Linearkugel- und Lineargleitlager im Vergleich

Gleiten oder Rollen?

In der Lineartechnik wird gemäß dem Wirkprinzip zwischen zwei Arten von Lagerungen unterschieden: den Gleit- und den Wälzlagern. Beide Seiten haben ganz klar ihre Berechtigung, können sie doch je nach Anforderungen unterschiedliche Vorteile ausspielen. Einer auf Gleitlagerseite: Durch moderne Kunststoffe ist es möglich, komplett auf Schmierung zu verzichten, was in einigen Anwendungen Mehrwert bringt.
Bild: igus GmbH

Historisch betrachtet sind Gleitlager die einfachste und älteste Form der Lagerung. Doch mit der Industrialisierung gewannen Gleitlager und Wälzlager aus Metall zunehmend an Bedeutung. Der Flächenkontakt wurde zum Punktkontakt, weil sich so die Reibung und damit nicht nur die notwendige Antriebskraft reduzieren ließ, sondern auch die Wärmeentwicklung. Auch der Verschleiß und der Bedarf an Schmiermitteln waren im Vergleich zu Gleitlagern geringer.

Gleiten versus Rollen: Eine höhere Kontaktfläche verteilt die Kraft und lässt den Einsatz ungehärteter Gegenlaufpartner zu.
Gleiten versus Rollen: Eine höhere Kontaktfläche verteilt die Kraft und lässt den Einsatz ungehärteter Gegenlaufpartner zu. Bild: igus GmbH

Wälzkörper und -lager

Elementarer Bestandteil aller Wälzlager sind die sogenannten Wälzkörper, in dem häufigsten Fällen Kugeln aus Stahl. Bei Linearkugellagern werden die Wälzkörper in einer Kugelreihe in einem axialen Umlauf bewegt. Die Lastaufnahme erfolgt beim linearen Umlauf immer über die innere Kugelführungsreihe, während die äußere entgegen der Bewegung entlastet zurückgeführt wird. Es gilt die Regel, dass, je mehr Kugeln eingesetzt werden, sich die Belastbarkeit erhöht, damit aber auch Reibung und Verschleiß. Der gegenseitige Kontakt der Kugeln erfordert eine permanente Schmierung der Kugellager. Sie sind deshalb wartungsanfällig und empfindlich gegen Verschmutzung und Feuchtigkeit, weshalb sie oft mit Deck- und Dichtscheiben ausgestattet werden. Der innere Aufbau aus Kugeln und Käfig verursacht außerdem eine Anfälligkeit gegen Stöße und Schwingungen. Folglich ist der Lauf mitunter weder vibrations- noch geräuscharm. Auch die mögliche Laufgeschwindigkeit wird durch die Massenträgheit der Kugeln begrenzt. Insgesamt waren Kugellager aber eine bedeutende technische Neuerung, die lange alternativlos blieben. Durch moderne Werkstoffkunde und neu entwickelte Kunststoffe können Gleitlager in vielen Applikationen aber wieder gleichziehen, sei es z.B. durch hohe Laufleistung oder Wartungsfreiheit.

Bild: igus GmbH

Potenzial von Kunststoff

Moderne Kunststoffe erlauben inzwischen die Herstellung von Polymergleitlagern, die gänzlich ohne Schmierung auskommen. Gleitelemente und Gegenlaufpartner weisen dabei gute Verschleiß- und Reibwerteigenschaften auf. Im Gegensatz zu Metalllagern, die korrosionsanfälllig sind und deshalb gerade im Außeneinsatz ständig geölt oder gefettet werden müssen, sind Kunststofflager vielseitiger verwendbar. Sie sind gegen Feuchtigkeit wie Hitze gleichermaßen widerstandsfähig. Kostspielige Stillstandszeiten durch Wartung oder Ausfall der Maschinen entfallen. Exemplarisch kann der technische Vorteil der Polymergleitlager (auch Gleitbuchsen genannt) gegenüber den Kugellagern (Kugelbuchsen) im Bereich der Linear- und Antriebstechnik nachgewiesen werden. Durch die größere Kontaktfläche und geringere Flächenpressung können auch weichere Wellen- oder Achsenwerkstoffe (z.B. Aluminium oder Kohlefaser) eingesetzt werden, was unter anderem eine Gewichtsreduzierung ermöglicht. Weil kein mechanisches Abrollen harter Reibungspartner und keine Kollision der Wälzkörper erfolgt, erzeugt das Gleiten weniger Geräusche oder Vibrationen. Auch das Aneinanderreihen von Führungsschienen, um größere Hublängen zu ermöglichen, ist mit Lineargleitlagern weitaus einfacher, weil die entstehenden Nuten von Gleitelementen besser überfahren werden können als von Kugeln. Ein materialbedingter Wälzlager-Nachteil besteht in der Begrenzung der zulässigen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen. Die Maximalwerte sind limitiert, gerade bei geringen Lasten. Polymere Gleitbuchsen können hingegen mit hohen Gleitgeschwindigkeiten und Beschleunigungen aufwarten und in vielen Anwendungen die Taktzahlen erhöhen. Der wichtigste Trumpf besteht aber in der höheren Lebensdauer, die sich über Tools berechnen lässt. In den letzten Jahren gab es auch große Fortschritte in puncto Präzision und Reibwerten.

Sensible Anwendungsfelder

Wartungs- und schmiermittelfreie Lineargleitlager finden Anwendung in zahlreichen Branchen. In Produktionsprozessen, die besondere Anforderungen an Robustheit und Unempfindlichkeit gegen Umgebungseinflüsse wie Feuchtigkeit, Chemikalien oder Schmutz stellen, können Systeme mit polymeren Lineargleitlagern als passende Problemlösungen angeboten werden – von der Profilschiene bis zur kompletten Linearachse. So z.B. in der Holz- und Möbelindustrie: Der Holzstaub verursachte durch die ungewollte Verbindung mit den traditionellen Schmiermitteln früher oftmals Produktionsausfälle. Führungen verklebten beziehungsweise die Gleitpartner verschweißten und rissen sich wieder los infolge mangelhafter Schmierung. Igus entwickelte dafür Lineargleitlager, die sich durch einen reibungsarmen Trockenlauf auszeichnen. Mittlerweile haben die entsprechenden Eigenschaften der Lineartechnik Eingang in weitere sensible Anwendungsfelder verschafft. Komplette Lineareinheiten werden in hygienisch empfindlichen Bereichen wie der Medizintechnik und Lebensmittelindustrie, in der Reinraumtechnik und auch bei Hochtemperaturanlagen verbaut und garantieren einen verschmutzungsresistenten und sicheren Antrieb, der hohe Geschwindigkeiten bei geringen Laufgeräuschen ermöglicht.

Seiten: 1 2Auf einer Seite lesen

Das könnte Sie auch Interessieren

Weitere Beiträge

Bild: ©Andreas Schebesta/Schneider Electric GmbH
Bild: ©Andreas Schebesta/Schneider Electric GmbH
Nachhaltig 
erfolgreicher wirtschaften

Nachhaltig erfolgreicher wirtschaften

Wer Nachhaltigkeit als ressourcenschonende und smarte Wirtschaftsweise versteht, kann damit langfristig seine Wettbewerbsfähigkeit und Standortresilienz sichern. Bei der erfolgreichen Umsetzung spielen Robotiklösungen, die von industrieller Bildverarbeitung, digitalen Technologien und künstlicher Intelligenz unterstützt werden, eine entscheidende Rolle. Wie solch eine Lösung aussehen kann, zeigt das KIT-Projekt zum Halbleiter-Recycling.

mehr lesen
Bild: SEW-EURODRIVE GmbH & Co KG
Bild: SEW-EURODRIVE GmbH & Co KG
Movi-C: Systemkompetenz von SEW-Eurodrive

Movi-C: Systemkompetenz von SEW-Eurodrive

Wie viel Systemkompetenz braucht man heute als Antriebsanbieter? Der rote Faden, mit dem SEW-Eurodrive diese Fragestellung zeitgemäß beantwortet, ist fest im Elektronikbaukasten Movi-C verankert. Was genau dahinter steckt, und wie stark das eigene Selbstverständnis davon geprägt wird, erklärt Geschäftsführer Hans Krattenmacher im Interview mit dem SPS-MAGAZIN und dem anschließenden Rundgang durch die Elektronikfertigung in Bruchsal.

mehr lesen
Bild: Stiwa
Bild: Stiwa
Die treibende Kraft der Kompaktautomation

Die treibende Kraft der Kompaktautomation

Modular aufgebaute mechatronische Systeme können heute bei der Kleinteilefertigung die aufeinanderfolgenden Fertigungsschritte als sogenannte Kompaktautomation eigenständig durchführen. Die treibende Kraft der Schieber, Greifer und Schwenkeinheiten sind in erster Linie kleine Linearantriebe und bürstenlose DC-Motoren. Dabei überzeugen die langlebigen Antriebe von Faulhaber mit ihrer Schnelligkeit und Positioniergenauigkeit sowie einer hohen Leistungsdichte.

mehr lesen
Bild: Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG
Bild: Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG
Smart Farming: Mit dem Roboter aufs Feld

Smart Farming: Mit dem Roboter aufs Feld

Wie und vor allem wer kann die Nahrungsproduktion auch in Zukunft effizient umsetzen? Um diese Herausforderungen meistern zu können, braucht der Mensch Unterstützung. Die moderne Automatisierungs- und Antriebstechnik haben das Potential, die Effizienz in der Landwirtschaft erheblich zu steigern. Faulhaber bietet für den Smart-Farming-Bereich bereits ein breites Spektrum passender Antriebe.

mehr lesen
Bild: Thomson Industries Inc.
Bild: Thomson Industries Inc.
Elektrische Alternative zu Hydraulik- oder Pneumatikzylindern

Elektrische Alternative zu Hydraulik- oder Pneumatikzylindern

Elektrische Linearaktoren heben die Materialhandhabung auf ein neues Niveau. Angesichts der digitalen Transformation, die das Potenzial der Automatisierung auf mehr Achsen ausdehnt, sowie elektrischen Linearaktoren, die immer höhere Lasten bewegen, stellen immer mehr Entwickler von Systemen für den Materialfluss hydraulische und pneumatische Antriebssteuerungen auf elektrische um, insbesondere bei neuen Projekten. Entsprechend reagieren die Anbieter von Linearaktoren mit Innovationen, um die Möglichkeiten der automatisierten Materialhandhabung in Bezug auf Lastmanagement, Dimensionierung, Intelligenz, Langlebigkeit, Energieeffizienz, Sicherheit und Ergonomie zu erweitern.

mehr lesen