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Linearsysteme Mit Leichtbau wartungsfrei, dynamisch und energiesparend konstruieren

| Redakteur: Katharina Juschkat

Linearsysteme müssen viele Anforderungen erfüllen – sie sollen dynamisch, energiesparend und wartungsfrei sein. Wie Leichtbau helfen kann, diese Kriterien zu erfüllen.

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Die Leichtbau-Linearsysteme verbinden die drei Eigenschaften Wartungsfreiheit, hohe Dynamik und einen geringen Energieverbrauch.
Die Leichtbau-Linearsysteme verbinden die drei Eigenschaften Wartungsfreiheit, hohe Dynamik und einen geringen Energieverbrauch.
(Bild: Franke)

Um eine Filmszene mit einer gleichmäßigen Kamerafahrt einzufangen, gleitet die Filmkamera leicht und ohne zu ruckeln über eine Linearschiene. Solche Kameraslider verwenden häufig eine leichte Aluminiumkon­struktion und groß dimensionierte Laufrollen, um eine sanfte und leise Fahrt zu garantieren.

Auf diese Kriterien setzt auch Franke Linearsysteme mittels Leichtbau und beliefert u. a. die britische Firma Slideshot mit seinen Linearschienen für Kameraslider. Die Systeme finden jedoch nicht nur in Filmdrehs Einsatz, sondern auch beispielsweise in Verpackungsmaschinen, Wasserstrahlschneidgeräte oder in der Matratzenproduktion – in Anwendungen, bei denen dynamische, leichte Bewegungen gefragt sind.

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Leichtbau-System spart Antriebsenergie

Die Linearsysteme bestehen aus einem leichten Aluminium-Grundkörper mit nadel- oder kugelgelagerten Laufrollen aus Stahl oder Niro. Dadurch, dass die Führungssysteme aus Aluminium gefertigt sind, sind sie laut Unternehmensangaben 65 % leichter als Stahlführungen. Ist das Führungssystem leichter, muss auch weniger Masse bewegt werden, und das spart wiederum Antriebsenergie ein.

Für einen leichten und leisen Lauf sorgt eine integrierte Aluminium-Rollenführung. Sie weist gute dynamische Eigenschaften auf. Spezielle Deckscheiben an den Laufrollen dichten die Lagerung nach außen ab. Laufrollen in O-Anordnung sollen eine gleich hohe Belastbarkeit aus allen Richtungen gewährleisten. Die Laufrollen sind mit einer Nut versehen, die an das Profil der Laufbahn angepasst ist. „Durch dieses System werden unsere Laufrollen seitlich geführt und es wird ein gleichmäßig leichter und leiser Lauf erreicht“, erklärt Dipl.-Ing. Peter Niemeyer, verantwortlich für die Entwicklung der Franke Linearsysteme. Das Unternehmen kann darüber hinaus die Schienen- und Kassettenprofile genau an Kundenwünsche anpassen.

Bei Linearmodulen mit Direktantrieb kommt die Rollenführung ohne Übertragungselemente wie Spindeln, Zahnstangen oder Riemen mit Torsions- und Schwingungsneigung aus. Deshalb verursachen diese Module keine unnötigen mechanischen Verluste.

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3 Fragen an Peter Niemeyer

Ist Leichtbau bei Linearsystemen überhaupt ein Thema?

Peter Niemeyer: Mehr und mehr! Die Konstrukteure zahlreicher Unternehmen achten mittlerweile auch bei Linearsystemen auf geringe zu bewegende Massen. Unsere Aluminium-Rollenführung überzeugt durch ihre Leistungsdaten – sie erreicht Geschwindigkeiten von 10 m/s und kann mit 40 m/s2 beschleunigen. Die Führungen besitzen ein ausgezeichnetes Ansprechverhalten bei hohen Wiederholraten. Stick-Slip-Effekte treten nicht auf und das Führungssystem bringt sofort volle Leistung. Das niedrige Gewicht der Aluminium-Komponenten ermöglicht hohe Geschwindigkeiten bei geringer Antriebsenergie.

Welche weiteren Trends können Sie auf dem Markt der Linearsysteme erkennen?

Peter Niemeyer: Kunden fragen verstärkt nach wartungsfreien Systeme. Beim Verpacken von Lebensmitteln, Pharmazie-, Chemie- oder Technikprodukten etwa sind hohe Flexibilität und Produktivität gefragt – und das bei geringen Wartungs- und Stillstandszeiten. Der Trend geht in der Verpackungsindustrie aus diesen Gründen immer mehr in Richtung Wartungsfreiheit. Dadurch, dass unsere Linearsysteme nachschmierfrei sind, erfüllen wir diese Vorgabe.

Woran arbeiten Sie gegenwärtig?

Zur Zeit arbeiten wir im Bereich Linearsysteme an einigen kundenspezifischen Lösungen. In allen Fällen geht es darum, Gewicht und Einbauraum zu sparen. Das Thema Leichbau ist für Franke generell sehr wichtig. Im Wälzlagerbereich haben wir Protoypen mit Gehäuseteilen aus Karbon bzw. aus dem 3D-Drucker erfolgreich getestet, dasselbe ist generell auch für Linearsysteme denkbar. Ein weiteres Thema im Linearbereich ist der Block Preis/Service/Lieferzeit. Linearsysteme unterliegen einem hohen Wettbewerbsdruck durch zahlreiche Wettbewerber weltweit. Wir sind dabei, die Produktionsprozesse zu optimieren, um das beste Preis-Leistungsverhältnis zu erzielen und die Lieferzeit zu reduzieren. Schon jetzt erhalten Sie Franke Linearführungen fertig konfektioniert innerhalb von 5 Tagen. Ein Online-Shop für Standardführungen ist im Gespräch, wobei wir hier zunächst noch die Akzeptanz eines solchen Beschaffungsweges bei unseren Kunden abklopfen werden.

Laufrollen nie mehr nachschmieren

Die Linearführungen ermöglichen den Einsatz leichtgewichtiger, stranggepresster Aluminiumprofile als Führungsschienen. Bei dem Linearmodul mit Direktantrieb sind die Magnete des Stators direkt integriert, der Motor steckt in einem Aluminiumgehäuse. Durch diesen Aufbau wird die Achse kompakt und leicht. Der Direktantrieb ermöglicht ein spielfreies und schnelles Positionieren. Dabei können Verfahrgeschwindigkeiten von 6 m/s und Beschleunigungen von bis zu 100 m/s2 auch unter Belastung erreicht werden.

Die Lager der Laufrollen besitzen eine Lebensdauerschmierung. Das heißt, die abgedichteten Laufrollen verhindern, dass Schmierfett austritt. Somit müssen die Lager nicht nachgeschmiert werden und der Einsatz der Linearmotorachse wird zu einer sauberen Sache. Schmierstofffreie Varianten der Führung sind für spezielle Einsatzfälle ebenfalls erhältlich. Speziell eingesetzte Niro-Komponenten machen das Führungssystem auf Wunsch lebensmitteltauglich und abwaschbar. Auch aggressive Medien wie Salz, Molke oder Säure sollen der Führung dann nichts anhaben können. Die hohen hygienischen Anforderungen, die beim Verpacken von Lebensmitteln anfallen, erfüllt die Führung durch eine Reinraum-Zertifizierung.

Anwendertreff Leichtbau - Startseite

Der Anwendertreff Leichtbau informiert in Vorträgen über die wichtigsten Leichtbauwerkstoffe und Leichtbaustrategien für den Maschinen-, Anlagen-, Geräte- und Fahrzeugbau. Ergänzend finden praxisorientierte Workshops statt, in denen konkrete Fragen diskutiert werden können. Der Anwendertreff führt so Konstrukteure und Produktentwickler mit Experten zusammen und bietet ein Forum zum gegenseitigen Austausch.

Produkte für individuelle Einzelfälle

Die Produkte von Franke können kundenspezifisch ausgelegt und an den Einzelfall angepasst werden. Kunden können Antriebs- und Steuerungskomponenten wählen – die Montage und das Konfigurieren übernimmt das Unternehmen. Auch mehrachsige Aufbauten können realisiert werden. Die Linearmotorachse findet aufgrund ihrer Konstruktionsmöglichkeiten überall Anwendung, wo dynamische Verfahrbewegungen, Sauberkeit und ein wartungsfreier Betrieb gefragt sind.

Die Rollenführungen sind in 6 Größen erhältlich. Von der kompakten Größe 12 bis zur kräftigen Größe 45. Alle Größen sind in Schienenlängen bis 4 m einteilig lieferbar, lange Hub- strecken sind durch koppelbare Schienen umsetzbar. Das Unternehmen verspricht, die Laufbahnen in jedes vom Kunden gewünschte Aluprofil einbringen zu können. Die Kassettenplatten sind frei definierbar und können um zusätzliche Komponenten ergänzt werden. Wie bei den Franke Drahtwälzlagern geht es darum, die Funktion – eine lineare Bewegung – zu realisieren. (kj)

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Fit machen für Leichtbau-Lösungen

Der 2. Anwendertreff Leichtbau findet am 30. und 31. Mai 2017 in Würzburg statt. Während letztes Jahr die Grundlagen des werkstofflichen, konstruktiven und fertigungstechnischen Leichtbaus vermittelt wurden, vertieft die Veranstaltung dieses Jahr die Themen Werkstoffauswahl, Topologieoptimierung, Additive Fertigung und Verbundwerkstoffe. Vorträge informieren über die neuesten Entwicklungen aus diesen Bereichen und zeigen Best-Practice-Beispiele aus dem Leichtbau. In zusätzlichen Praxisforen können die Teilnehmer ihre Kenntnisse vertiefen und konkrete Fragen diskutieren. Eine Ausstellung ergänzt den Anwendertreff. Die zweitägige Veranstaltung richtet sich an Produktentwickler und Konstrukteure im Maschinen-, Anlagen-, Geräte- und Fahrzeugbau, deren Aufgabe es ist, das Gewicht von Bauteilen zu reduzieren, damit Energie und Material eingespart oder Kosten gesenkt werden können.

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