Profilschienen-Linearführungen gibt es viele. Aber welche ist für eine bestimmte Anwendung am besten geeignet? Hier sind eine Reihe von Faktoren abzuwägen. (Bild: Thomson Industries)
Wenn Maschinenkonstrukteure schwere Lasten schnell und präzise auf einer Linearachse bewegen müssen, ziehen sie in der Regel Profilschienen-Linearführungen denen mit Rundschiene vor. Profilschienen, gelegentlich auch als Vierkantschienen bezeichnet, bieten gegenüber Rundschienen-Lösungen nicht nur erhöhte Stabilität und Steifigkeit, sondern auch hohe Tragzahlen bei kompakten Abmessungen.
Allerdings gilt es zu beachten, dass sich Profilschienen in puncto Steifigkeit, Tragzahl, Verfahrgenauigkeit, Laufruhe sowie Geschwindigkeit teilweise erheblich voneinander unterscheiden und in verschiedenen Größen sowie Montagekonfigurationen erhältlich sind. Um die optimale Konfiguration für eine Anwendung zu finden, müssen Konstrukteure leistungsbezogene Abwägungen treffen. Ein Vergleich der drei gängigsten Profilschienentypen zeigt die Unterschiede.
Konstruktive Varianten von Profilschienen
Profilschienen unterscheiden sich vor allem in ihrer Form und der Anordnung der Wälzkörper. Die wichtigsten Varianten sind:
- Kugellager in O-Anordnung (englisch „double back-to-back“)
- Rollenlager in O-Anordnung sowie
- Kugellager in X-Anordnung (englisch „double face-to-face“)
Kugellager in O-Anordnung
Bei der O-Anordnung laufen je zwei Kugellagersätze nebeneinander (back-to-back) nach außen gerichtet im Inneren der Schiene, sodass eine hohe Moment-belastbarkeit entsteht. Die Abstützung erfolgt über eine der Kugelform angepasste Rille in der jeweiligen Innen- und Außenlaufbahn. Diese Kugellaufbahnrille hat einen etwas größeren Radius als die Kugeln selbst, da sich diese unter Last minimal abflachen, sodass sich die Berührungsfläche zwischen Kugel und Laufbahn geringfügig vergrößert.
Rollenlager in O-Anordnung
Bei dieser Variante werden die Kugeln durch zylindrische Rollen ersetzt. Die Rollen bieten noch mehr Stabilität gegenüber den konvexen Kugeln, die nur eine punktförmige Berührungsfläche haben und unter Druck etwas Anfälliger gegen Verformung sind. Die Rollen hingegen bieten eine breitere Berührungsfläche über ihre gesamte Länge.
Rollenlager in X-Anordnung
Die X-Anordnung verwendet vier Kugelreihen, die gegenüber angeordnet (face-to-face) außen an der Schiene und nicht innen verlaufen. Die X-Anordnung resultiert in einer gleichmäßigen Lastaufnahme in allen Richtungen. Diese Schienen zeigen sich erheblich toleranter bei Montageunebenheiten, bedeuten aber Abstriche in puncto Steifigkeit und Momentbelastbarkeit.
Für besondere Zwecke sind zusätzliche Ausstattungsmerkmale erhältlich. Hierzu gehören Distanzscheiben zwischen den Scheiben zur Geräuschminderung, Ausführungen aus korrosionsfestem Edelstahl oder mit Chrombeschichtung sowie kleinere und leichtere Profile. Das heißt, die Auswahl der passenden Konstruktionsform für eine gegebene Anwendung erfordert eine sorgfältige Abwägung zwischen den Faktoren Steifigkeit, Tragzahl, Genauigkeit, Laufruhe, Größe, Lebensdauer und Kosten. Es gibt zwar weitere Profilvarianten, aber dieser Artikel beschränkt sich auf die in der Industrie am weitesten verbreiteten Typen.
Auf den folgenden Seiten erfahren Sie mehr über "Stärken und Schwächen der verschiedenen Linearführungen", "Lebensdauer eines Linearlagers" und wie Sie Fallstricke bei der Montage vermeiden können. Darüber hinaus weitere Praxistipps bei der Wahl der Werkstoffe und Entscheidungshilfen bei der Suche nach Auswahlwerkzeugen.