Vorteile von präzisen linearen Bewegungen: Alles über Linearwellen

Linearwellen sind hochpräzise und robuste Maschinenelemente und ermöglichen in Verbindung mit Linearlagern eine kontrolliert, linear geführte Bewegung. Die als Voll- oder Hohlwelle erhältlichen, häufig einseitig oder beidseitig abgesetzten, zylindrischen Bauteile dienen in der Regel als Führung für auf der Welle befindliche Linearkugellager oder Lineargleitlager.

Linearwellen bieten ein hohes Maß an Präzision in der Bewegung, sind hochkonfigurierbare Teile und sind meist aus Stahl oder rostfreiem Stahl gefertigt. Durch unterschiedliche Ausführungen der Wellenenden und optionaler Oberflächen- und ggf. Wärmebehandlung können die Linearwellen an die spezifischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung im Maschinenbau angepasst werden.

Linearwellen, als eine der Möglichkeiten eine Linearführung zu realisieren, bieten dabei eine hohe Steifigkeit, bei gleichzeitig, verhältnismäßig geringem Wartungsaufwand und langer Lebensdauer.

Wo werden Linearwellen in der Technik angewendet?

Linearwellen werden für eine geführte axiale Bewegung verwendet und können sowohl für horizontale als auch vertikale Linearbewegungen eingesetzt werden. Sie werden in nahezu allen Industriezweigen im Bereich des Anlagen- und Maschinenbaus eingesetzt. Beispielsweise finden sie in 3D-Druckern, Dosieranlagen, Messvorrichtungen, Positionier- und Ausrichtungsvorrichtungen, Biegevorrichtungen und Sortieranlagen Anwendung. Linearwellen sind für ihre Präzision und Lebensdauer bekannt. Sie werden daher häufig in Anwendungen mit hohen Anforderungen an diese Eigenschaften verwendet, zum Beispiel bei Hubbewegungen.

Linearwellen sind in verschiedenen Größen und Längen für nahezu jede Anwendung erhältlich und können ganz einfach online konfiguriert und bestellt werden.

Ein paar Fakten zu Linearwellen

• Linearwellen werden in der Regel aus Stahl oder rostfreiem Stahl gefertigt
• Linearwellen sind sehr widerstandsfähig und ermöglichen eine hocheffiziente, präzise Bewegung
• Es stehen eine Vielzahl von möglichen Ausbildungen der Wellenenden zur Verfügung
• Je nach Einsatzzweck können Linearwellen ohne zusätzliche Wärmebehandlung oder induktionsgehärtet gefertigt werden
• Die Härtung der Randschicht erfolgt am Rohmaterial vor dem Schleifen. Das bedeutet, bearbeitete Bereiche, z.Bsp. Schlüsselflächen haben ein abweichende Oberflächenhärte
• Die Oberfläche kann unbehandelt, hartverchromt, mit Niedertemperatur-Schwarzverchromung (LTBC) und chemisch vernickelt ausgeführt sein
• Beschichtungen und Plattierungen werden auf das Rohmaterial nach dem Härten und Schleifen, aber vor der weiteren Bearbeitung aufgebracht Bearbeitete Stellen, wie z.B. Planflächen und Gewinde, können daher ggf. unbeschichtet sein
• Linearwellen von MISUMI werden in ISO-Toleranz f8, g6 und h5 angeboten

Wie funktioniert eine Linearwelle?

Linearwellen lassen sich meist, mit relativ geringem technischen Aufwand einbinden und ermöglichen eine sehr genaue lineare Führung. Dazu wird die Linearwelle meist von zwei oder mehr Wellenhaltern oder Kugellagern im Maschinengestell unterstützt.

Eine Linearwelle kann grundsätzlich auch auf Torsion beansprucht werden, jedoch ist dies meist nicht gewünscht da sie als Führungselement verwendet wird. In der Regel ist die Linearwelle daher fest gelagert und überträgt keine Drehbewegung, sondern wird hauptsächlich auf Biegung beansprucht. Werden, wie hier im Beispiel, zwei parallele Linearwellen eingesetzt, wird eine Beanspruchung auf Torsion nahezu ausgeschlossen.

Was ist der Unterschied zu einer Linearschiene?

Linearwellen sind präzisionsgeschliffene, runde Wellen, die in Kombination mit Linearkugellagern oder Gleitlagerbuchsen eine lineare Führung ermöglichen.

Linearschienen, auch als Profilschienen bekannt, hingegen sind Schienen, die in Verbindung mit Trägern (Laufkörper, Wagen) nach dem Roll- oder Gleitprinzip arbeiten. Diese Komponenten ermöglichen ebenfalls lineare Bewegungen.

Linearwellen ermöglichen präzise Ergebnisse im 3D-Druck

3D-Drucker werden häufig in der Industrie eingesetzt, um Prototypen und Einzelteile herzustellen. Mithilfe einer Software werden die 3D-Vorlagen konstruiert und an das Gerät übermittelt. Der 3D-Druck erfolgt dann durch schichtweises Auftragen des Materials. Durch die hohe Präzision der Linearwellen und Linearantriebe wird es möglich, komplizierte und präzise 3D-Druckprodukte herzustellen.

Als zuverlässige und präzise Technologie bilden Linearwellen und Linearantriebe die Grundlage, um im Zusammenspiel mit allen anderen Komponenten des 3D-Druckers, Materialien wie Kunststoffe, Metalle, Sand, Wachs, Harze und Keramik effizient und präzise in dreidimensionale Objekte umzuwandeln.

Wie unterscheidet man zwischen Linearwellen, Stangen und Rotationswellen?

Wenn Sie überlegen, ob Sie eine Linearwelle, Stange und Rotationswelle für Ihre Anwendungen auswählen sollen, denken Sie daran, dass jede Variante ihre eigenen Vor- und Nachteile hat.

Linearwellen sind präzisionsbearbeitete Wellen und werden als führende Achsen in Maschinen eingesetzt. Sie sind hochpräzise gefertigt und sind oft über Wellenhalter fest mit dem Maschinengestell verbunden. Sie bilden die Führung für ein oder mehrerer Linearlager, welche so, auf der Linearwelle geführt, axial bewegt werden können. Linearwellen werden dabei überwiegend auf Biegung beansprucht.

Was ist eine Stange?

Stangen sind meist annähernd als Rohmaterial zu verstehen. Im Gegensatz zu einer Welle haben sie im Auslieferungszustand in der Regel eine größere Toleranz. Eine Ausnahme bilden hier Präzisionsstangen, welche auch in höherer Präzision verfügbar sind. Stangen und Stäbe gehören zu den einfachsten Teilen in einer Maschine und können für Anwendungen mit geringerem Anspruch an Oberfläche und Toleranzen eine gute Wahl sein. Stangen werden in der Regel nicht für eine direkte Kraftübertragung genutzt (lineare Bewegung / Rotation), können aber in Abhängigkeit vom Material dafür geeignet sein.

Stangen und Stäbe sind in runder, sechseckiger oder quadratischer Form erhältlich und können als Abstandshalter oder zum Verbinden von mehreren Komponenten eingesetzt werden. Da Stangen und Stäbe nur begrenz bearbeitet oder behandelt sind müssen sie gegebenenfalls für Ihre geplante Anwendung zusätzlich bearbeitet und angepasst werden.

Was ist eine Rotationswelle und was die Rotationsachse?

Im Gegensatz zur Linearwelle liegt der Einsatzschwerpunkt von Rotationswellen in der Übertragung von Drehbewegungen und Momenten. Sie werden zum Beispiel als rotierende Welle zwischen Motor und Getriebe eingesetzt. Primär sind Rotationswellen dabei vor allem Torsionen ausgesetzt und müssen einen hohen Anspruch auf Torsionssteifigkeit, Geradheit und Rundlauf erfüllen.

Die Rotationsachse, hier im Bild gelb dargestellt, ist die Achse, um welche sich ein Bauteil wie z. Bsp. eine Rotationswelle dreht. Entspricht die Rotationsachse nicht genau der Trägheitsachse entsteht eine Unwucht. Unwuchten können bei rotierenden Teilen und mechanischen Konstruktionen Vibrationen verursachen, welche nicht nur zu erhöhtem Verschleiß, sondern sogar zum Versagen eines Bauteils führen können.

Wie werden Linearwellen konfiguriert?

Um eine Linearwelle dauerhaft und zuverlässig einzusetzen müssen Sie im Vorfeld die Anforderungen der geplanten Anwendung und die daraus resultierenden geforderten Eigenschaften der Linearwelle ermitteln.

Um eine, an den für Ihren gewünschten Einsatz angepasste Linearwelle zu konfigurieren können Sie unsere Konfiguration für Linearwellen nutzen.

1. Wählen Sie die passende Basisform aus (z. Bsp. Vollwelle, Hohlwelle, einseitig oder zweiseitig abgesetzt)
2. Wählen Sie die passende Endform für beide Wellenenden aus (z. Bsp. gerade, Innen- oder Außengewinde, konisch). Mehr Informationen finden Sie im Blog Wellenführung Formen.
3. Wählen Sie die passenden Basiseigenschaften aus (z. B. Werkstoff, Härte, Beschichtung, Toleranz). Lesen Sie mehr über Toleranzklassen, geometrische Toleranzen und Oberflächenbehandlung.
4. Wählen Sie die spezifischen Dimensionen (Länge, Durchmesser).
5. Anschließend können Sie die konfigurierte Linearwelle direkt ordern oder ein CAD-Modell (2D-Modell” / 3D-Modell) der konfigurierten Welle aus unserer CAD-Bibliothek herunterladen.

Das heruntergeladene Modell können Sie dann direkt in Ihre CAD-Zeichnung importieren.

Wellenhalter

Wellenhalter sind ein wertvolles Verbindungselement für starre Wellen (Achsen) bzw. Linearwellen. Die in vielen Ausführungen und Materialien erhältlichen Halter für Wellen und Achsen ermöglichen die einfache Einbindung und können meist individuell an Ihre Bedürfnisse angepasst werden. Wellenhalter „klemmen“ die Welle ein, um diese sicher zu halten. Für Loslager und die Lagerung von Rotationswellen wird in der Regel ein Lager mit Gehäuse oder ein Lagerbock verwendet.

Wenn Sie sich für eine der genannten Wellenarten entscheiden müssen, sollten Sie die jeweiligen Anforderungen Ihrer Anwendung berücksichtigen und die optimalen Wellenhalter oder Lagerböcke auswählen.

Die passenden Passfedern

Eine Passfeder ist ein massives, längliches Metallteil, das in eine entsprechend gefräste Passfedernut der Welle eingelegt wird und aus dieser herausragt. Die zugehörige Nabe ist mit einer zur Passfeder passenden, durchgehenden und geräumten Nut versehen und wird axial über die Passfeder geschoben. Um eine axiale Fixierung an der Wellenschulter zu gewährleisten, werden üblicherweise Sicherungsringe oder Nutmutter eingesetzt. Die so umgesetzte Welle-Nabe-Verbindung ist formschlüssig und überträgt bei entsprechender Auslegung zuverlässig Drehmomente von zum Beispiel einer Welle auf ein Zahnrad oder umgekehrt.

Passfedern von MISUMI werden ähnlich zu den in Norm DIN 6885 definierten Formen und Spezifikationen und Keilstahl ähnlich den Spezifikationen der Norm DIN6880 hergestellt.

Qualitätskontrolle für Linearwellen - Wie Sie präzise Ergebnisse erzielen

Bei MISUMI können Kunden Make-to-Order(MTO)-Komponenten entsprechend ihren Spezifikationen anfordern. Dabei stehen verschiedene Geometrien, Endformen und Materialien sowie Oberflächenbeschaffenheiten (unbehandelt, brüniert und vernickelt) zur Verfügung. Der Wellendurchmesser der Komponenten kann zwischen 2 und 50 mm variieren.

Für viele Bauteile verwendet MISUMI die besonders präzisen Toleranzen h5 / g6. Für weitere Informationen nutzen Sie unsere Toleranztabellen nach JIS B0401-1, -2 (1998). Sie sind deckungsgleich mit allen handelsüblichen Toleranzangaben und Richtlinien.

Konfigurieren Sie Ihre Bauteile

Mit dem MISUMI-Konfigurator können Sie Wellen und andere Bauteile frei konfigurieren.

Wählen Sie die Bauteile-Art und stellen Sie die gewünschten Spezifikationen und Merkmale ein.

Abweichend von den Allgemeintoleranzen können Sie hier über unsere Optionstabellen für Toleranzen von Wellen und Schäfte weiter einschränken.