Definitionen und gängige Varianten der linearen Bewegung
In diesem ersten Abschnitt werden die Haupttypen von Linearführungen und ihre Untertypen unterschieden, und es wird ein umfassender Überblick über die branchenübliche Terminologie gegeben, mit der sie beschrieben werden.
Linearführungen mit Führungselementen bestehen aus einem Wagen oder Schlitten, der über eine als Schiene, Weg oder Führung bezeichnete Fläche gleitet. Ein Gleitkontakt entsteht, wenn das bewegliche Teil direkt mit dem Schienenabschnitt in Berührung kommt.
Linearführungen mit Rollenelementen sind entweder mit oder ohne Rückführung.
- Nicht-rückführend Typen verwenden Rollkörper wie Kugellager oder Rollen. Sie verbinden profilierte Räder mit präzise aufeinander abgestimmten Laufbahnen - in der Regel V-förmig, abgerundet oder mit C- oder U-Profil. Diese Typen können als Führungsrollen, Rollenführungen, Kurvenrollen und Schienen-Rollenführungen bezeichnet werden. Zu den Vorteilen gehören eine hohe Tragfähigkeit, eine gute Stabilität und ein ruhiger Lauf.
- Rückführung Bei umlaufenden Rollelementen wie Profilschienen wird ein Lagerblock oder Schlitten mit kleinen internen Laufbahnen verwendet, in denen Rollelemente den Block entlang einer Profilschiene bewegen. Zu den Vorteilen gehören hohe Verfahrwege und geringe Reibung in sauberen Umgebungen, aber sie können bei Produkten für den Endverbraucher kostspielig sein.
Doppeldeutige Begriffe in der Linearführung
In diesem Kapitel werden einige technische Definitionen im Zusammenhang mit Laufrollenführungen und Profilschienenführungen unterschieden.
Gothic Arch Linearlager (4 Kontaktpunkte): Gothic-Bögen haben ein größeres Spiel und einen größeren Kontakt zwischen Rolle und Schiene, was zu einer außergewöhnlichen linearen Genauigkeit führt, aber auch eine geringere Tragfähigkeit zur Folge haben kann.
- Der Begriff " Gothic Arches" (Gothic-Bögen) bei Laufrollen bezieht sich auf die äußere Form der Arbeitsfläche des Rollenrades und die Geometrie der Laufbahn.
- Gothic-Bögen in Profilschienen-Linearführungen sind in der Geometrie der Laufbahnen der Linearschienen und nicht in den Wagen oder Wälzkörpern begründet.
Rollenlager: auf Drehlager mit zylindrischen Rollentragkörpern anstelle von kugelförmigen Tragkörpern.
- Rollenlager in Laufrollen können sich auf die gesamte Linearführungskonstruktion oder nur auf das Rollrad oder die Kurvenrolle der Konstruktion beziehen.
- Bei Rollenlagern in Profilschienen handelt es sich um Kombinationen von zylindrischen oder zylinderförmigen Rollen im Gegensatz zu kugelförmigen Kugeln als tragende Elemente des Wagens.
Schiene: Der Begriff "Schiene" ist oft eine beiläufige Bezeichnung für die linearen Führungen von Laufrollen oder für Profilschienen mit den dazugehörigen Wagenblöcken. In anderen Kontexten kann der Begriff "Schiene" speziell die Gleisgeometrie und ihre Oberflächen bezeichnen, die als Laufbahnen für die Laufräder dienen.
Wesentliche Designinspiration: Nockenstößel
Kurvenläufer sind Kraftübertragungselemente mit einem rotierenden Lagerkern, der die Last (sowohl radial als auch axial) trägt und als Schnittstelle zwischen unabhängig voneinander beweglichen Maschinenteilen dient. Die physische Trennung zwischen diesen Abschnitten wird beibehalten, um die Rotationsreibung zu minimieren.
Übliche Kurvenrollen verwenden dünne zylinderförmige Nadelrollen für höhere Radiallasten und Geschwindigkeiten. Kurvenrollen mit Doppelreihen von Standard-Kugellagerelementen eignen sich für hohe Lasten, bei denen die Achse eine hohe dynamische Belastbarkeit benötigt. Beide sind in automatischen Lager- und Bereitstellungssystemen allgegenwärtig.
Linearführungen mit Laufrollen: Wo sie sich auszeichnen
Linearführungen mit Laufrollen werden häufig in zwei anspruchsvollen Anwendungsarten eingesetzt, darunter Linearachsen mit langen Hüben und Linearsysteme in rauen Umgebungen. Im Folgenden finden Sie eine kurze Liste mit fünf Vorteilen von Laufrollenführungen:
- Hohe Drehzahlen durch radiale Lagerelemente.
- Leichte Aluminiumschlitten und -schienen.
- Wirkungsvoll in rauen Umgebungen im Gegensatz zur Profilschiene.
- Einfache Einstellung der Vorspannung und vereinfachter Austausch.
- Weniger strenge Montageanforderungen für eine einfache Installation.
Konstruktion der Laufrollenräder in Bezug auf die Leistung
Laufrollen können durch die Anordnung der inneren Lagerelemente, die Abdichtung, die äußere Laufflächenform und die Materialausführung an die jeweilige Anwendung angepasst werden. Zu den Variationen der Radgeometrien und ihren Vorteilen gehören:
- Flache Räder: Schwere Automatisierungs- und Fördertechnikanwendungen.
- Gewölbte (abgerundete) Räder: Ein leicht abgerundetes Radialprofil ist zwar teurer, ermöglicht aber einen geringen Versatz und hilft, Eckbelastungen zu vermeiden.
- V-förmige (gekerbte) Räder: Sie können an Achsen mit sehr hoher Genauigkeit arbeiten und Radial- und Axiallasten auflösen, während sie in schmutzigen Umgebungen Ablagerungen abwerfen.
- Abgeschrägte Räder: V-förmige und sich verjüngende Profile vermeiden die Belastung von Ecken bei Schwerlastanwendungen wie Gabelstaplern und anderen Hebebühnen.
- Flache Räder: Eine oder beide axialen Seiten haben eine breite Aufweitung, die dazu dient, die Räder auf der Laufbahn zu zentrieren.
- Räder mit U-Profil ( Gothic-Bögen): Sie werden häufig mit gehärteten und geschliffenen Stahllaufbahnen kombiniert und sind für eine sichere und reibungslose Bewegung von Pendelachsen und Vertikalhebern ausgelegt.
Montage von Schienen und Laufwagen in Bezug auf die Leistung
Die Laufschienen und Schlitten von Linearführungen bieten unzählige Möglichkeiten, die entsprechende Leistung auf die Anwendung abzustimmen.
- Härte: Gehärtete Schienen tragen in der Regel weichere Rollen, im Gegensatz zu Aluminiumrollen, die mit technischen Polymerrollen kombiniert werden können, die leichtere Lasten tragen
- Gradlinigkeit, Ebenheit und Parallelität der Oberfläche bestimmen die Systemgenauigkeit, doch können lineare Laufschienen auf mäßig unregelmäßigen Oberflächen verschraubt werden, ohne dass es zu Laufproblemen kommt.
- Vorspannung kann das Spiel zwischen tragenden Rollen und Laufschienen beseitigen.
- Hochpräzise Schienenmontage erfordert eine strenge Vorbereitung der Montageoberfläche und entsprechende Techniken, um die veröffentlichten Werte für Genauigkeit, Geradheit und Festigkeit zu erreichen.
- Schlitten für Drehgestelle: Ihr Hauptzweck ist es, die Last zu tragen, während die Rollensätze sowohl auf geraden als auch auf gebogenen Streckenabschnitten stabil fahren können.
- V-förmige Schienen verwenden flache Räder, die in die beiden Seiten einer V-förmigen Laufschiene eingreifen. Sie eignen sich hervorragend für schmutzige Umgebungen mit abrasiven Verunreinigungen und solche, die häufige Umkehrungen erfordern.
- Lagerböcke mit Rollen bestehen aus einem stationären Lagerbock und einer frei drehbaren Baugruppe zur reibungsfreien Befestigung einer Welle.
Dynamische und statische Tragfähigkeiten für Laufrollen
Tragfähigkeiten, die in statische und dynamische Werte umgerechnet werden können, sind von zentraler Bedeutung für die Spezifikation von Linearführungen. Zu den Einflüssen der wirklichen Umgebung auf die Abnutzung und die Lebensdauer können gehören:
- Erhöhte Abnutzung oder Ermüdung durch Bewegungsspielraum.
- Extreme Temperaturen, Vibrationen, Stoßbelastungen oder Verschmutzung.
- Kurze, hin- und hergehende Bewegungen, die eine Riffelbildung verursachen.
- Unerwartete Schäden bei der Installation und Montage.
Fünf Dinge, die bei vertikalen Anwendungen zu beachten sind
Eine der wichtigsten Überlegungen bei der Dimensionierung und Auswahl eines Linearantriebs ist die Montageausrichtung. Nachfolgend finden Sie fünf Faktoren, die Ingenieure bei der Konstruktion für den vertikalen Einsatz berücksichtigen sollten:
- Laden: Die Schwerkraft beeinflusst die Lebensdauer der Gleitlager und Lagerführungen.
- Schmierung: Die Schwerkraft wirkt sich auf die Beständigkeit über alle vertikalen Achsen hinweg aus.
- Knickbelastung: Spindeln und Kugelgewindetriebe können sich unter vertikaler Belastung verbiegen und verformen.
- Rückwärtsfahren: Schrauben können je nach Reibung, Steigungswinkel und Wirkungsgrad zurückdrehen.
- Verunreinigung: Bei vertikalen Anwendungen sollten Front- und Seitendichtungen verwendet werden.
Wiederholbarkeit, Genauigkeit und Inertialwerte.
Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, die Leistung von linearen Positioniersystemen wie Kugelgewindetriebe, Riemen und Zahnstangensysteme zu klassifizieren. In diesem Abschnitt wird der Unterschied zwischen Genauigkeit und Wiederholbarkeit erläutert.
- Wiederholbarkeit ist die Fähigkeit, unter gleichen Bedingungen mehrfach an dieselbe Stelle zurückzukehren.
- Genauigkeit ist der Grad der Übereinstimmung einer Messung, Berechnung oder Spezifikation mit der richtigen Norm.
