Lineartechnik Profilschienenführung Teil 2: Auswahl der geeigneten Führung

Ob Neukonstruktion oder Variantenkonstruktion: die Anforderungen an eine Applikation müssen festliegen, um die Auswahl der benötigten Profilschienenführungen beginnen. Wie der Anwender zur optimalen Lösung gelangen kann, zeigt Bosch Rexroth anhand wichtiger Auswahlkriterien Schritt für Schritt.

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Aufgrund der vielen möglichen Einsatzbereiche von Profilschienenführungen sind eine Vielzahl an Bauformen und Baugrößen der Führungswagen und -schienen erhältlich. Je nach Anwendung sind beispielsweise bestimmte Anforderungen an Belastbarkeit, Genauigkeit oder Geschwindigkeit zu erfüllen. Deshalb hängt die Auswahl der optimalen Führung von vielen Parametern ab und bedarf einer genauen Kenntnis der Ansprüche sowie der Be-triebsbedingungen der Applikation.

Rexroth zeigt beispielhaft die Auswahl von Profilschienenführungen

Im „Handbuch Lineartechnik“ gibt Rexroth einen beispielhaften Ablauf zur Produktauswahl vor, der als Leitfaden in der Planung dienen kann. Zu Beginn muss der Konstrukteur alle Anforderungen an die Profilschienenführungen sowie die Betriebsbedingungen der Anwendung definieren: Hierzu gehören neben den Gewichts- und Prozesskräften auch die gewünschte Hublänge, die erforderliche Genauigkeit und Steifigkeit, der verfügbare Einbauraum, die Verfahrzyklen (Beschleunigung und Geschwindigkeit), die geforderte Lebensdauer sowie die Umgebungseinflüsse. Anhand der zu erwartenden Belastung lässt sich über die Tragzahl und über Auswahltabellen der geeignete Profilschienenführungstyp auswählen (Bild 1).

Grundsätzlich unterscheiden sich Profilschienenführungen durch die Art der Wälzkörper, die Anzahl der Wälzkörperreihen und deren Anordnung. Sind alle anderen Parameter konstant, dann erhöhen sich Tragzahl und Steifigkeit mit steigender Anzahl tragender Wälzkörper. Rexroth produziert zwei- und vierreihige Kugelschienenführungen sowie vierreihige Rollenschienenführungen. Bei den Vierreihigen unterscheidet man zwischen X- und O-Anordnung der Laufbahnen (Bild 2). Die beiden Varianten unterscheiden sich darin, dass die O-Anordnung, wie Rexroth sie anbietet, höhere Torsionsmomente aufnehmen kann und eine höhere Momentsteifigkeit hat.

Mit Abdeckkappen oder -bändern gut geschützt vor Schmutz

Nach Festlegung der Anzahl Führungswagen und Führungsschienen sind Einbaulage und Art der Befestigung zu definieren. Die Einbaulage von Linearführungen ist variabel. So lässt sich jede Raumlage realisieren. Je nach Anforderung, Bauraum und Einbaulage gibt es verschiedene Möglichkeiten zur Befestigung und Abdeckung der Führungsschienen. Standard-Führungsschienen können je nach Ausführung von oben oder von unten verschraubt werden. Um die Komponenten vor Schmutz zu schützen, müssen beim Verschrauben von oben die Bohrungen wieder verschlossen werden. Hierfür eignen sich Abdeckkappen aus Kunststoff oder Stahl. Eine effektive und gleichermaßen wirtschaftliche Variante zum Abdecken der Befestigungsbohrungen der Führungsschienen ist das patentierte Stahl-Abdeckband von Rexroth. Beim Befestigen von Führungsschienen ist zudem auf die Lage und Nutzung der sogenannten Anschlagkanten zu achten, die die Aufnahme hoher seitlicher Belastungen ermöglichen.

Eine Sonderform unter den Führungsschienen ist die V-Führungsschiene, die sich durch seitliches Klemmen mit Hilfe von Druckstücken befestigen lässt. So ist weder eine Abdeckung noch eine zusätzliche seitliche Fixierung notwendig. Eine andere Möglichkeit ist das Verstemmen der V-Führungsschienen, indem die Schiene durch plastisches Verformen in den Unterbau geklemmt wird. Auf diese Weise lässt sich die Führungsschiene ohne Bohren und Verschrauben sehr schnell und kostengünstig montieren.

Bestimmung der Lebensdauer von Profilschienenführungen

Auf Grundlage der geforderten Steifigkeit ist in einem nächsten Schritt die Vorspannung der Führungswagen zu wählen. Abhängig von den Einsatzbereichen bietet Rexroth Linearführungen in vier Vorspannungsklassen an. Während leichtgängige Führungssysteme mit geringer Reibung, wie sie beispielsweise im Handlingbereich genutzt werden, keine bis geringe Vorspannung benötigen, ist für hochsteife Führungssysteme, wie zum Beispiel für Präzisionswerkzeugmaschinen, eine hohe Vorspannung erforderlich.

Auf Basis der nun zusammengestellten Daten werden die Lebensdauer und die statische Tragsicherheit berechnet (Bild 3). Hierfür sind zunächst Angaben zum Führungssystem (Tragzahl, Torsionsmoment, Längstragmoment und Vorspannung), zur Lage und Anordnung der Führungswagen, zum Dynamikzyklus (Verfahrweg, Geschwindigkeit und Beschleunigung) sowie zur Belastung des Systems nötig. In Abhängigkeit von der Anordnung der Schienen und der Führungswagen müssen dann für jeden Führungswagen und jede Bewegungsphase die Belastungen durch Kräfte und Momente sowie die kombinierte äquivalente Lagerbelastung berechnet werden. Des Weiteren muss die Vorspannung mit in die Lebensdauerberechnung einfließen, da sie zur Belastung im Wälzkontakt beiträgt. Greifen veränderliche Kräfte an, dann ist auch die dynamische äquivalente Lagerbelastung zu bestimmen.

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