Unser Lexikon erklärt Anwendungen, Begriffe und Komponenten rund um Toleranzhülsen und Lineartechnik – kompakt, verständlich und praxisnah.
Die Aluschienenführung ist eine 2-reihige Kugelumlaufführung mit Laufwagen und Profilschiene aus Aluminium mit gehärteten und korrosionsbeständigen Laufbahneinlagen aus Stahl.
Durch diese Verbundkonstruktion ergibt sich eine Gewichtseinsparung von über 60% gegenüber einer herkömmlichen Profilschienenführung aus Stahl. Als weiterer Vorteil ergibt sich dadurch eine höhere Korrosionsbeständigkeit und grössere zulässige Parallelitäts- und Höhenabweichungen bei der Montage.
Die Bodenkugelrolle ist vor allem für das leichte Bewegen von Gegenständen bei einem Einbau mit der Kugel nach unten konzipiert. Im Gegensatz zu einer Lenkrolle erlaubt sie dabei schnellere Richtungswechsel mit verringertem Umlenkverhalten und ermöglicht so ein einfacheres Positionieren.
Gegenüber einer klassischen Kugelrolle bietet sie ein leiseres Laufverhalten und führt durch die grosse Kunststoffkugel zu einer geringeren Bodenbelastung.
Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Kugelbuchse, die auf einer glatten Welle läuft, und so zusätzlich z. B., durch Verwendung einer zweiten Führungswelle gegen Verdrehen gesichert werden muss, läuft eine Drehmomentkugelbuchse auf einer profilierten Nutwelle mit mehreren Führungsbahnen für die Kugeln, einer sogenannten Drehmomentwelle, und erlaubt so den Aufbau einer verdrehsteifen Linearführung mit nur einer Welle.
Häufiger Einsatz ist z. B. als Antriebswelle, bei der der Antrieb oder der Abtrieb spielfrei linear verschoben werden muss, oder wenn aus Platzgründen keine klassische Rundführung mit zwei Wellen und keine Profilschienenführung eingesetzt werden kann
Wenn eine Welle-Nabe-Verbindung neben axialen Kräften auch Antriebs- oder Drehmomente übertragen kann, dann spricht man von einer positiven Drehmomentübertragung. Soll diese Welle-Nabe-Verbindung zudem axial (linear) verschiebbar sein, kommen beispielsweise verzahnte oder Vielkeilwellen zum Einsatz. Ist allerdings zudem eine Spielfreiheit und geringe Verschiebekraft unter Last gefordert, dann empfehlen sich die sogenannten Drehmomentwellen und –buchsen.
Siehe auch: Nutwelle
Die dynamische Tragzahl ist ein Mass für die Lebensdauerberechnung einer Linearführung sowie von Gelenklagern und Gelenkköpfen. Sie definiert eine Last, deren Wirkrichtung und Betrag konstant ist, und unter der eine nominelle Lebensdauer von 50 km bzw. 100 km erzielt wird. Die Belastungsgrenze eines Maschinenelements ist immer relativ zu der erforderlichen Lebensdauer zu betrachten.
Die Eco-Schienenführungen stellen eine preisgünstige Alternative zu unseren Premium Schienenführungen von NSK dar. Sie entsprechen der ISO-Norm und sind so von den Anschlussmassen mit den meisten Profilschienen am Markt kompatibel.
Durch die X-Anordnung der vier Kugelreihen können Fluchtungsfehler durch Ungenauigkeiten der Montageflächen besser kompensiert werden wodurch ein ruhiges gleichmässiges Laufverhalten erreicht wird.
Verwendung finden die ECO-Schienenführungen im allgemeinen Maschinenbau, im Vorrichtungsbaus sowie in Montage- und Handling-Anwendungen.
Bei einer gefederten Kugelrolle sorgt ein integriertes Federelement dafür, dass die Kugelrolle ab einer bestimmten Last einfedert.
Für den Einsatz als Führungswellen müssen die Stahlwellen eine gehärtete Oberfläche besitzen. Dies garantiert, dass die Kugeln der darauf laufenden Kugelbuchsen, bedingt durch die geringe Kontaktfläche, nicht einlaufen. Um dennoch eine Bearbeitbarkeit zu gewährleisten, werden die Stahlwellen induktiv randschichtgehärtet. So bleibt der Kern weich und bietet auch eine hohe Zähigkeit zur Aufnahme dynamischer Lasten.
Gehärtete Stahlwellen gibt es als Vollwellen aus Cf53, verchromt oder korrosionsbeständig aus X90CrMoV18 (1.4112) oder als Hohlwellen aus C 60 bzw. 100 Cr6.
Bei den gerollten Kugelgewindespindeln, der besonders preiswerten Ausführung, wird das Gewinde spanlos durch Rollen gefertigt. Durch die Materialverdichtung erhält man eine gute Oberfläche der Kugellaufbahnen bei ununterbrochenem Faserverlauf des Gefüges. Nachteilig sind jedoch die geringere Steigungsgenauigkeit und das damit verbundene Spiel des Kugelgewindetriebs. Zudem entsteht ein erhöhter Aufwand bei der Endenbearbeitung, da der Aussendurchmesser durch den Materielaufwurf beim Rollen nicht exakt definiert ist.
Siehe auch: Gewirbelte Kugelgewindetriebe
Durch das Schleifen der Gewindespindel lässt sich höchste Präzision bezüglich Steigungsgenauigkeit des Gewindes und Rundlauf, der in der Regel bereits fertig bearbeiteten Spindelenden, erreichen. Mit geschliffenen Spindeln können auch spielfreie Kugelgewindetriebe realisiert werden. Allerdings ist das Schleifen die kostenintensivste Lösung.
Bei einer Gewindespindel handelt es sich um Maschinenelement bei der eine Welle mit einem Aussengewinde versehen ist. Dabei kann es sich um ein einfaches Schraubengewinde, ein Trapezgewinde oder ein Rundgewinde handeln, das durch Rollen, Wirbeln oder Schleifen eingebracht wird. In Kombination mit einer Mutter mit dem gleichen negativen Gewindeprofil ergibt sich ein Gewindetrieb, mit dem eine rotative Bewegung der Spindel in eine lineare Vorschubbewegung der Mutter umgewandelt wird.
Bei Gewindetrieben handelt es sich um ein Antriebselement, das eine Drehbewegung in eine lineare Vorschubbewegung über ein Schraubgewinde (Gewindespindel) umwandelt.
Hier unterscheidet man gleitgelagerte Trapezgewindetriebe, wälzgelagerte Kugelgewindetriebe sowie Rollengewindetriebe.
Beim Wirbeln wird das Gewinde mithilfe eines um das gehärtete und geschliffene Ausgangsmaterial rotierenden Werkzeugs spanend eingebracht. Dabei lassen sich spielfreie Gewindetriebe wie bei geschliffenen Spindeln realisieren und höhere Genauigkeiten sowie eine bessere Geradheit im Vergleich zu gerollten Spindeln erzielen. Durch den geschliffenen Aussendurchmesser kann die Endenbearbeitung mit höherer Rundlaufgenauigkeit bei geringerem Aufwand erfolgen. Dadurch relativiert sich der etwas höhere Grundpreis von gewirbelten Spindeln gegenüber den gerollten Spindeln.
Ein Hub-Dreh-Modul erzeugt eine beliebig kombinierbare Hub- und Drehbewegung einer Abtriebswelle über die Drehbewegung zweier Antriebe bei gleichzeitiger spielfreier Führung der Welle.
Zum Verbinden von zwei oder mehreren Bauteilen stehen verschiedene Verbindungsarten zur Verfügung. Eine davon ist die kraftschlüssige Verbindung. Sie stellt den Gegensatz zu einer formschlüssigen (Welle-Nabe-) Verbindung dar. Dabei kann es sich z. B. um eine Verzahnung oder Verbindung mittels einer Passfeder handeln. Bei einer kraftschlüssigen Verbindung wird das zu übertragende Drehmoment bzw. die Axialkraft jedoch nur über die Reibung der zu verbindenden Teile übertragen. Deshalb ist eine kraftschlüssige Verbindung immer gleichzeitig auch eine reibschlüssige Verbindung. Gängige Beispiele hierfür sind ein Pressverbund, ein Spannsatz oder auch eine Toleranzhülsenverbindung.
Bei Kreuzrollenführung handelt es sich im Gegensatz zu einer Profilschienenführung um eine Linearführung für begrenzte Verfahrwege. Sie besteht aus zwei geschliffenen Schienenpaaren mit jeweils einer V-förmigen Nut und dazwischenliegenden Zylinderrollen als Wälzelement, die in einer Kreuzanordnung von einem mitlaufenden Käfig gehalten werden.
Diese Art der Linearführung bietet höchste Präzision und Belastbarkeit bei einem unübertroffenen Laufverhalten. Sie wird daher in der Regel für Messeinrichtungen, in optischen Instrumenten, in der Medizintechnik und in der Präzisionsbearbeitung eingesetzt
Kugelbuchsen sind Wälzlager für Längsbewegungen, bei denen die Kugeln durch geschlossene Umlaufbahnen in ständigem Kreislauf in die Lastzone zurückgeführt werden. Daher sind unbegrenzte Verfahrwege auf einer gehärteten Führungswelle möglich. Aufgrund vom Punktkontakt zwischen den tragenden Kugeln und der Welle können präzise, leichtgängige Bewegungen bei mittleren Traglasten ausgeführt werden.
Bei einer Kugelbuchsenführung handelt es sich um eine sogenannte Rund- oder Wellenführung, bei der eine Linearführung über üblicherweise zwei parallele Wellen als Führungselement realisiert wird und bei der als Führunghülsen anstelle von Gleitbuchsen wälzgelagerte Linearkugellager, sogenannte Kugelbuchsen eingesetzt werden.
Eine Kugelbuchsenführung ist in der Regel die einfachste und günstigste Art einer wälzgelagerten Linearführung und zeichnet sich durch Leichtgängigkeit und geringes Spiel aus.
Bei dem Fachgebiet der Lineartechnik handelt es sich um eine Teildisziplin der Antriebstechnik, die sich mit den Komponenten oder Systemen zur Ausführung linearer Bewegungen befasst.
Siehe auch: Laufrollenführung
Laufrollenführungen sind wirtschaftliche Linearführungen für geringere Belastung und untergeordnete Führungsgenauigkeit. Die Führung erfolgt über vier profilierte Laufrollen, die auf in den Alu-Führungsschienen eingepressten Stahlwellen abwälzen. Dieses Prinzip der Linearführung erlaubt eine sehr hohe Verfahrgeschwindigkeit und ist zudem bestens geeignet für raue, schmutzige Umgebungsbedingungen.
Ein einbaufertiges Linearsystem besteht aus einem eigensteifen Grundkörper (i.d.R. einem Alu- oder Stahlprofil), das neben einer Linearführung auch einen Antrieb, z.B. einen Gewindetrieb, Zahnriemen oder Pneumatikzylinder und optionale Steuerungselemente wie Endschalter etc. beinhaltet. Die Anbindung an den Antriebsmotor erfolgt über standardisierte Adapter, ebenso die Kombination zu Mehrachssystemen.
Bei einer Linearführung, oder auch Geradführung genannt, handelt es sich um ein mechanisches Führungselement. Die Linearführung ermöglicht das präzise, lineare (translatorisches) Verschieben eines beweglichen Schlittens gegenüber einem stationären Bauteil z.B. dem Maschinengestell. Man unterscheidet hierbei allgemein Gleitführungen, Käfigführungen mit begrenztem Linearweg oder Führungen mit Wälzkörper-Umlauf für unbegrenzten Linearweg. Zu den Gleitführungen werden z. B. Schwalbenschwanzführungen gezählt. Kugelbuchsführungen, Profilschienenführungen oder Laufrollenführungen stellen dagegen Führungen mit Wälzkörper-Umlauf dar.
Bei dem Fachgebiet der Lineartechnik handelt es sich um eine Teildisziplin der Antriebstechnik, die sich mit den mechanischen Komponenten oder Systemen zur Ausführung linearer Bewegungen befasst. Zu diesen Komponenten gehören neben den Linearführungen auch die mechanischen Antriebselemente zur Erzeugung der Linearbewegung. Dazu zählen beispielsweise Zahnriemenantriebe, Pneumatik- oder Hydraulikzylinder, Kugelgewindetriebe, Trapezgewindetriebe oder Zahnstangenantriebe.
Linearsysteme werden in verschiedenen technischen Systemen eingesetzt, so beispielsweise für Zustell- oder Vorschubbewegungen sowie in Handling-Systemen. Zu den Linearsystemen gehören Linearachsen als Kompletteinheit mit integrierten Antriebselementen oder auch Linear-Aktuatoren bzw. Hubantriebe.
Nutwellen werden in der Lineartechnik verwendet, um Drehmomente bei gleichzeitiger Linearbewegung zu übertragen. Sie dienen dabei als verdrehsteife Linearführung oder als Antriebswelle mit linear verschiebbarem Antrieb bzw. Abtrieb.
Im einfachsten Fall handelt es sich dabei um eine Welle mit einer oder mehreren rechteckigen Längsnuten und einem Gleitstück. Dieses greift mit einer negativen Kontur in die Nuten ein und gewährleistet so die Drehmomentübertagung.
Für die spielfreie Übertragung von hohen Drehmomenten bei geringer Verschiebekraft werden wälzgelagerte Systeme eingesetzt. Dabei besitzt die Nut- oder Drehmomentwelle eingeschliffene Laufbahnen, in denen die Kugeln der dazugehörigen Drehmoment-Mutter nach dem Kugelumlaufprinzip eingreifen und so eine verdrehgesicherte Linearführung ergeben.
Vereinfacht gesagt handelt sich also bezüglich des Funktionsprinzip und der Leistungsdaten um eine Profilschienenführung in „rund“.
Die Positioniergenauigkeit beschreibt die Abweichung von der gewünschten Position, resultierend z.B. aus einer errechneten Anzahl von Motorschritten, und der tatsächlich erreichten Position. Diese Abweichung resultiert aus den Steifigkeiten, evtl. vorhandenem Spiel der Antriebs- / Führungskomponenten, dem Steigungsfehler z.B. eines eingesetzten Gewindetriebes und der Abweichung der verwendeten Linearführung von der idealen Führungslinie.
Siehe auch: Kraftschlüssige Verbindung
Eine Rollenumlaufführung ist eine (Profil)Schienenführung, bei der, im Gegensatz zu einer Kugelumlaufführung, Rollen als Wälzkörper eingesetzt werden.
Durch die grössere Kontaktfläche einer Rolle im Gegensatz zur Kugel können noch höhere Lasten linear bewegt werden. Ausserdem ist dadurch die Einfederung unter Last geringer, wodurch die Führung steifer ist. Aufgrund dessen kann sie z. B. bei Hochleistungs-Werkzeugmaschinen für die Schwerzerspanung eingesetzt werden.
Im Gegensatz zu normalen Kugelbuchsen, die lediglich eine lineare Lagerung einer Führungswelle ermöglichen, kann bei einer Rotationskugelbuchse zusätzlich eine Drehbewegung der Welle gelagert werden.
Dabei gibt es zwei unterschiedliche Typen: Die Rotations-Kugelbuchse, die durch ihren Aufbau neben der Rotation eine unbegrenzte Linearbewegung zulässt, und die Kurzhub-Kugelbuchse, die durch einen mitlaufenden Käfig neben der Rotation nur eine begrenzte Linearbewegung ermöglicht.
In der Lineartechnik bezeichnet man eine Linearführung mit Wellen als Führungselement aber auch als Rundführung oder Wellenführung. Als Gegenstücke fungieren dabei gleitgelagerte Führungsbuchsen oder wälzgelagerte Kugelbuchsen bei erhöhten Anforderungen an Präzision und Leichtgängigkeit.
Eine Rutsch- oder Überlastkupplung rutscht ab einem bestimmten Drehmoment durch und verhindert so eine Beschädigung mechanischer Komponenten wie Getriebe, Motoren etc. durch Überlastung.
Besonders kompakt und günstig lässt sich dies mit einer Toleranzhülse realisieren. Dazu ist allerdings unbedingt Rücksprache mit Dr. TRETTER erforderlich, da die Toleranzhülse auf diese Anwendung angepasst werden muss.
Bei einer Schienenführungen handelt es sich um eine wälzgelagerte Linearführung nach dem Kugel- / Rollenumlaufprinzip für unbegrenzte Linearbewegungen. Im Gegensatz zu einer Rundführung mit Kugelbuchsen und glatten Führungswellen kommt eine profilierte Führungsschiene mit eingeschliffenen Führungsbahnen für die Wälzkörper zum Einsatz. Dadurch können wesentlich höhere Lasten übertragen werden und die Führung kann zudem auch Momente übertragen und ist somit verdrehsteif.
Bei der Kennzahl der statischen Tragzahl Co handelt es sich um einen Messwert für Kraft oder Last, der auf Maschinenelemente wirkt. Bei einer Linearführung ist die statische Tragzahl definiert als die statische Last, die eine verbleibende Verformung (an der höchstbelasteten Berührstelle zwischen Wälzkörper und Führungsbahn) erzeugt. Diese muss 0,0001-mal dem Durchmesser des Wälzkörpers entsprechen. Ab dieser Dauerbelastung geht man im Allgemeinen von einer bleibenden Beschädigung der Führung aus.
Bei Toleranzhülsen handelt es sich um geschlitzte Hülsen aus Federbandmaterial, die über wellenartige Ausprägungen verfügen. Das Wirkungsprinzip dieser elastischen Verbindung kann durch viele kleine, über den Umfang verteilte Druckfedern veranschaulicht werden. Diese werden beim Einpressen der Klemmhülse vorgespannt und erzeugen so eine reibschlüssige, aber dennoch lösbare Welle-Nabe-Verbindung.
Die Toleranzhülse findet Anwendung in Form von kraftschlüssigen Verbindungen bei Pumpen, Verdichtern, in Elektromotoren oder in der Fördertechnik.
Der Begriff des Toleranzrings kann als Synonym für die Toleranzhülse verwendet werden.
Ein Transportroller beschreibt eine Vorrichtung zum gelegentlichen Bewegen und Transportieren von Lasten, in der Regel in Form einer Platte mit 4 beweglichen Rollen.
Im Gegensatz dazu ist unsere Heavy-Mover Transporthilfe nicht mit Lenkrollen sondern mit Kugelrollen ausgestattet. Diese ermöglichen einen einfachen Richtungswechsel ohne den bei Lenkrollen üblichen Umschwenkeffekt und erlauben so ein exaktes Positionieren der Last.
Zudem erfordert die niedrige Bauhöhe der Kugelrollen nur ein geringfügiges Anheben der Last, wodurch die Kippgefahr der Traglast reduziert wird.
Bei dieser günstigsten Form des Gewindetriebs ist in die Mutter das Negativprofil der Trapezgewindespindel eingeschnitten, die Übertragung der Vorschubbewegung erfolgt also über Gleitreibung. Der Vorteil liegt dabei in der Selbsthemmung bei Steigungen kleiner 4°, weshalb Trapezgewindetrieben bei Hub- und Klemmvorrichtungen eingesetzt werden. Nachteilig ist aber das grössere Spiel und die höhere Reibung.
Eine Überlastkupplung schützt mechanische Systeme vor Schäden, indem sie bei Überschreiten eines bestimmten Drehmoments die Kraftübertragung unterbricht oder begrenzt. So lassen sich Bauteile vor Überlastung oder Blockade absichern.
Eine häufig eingesetzte Form ist die Toleranzhülse. Sie funktioniert als Rutschkupplung, bei der zwei miteinander verbundene Teile (z. B. Welle und Nabe) durch Reibung gekoppelt sind. Wird das eingestellte Drehmoment überschritten, rutscht die Verbindung durch – die Teile können sich relativ zueinander bewegen. Damit wirkt die Toleranzhülse wie ein mechanischer Überlastschutz.
Um bei einer Linearführung oder einem Kugelgewindetrieb das Spiel zu eliminieren und die Steifigkeit zu erhöhen, können diese mit Vorspannung versehen werden. Dies wird in der Regel durch den Einsatz grösserer Wälzkörper realisiert, wodurch eine Kraft auf die Wälzkörper im Inneren der Führung wirkt. Die Grösse der Vorspannung wird definiert als „negatives Spiel“ in µm oder seltener als Vorspannkraft in % der Tragzahl. Mit der Höhe der Vorspannung steigt der Verschiebewiderstand und es reduziert sich die Lebensdauer des Bauteils.
Der Begriff der Welle-Nabe-Verbindung wird im Maschinenbau verwendet, um die standardisierte Verbindung eines rotations-symmetrischen Innenteils mit der Aufnahmebohrung eines Aussenteils zu beschreiben. Ein Innenteil kann dabei beispielsweise eine Welle, ein Zapfen, ein Lageraussenring o.ä. sein. Aussenteile sind meistens Riemenscheiben, Zahnräder, Lagerbohrungen o.ä.
Die Besonderheit dieser Verbindung besteht darin, dass Dreh- und Biegemomente sowie Axial- und Querkräfte übertragen werden können. Aufgrund dessen kann auch eine Toleranzhülse als Welle-Nabe-Verbindung bezeichnet werden.
Neben der Funktion der Wellenführung werden gehärtete und geschliffene Wellen auch in den verschiedensten industriellen Anwendungen als Antriebswellen, Achsen, Rollen, Stifte oder Zentrierdorne eingesetzt. Je nach Anwendung werden die Wellen auf Kundenwunsch nach Zeichnung bearbeitet. Unser Bearbeitungsspektrum der Wellenbearbeitung umfasst folgende Dreh- und Fräsbearbeitungen:
- Radial- und Stirngewindebohrungen
- Gewindezapfen
- Zapfen mit Passung
- Einstiche
- Abflachungen
- Schlüsselweiten
- Passfedernuten
- Tieflochbohrungen
Siehe auch: Kugelbuchsenführung
Die Wiederholgenauigkeit beschreibt die Abweichung, mit der eine bestimmte Position beim wiederholten Anfahren aus derselben Richtung zu erreichen ist. Sie ist besser oder gleich der Positionsgenauigkeit, da sich hier z.B. Spindelsteigungsfehler oder die Führungsabweichung der Linearführung nicht auswirken.