Lineartechnik mit 5 Fehlern bei der Auswahl von Linearführungen

Das Wichtigste auf einen Blick

Fünf Auswahlfehler erklären die meisten frühen Ausfälle an Linearführungen: Lastrichtung, Vorspannung, Einbaulage, Schmierfrist und fehlende Lebensdauerrechnung.
Nenntragzahl C und statische Tragzahl C0 gelten nur für die Lastrichtung, die im Datenblatt steht.
Zu geringe Vorspannung bringt Spiel und Schläge, zu hohe Vorspannung kostet Lebensdauer.
Schmierfristen rechnen Hersteller in Kilometern oder Betriebsstunden, nicht in Kalendermonaten.
Ohne Lebensdauerrechnung in Kilometern bleibt jede Auslegung eine Schätzung.

Fehler 1: Lastrichtung falsch angesetzt

Eine Linearführung trägt nur in der Richtung, für die ihre Konstruktion ausgelegt ist. Wer ausschließlich die Radiallast ansetzt, übersieht Kippmomente aus Hebelarmen, Beschleunigung und Werkzeuggewicht. Der Wagen erfährt dann eine höhere Last als gerechnet.

Lastrichtung und Tragzahl

Radiallast

Wirkrichtung: senkrecht zur Schiene
Tragzahl: C und C0 gültig
Folge: korrekte Auslegung
Gegenmittel: Datenblattwert nutzen

Kippmoment

Wirkrichtung: um Schiene/Wagen
Tragzahl: nicht abgedeckt
Folge: höhere Wagenlast
Gegenmittel: Kippmoment ansetzen

Datenblätter nennen die Nenntragzahl C und die statische Tragzahl C0 für eine definierte Richtung. Bei Kugelumlaufführungen liegen diese Werte je Wagen oft zwischen 10.000 N und 50.000 N.

Nach einer Drehung des Wagens um 90 Grad gilt der genannte Wert nicht mehr. Die Produktdaten und Auswahlkriterien von THK trennen beide Größen und geben zusätzlich das zulässige Kippmoment an.

Fehler 2: Vorspannung zu gering gewählt

Zu geringe Vorspannung lässt Spiel im Wälzkontakt. Der Wagen schlägt bei wechselnder Lastrichtung, die Positionierung wird ungenau, und die Laufbahn verschleißt einseitig. Die Korrektur ist die nächsthöhere Vorspannklasse.

Vorspannung: zu gering vs. zu hoch

Zu gering

Spiel: vorhanden
Positionierung: ungenau
Reibung: niedrig
Verschleiß: einseitig
Lebensdauer: sinkt

Zu hoch

Spiel: keins
Positionierung: genau
Reibung: erhöht
Verschleiß: dauerhaft belastet
Lebensdauer: sinkt

Eine zu hohe Vorspannung ist der teurere Fehler. Sie erhöht Reibung und Antriebsleistung und belastet die Wälzkörper dauerhaft. Die Lebensdauer sinkt, weil die Last auch im Leerlauf anliegt. Wählen Sie die Vorspannung nach dem Steifigkeitsbedarf Ihrer Anwendung, nicht nach Gefühl.

Fehler 3: Einbaulage und Einbauabweichung nicht geprüft

Parallelität, Höhenversatz und Verdrehung der Schienen sind Toleranzen, die das Datenblatt beziffert. Wer sie überschreitet, verspannt den Wagen. Die Wälzkörper laufen dann gegen die Käfigtaschen, und der Ausfall folgt binnen weniger Betriebsstunden.

Prüfen Sie vor der Montage die Anlageflächen und die Bezugskante. Geschliffene Anlageflächen halten die geforderte Genauigkeit leichter ein als unbehandelte Grundkörper. Die zulässigen Abweichungen stehen in der Einbauzeichnung. Bei Personengefahr greift zusätzlich die Maschinen- und Betriebssicherheit der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin.

Fehler 4: Schmierfrist nach Kalender statt nach Wegstrecke geplant

Wälzführungen brauchen Schmierstoff, sonst fressen die Wälzkörper auf der Laufbahn. Nachschmierintervalle gehören deshalb als Wegstrecke in den Wartungsplan, nicht als halbjährlicher Termin.

Der Grund: Ein Wagen, der täglich 20 km fährt, verbraucht den Schmierfilm deutlich schneller als einer mit 2 km pro Tag. Liegt das Intervall bei 300 km, erreicht der erste Wagen es nach 15 Tagen, der zweite nach 150 Tagen.

Bosch Rexroth gibt in seinen Produktdaten zur Lineartechnik Schmierfristen an, die von Last, Geschwindigkeit und Umgebung abhängen. THK nennt in seinen Produktdaten Nachschmierintervalle, die vom Betriebszustand abhängen. igus setzt bei drylin auf wartungsfreie Gleitelemente, dort entfällt das Nachschmieren.

Fehler 5: Lebensdauer nicht in Kilometern gerechnet

Ausfälle werden meist über die Lebensdauer entschieden, nicht über den Katalogpreis. Wälzführungen werden in Kilometern Wegstrecke bewertet. Ohne diese Zahl bleibt offen, ob die Führung 800 km oder 40.000 km hält.

Für die Rechnung brauchen Sie die äquivalente Belastung P, die Nenntragzahl C und einen Lastfaktor für Stöße und Verschmutzung. Beide Werte stammen aus dem Datenblatt des Herstellers, nicht aus dem Prospekt.

Beispielrechnung

Beispiel, nicht Datenblattwert: Eine Kugelschienenführung hat C = 30.000 N. Die äquivalente Belastung P beträgt 6.000 N. Für Kugelführungen gilt L = (C / P) hoch 3 x 50 km. Mit C / P = 5 ergibt sich L = 125 x 50 km = 6.250 km. Ein Lastfaktor von 1,5 auf P senkt die Lebensdauer auf rund 1.850 km.

Auslegung in fünf Schritten prüfen

Lastkollektiv aufstellen: Kräfte und Momente in allen Richtungen, Kippmomente aus Hebelarmen eingeschlossen.
Nenntragzahl C und statische Tragzahl C0 passend zur Lastrichtung aus dem Datenblatt übernehmen.
Vorspannklasse nach Steifigkeit und Genauigkeitsbedarf festlegen, nicht nach Gefühl.
Zulässige Einbauabweichungen aus der Einbauzeichnung in die Montageanweisung übernehmen.
Lebensdauer und Nachschmierintervall in Kilometern berechnen und in den Wartungsplan eintragen.

Häufige Fragen

Woran erkenne ich eine falsche Lastrichtung?

An einseitigem Verschleiß auf der Laufbahn und an Tragbildern, die nur auf einer Kante liegen. Prüfen Sie dann die Momentenlast und die Kippmomente Ihrer Anwendung.

Wann ist die Vorspannung zu hoch?

Wenn Reibung und Antriebsstrom im Leerlauf steigen und die Führung warm wird. Dann trägt der Wälzkörper eine Last, die die Lebensdauer verkürzt.

Wie oft muss nachgeschmiert werden?

Nach Wegstrecke, nicht nach Kalender. Hersteller geben Intervalle in Kilometern an; Staub, Kühlmittel und hohe Last verkürzen sie.

Was passiert ohne Lebensdauerrechnung?

Die Auslegung bleibt eine Schätzung. Ein Ausfall trifft dann die Anlage ohne Vorlauf, und die Ersatzteilbeschaffung bestimmt die Stillstandsdauer.

Reicht eine Führung für alle Lastrichtungen?

Nein. Tragzahlen gelten für definierte Richtungen. Kippmomente und Seitenkräfte brauchen zusätzliche Wagen oder eine zweite Schiene.