Marktübersicht Linearführungen: Richtungsweisende Technik

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Jochen Krismeyer

Die hydrostatische Linearführung

Bei der hydrostatischen Führung trägt und trennt ein zirka 10 bis 50 μm dünner Schmierspalt den „Wagen“ von der Schiene. Es herrscht auch im Stillstand reine Flüssigkeitsreibung. Die Führung ist prinzipiell verschleißfrei, läuft stick-slip-frei und verfügt durch den Ölspalt über eine ausgezeichnete Dämpfung in Tragrichtung. Öltaschen erzeugen die erforderliche Tragkraft. Die Führung erfordert eine Hydraulikversorgung mit Druckregelung für die mehrfach notwendigen Tragtaschen. Schaeffler bietet als Erweiterung zum Dämpfungsschlitten RUDS für Profilschienen eine derartige hydrostatische Linearführung mit der Bezeichnung HLE nun in zweiter Generation an. Die Besonderheit: Die Führung kann bei exzellenten Dämpfungseigenschaften Standard-Profilschienenführungen ersetzen. Die Zug- bzw. Drucksteifigkeit entspricht nahezu der einer entsprechenden Wälzlagerung. Bevorzugter Einsatz ist die Werkzeugmaschine.

Die aerostatische Linearführung

Das „Luftlager“ ist wohl das Lager mit den bemerkenswertesten Eigenschaften, denn das erzeugte Luftpolster lässt deutlich höhere Geschwindigkeiten und aufgrund der leichteren Bauweise deutlich höhere Beschleunigungen im Vergleich zur hydrostatischen Führung zu. Der Hersteller Aerolas gibt für seine Lager Beschleunigungen von über 200 m/s² und Geschwindigkeiten von über 50 m/s an. Luftlager werden beispielsweise in Hochgeschwindigkeits-pick&place-Systemen der Chip-Industrie eingesetzt. Je nach Arbeitsprozess werden dort Wiederholgenauigkeiten zwischen 1 und 10 μm mit Luftlagern eingehalten.

Natürlich erfüllt das Luftlager von Haus aus die Reinraumbedingungen einer Chipfertigung. Ebenso Anwendung finden diese Führungen zum Messen von sehr kleinen Kräften bei kleinen Hüben oder zum Messen von sehr hohen Beschleunigungen an Prüfständen. Joachim Humpfer, Vertriebsleiter bei IBS Precision Engineering macht anhand folgenden Beispieles die Steifigkeit eines Luftlagers deutlich: Ein rundes Flachlager mit einem Durchmesser von 150 mm, trägt bei einem Luftdruck von von 4,1 bar die recht hohe Last von 4444 N, wobei der Luftspalt bei zirka 5 μm liegt. Die Steifigkeit beträgt bei diesem Luftdruck 350 N/μm. Wird der Luftdruck auf 5,5 bar erhöht, erhöht sich auch die Tragkraft von 4444 N auf zirka 6500 N. Die Steifigkeit ändert sich nahezu nicht. Neu im Programm bei IBS sind komplette Linearführungen vom Typ Air-Way.

Das Spektrum der Möglichkeiten reicht also vom einfachen Teleskopauszug bis hin zur Mikrometer-genauen Ultrapräzionsführung. Die Lineartechnik ist stark kundengetrieben und unterliegt einem ständigen Entwicklungsprozess. Eine Konstante bleibt: die richtungsweisende Technik. (ud)

Prof. Dr.-Ing. Berend Denkena: Grundlagen der Werkzeugmaschinen 4 Linearführungen, Institut für Fertigungstechnikund Werkzeugmaschinen Universität Hannover

Wer sich Technik im Film ansehen möchte: Sowohl Mahr als auch Franke haben kurze Videos auf Youtube hochgeladen, die die jeweilige Technik anschaulich zeigt: Die Kugelführung von Mahr finden Sie hier.

Eine Animation von Franke zeigt Linearsysteme Aluminiumprofile mit eingelegten Stahllaufbahnen.

Überblick über die Veröffentlichungen der konstruktionspraixs zum Schwerpunkt Lineartechnik.

* Dipl.-Ing. (FH) Jochen Krismeyer ist Fachjournalist und spezialisiert auf Antriebstechnik

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