Eine Hand hält unterschiedliche Arten von Linearführungen wie einen Fächer ausgebreitet

Welche Kriterien müssen Einkäufer beachten, damit Linearführungen lange reibungslos laufen? (Bild: Igus)

Ob Gebäudetechnik, Maschinenbau oder Handlingsysteme: Überall wo Lasten geradlinig bewegt werden müssen, kommen Linearführungen zum Einsatz. Als Schnittstelle zwischen feststehenden und bewegten Maschinenteilen beeinflussen sie die Maschineneigenschaften maßgeblich. An erster Stelle kommt es bei der Suche nach der optimalen Linearführung auf die individuellen Anforderungen der Anwendung an: von Parametern wie

  • Belastung,
  • Geschwindigkeit
  • Beschleunigung,
  • Temperatur,
  • Hygieneanforderungen.

Um die Maschinenelemente zu bewegen, stehen zwei Prinzipien zur Auswahl: Gleiten oder Rollen. Lange Zeit galten Wälzführungen, bei denen Kugeln oder andere Wälzkörper verwendet werden, als das Nonplusultra – punkten sie doch durch Führungsgenauigkeit und geringe Reibung. Die Entwicklung von Hochleistungskunststoffen hat jedoch einen neuen Standard in puncto Wartungsfreiheit gesetzt und so die Karten bei der Frage ‚Gleiten oder Rollen?‘ neu gemischt.

Kunststofflinearführungen haben in den letzten Jahren nicht nur von großen Fortschritten bei Präzision und Reibwerten profitiert, sondern sind aufgrund der eingesetzten Fertigungsverfahren auch kosteneffektiver. Ihr wichtigster Trumpf besteht aber in der höheren Lebensdauer.

Checkliste für den Einkauf von Lineartechnik

  • Welche Lasten, Beschleunigungen und Geschwindigkeiten wirken auf die Linearführung?
  • Welchen Umgebungsbedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit, Schmutz) ist die Linearführung ausgesetzt?
  • Welche branchenspezifischen Regularien muss die Linearführung erfüllen?
  • Ist die Linearführung ab Lager erhältlich und wie schnell kann sie geliefert werden?
  • Welche Beratungsmöglichkeiten (telefonisch, vor Ort, per Chat) bietet der Hersteller an?
  • Stehen Online-Tools als Auswahlhilfe zur Verfügung?
  • Können individuelle Sonder­lösungen realisiert werden?
Multifunktionsroboter
Die Einsatzgebiete von drylin-Lineartechnik sind vielfältig, wie hier in einem Multifunk­tionsroboter, der die Weltmeere vor Kontaminierungen schützt. (Bild: Igus)

Weniger Gewicht bringt viele Vorteile

Für eine maximale Lebensdauer der Lineartechnik gilt es, Reibung und Verschleiß möglichst gering zu halten. Wälzführungen sind leichtgängig, da ein Punktkontakt zwischen Kugeln und Laufbahn besteht, wodurch der Verlust durch Rollreibung minimal ist. Auch große Lasten können so bewegt werden, doch hier gilt: Je belastbarer die Linearführung sein soll, desto mehr Kugeln werden benötigt. Und mehr Kugeln bedeuten mehr Reibung und Verschleiß sowie eine verringerte Laufgeschwindigkeit durch Massenträgheit.

Gleichzeitig ist der Druck auf die Kontaktflächen so hoch, dass nur Schienen und Wellen aus gehärtetem Stahl oder Edelstahl einsetzbar sind. Gleitführungen arbeiten hingegen großflächig auf Schiene oder Welle. Durch die größere Kontaktfläche und damit geringere Flächenpressung lassen sich günstigere und weichere Werkstoffe wie Aluminium und nichtmetallische Komponenten einsetzen. Dadurch ist die Konstruktion nicht nur deutlich leichter, sondern ermöglicht auch einen geräuscharmen Lauf.

Nicht zuletzt bedeutet weniger Masse auch weniger Energieverbrauch bei der Bewegung von ganzen Maschinenteilen oder Desktop-Geräten, die manuell umgesetzt werden muss.

Tribopolymere: Sauber und schonend für die Umwelt

Gleichzeitig rücken Umweltfragen immer mehr in den Fokus und stellen neue Herausforderungen an Linearführungen. Wälzführungen haben in dieser Hinsicht einen klaren Nachteil: Der gegenseitige Kontakt der metallischen Wälzkörper erfordert permanente Schmierung – und diese kann in die Umwelt gelangen. Eine weitere unerwünschte Konsequenz: Das Maschinenelement muss regelmäßig gewartet werden und ist oftmals empfindlich gegenüber Verschmutzungen, die am Schmiermittel gebunden werden.

Vorzeitiger Verschleiß ist somit nicht auszuschließen. Außerdem kann nicht nur das Produkt das Linearsystem verunreinigen, sondern Schmiermittel oder Abriebpartikel von der Linearführung können auch das Produkt kontaminieren. Das Schmieren, Reinigen und Warten von Anlagen kostet wertvolle Zeit, Geld und Produktivität.

Ausgezogene Schublade, die die Linearführung an der Seite zeigt
Verschleißfeste und langlebige Linearsysteme von igus als platzsparende Lösung auf engem Raum – zum Beispiel in praktischen Multifunktionsmöbeln. (Bild: Igus)

Gleitführungen sind hingegen für den Trockenlauf ausgelegt. Somit verursachen sie keine Verunreinigungen durch Fett oder Öl und sind schonender für die Umwelt. Die größere Kontaktfläche bedeutet in der Regel mehr Reibung, doch um diese zu verringern, setzt der motion plastics Spezialist igus auf Gleitelemente beziehungsweise Linearlagerfolien aus Tribopolymeren – sprich Kunststoffe, die auf Reibung und Verschleiß optimiert sind.

Die verschiedenen iglidur-Werkstoffe enthalten Festschmierstoff-Partikel, sodass die Lagertechnik keine Schmierung benötigt und staub- sowie schmutzunempfindlich ist. Außerdem fallen im Vergleich zu Wälzführungen bis zu 40 % geringere Anschaffungskosten und keine zusätz­lichen Betriebskosten an. Auch wer nach einer schnellen Lösung sucht, wird fündig – denn die drylin-Produkte von igus sind schnell ab Lager lieferbar.

Höhere Lebensdauer dank hochwertiger Komponenten

Anlagen profitieren somit von einer hohen Lebensdauer, die sich bei den Igus-Produkten in nur wenigen Schritten online berechnen lässt. Möglich ist dies dank zahlreicher Versuche unter verschiedensten, realen Bedingungen im hauseigenen und weltweit größten Testlabor der Branche. Am Ende einer langen Laufzeit kann man die Kunststoffelemente einfach wechseln, ohne die anderen Teile der Führung austauschen zu müssen.

Igus investiert mit der eigenen Materialforschung in Lösungen, welche die bisherigen Leistungsgrenzen der Kunststoffe verschieben – für mehr Präzision, geringere Reibwerte und die anwendungsspezifische Verbesserung der Materialeigenschaften. Ob Profil-, Schienen-, Wellen-, Prismen- oder Teleskopführungen – mit der Auswahl von hochwertigen Einzelteilen lässt sich jedes drylin-Linearsystem an den individuellen Anwendungsfall anpassen.

Reinigungsroboter
Beispiel Reinigungsroboter: Die Gleitführungen von igus sind durch ihre Schmierfreiheit und Korrosionsbeständigkeit absolut wartungsfrei – und hinterlassen keine umwelt­belastenden Rückstände. (Bild: Igus)

Anwendungsfall bestimmt die Ausführung

Garantiert festen Halt bieten zum Beispiel die drylin-N-Prismenführungen mit wählbarer Vorspannung. ­Diese ermöglicht eine präzise und kontrollierte Verstellung ohne jeglichen Stick-Slip-Effekt. Für eine besonders leichte Bauweise stellt Igus auch Vollkunststoffprodukte wie die weltweit erste Polymer-Teleskopschiene her.

Wartungs- und schmiermittelfreie Lineartechnik wie aus dem drylin-Programm findet auch Eingang in Anwendungsfelder mit hohen Hygieneanforderungen – ob Medizintechnik, Lebensmittelindustrie oder selbst im Reinraum. Hier erfordern rechtliche Vorschriften oftmals den Einsatz von Edelstahl. Daher arbeitet igus auch an neuen Lösungen wie einer Linearführung aus Edelstahl mit Kunststoffgleitelementen und FDA-Konformität.

Unabhängig vom Anwendungsfall gilt: Wartungen planen statt vom Maschinenstillstand überrascht werden. Ein Wechsel auf ein gleitführendes System kann laufende Betriebskosten reduzieren und signifikante technische Verbesserungen erreichen, die auf einen störungsfreien Betriebsablauf und eine hohe Lebensdauer einzahlen. Überall dort, wo es besondere Anforderungen an Robustheit und Unempfindlichkeit gibt, können Gleitführungen in Kombination mit tribologisch optimierten Hochleistungspolymeren ihre Vorteile ausspielen.

Portrait Johannes Franzen
Johannes Franzen jr. ist einer der Geschäftsführer beim Familienunternehmen Johannes Franzen GmbH & Co. KG. (Bild: Privat)

Drei Fragen an ... Johannes Franzen jr.

Für welchen Einsatz kaufen Sie Lineartechnik ein?

Wir setzen Igus-Lineartechnik für den Franzen-Hobelzahnkettenschärfautomat SA6 und den Messerschärfautomat F33“ ein. Für beide Maschinen fertigt uns die Firma Igus Sonderlineareinheiten.

Welche Parameter sind für Sie bei der Auswahl des richtigen Lieferanten wichtig?

Qualität und Zuverlässigkeit stehen für uns bei der Auswahl geeigneter Lieferanten klar im Fokus. Damit einher geht eine faire Preispolitik sowie die geographische Lage des jeweiligen Lieferanten. Wenn man sich dann noch auf kommunikativer Ebene versteht, steht einer guten Zusammenarbeit nichts im Wege.

Sind TCO-Betrachtungen und Lebensdauer­berechnungen für Sie wichtig ?

Wir testen insbesondere neue Komponenten immer direkt auf unseren Maschinen unter Realbedingungen. Dabei legen wir verschiedene Krite­rien/Parameter fest, die für uns Voraussetzung für den späteren Serieneinsatz sind. TCO-Betrachtungen und theoretische Berechnungen spielen für uns eher eine untergeordnete Rolle. Wir setzen stattdessen auf eine Lebensdauerbetrachtung im Einsatz der jeweiligen Komponenten.

Das Unternehmen: Igus

Die Igus GmbH entwickelt und produziert motion plastics. Diese schmierfreien Hochleistungskunststoffe verbessern die Technik und senken Kosten überall dort, wo sich etwas bewegt. Bei Energiezuführungen, hochflexiblen Kabeln, Gleit- und Linearlagern sowie der Gewindetechnik aus Tribopolymeren führt igus weltweit die Märkte an. Das Familienunternehmen mit Sitz in Köln ist in 35 Ländern vertreten und beschäftigt weltweit 4.500 Mitarbeitende. 2021 erwirtschaftete Igus einen Umsatz von 961 Millionen Euro.

Die Forschung in den größten Testlabors der Branche produziert laufend Innovationen und mehr Sicherheit für die Anwender. 234 000 Artikel sind ab Lager lieferbar und die Lebensdauer ist online berechenbar. In den letzten Jahren expandierte das Unternehmen auch durch interne Start-ups, zum Beispiel für Kugellager, Robotergetriebe, 3D-Druck, die Plattform RBTX für Lean Robotics und intelligente ‚smart plastics‘ für die Industrie 4.0. Zu den wichtigsten Umweltinvestitionen zählen das ‚chainge‘-Programm – das Recycling von gebrauchten e-ketten – und die Beteiligung an einer Firma, die aus Plastikmüll wieder Öl gewinnt.

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