Lineartechnik Smart mit Easy: Online-Berechnungsprogramm für Linearführungen und angetriebene Lineareinheiten

Redakteur: Ute Drescher

Mit online-Berechnungswerkzeugen lässt sich die reale Beanspruchung von Linearführungen bis zum einzelnen Wälzkontakt bestimmen. Dennoch sind so einfach und intuitiv zu bedienen wie ein Smartphone.

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Die Berechnung der Linearmodule und -systeme wird nicht auf dem PC des Kunden, sondern auf einem sicheren Server von Schaeffler ausgeführt.
Die Berechnung der Linearmodule und -systeme wird nicht auf dem PC des Kunden, sondern auf einem sicheren Server von Schaeffler ausgeführt.
(Bild: Schaeffler)

Kostenlose Online-Berechnungswerkzeuge für Jedermann verwenden meist stark vereinfachte Berechnungsverfahren oder nur Katalogverfahren. Dies erleichtert zwar die Eingabe und die Programmierung ganz wesentlich, jedoch müssen diese Vorauslegungen in der Regel nochmals neu mit professionellen Tools von Spezialisten durchgeführt und überprüft werden, um zur endgültigen Lösung zu gelangen. Wertvolle Entwicklungszeit und -kosten werden verschwendet. Das gilt auch für die Auslegung von Wälzlagerungen und ganz besonders für die Auslegung von wälzgelagerten Linearführungen und -systemen. Einflüsse wie Verschiebungen, Verkippungen und die Berücksichtigung starrer beziehungsweise elastischer Schienen und Tragkörper werden bei einfachen Tools weitgehend ignoriert. Auch die innere Lastverteilung der Lager – maßgebend für die Ermüdungslebensdauer – wird meist durch Näherungsverfahren ermittelt.

Softwarekonzept in drei Stufen

Seit über 30 Jahren werden bei Schaeffler Berechnungsprogramme zur Analyse des Wälzkontaktes und der Lagerungen entwickelt. Aus den einzelnen Softwareprogrammen entstand Bearinx, eine der führenden Software-Tools zur Berechnung von Wälzlagern in Wellensystemen und von Linearführungssystemen. Um die Zusammenarbeit mit den Kunden von Beginn an zu fördern, stellt Schaeffler seinen Kunden spezielle Versionen von Bearinx bereit. Die Bearinx-Tools sind nach Themengebieten aufgebaut, der Kunde kann somit – je nach Themengebiet - das passende Berechnungsprogramm auswählen. Für die Lineartechnik stehen hierzu drei Varianten zur Verfügung:

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  • Bearinx-online Easy Linear und
  • Bearinx-online Easy Linearsystem für Jedermann,
  • Bearinx-online Linearberechnung für registrierte Schaeffler-Kunden

Zwei wesentliche Merkmale kennzeichnen alle Bearinx-Kundenversionen:

  • Die Berechnung wird nicht auf dem PC des Kunden, sondern auf einem sicheren Server von Schaeffler ausgeführt. Sowohl Kunden als auch Schaeffler-Entwickler greifen auf den identischen Berechnungskern zu. So erhalten auch Kunden Zugang zu Berechnungen auf dem neuesten Stand der Technik.
  • Die Projektdaten sind durchgängig in allen Entwicklungsstufen und Bearinx-Tools weiter verwendbar. Der Kunde bestimmt den Detaillierungsgrad der Berechnungen, kann Berechnungen selbst durchführen oder von Schaeffler-Entwicklern durchführen lassen. Knapp 74.000 Berechnungen im Jahr 2014 belegen die große Nachfrage nach Bearinx-online.

Die Easy-Varianten von Bearinx zeichnen sich außerdem durch besonders intuitive Bedienung und vordefinierte Produkte aus, verzichten aber nicht auf die präzise Berechnung. Für die einmalige Registrierung bei Bearinx-online Easy genügt die Anschrift, eine Mail-Adresse sowie selbst gewählte Log-in-Daten und man kann im Browser sofort mit der Berechnung beginnen. Einfacher geht es nicht.

Online-Modul zur Berechnung von INA-Profilschienenführungen

Mit dem neuen Bearinx-online-Modul "Easy Linear" können sehr komfortabel und ohne große Vorkenntnisse INA-Profilschienenführungen ausgelegt werden. Insgesamt elf kleine Registerkarten dienen zur Eingabe, um ein komplettes System aus bis zu vier Führungsschienen, vier Laufwagen pro Schiene und einer Gewindespindel auszulegen.

Nach der Auswahl der Schienen- und Laufwagenanzahl, deren räumlicher Anordnung und Drehung um die eigene Achse definiert man die Lage des Antriebs, die Länge und Steifigkeit der Spindel sowie den Nutzhub. Es folgt die Eingabe der Lastzyklen, die auf besonders komfortable Weise definiert werden: Beschleunigung, Endgeschwindigkeit, Zeit und Strecke stehen gleichzeitig als Eingabe- und Ausgabefelder zur Verfügung. Jedes Feld kann editiert werden und die Werte in den übrigen Feldern passen sich automatisch an. „Das ist ein Feature, das von den Usern immer wieder sehr gelobt wird“, ergänzen Mario Hüther, Produktmanager Systemlösungen und Bettina Rudy, Technische Berechnung bei Schaeffler Technologies Lineartechnik in Homburg.

Außerdem werden die Zyklen in einem Bewegungsdiagramm automatisch dargestellt. Es sind bis zu 60 verschiedene Zyklen editierbar. Es folgen die Eingabe der Wirkrichtung der Schwerkraft und die Eingabe der äußeren Massen bzw. Kräfte mit beliebig festlegbarer Lage im Raum. Dabei passt sich die grafische Darstellung mit den Eingabewerten stets an. Vorzeichenfehler oder Eingabefehler entdeckt der User so sehr schnell. Sogar Fluchtungsfehler können editiert werden. Die entstehenden Zwangskräfte gehen in die Lebensdauerberechnung mit ein. Sogenannte Arbeitspunkte – frei definierbare Punkte im Raum – dienen dazu, Verschiebungen aufgrund der Belastungen und Elastizitäten berechnen zu lassen.

Schließlich sind noch die Kugel- bzw. Rollenumlaufeinheiten aus dem INA-Programm auszuwählen und das Projekt mit Namen und Kommentaren zu versehen. Der Button Berechnung löst die Übertragung der Eingabedaten an den leistungsfähigen Server in Herzogenaurach aus. Per Mail erhält der User unter Berücksichtigung aller Antriebs-, Massen- und Betriebskräfte die nominelle Lebensdauer in Stunden und in Kilometern sowie die statische Tragsicherheit. Der Mail sind ein pdf mit den detaillierten Daten der Linearführung und eine bin-Datei angehängt.

Die bin-Datei enthält alle Eingabedaten und kann jederzeit neu in Bearinx geladen und modifiziert werden. Sollte der Anwender mit der berechneten Lösung nicht zufrieden sein, kann er die bin-Datei an die Anwendungsabteilung von Schaeffler (info.linear@schaeffler.com) senden. Dort wird die Berechnung von den Anwendungstechnikern weiter analysiert. Eine erneute Eingabe ist nicht erforderlich. In der E-Mail wird außerdem ein Link angeboten, um eine Angebotsanfrage zu generieren. Darin enthalten ist eine automatisch erstellte Stückliste des ausgelegten Linearsystems, so dass schnell ein individuelles Angebot erstellt werden kann.

Online-Berechnungstool für INA-Linearsysteme

Mit der zweiten Online-Version „Easy Linearsystem“ können einzelne Linearmodule zu angetriebenen Mehrachssystemen konfiguriert und als System ausgelegt werden. Unter Modul ist hier ein funktionsfertiger Linearantrieb bestehend aus Motor-Getriebe-Einheit, Aluminium-Trägerprofil, Führungsschiene bzw. Laufrollenführung und Kugelgewindetrieb bzw. Zahnriemenantrieb zu verstehen. Ebenso sind Lineartische mit zwei parallelen Stahlwellen und Laufrollenführung sowie hochgenaue Präzisionstische aus dem Standard-Lieferprogramm implementiert.

Nach der Auswahl der Achsanzahl, Modulanzahl und -anordnung erfolgt analog zu Easy Linear die Eingabe der Geometriedaten, Lastzyklen, Wirkrichtungen, Massen, der äußeren Kräfte und der Arbeitspunkte. In das Programm wurden die sinnvollsten und häufigsten Anordnungen bei 1-,2-, und 3-Achssystemen aufgenommen. Zwei parallele Module können mechanisch per Zwischenwelle gekoppelt werden. Bei jeder Auswahl reduzieren sich die folgenden Auswahlmöglichkeiten auf die technisch sinnvollen. Dies entlastet den User deutlich bei der Eingabe. Es steht das gesamte Modulprogramm mit Querschnitten von 40x45 mm bis zu 415x200 mm in Bearinx-online Easy Linearsystem zur Verfügung.

Bei der Auswahl von Schaeffler-Motor-Getriebe-Einheiten wird deren Masse automatisch einkalkuliert. Der Berechnungsalgorithmus des Easy Linearsystems berücksichtigt die Anbindung aller Achsen für eine geschlossene Linearsystem-Berechnung und alle beschleunigten Tisch- und Maschinenbettmassen. Wie bei der Easy Linear-Variante erhält der User per Mail die Berechnungsergebnisse, ein pdf, die Berechnungs-Datei mit allen Eingabedaten sowie den Link zur Angebotsanfrage mit automatisierter Stückliste.

  • Beide Bearinx Easy-Linear-Varianten berücksichtigen in der Berechnung:
  • das nichtlineare, elastische Federverhalten der Wälzkörper,
  • die Elastizität von Tragkörper und Schiene bei Umlaufeinheiten,
  • belastungsbedingte Druckwinkelverlagerungen bei Linearkugellagern,
  • die reale Kontaktpressung unter Berücksichtigung von Schiefstellung und Profilierungen der Wälzkörper,
  • die elastischen Verformungen des Linearsystems beim Setzen von Arbeitspunkten.

Schaeffler entwickelt die Bearinx-Programme permanent weiter. Mit jedem Releasewechsel fließen auch Kundenwünsche sukzessive in die Entwicklung mit ein. (ud)

Hier geht es zur Registrierung / Anmeldung:

Bearinx Easy Linear

Bearinx Easy Linearsystem

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