Wälzlager: Für längere Gebrauchsdauer in schwieriger Umgebung

Als Schaeffler in den 1980er-Jahren – damals noch unter dem Label INA Lineartechnik – die erste Generation der Rollenumlaufeinheiten RUE auf dem Markt einführte, zählte man für gewöhnlich Produktgenerationen noch nicht numerisch hoch. Diese Mode kam erst mit PC, Software und Smartphones auf. Für die Rollenumlaufeinheiten RUE dienen Buchstaben als Generationsmerkmal. Die fünfte Generation RUE-E ist nun schon seit 2003 sehr erfolgreich am Markt etabliert und wird dann eingesetzt, wenn höchste Tragfähigkeit und Steifigkeit gefragt sind – beispielsweise in riesigen Fräs- und Gantry-Maschinen oder auch im Pressenbau und in Richtmaschinen. Für die Entwicklung der neuen, sechsten Generation der Rollenumlaufeinheiten RUE-F kamen verstärkt Anforderungen in das Pflichtenheft, die kennzeichnend für die gegenwärtige Wälzlagerentwicklung sind wie kürzere Montagezeiten, niedrigere Betriebskosten, geringere Schmierstoffkontamination, eine längere Gebrauchsdauer auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen.

Drei Faktoren spielen bei der Montage von Profilschienenführungen eine entscheidende Rolle: eine kurze Montagezeit, garantiert keine Beschädigung der Dichtungen an den Führungswagen sowie eine einfache Nachjustierung der Führungsschienen bei montiertem Maschinenschlitten. Für alle drei Faktoren fand Schaeffler praxisnahe Lösungen. Gleich zwei neue Verschlusslösungen stehen für die RUE-F nun zur Verfügung: ein einteilig-zweiteiliger Verschlussstopfen aus Kunststoff, der aus einem Haltering und dem eigentlichen Stopfen besteht. Beim Einschlagen löst sich der Stopfen von dem Haltering. Die Einteiligkeit erleichtert das Handling enorm. Die Montagezeit verkürzt sich um zirka 50 % im Vergleich zu ähnlichen Lösungen am Markt. Noch schneller ist das neue Edelstahl-Abdeckband ADE montiert. Es wird einfach in eine Nut der Führungsschiene eingeschoben. Das ist beliebig oft möglich. Zum Nach- und Feinjustieren der Linearachse wird das Abdeckband auch bei montierten Führungswagen ganz einfach gezogen, bis die betreffenden Befestigungsschrauben freiliegen. Dabei kann das Abdeckband sogar unter die Dichtungen der Führungswagen geschoben oder montiert werden, ohne diese zu beschädigen. Interessantes Detail: die axiale Fixierung des Abdeckbandes ist so gelöst, dass sich die gesamte Länge der Führungsschiene nutzen lässt.

Mithilfe eines strömungstechnisch optimierten Designs der Schmierkanäle erreichten die Entwickler des Herstellers eine perfekte Verteilung des Schmierstoffs auf alle vier Laufbahnen – unabhängig von der Einbaulage der Führungswagen und unabhängig davon, ob mit Fett oder Öl geschmiert wird. Der Schmierstoffbedarf konnte so um bis zu 50 % reduziert werden. Das senkt die Betriebsmittelkosten und schont die Umwelt, vor allem bei Werkzeugmaschinen im Hinblick auf die Kühlschmierstoffkontamination. Durch die günstigen tribologischen Bedingungen, insbesondere die gezielte Schmierstoffversorgung der Wälzkörper vor dem Einlauf in die Lastzone, erhöht sich die Betriebssicherheit der Werkzeugmaschine und die Gebrauchsdauer verlängert sich. Die Schmierung kann nur sichergestellt sein, wenn auch die Dichtungslösung zuverlässig ihre Funk­tionen erfüllt.

Mit dem breiteren Spektrum an Bearbeitungsverfahren in den CNC-Maschinen steigen auch die Anforderungen an die Abdichtungen der Führungswagen. So kommen in der RUE-F neue untere und obere Längsdichtleisten inklusive zusätzlicher Labyrinthdichtung zum Einsatz. Optimale Abstreifergebnisse bei maximalem Schutz gegen Schmutzeintrag und geringe Verschiebekräfte werden mit dem neuen Design erreicht. Die Dichtungen können für alle Schienenvarianten mit Stopfen oder Abdeckband eingesetzt werden.

Um einen weiteren, bedeutenden Entwicklungssprung in der sechsten Generation der „RUE“ zu realisieren, wurde der Wälzkörperumlauf völlig neu konzipiert. Die Ingenieure des Herstellers erzielten durch den Einsatz eines innovativen Werkstoffs und einer optimierten Innenkonstruktion einen besonders robusten Umlauf und einen sanften Einlauf der Wälzkörper in die Lastzone. Mit diesen konstruktiven Details ließen sich die Verschiebekräfte um bis zu 40 %, die Verschiebekraftschwankungen um bis zu 30 % sowie die Hubpulsation signifikant reduzieren – gleichbedeutend mit einer reduzierten Anregung der Maschinenstruktur und Voraussetzung für beste Oberflächenqualitäten von Bearbeitungsmaschinen.

Auf der Mailänder EMO waren von Schaeffler noch weit mehr Neuentwicklungen zu sehen, zum Beispiel ein Messsystem zur Ermittlung der räumlichen Ver­lagerung von Hauptspindeln, das neue lagerintegrierte inkrementelle Winkelmesssystem für Rundachslager und Schaeffler DuraSense. Letzteres stellt als Kernfunktion ein Überwachungssystem für Profilschienenführungen dar, das mithilfe einer neuen, offenen Datenschnittstelle auch die Überwachung von Maschi­nenfunktionen und Maschinenprozessen erlaubt. Auch für diese Produkte gilt wie für die Profilschienenführungen: Der Mehrwert erschließt sich erst bei näherer ­Betrachtung.