Lineartechnik Marktübersicht Linearführungen: Richtungsweisende Technik

Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Jochen Krismeyer / Ute Drescher

Auch wenn man sich auf den rein mechanischen Teil der Lineartechnik beschränkt, so ist heute die Anzahl der realisierten Lösungen enorm groß. Jede Bauart verfügt über spezifische Vor- und Nachteile, weshalb es wichtig ist, für eine bestimmte Konstruktion bei der ersten Auswahl möglichst viele Lösungen mit in Betracht zu ziehen. Eine Übersicht über Wälzkörper-Linearführungen und –lager, auf denen die meisten Linearsysteme basieren, soll dabei als Leitfaden dienen.

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Wenn es auf das Mikrometer ankommt: Hochgenau-Kugelführung Mar-Motion. Die Kugeln sind so angeordnet, dass auch bei kombinierten Dreh- und Schwenkbewegungen jede Kugel auf einer eigenen Bahn läuft.
Wenn es auf das Mikrometer ankommt: Hochgenau-Kugelführung Mar-Motion. Die Kugeln sind so angeordnet, dass auch bei kombinierten Dreh- und Schwenkbewegungen jede Kugel auf einer eigenen Bahn läuft.
(Bild: Mahr)

Bei den Linearkugellagern unterscheidet man hauptsächlich die folgenden drei Bauarten:

  • Lager mit Kugelumlauf – sogenannte Kugelbuchsen – für endlose Hübe,
  • Lager mit Käfig – sogenannte Kugelführungen – für begrenzte Hübe sowie
  • Drehmomentkugelbuchsen für unbegrenzte Hübe.

Die beiden ersten Bauarten laufen meistens auf glatten Wellen und ermöglichen eine Translation und eine Rotation. Ist die Durchbiegung der Welle zu groß, kann diese mit einer Schiene unterstützt werden. Für diese Fälle sind längs geschlitzte Kugelbuchsen verfügbar. Bekannt sind auch Kugelführungen, deren Schienen sich teleskopartig bewegen (IBC Teleskop-Linearwälzlager). Die dritte Variante Drehmomentkugelbuchse ermöglicht eine Translation für unbegrenzte Hübe, da sie über einen Kugelumlauf verfügt. Jedoch ist die Welle profiliert, wodurch eine Rotation verhindert wird und Momente aufgenommen werden können.

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Die Kugelbuchse

Kugelbuchsen gehören zu den preiswerteren Wälzkörperlinearführungen, da sie lediglich eine glatte Welle aufnehmen. Sie werden daher auch in Anlagen und Maschinen eingesetzt, die mit größeren Toleranzen oder auch höheren Temperaturen funktionsfähig sein müssen. Die Hersteller bieten hierfür Kugelbuchsen an, die gleich mehrere Toleranzen ausgleichen können. So bietet beispielsweise Rodriguez mit dem Super-Smart-Linearkugellager ein Lager an, das den Ausgleich von unrunden Bohrungen, Wellendurchbiegungen, Fluchtungsfehlern sowie Schiefstellungen bis 0,5° ausgleichen kann. Erreicht wird dies unter anderem durch „pendelnd“ aufgehängte Lagerplatten, die entsprechende Bewegungen im Lager aufnehmen können. Ähnliche Produkte werden auch von Schaeffler mit der Baureihe KN..-B angeboten.

Mahr aus Göttingen hat sich seit vielen Jahrzehnten einen Namen als Messwerkzeug- und Messgerätehersteller gemacht. Die hierfür erforderliche Präzision im Mikrometerbereich setzt das Unternehmen auch zur Herstellung seiner Hochgenau-Kugelführung Mar-Motion ein.

Die Präzisionskugelführung

Sie besteht aus Führungsbuchse, Kugelkäfig, Führungswelle und ggf. Dichtungen. Die Rundlaufgenauigkeit beträgt 0,5 µm und spricht für sich. Werksseitig ist die Führung mit einer für die jeweilige Applikation optimalen Vorspannung versehen. Die Vorspannung sorgt nicht nur für Spielfreiheit, sondern auch für eine Steifigkeitszunahme quer zur Bewegungsrichtung: Die Kugeln werden mit zunehmender Vorspannung „abgeplattet“, der tragende Querschnitt der Kugel erhöht sich und die „Federrate“ nimmt zu. Dieses Prinzip wird bei allen Wälzlagerführungen zur Steifigkeitssteigerung benutzt. Richtig ausgewählt, ergibt sich ein Optimum zwischen Belastbarkeit, Führungsgenauigkeit und Reibung.

Wie jede Kugelführung auf einer glatten Welle lässt diese Führung auch kombinierte Hub- und Drehbewegungen zu. In Kombination mit der extrem hohen Präzision und dem völlig stick-slip-freien Lauf wird die Mar-Motion-Führung gerne in der Mikroelektronik-Produktion für Pick&place-Aufgaben, dem Handling von SMD-Bauteilen und der Justage von Wafern in lithographischen Verfahren eingesetzt. Ebenso findet sich die Führung in der optischen Industrie zur absolut ruckfreien Bewegung von Linsen und Blenden etwa in Mikroskopen oder Laserschneidköpfen, in Werkzeugmaschinen sowie in Präzisionspositionier- und Handlingsystemen.

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