Als eine Art der Linearsysteme werden euch im Folgenden die Linearführungen vorgestellt. Linearführungen zählen zu den wichtigsten Führungssystemen auf dem Markt, dies liegt insbesondere daran, dass sie universell eingesetzt werden können.
Arten von Linearführungen
Hauptsächlich wird zwischen zwei Arten von Linearführungen unterschieden: Wellen- und Schienenführungen. Beide lassen sich in verschiedene Typen unterteilen. Typen der Wellenführungen sind Kugelbuchsenführungen, Kugelkäfigführungen und Nutwellenführungen. Für die Schienenführungen, die auch als Profilschienenführungen bezeichnet werden, lassen sich vier zentrale Typen aufzählen, dazu gehören die Laufrollenführungen, die Flachschienenführungen, die Kugelführungen und die Rollenführungen. Diese können zum Teil noch weiter differenziert werden, die nachfolgende Tabelle dient dabei einem allgemeinen Überblick.
| Art | Typen | Bild | Untertypen |
Wellenführungen | Kugelbuchsenführungen |  | • Standard-Kugelbuchsen • Super-Kugelbuchsen • Kugelhülsen |
| Kugelkäfigführungen | |||
| Nutwellenführungen |  | ||
Schienenführungen
| Laufrollenführungen |  | |
| Flachschienenführungen | • Rollenumlaufschuhe | ||
• Kugel-, Rollen- oder Nadelkäfige | |||
| Kugelführungen |  | • Kugelführungen ohne/mit Kugelumlauf Die Unterscheidungen sind jeweils für sich anwendbar. Es können auch mehrere Kriterien zutreffen. | |
| Rollenführungen |  | • Rollenführungen ohne/mit Rollenumlauf Die Unterscheidungen sind jeweils für sich anwendbar. Es können auch mehrere Kriterien zutreffen. |
Wenn euch nicht nur die Arten von Linearführungen interessieren, sondern auch, welche Berechnungsgrundlagen beachtet werden müssen und wie die Montage abläuft, werdet ihr in den entsprechenden Beiträgen auf lineartechniklernen.de dazu fündig.
Wellenführungen
Alle Wellenführungen besitzen kugelförmige Wälzkörper und haben Punktkontakt zu Rundwellen oder Flächenkontakt mit der Laufbahn von Nutwellen. Sie dienen in der Regel für axiale Bewegungen.
Kugelbuchsenführungen
Kugelbuchsenführungen werden umgangssprachlich auch als „Kugelbuchsen“, „Kugelbüchsen“ oder „Linearkugellager“ bezeichnet. Da sie keine Laufbahn in den dazugehörigen Wellen besitzen, ist der Wälzkontakt ein Punktkontakt. Standard-Kugelbuchsen bestehen aus einem massiven Außenzylinder, hinter dem sich Kugeln und Käfig befinden und Super-Kugelbuchsen aus einem Kunststoffgrundkörper, in den Stahlteile mit den Laufbahnen eingelegt sind. Es kann zudem eine (inkorporierte) Dichtung verwendet werden. Kugelbuchsenführungen werden zum Beispiel häufig in Computern, (3D-)Druckern sowie in der Verpackungsindustrie verwendet.
Eine ähnliche Systematik wie die Standard-Kugelbuchsen besitzen die Kugelhülsen, insbesondere in Bezug auf Aufbau und Funktionsweise. Während erstere einen massiven Außenkörper besitzen, werden Kugelhülsen aus einem tiefgezogenen Blech hergestellt, weshalb sie als kostengünstiger als Kugelbuchsen betrachtet werden können.
Kugelkäfigführungen
Auch Kugelkäfigführungen besitzen Kugeln als Wälzkörper. Sie zeichnen sich durch Präzision in der Bewegung aus und sind dazu fähig, hohe Lasten aufzunehmen. Da Kugelkäfigführungen keinen Kugelumlauf besitzen, sind die Bewegungen absolut gleichmäßig und ruckfrei. Zu den Einsatzgebieten von Kugelkäfigführungen gehören unter anderem Säulenführungen von Pressen, aber auch Anwendungen in der Messtechnik.
Nutwellenführungen
Muttern von Nutwellenführungen sind auf einer Welle montiert, welche Kugellaufbahnen besitzt. Neben der Nutwelle ist ein weiterer wichtiger Bestandteil ein Mutternkörper, in dem sich Kugeln und Käfig befinden. Optional kann eine Dichtung verwendet werden. Nutwellen besitzen in eine Rundwelle geschliffene Laufbahnen. Dadurch haben die Wälzkörper der Nutwellenführungen Flächenkontakt zur Laufbahn. Einsatzgebiete von Nutwellen sind beispielsweise die Verpackungs- oder Druckmaschinenindustrie.
Schienenführungen
Schienenführungen lassen sich in vier zentrale Typen (Laufrollenführungen, Flachschienenführungen, Kugelführungen und Rollenführungen) unterscheiden, die teilweise noch in sich genauer differenziert werden.
Laufrollenführungen
Die Führungswagen von Laufrollenführungen enthalten speziell geformte Laufrollen. Die Laufrolle ist vergleichbar mit Wälzlagern, jedoch mit profiliertem Außenring. In eine Aluminiumschiene eingepresste geschliffene Wellen oder massive Stahlschienen können die Laufbahn der Laufrolle sein. Vorteile der Laufrollenführungen gegenüber Linearführungen sind sehr hohe Geschwindigkeiten bei relativ geringer Reibung sowie die Tatsache, dass sie allgemein als kostengünstig gelten. Verwendet werden Laufrollenführungen in der Automationstechnik (Roboter, Förderbänder), in Schutztüren von Werkzeugmaschinen sowie in medizinischen Geräten.
Flachschienenführungen
Zu Flachschienenführungen gehören die heute kaum noch verwendeten Rollenumlaufschuhe sowie Kugel-, Rollen- oder Nadelkäfige. Rollenumlaufschuhe besitzen einen zylindrischen Wälzkörper, es gibt somit Linienkontakt zur Laufbahn. Die Rollen bewegen sich um einen Tragkörper, der einen Führungssteg in Laufrichtung hat. Rollenumlaufsschuhe besitzen einen theoretisch unbegrenzten Hub. Sie sind hochtragfähig und hochsteif, können aber nur in radialer Richtung Kräfte aufnehmen. Rollenumlaufschuhe wurden in der Vergangenheit in Anwendungen, in denen höchste Tragfähigkeit und Steifigkeit gefordert sind, wie zum Beispiel in Werkzeugmaschinen, eingesetzt. Kugel-, Rollen- und Nadelkäfige halten die Wälzkörper auf Abstand zueinander und verhindern somit eine gegenseitige Berührung, dazu haben sie die Aufgabe, die Wälzkörper achsparallel zu führen und damit Schränkungseffekte zu minimieren. Nadelkäfige bieten sich für Anwendungen mit hohen Belastungen an. Zentraler Vorteil ist, dass sie leicht und kompakt sind, das heißt, sie benötigen wenig Bauraum. Käfigführungen haben konstruktionsbedingt einen begrenzten Hub. Alle Käfigführungen haben zudem eine relativ geringe Reibung und bewegen sich absolut ruckfrei. Sie werden in Laborgeräten, Mikroskopen oder der Messtechnik eingesetzt.
Kugelführungen
Die Wälzkörper der Kugelführungen sind Kugeln und haben Flächenkontakt mit der Laufbahn. Bezüglich ihrer Merkmale lassen sie sich, anders als die meisten zuvor erwähnten Arten von Linearführungen, nicht in verschiedene Untertypen unterteilen. Versionen der Kugelführungen werden anhand ihres Aufbaus kategorisiert, dabei sind eine oder mehrere folgende Unterscheidungen anwendbar. Kugelführungen gibt es in Ausführung ohne und mit Kugelumlauf. Besitzen sie keinen Kugelumlauf, legen die Wälzkörper den halben Weg des Tisches zurück, wenn sie hingegen einen Kugelumlauf haben, bewegen sich die Wälzkörper in einem geschlossenen Umlauf im Führungswagen. Von Kugelführung zu Kugelführung gibt es Unterschiede in Hinblick auf ihre Laufbahnen, so können sie zwei, vier, sechs oder acht Laufbahnen besitzen. Darüber hinaus können die Laufbahnen in X- oder O-Anordnung arrangiert sein (NTN bietet ausschließlich Kugelführungen mit Laufbahnanordnung in X-Anordnung an). Außerdem ist es möglich, die Kugelführungen mit oder ohne Kugelkette anzuwenden. Einsatzgebiete gibt es in fast allen Industriezweigen, ganz besonders im Werkzeugmaschinenbau, der Automatisierungstechnik, der holzverarbeitenden Industrie sowie der Halbleiter- und Elektronikfertigung.
Rollenführungen
Wie ihr Name verrät, besitzen Rollenführungen Rollen als Wälzkörper. Der Wälzkontakt ist dementsprechend ein Linienkontakt, somit sind Rollenführungen im Vergleich zu Kugelführungen hochbelastbar und weisen eine hohe Steifigkeit auf. Eine Verwendung ohne und mit Rollenumlauf ist möglich (vergleichbar mit dem Kugelumlauf, siehe vorheriger Absatz für weitere Infos). Wie bei den Kugelführungen sind Laufbahnanordnungen in X- oder O-Anordnung möglich, zudem können Rollenführungen entweder mit oder ohne Rollenkette ausgeführt werden. In Anwendungen, die eine hohe Belastbarkeit und zugleich hohe Steifigkeit erfordern, bietet sich an, Rollenführungen zu nutzen, so zum Beispiel in Werkzeugmaschinen.
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