Tipps zur Planung
Linearsysteme in rauen Umgebungen
Lineare Achssteuerungssysteme sind einer Vielzahl rauer Industrieumgebungen ausgesetzt. Die sorgfältige Spezifizierung und Auswahl der einzelnen Systemkomponenten, genauso wie eine wohl überlegte Planung, kann die Risiken bei solchen Einsatzbedingungen deutlich reduzieren.

Ein entscheidender Schritt bei jeder Planung eines Linearsystems besteht darin, die Umgebungsbedingungen zu verstehen, unter denen das System zum Einsatz kommen wird: zu erwartende Temperaturen, Staub- und Schmutzaufkommen, Kontakt mit Chemikalien oder Strahlwasser, Vibrations- und Stoßbelastungen sowie Strahlungen. Anwender sollten diese Hauptfaktoren dokumentieren, bevor sie Werkstoffe auswählen. Um auf Grundlage objektiver Fakten zu arbeiten, sollten konkrete Daten gesammelt und Störungsfälle bei Vorgängerprodukten untersucht werden. Als nächstes ist ein Validierungsplan zu entwickeln, der Tests sowohl zur Langlebigkeit als auch in Bezug auf die Umgebungsbedingungen enthält. Auf diese Weise stellt der Anwender sicher, dass die gewählten Werkstoffe die erwartete Lebensdauer und Standzeiten mitbringen. Zudem bietet sich die Nutzung eines sogenannten HALT-Prüfverfahren (Highly Accelerated Life Testing), das die Komponenten progressiv steigenden Umgebungsbelastungen aussetzt, die am Ende deutlich über den realen Betriebsbedingungen liegen. In der Entwicklungsphase durchgeführt, lassen sich so Konstruktionsprobleme und Schwachstellen aufdecken.

Auswahl der Komponenten

Moderne Dimensionierungs- und Auswahlwerkzeuge helfen, die Umgebungsaspekte eines Linearsystems zu berücksichtigen. Nutzer geben die wichtigen Anwendungsparameter wie die Belastung/Lebensdauer der Linearlager und Kugelgewindetriebe oder deren kritische Drehzahl ein. Außerdem wählen sie Umgebungsbedingungen, von denen die Auswahl der passenden Werkstoffe, Gehäuseausführungen und Schmierpläne abhängt. Entsprechend der gewählten Faktoren empfiehlt das Tool daraufhin weitere Ausstattungsmerkmale der Lineareinheit um den Umgebungsbedingungen stand zu halten. Die Kugelführung oder Auflageschiene, Welle oder Aluminiumoberfläche stützt das Lager und ist in der Regel in Standardstahl, Edelstahl, beschichtet oder verchromt erhältlich. Die Linearlager bestimmen Traglast und Lastmoment des gesamten Systems. Mögliche Ausführungen sind Lager mit Rundschiene, Profilschienen sowie Rollen- oder Polymerführungen. Die meisten sind als standardmäßig korrosionsfeste Linearlager oder als Polymer-Gleitlager erhältlich. Schrauben, Bolzen und Muttern, die die Lineareinheit zusammenhalten, werden üblicherweise in Standard- oder Edelstahlausführung angeboten. Zur Abdichtung oder zum Schutz einer Lineareinheit reichen die Möglichkeiten von Manschetten oder Hüllen bis zur vollständigen Kapselung. Schließlich kann bei der Schmierung zwischen Standard- oder Reinraum-Schmiermittel gewählt werden. Korrosionsfeste Linear- bzw. Polymer-Gleitlager eignen sich für Einsatzbereiche wie in Reinräumen, bei Heiß- oder Strahlwasser-Anwendungen, bei Chemikalien-Sprühnebel sowie bei der Verwendung von chemischen Reinigungsmitteln.

Lösungen nach Umgebungsszenario

In normalen Produktionsumgebungn ist ein gewisses Maß an Staubentwicklung und Feuchtigkeit zu erwarten, aber das Personal arbeitet in dieser Umgebung normalerweise ohne jegliche Schutzausrüstung (Masken, Atemschutzgeräte, Staub- oder Chemikalien-Abzugshauben). Standard-Bauteile aus Aluminium und Stahl sind in solchen Umgebungen ausreichend, da kaum Gefahr ernsthafter Staub- oder Korrosionsbelastung besteht. Abdeckungen sind nicht erforderlich.

Mittlere bis schwere Staubbelastung

In dieser Umgebung besteht eine derart hohe Belastung durch Staubpartikel in der Luft, dass die Arbeiter einen Atemschutz benötigen. Zu den Branchen mit hoher Staubbelastung gehören beispielsweise Papiermühlen sowie Fabriken mit großen Polieranlagen. Auch hier sind Standard-Stahlbauteile ausreichend, da keine Korrosion zu erwarten ist. Vielmehr ist das Eindringen von Partikeln in das Lager, die Kugellaufbahnen und den Antriebsmechanismus zu verhindern. Für große Partikel ist ggf. eine Faltenbalg-Manschette oder eine Aluminium-Hülle ausreichend. Bei feineren Partikeln muss das Linearsystem mit einer zuverlässigen Abdichtung versehen werden. Eine solche Abdichtung kann auf zwei Arten realisiert werden. Die erste ist eine Magnetbanddichtung, bestehend aus magnetischen Edelstahlbändern, die vom einen Ende des Kanals in der Tragkonstruktion bis zum anderen reichen. Die Bänder werden an den Endkappen befestigt und bleiben durch Federdruck immer gespannt. Das Band läuft durch eine Vertiefung des Schlittens, sodass es kurz vor und nach dem Schlitten von den Magneten abgehoben wird. Die zweite Abdichtung in Form von Kunststoff-Abdeckbändern verwendet passende Gummistreifen, die wie der Zip-Verschluss eines Gefrierbeutels im Aluminiumprofil einrasten. Durch die ineinandergreifenden Feder- und Nutprofile entsteht eine Labyrinthdichtung, die das Eindringen von Partikeln verhindert. Bei der Schmierung kann zwischen Standard- oder Reinraummittel gewählt werden.

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Thematik: Allgemein
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