Linearführungen vs. Kugelbuchsen: Was ist besser?

Optimale Wahl der Linearführungsanforderung.

Tragfähigkeit

Der Hauptunterschied zwischen den beiden besteht in ihrer Belastbarkeit. Die Kugelbuchsen bieten einen Punktkontakt zwischen den Kugeln und den Laufbahnen, was zu einer hohen Belastungskonzentration führt. Im Vergleich dazu weisen die Linearführungen eine Kontaktkonformität auf, die die Kontaktfläche erheblich vergrößert und die Belastungskonzentration verringert, wie in der Abbildung dargestellt. Infolgedessen haben Linearführungen höhere Tragzahlen als Linearbuchsen.

Außerdem sind die Kugeln und Rollen in Linearführungen in der Regel so angeordnet, dass sie in allen allgemeinen Belastungsrichtungen einen Kontaktwinkel von 45° bilden. Daher ist die Tragfähigkeit in allen vier Hauptebenen der Lasteinleitung in Linearführungen gleich. Umgekehrt hängt die Tragfähigkeit von Kugelbuchsen von der Richtung der Lasteinleitung ab, wie in der Abbildung dargestellt.

Genauigkeit

Bei Linearführungen ist die Genauigkeit definiert als die Abweichung der Höhe über die Verfahrlänge. Nach Angaben von Thomson Industries können Linearkugellager und Linearführungen eine Genauigkeit von +/- 0,0008 Zoll bzw. +/- 0,0001 Zoll pro 120-Zoll-Schienenlänge erreichen. Für Anwendungen, die eine hohe Genauigkeit erfordern, sind daher Linearführungen die bessere Wahl.

Geschwindigkeit

Kugelbuchsen verlieren auch das Rennen um die Geschwindigkeit. Selbst das Spitzenmodell der Kugelbuchsen von Bosch Rexroth erlaubt eine maximale Geschwindigkeit von 5 m/s. Übliche Hängebahn-Linearführungen erlauben dagegen eine Höchstgeschwindigkeit von 10 m/s.

Einbau

Linearführungen erfordern ein anspruchsvolles Montageverfahren. Die Schienen müssen durchgehend bis zum Ende unterstützt werden. Außerdem muss sie ordnungsgemäß abgeflacht und ausgerichtet werden, um ein Verklemmen zu verhindern, da dies zu Verschleiß und vorzeitigem Ausfall der Linearführung führt. Im Gegensatz dazu können Linearführungen nur an ihren Enden abgestützt werden und vertragen unbearbeitete Oberflächen und Fluchtungsfehler.

Steifigkeit

Da die Schienen über die gesamte Spannweite gestützt werden und die Kontaktfläche größer ist, sind Linearführungen im Vergleich zu Kugellagern steifer. Thomson Industries teilt mit, dass Linearführungen 10-mal steifer sind als Linearkugellager.

Außerdem können die Linearführungen mit bis zu 13 % ihrer dynamischen Last vorgespannt werden, um ihre Steifigkeit weiter zu erhöhen. Daher eignen sich Linearführungen besser für Anwendungen, die eine präzise lineare Bewegung erfordern.

Flexibilität

Linearführungen zeichnen sich durch ihre große Flexibilität aus. Sie können sowohl abrasiven als auch ätzenden Verunreinigungen widerstehen. Im Vergleich zu Linearführungen sind sie widerstandsfähiger gegen Verschmutzungen und können in rauen Umgebungen gut eingesetzt werden.

Wartung

Kugelbuchsen sind relativ wartungsfreie Linearführungen. Sie müssen kaum geschmiert werden. Im Vergleich dazu müssen Linearführungen regelmäßig geschmiert werden.

Ein weiterer Vorteil, der für Linearbuchsen spricht, ist ihre Austauschbarkeit zwischen den verschiedenen Herstellern. Es handelt sich um eines der wenigen Elemente der Lineartechnik, die bei Bedarf mit den Mitteln des Herstellers leicht ausgetauscht werden können.