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Profilschienenführungen - Montage und Wartung von Linearführungen
Wie erzielen Sie das optimale Ergebnis aus Präzision und Effizienz bei der Montage und Wartung von Profilschienenführungen? In unserem Blog beleuchten wir verschiedene Einbauweisen, erklären den Unterschied zwischen Montage- und Referenzflächen und geben wertvolle Tipps für eine exakte Ausrichtung. Erfahren Sie außerdem, welche zulässigen Montageabweichungen es gibt und wie regelmäßige Wartung oder automatische Schmierkonzepte die Lebensdauer Ihrer Linearführungen beeinflussen können.
Einbauweisen für Profilschienenführungen
Je nach Anwendung und Einbausituation können unterschiedliche Einbauweisen gewählt werden, die sich auf die Bewegungsabläufe, Stabilität und Präzision des gesamten Systems auswirken. Ob Schiene oder Führungswagen beweglich sind, oder ob diese innen- oder außenliegend montiert werden, hängt von den spezifischen Anforderungen ab. Im Folgenden werden einige Einbauweisen vorgestellt.
Schiene fest, Führungswagen beweglich
Dies ist die am häufigsten verwendete Einbauweise bei Profilschienenführungen. In diesem Fall wird die Schiene fest mit der Grundstruktur oder dem Maschinengestell verbunden, während der Führungswagen entlang der Schiene bewegt wird. Diese Konfiguration eignet sich ideal für Anwendungen, bei denen eine lineare Bewegung eines Maschinenteils, Werkstücks oder Werkzeugs erforderlich ist, wie zum Beispiel in Werkzeugmaschinen oder Automatisierungssystemen.
Schiene beweglich, Führungswagen fest
Bei dieser Einbauweise bleibt der Führungswagen fixiert, und die Schiene übernimmt die Bewegung. Diese Konfiguration wird seltener verwendet, eignet sich jedoch für Anwendungen mit begrenztem Bauraum oder wenn es erforderlich ist, größere Komponenten zu bewegen, ohne dass der Führungswagen selbst verlagert wird. Ein typischer Anwendungsfall ist das Verfahren von Türen, Schiebetischen oder Hebevorrichtungen. Eine Herausforderung bei dieser Einbauweise besteht darin, die Bewegung der Schiene so zu gestalten, dass ihre Parallelität und Ausrichtung gewahrt bleiben.
Seitliche Montage verdeckt- oder außenliegend
Frei zugängliche Laufwagen erleichtern den Zugang für Wartung und Schmierung. Diese Konfiguration erleichtert zudem die Überprüfung der Schiene und des Wagens auf Verschleiß oder Schäden. Verdeckte, innenliegende Laufwagen hingegen sind besser vor äußeren Einflüssen wie Staub, Feuchtigkeit oder Chemikalien geschützt, Sie werden häufig in Umgebungen mit hohem Verschmutzungsrisiko eingesetzt. Im dargestellten Beispiel ist eine seitliche Montage mit fester Schiene und beweglichen Führungswagen dargestellt.
Montageflächen vs Referenzflächen
Präzise gefertigte Montage- und Referenzflächen bilden die Grundlage für eine genaue Bauteilmontage und Positionierung. Während Montageflächen primär für die mechanische Befestigung zuständig sind, ermöglichen Referenzflächen eine präzise geometrische Ausrichtung der Profilschienenführung. Die Referenzflächen bilden dabei die Bezugsflächen für die Ausrichtung sowie die Messungen und Berechnungen des Linearführungssystems.
Profilschienenführungen von MISUMI verfügen über sogenannte Bezugsflächenmarkierungen, also spezielle Kennzeichnungen an den Schienen und Führungswagen, die anzeigen, welche Flächen als Referenzflächen für die möglichst genaue Ausrichtung während der Montage dienen. Diese Markierungen erleichtern die präzise Positionierung der Komponenten und tragen zu einer korrekten Montage bei.
- A - Miniatur-Linearführung (kosteneffizient),
- B - Profilschienenführungen (mittlere und hohe Lasten),
- C - Profilschienenführungen mit Kunststoffkugelkäfig (mittlere und hohe Lasten),
- D - Profilschienenführungen (kosteeneffizient / mittlere und hohe Lasten),
① Bezugsflächenmarkierungen, ② Bezugsfläche (polierte Oberfläche), ③ Schmale Nut, ④ Dicke Nut
Ebenheit der Montagefläche
Unebenheiten der Montagefläche können die Linearführung beeinträchtigen, indem sie die Führungswagen verformen. Diese Verformung kann übermäßiges Spiel verursachen, wodurch die Vorspannung verändert wird und Probleme entstehen. Daher müssen die Montageflächen sauber, flach und eben sein, um eine gleichmäßige Kontaktfläche sicherzustellen. Eine unzureichende Ebenheit bei Linearführungen wirkt sich direkt auf die Belastungsverteilung aus und kann ungleichmäßigen Verschleiß oder Laufprobleme hervorrufen.
Montage von Profilschienenführungen
Die Montage von Profilschienenführungen unterscheidet sich erheblich, je nachdem, ob die Grundplatte über eine Referenzfläche verfügt oder nicht. Die Montage mit vorhandener Referenzfläche ist die bevorzugte Methode, wenn eine hohe Präzision und geringe Montagezeit erforderlich sind. Ist keine Referenzfläche vorhanden, erfordert die Installation eine sorgfältige manuelle Ausrichtung, die zeitaufwendig und fehleranfälliger sein kann.
Montage mit vorhandener Referenzfläche an der Grundplatte
Eine präzise bearbeitete Referenzfläche an der Grundplatte dient als Basis für die exakte Ausrichtung der Profilschienenführung. Bei dieser Methode wird die Profilschiene zunächst mit ihrer Referenzkante direkt an der Referenzfläche ausgerichtet. Die Profilschiene wird an den vorgesehenen Stellen mit Schrauben fixiert. Diese werden schrittweise angezogen, um Verspannungen zu vermeiden.
Montage bei fehlender Referenzfläche an der Grundplatte
Wenn keine bearbeitete Referenzfläche vorhanden ist, muss die Profilschiene eigenständig ausgerichtet werden, um die geforderte Präzision sicherzustellen. Dafür sind zusätzliche Hilfsmittel wie z.B. ein Lineal erforderlich. Das Lineal wird an die vorläufig angezogene Schiene angelegt, und die Befestigungsschrauben werden mit dem Lineal als Referenz angezogen.
Bei beiden Einbaumethoden muss nach der Montage die Parallelität gemessen werden. Dafür können spezielle Messuhren verwendet werden.
Zulässige Montageabweichungen
Die präzise Montage von Profilschienenführungen ist entscheidend für deren Funktionalität, Lebensdauer und Genauigkeit. Dennoch sind gewisse Abweichungen in der Ausrichtung von Schiene und Laufwagen unvermeidlich. Diese zulässigen Montageabweichungen werden durch Herstellerangaben definiert und berücksichtigen die konstruktive Toleranz der Führung sowie die Anforderungen der Anwendung. Zulässige Montageabweichungen sollten strikt eingehalten werden.
Die Parallelitätsabweichung entsteht, wenn zwei parallele Schienen nicht exakt in einer Linie montiert sind. Der Führungswagen wird dadurch gezwungen, seitliche Korrekturbewegungen auszuführen, was zu ungleichmäßiger Belastung und erhöhtem Verschleiß führt. Die zulässige Abweichung der Parallelität ist abhängig von der Präzisionsklasse der Führung.
Die Höhenabweichung bezieht sich auf die vertikale Abweichung der Profilschienenführung von der idealen Montageposition. Sie wird entlang der Montagefläche gemessen und beschreibt, wie stark die tatsächliche Höhe der Schiene von der geforderten Position abweicht. Höhenabweichungen können durch Unebenheiten in der Montagefläche, ungenaue Bearbeitung der Maschinenstruktur oder Fertigungstoleranzen der Schiene selbst entstehen.
Wartung von Profilschienenführungen
Die Wartung von Profilschienenführungen nimmt einen hohen Stellenwert ein, um die Funktion und Langlebigkeit zu gewährleisten. Während wartungsfreie Linearführungen durch integrierte Schmierstoffe oder selbstschmierende Materialien den Wartungsaufwand minimieren und Ausfallzeiten reduzieren, erfordern konventionelle Systeme regelmäßige Inspektionen und Nachschmierungen. Die Wahl zwischen diesen Varianten hängt von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab.
Eine regelmäßige Wartung verlängert die Lebensdauer von Profilschienenführungen erheblich. Dabei stehen Aspekte wie Schmierung, Kontrolle des Reibungswiderstands und die Festlegung passender Wartungsintervalle im Fokus. Wartungsmaßnahmen tragen dazu bei, Verschleiß zu minimieren, Ausfallzeiten zu reduzieren und die Betriebssicherheit zu erhöhen.
Weiterführende Informationen zur Wartung von Profilschienenführungen finden Sie in unserem Beitrag Profilschienenführungen: Arten, Funktion, Nutzungsdauer, Wartung, Alternativen.
Reibung bei Linearführungen
Reibung entsteht bei Linearführungen durch den Kontakt zwischen den Wälzkörpern und den Laufflächen der Schiene und der Wagen. Dieser Kontakt ist zwar auf eine Rollbewegung optimiert, jedoch bleibt ein gewisser Anteil an Reibung bestehen. Ohne ausreichende Schmierung führt diese Reibung zu erhöhtem Verschleiß, höherem Energieverbrauch und einer Beeinträchtigung der Laufgenauigkeit.
Der Reibungskoeffizient ist eine Größe, die das Verhältnis zwischen der Reibungskraft und der Normalkraft beschreibt. In Profilschienenführungen hängt der Reibungskoeffizient von Materialpaarungen, Oberflächenbeschaffenheit und der Qualität der Schmierung ab. Ein niedriger Reibungskoeffizient steht für eine leichtgängige Bewegung mit geringem Widerstand.
| Ausführung | Dynamischer Reibungskoeffizient (μ) |
|---|---|
| Miniatur-Profilschienenführung | 0.004 bis 0.006 |
| Profilschienenführung mit mittlerer Traglast | 0.002 bis 0.003 |
| Kreuzrollenführungen | 0.001 bis 0.003 |
| Kreuzrollentische | 0.001 bis 0.003 |
| Linearlager | 0.002 bis 0.003 |
| Linearkugellager | 0.0006 bis 0.0012 |
Schmierung von Profilschienenführungen
Die Schmierung übernimmt mehrere Aufgaben, um die Reibung zu kontrollieren und die Leistung der Profilschienenführung zu optimieren. Schmiermittel verringern den Kontaktwiderstand, indem sie einen Film zwischen den Kontaktflächen erzeugen. Durch die Schmierung wird außerdem ein Materialkontakt und somit Verschleiß weitgehend vermieden. Darüber hinaus wirkt der Schmierfilm wie eine Dämpfungsschicht, die Mikrovibrationen reduziert.
Für niedrige Reibungswiderstände und hohe Präzision ist ein Schmierstoff mit geringer Viskosität ideal. Bei Anwendungen mit hohen Belastungen oder extremen Bedingungen sind hochviskose Schmierstoffe oder spezielle Additive erforderlich. Der Einsatz von Abstreifern oder Dichtungen schützt die Führungsbahnen vor Partikeln, die die Schmierung beeinträchtigen und die Reibung erhöhen können. Um einen konstanten Schmierfilm aufrechtzuerhalten, ist eine regelmäßige Nachschmierung gemäß den Betriebsbedingungen unverzichtbar.
Die Wahl des Schmiermittels sollte anhand der Betriebsbedingungen, der Belastung und der gewünschten Wartungsintervalle erfolgen. Eine sorgfältige Abwägung sichert einen langlebigen und störungsfreien Betrieb der Profilschienenführungen.
Wie wichtig die Schmierung von Profilschienenführungen für die Lebensdauer ist, demonstriert auch folgender Beitrag über die Schmierung von Kugelgewindetrieben.
Wartungsintervalle und Austauschintervalle
Profilschienenführungen sind so konstruiert, dass sie hohe Präzision und Belastbarkeit über lange Zeiträume gewährleisten. Um diese Eigenschaften beizubehalten, ist eine regelmäßige Wartung unerlässlich. Die Wartungsintervalle hängen von Faktoren wie der Betriebsumgebung, den Belastungen, der Verfahrgeschwindigkeit und der Schmiermittelart ab. Bei Anwendungen mit hoher Belastung, Vibrationen oder verschmutzter Umgebung sind beispielsweise kürzere Intervalle zu empfehlen.
Die Austauschintervalle einer Profilschienenführung hängen von ihrer berechneten Lebensdauer und den tatsächlichen Betriebsbedingungen ab. Die Nennlebensdauer (basierend auf den Tragzahlen und der Betriebsbelastung) gibt einen Richtwert für die erwartete Standzeit. Anzeichen für einen erforderlichen Austausch können ein erhöhter Reibungswiderstand oder ungleichmäßige Bewegungen sein. Neben außergewöhnlichen Geräuschentwicklungen und offensichtlichen Beschädigungen ist auch bei wiederholten Genauigkeitsabweichungen oder Laufungenauigkeiten ein Austausch notwendig.
Durch eine sorgfältige Planung von Wartungs- und Austauschintervallen lassen sich unerwartetet Ausfälle der gesamten Anlage und der Profilschienenführungen sicher vermeiden. Während Wartungsintervalle die Funktionalität sichern, verlängert ein rechtzeitiger Austausch die Präzision und Zuverlässigkeit der gesamten Anlage. Präzise Wartungsintervalle und der richtige Austauschzeitpunkt spielen für alle linearen Führungssysteme – von Kugellagern bis zu Profilschienen – daher eine entscheidende Rolle.
