Profilschienenführung

Nie mehr Nachschmieren ?

Eine hohe Verfügbarkeit in der Automatisierung ist eng ver- knüpft mit dem Wartungsaufwand – auch in der Lineartechnik. Ideal wäre also eine Schienenführung, die unter bestimmten Bedingungen über die gesamte Lebensdauer mit einer werks- seitigen Erstbefettung auskommt. Und genau das ermöglicht Bosch Rexroth mit einem neuen Konzept.

Die eLine-Kugelschienenführung ermöglicht aufgrund der Hybridtechnologie eine hohe Präzision. So werden in dem manuell geführten Portalhandling alle entstehenden Momente infolge einer Last allein von diesen Führungen aufgenommen.

Wer erinnert sich noch daran, dass früher bei der Lichtmaschine im Auto regelmäßig die Kohlebürsten gewechselt werden mussten? Heute beherrschen nur noch Fans von Oldtimern diesen Eingriff; denn schon lange haben sich wartungsfreie Lichtmaschinen als Stand der Technik durchgesetzt. Diese Anforderung stellen auch Konstrukteure an immer mehr Bauteile gerade in technisch komplexen Umgebungen wie der Automatisierung. Denn das verringert den Wartungsaufwand für den Endanwender und damit die Gesamtkosten über den kompletten Lebenszyklus der Produkte. Gleichzeitig sinkt das Risiko von Maschinenschäden durch Wartungsfehler. Vor allem eröffnen zuverlässig wartungsfreie Komponenten neue konstruktive Freiheitsgrade. Schon mit der Entwicklung der eLine-Profilschienenführung hatte Rexroth die Anwendungsmöglichkeiten der konventionellen Linearführungen stark erweitert - diese Technik basiert auf einer hybriden Materialkombination. So bestehen die Grundkörper der Schienen und der Führungswagen aus einer Aluminium-Knetlegierung, und das spart rund 60 Prozent Gewicht im Vergleich zu Stahlausführungen. Kugeln und Laufrollen, deren Laufflächen im Führungswagen sowie die Laufflächen der Profilschienen sind in gehärtetem Legierungsstahl ausgeführt. Damit verbinden diese Profilschienenführungen eine hohe Belastbarkeit mit hoher Wirtschaftlichkeit. Darüber hinaus stellen sie geringere Anforderungen an den Montageuntergrund und gleichen Unebenheiten besser aus als die reinen Stahlführungen. Das vereinfacht nicht nur die Montage sondern erschließt auch zahlreiche neue Anwendungen, für die konventionelle Linearführungen bislang zu teuer oder zu anspruchsvoll waren.

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Jetzt hat Rexroth in dieser Technologie die Minimalmengenschmierung zu Life-Long-Lube (3L) weiter entwickelt. Diese wird sowohl bei den Kugel- als auch in den Laufrollenwagen eingesetzt. So werden die Kugelführungswagen mit zwei Kugelreihen und die Laufrollenwagen mit zwei oder vier gehärteten Laufrollen serienmäßig erstbefettet und mit einer Dichteinheit ausgeliefert. Damit erreichen sie unter adäquaten Betriebslasten Laufleistungen bis zu 30.000 Kilometer ohne Nachschmierung. Das entspricht 15 Millionen Arbeitszyklen bei einem Hub von 1.000 Millimetern. Dabei beruhen die Herstellerangaben sowohl auf den nach DIN vorgenommenen Berechnungen als auch auf ausführlichen Testreihen mit Serienprodukten. Die nominelle Lebensdauer der Wälzlager und Laufrollen mit Erstbefettung errechnet sich nach der Formel (C/F)³ x 105. Dabei steht „C“ für die dynamische Tragzahl des eLine-Profilschienen-Führungswagens und „F“ für die äquivalente Belastung im Betrieb. Sie berücksichtigt dynamische Belastungen, die Momente um alle drei Achsen sowie die dynamischen Torsions- und Längsmomente.

Laufleistung bis 30.000 Kilometer

Darüber hinaus spielen die konkreten Betriebsfaktoren als Multiplikator für diese Einzelbelastungen eine entscheidende Rolle: Während der Handbetrieb mit einem Faktor kleiner 1 die Lebensdauer erheblich verlängert, wächst die Beanspruchung mit höherer Dynamik und steigender Umgebungsverschmutzung. Unter normalen Bedingungen, also in der Gebäudeautomation, als Türführung oder Verschiebevorrichtung, im Handlingbereich und auch bei Nebenachsen von Maschinen mit geringer Verschmutzung, bewegt sich dieser Betriebsfaktor zwischen 1 und 1,5.
Bei einem Verhältnis der äquivalenten Belastung zur dynamischen Tragzahl von 0,15 beträgt die nominelle Lebensdauer der Linearachse statistisch abgesicherte 30.000 Kilometer. Bis zu dieser Laufleistung reicht unter normalen Bedingungen die Erstbefettung aus. Bei geringerer Belastung kann die tatsächliche Lebensdauer die nominelle Lebensdauer überschreiten. Dann muss der Anwender gegebenenfalls nach diesen 30.000 Kilometern nachschmieren. Mit steigendem Verhältnis der äquivalenten Belastung zur dynamischen Tragzahl fällt die nominelle Lebensdauer stark ab und erreicht den Bereich der Wartungsfreiheit. Ab einer Belastung des 0,4-fachen der dynamischen Tragzahl empfiehlt das Unternehmen grundsätzlich den Einsatz einer größeren Baugröße. Aufgrund des 3L-Konzepts erreichen die neuen Kugel- und -Laufrollenschienenführungen bei entsprechender Dimensionierung Laufstrecken, die je nach Hub viele Millionen Zyklen und damit in der Regel die gesamte Lebensdauer von Maschinen und Automatisierungsvorrichtungen abdecken. Mit umfangreichen Untersuchungsreihen in den nach ISO 9001:2000 zertifizierten Testfeldern wurden diese theoretischen Werte mit eLine-Profilschienenführungen aus der Serienfertigung validiert.

Bei den Profilschienenführungen der Baugrößen 15, 20 und 25 kann der Anwender gleichermaßen Kugel- und Laufrollenwagen auf derselben Führungsschiene einsetzen. Für Anwendungen in der Nahrungsmittel- und Verpackungsindustrie, der Medizintechnik oder der Elektronikindustrie bietet Rexroth die Profilschienen auch mit korrosionsbeständigen Stahleinlagen nach EN 10088 an. Die hohen Tragzahlen der Normalausführung von bis zu 16.000 N bleiben dabei erhalten und gelten für alle vier Hauptbelastungsrichtungen. Die eLine-Laufrollenführungswagen sind immer mit korrosionsbeständigen Laufrollen ausgestattet. Die Profilschienen liefert der Hersteller in den beiden Genauigkeitsklassen N und E in kundenspezifischen Längen bis zu 4.000 Millimeter in einem Stück. Damit gehört auch bei zahlreichen Anwendungen im Handlingbereich und der Gebäudeautomation das Nachschmieren ebenso der Vergangenheit an, wie das Auswechseln der Kohlebürsten in modernen Lichtmaschinen. Volker Desch, Bosch Rexroth / Dr. Peter Stipp
HMI, Halle 3, Stand B46

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