Die fünf häufigsten Fehler bei der Auswahl und Verwendung von Linearführungen

Technische und wirtschaftliche Beratung.

Die Angabe der Anleitung selbst ist der einfache Teil, um zu lernen, wie man Fallstricke bei der Montage, Installation und sogar der Auswahl einer Beschichtung vermeidet.

Linearführungen sind feinmechanische Baugruppen, die als Teil eines Systems arbeiten. Als solche können sie nur in dem Maße ihre Leistung erbringen, wie sie richtig in die Gesamtmaschine integriert sind. Es reicht nicht aus, nur den passenden Leitfaden anzugeben. Der Aufbau eines Systems, das wie beabsichtigt funktioniert, erfordert ein klares Verständnis dafür, wie die Linearführung spezifiziert, konstruiert, installiert und getestet wird. Hier diskutieren wir einige der häufigsten Fehler, die Designer machen, wenn sie Linearführungen in ihre Systeme einbauen, und Möglichkeiten, sie zu vermeiden.

1. Nicht toleranzgerechte Herstellung der Montageflächen

Linearführungen werden im Werk präzisionsgeschliffen, um mit minimaler Reibung zu arbeiten. In einer idealen Welt wäre die Reibung jedes einzelnen Linearführungsblocks gleich, ob montiert oder nicht montiert. In Wirklichkeit fügt jede Fehlausrichtung oder Ebenheit der Montageflächen direkt eine Vorspannung in das Linearführungssystem ein. Montagetoleranzen umfassen sowohl die Ebenheit der Montagefläche, auf der die Schienen montiert werden, als auch die Parallelität der Linearführungen zueinander. Wenn die Reibung in einer Führung zunimmt, wenn die Baugruppe installiert wird, oder an einem Ende des Verfahrwegs extremer ist als am anderen, liegen die Montagetoleranzen oder die Schienenausrichtung sehr wahrscheinlich außerhalb der Spezifikation.

2. Ohne Befestigungsmöglichkeiten für die Ausrichtung

Präzisions-Linearführungen erfordern eine ordnungsgemäße Ausrichtung, um die Leistung gemäß den Spezifikationen zu gewährleisten. Insbesondere in einem Massenfertigungsszenario kann das Hinzufügen von Montagefunktionen den Installationsprozess beschleunigen und eine effektive Leistung sicherstellen. Diese können so einfach sein wie ein Paar Ausrichtungsstifte, die helfen, die primäre Schiene auszurichten, gekoppelt mit einem Montageverfahren zum Ausrichten der sekundären Schiene. Anwendungen mit sehr hoher Genauigkeitsleistung erfordern mehr Sorgfalt. Ab Werk gelieferte Linearführungen sind gerade, können aber noch eine gewisse Nachgiebigkeit aufweisen. Um einen effektiven Betrieb zu gewährleisten, sollten Führungen mit Präzisionsschulterflächen installiert werden. Diese Oberflächen bieten eine flache, stabile Stützstruktur für die Lager und Schienen, um Geradheit und Parallelität im Mikrometerbereich zu liefern. Es ist wichtig zu beachten, dass Fehler in der Parallelität zwischen Schienen nicht nur die Leistung, sondern auch die Lebensdauer beeinträchtigen. Stellen Sie sicher, dass die Schienen innerhalb der Herstellertoleranzen ausgerichtet sind. Montageschultern stellen wesentliche Ausrichtungsstrukturen bereit, aber sie müssen richtig dimensioniert sein. Wenn der Eckenradius zu groß ist, kann die Schiene während der Installation und Ausrichtung eher mit dem Eckenradius als mit der Schulter selbst in Kontakt kommen. Dies kann einen kleinen, aber signifikanten Fehler einführen. Schlimmer noch, es kann sehr schwer zu erkennen sein. Die beste Lösung ist, die Schultermaße von Anfang an richtig anzugeben. Die Hersteller geben in ihren Katalogen sehr genaue Vorgaben für Schulterhöhen und Eckenradien an, die genau eingehalten werden sollten. Bemaßen Sie den entsprechenden Eckenradius im Verhältnis zur Fase am Lager.

3. Vorspannung nicht korrekt angegeben

Die Vorspannung in einer Linearführung beinhaltet die Auswahl des Durchmessers der Kugeln in Mikrometerschritten, um die Passung zwischen dem Block und der Schiene einzustellen. Bei Präzisionsanwendungen ist es normalerweise vorteilhaft, eine gewisse positive Vorspannung zu haben, was bedeutet, dass zwischen dem Block, der Schiene und der Kugel kein Spiel vorhanden ist. Je nach Anwendung können die Kugeln sogar etwas komprimiert werden. Eine richtig spezifizierte Vorspannung kann negative Faktoren wie Vibrationen, Geräusche, Wärmeerzeugung und Durchbiegung reduzieren. Eine falsch spezifizierte Vorspannung kann jedoch die Reibung erheblich erhöhen und die Systemleistung verschlechtern. Es ist leicht anzunehmen, dass der Kauf einer hochpräzisen Linearführung mit Vorspannung die beste Leistung bringt. Dies gilt, wenn die Genauigkeit der Montageflächen mit der Genauigkeit der Linearführung übereinstimmt. Wenn es jedoch nicht möglich ist, die Montageflächen so genau wie die Linearführung zu machen, kann eine Vorspannung in der Führung tatsächlich Probleme verursachen. Die Vorspannung der Linearführung muss auf die mit den Anbauteilen erreichbare Genauigkeit abgestimmt werden. Wenn die vom Hersteller geforderte Genauigkeit nicht erreicht werden kann, ist es besser, eine Linearführung mit Linienpassung (normale Vorspannung) oder sogar mit einem geringen zusätzlichen Spiel zu wählen. Das zusätzliche Spiel ermöglicht es der Führung, die Fehlausrichtung aufzunehmen. Die Führung hat kein freies Spiel mehr, weist aber auch nicht die hohe Reibung auf, die durch den Einbau einer vorgespannten Führung in ein System mit geringer Genauigkeit entstehen würde. In einigen Fällen ist ein reibungsarmes System die wichtigste Anforderung. In diesem Fall ist es am besten, etwas Lagerluft vorzugeben, um sicherzustellen, dass die Reibung so gering wie möglich ist.

4. Testen nicht über den gesamten Verfahrweg

Sie können ein Problem nicht beheben, wenn Sie nicht wissen, dass es existiert. Linearführungen müssen nach der Montage über den vollen Verfahrweg getestet werden. Wenn es nicht möglich ist, die Parallelität direkt zu messen, fügen Sie einen Prüfschritt zum Messen der Schubkraft des Schlittens hinzu. Die Schubkraft sollte innerhalb von etwa 20 % konstant sein, wenn die Führung von einem Ende zum anderen bewegt wird. Wenn die Schubkraft an einer Stelle spitzt – häufig tritt dies an einem Ende der Führung auf – kann dies darauf hindeuten, dass die Schienen nicht parallel sind und neu ausgerichtet werden müssen.

5. Ohne Berücksichtigung der Auswirkungen von Materialien und Beschichtung auf Kosten und Vorlaufzeit

Allzu oft konzentriert sich der Aufwand bei der Spezifikation von Lagern auf mechanische Parameter, während Materialien und Beschichtungen als weniger wichtig angesehen werden. In Wirklichkeit können Materialien und Beschichtungen einen erheblichen Einfluss auf ein Projekt haben, nicht nur in Bezug auf die Leistung, sondern auch in Bezug auf Kosten und Vorlaufzeit. Korrosionsschutzoptionen können beispielsweise von einer dünnen, dichten Chrombeschichtung bis zu verschiedenen Schwarzchrombeschichtungen reichen. In einigen Fällen kann die Wahl einer Edelstahlversion einer Linearführung eine effektivere Lösung darstellen. Dabei geht es nicht nur um das Material, sondern auch um den Standort. Einige Beschichtungen können in einer Einrichtung im Ausland durchgeführt werden, während andere im Inland durchgeführt werden können. Eine aktuelle Bestellung liefert eine Illustration. Derzeit besteht weltweit ein Mangel an bestimmten Arten und Größen von Linearlagern. Ein Kunde forderte eine Schwarzverchromung als Korrosionsschutz. Das Problem war, dass die betreffende Beschichtung im japanischen Werk unseres Partners aufgebracht werden musste, was die Lieferzeit im Vergleich zum Standardprodukt verlängerte. Nach Untersuchung empfahlen wir eine alternative Beschichtung. Es bot einen vergleichbaren Schutz, aber mit dem Unterschied, dass es in der US-Fabrik des Partners erhältlich war. Die Umstellung verkürzte die Vorlaufzeit für die Teile um die Hälfte und wirkte sich dabei nur minimal auf die Kosten aus. Richtig spezifiziert und installiert, bieten Linearführungen eine effektive Leistung in Linearbewegungssystemen. Achten Sie auf die oben genannten Fallstricke und Ihr System wird für den Erfolg positioniert.

Sind diese Beispiele hypothetisch? Nein, sie sind real, ausgeführt mit derzeit verfügbarer Technologie, die weniger kostet, als Sie denken.