Effekt ist meist unerwünscht, da er zu Geräuschemissionen, erhöhtem Verschleiß und Materialermüdung führt.

Für eine besonders leichte Bauweise stellt Igus auch Vollkunststoffprodukte wie die weltweit erste Polymer-Teleskopschiene her. Wartungs- und schmiermittelfreie Lineartechnik wie aus dem Drylin-Programm findet auch Eingang in Anwendungsfelder mit hohen Hygieneanforderungen – ob Medizintechnik, Lebensmittelindustrie oder selbst im Reinraum. Hier erfordern rechtliche Vorschriften oftmals den Einsatz von Edelstahl. Daher arbeitet Igus auch an neuen Lösungen wie einer Linearführung aus Edelstahl mit Kunststoffgleitelementen und FDA-Konformität.

Wartungen planen statt vom Maschinenstillstand überrascht werden

Unabhängig vom Anwendungsfall gilt: Wartungen planen statt vom Maschinenstillstand überrascht werden. Ein Wechsel auf ein gleitführendes System kann laufende Betriebskosten reduzieren und technische Verbesserungen erreichen, die auf einen störungsfreien Betriebsablauf und eine hohe Lebensdauer einzahlen.

Überall dort, wo es besondere Anforderungen an Robustheit und Unempfindlichkeit gibt, können Gleitführungen in Kombination mit tribologisch optimierten Hochleistungspolymeren ihre Vorteile ausspielen.

Die nächste Stufe ist die vorausschauende Wartung. Hierbei werden die Elemente der Zustandsüberwachung genutzt und mit Hilfe von Sensoren und Software ein System geschaffen, welches eine dynamische Lebensdauerberechnung und optimale Wartungszeitpunkte für Igus-Produkte ermöglicht. Igus fasst das System i.Cee zusammen und bietet verschiedene Ausprägungen und einen hohen Grad an Individualität. Immer mit dem Ziel die maximale Anlagen- und Nutzersicherheit sowie Produktlebensdauer zu erreichen.

Lineartechnik

So sieht smarte Lineartechnik aus

* Michael Hornung ist Produktmanager International drylin Linear- und Antriebstechnik bei igus.

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