Leitfaden für Linearlager - Kugellager vs. Gleitlager

Die Auswahl eines passenden Linearlager-Systems kann sich schwierig gestalten. Jede Art von Linearsystem hat ihre Vor- und Nachteile. Dieser Leitfaden soll Ihnen dabei helfen, die beste Lösung für Ihre Anforderungen auszuwählen, um nachfolgende Enttäuschungen über die Leistung des gewählten Systems zu vermeiden.

Generell gibt es zwei verschiedene Typen: Rollen- und Gleitlager-Linearsysteme. Lassen Sie uns zwei entscheidende Einflussgrößen für die Auswahl des für Sie passenden Linearlagers näher betrachten – Last und Verstellbarkeit.

Es ist wichtig, die für den Benutzer passende Verstellkraft zu finden. Haben Sie schon einmal versucht, den Sitz in Ihrem Auto zu verstellen und Sie sind entweder zurückgeflogen, oder konnten ihn kaum bewegen? Das ist eine Folge einer falschen Verstellkraft.

Bei der Verstellkraft handelt es sich um eine physikalische Größe. Die Reibung, die das Kugellager bzw. die Linearschlitten erzeugen, und die aufgebrachte Last ergeben die daraus resultierende Verstellkraft. Kugellager haben eine viel geringere Reibung als Gleitlager (ca. 10 mal geringer) und sind daher die erste Wahl, wenn Sie einen minimalen Verstellaufwand anstreben. Die tatsächlich erreichbaren Werte variieren natürlich stark in Abhängigkeit der verwendeten Materialien, des Schmierfettes und der Betriebstemperatur.

Bei der Konstruktion eines linearen Systems ist es wichtig, ein entsprechendes Gleichgewicht zwischen Last, Reibung und Verstellaufwand zu definieren.

Soll das Linearlager beispielsweise schwere Lasten tragen und soll gleichzeitig der Verstellaufwand so gering wie möglich sein, sind lineare Kugelsysteme die perfekte Wahl (100 kg Last ergeben eine Verstellkraft von etwa 10 N).

Lineare Gleitlager können jedoch vor allem für Anwendungen ohne hohe Lastanforderungen eine bessere Option sein.

Länge

Kugellager sind so konstruiert, dass sie keinen Schlupf haben. Die äußere und die innere Schiene sind miteinander verbunden. Während der Bewegung des Systems dreht sich die Stahlkugel im Linearkugellager gegen die äußere und innere Schiene. Das bedeutet, dass die mögliche Verstelllänge von Linearkugelsystemen sowohl von der Länge der inneren als auch der äußeren Schiene abhängt. Lineargleitsysteme sind hier im Vorteil – da die Gleiter an der Innenschiene befestigt werden, hängt die Verstelllänge nur von der Länge der Außenschiene ab. 

Schmierung und Wartung

Lineargleitsysteme sind selbstschmierend. Während der Nutzung des Systems werden kleine PTFE-Partikel vom Lineargleiter abgenutzt und haften an den Schienen. Dies führt in Kombination mit dem niedrigen Reibungskoeffizienten von PTFE zu einem Selbstschmiereffekt, bei dem kein Fett benötigt wird. PTFE-Elemente wirken wie eine Dichtung, die die Gleitfläche sauber hält. Lineargleiter arbeiten perfekt in rauen Umgebungen. Da die PTFE-Elemente mit einer dicken Gleitschicht versehen sind, bieten sie genügend Schmierung für den gesamten Lebenszyklus, was sie somit wartungsfrei macht.

Linearrollen benötigen Fett, da ein Metall-zu-Metall-Kontakt mehrere Nachteile mit sich bringt. Fett verhindert Korrosion, reduziert Geräusche und verringert den Abrollkoeffizienten, sammelt aber Staub und Partikel aus der Umgebung. In den meisten Fällen werden Linearkugellager mit ausreichend Fett für den gesamten Lebenszyklus geliefert - trotzdem könnte es bei der Wartung zu einem kritischen Thema werden. 

Fertigungseffizienz

Bei der Spezifikation von Linearlager-Systemen werden leicht Aspekte der Herstellung der einzelnen Teile des Gesamtsystems übersehen, die nicht sofort offensichtlich sind.

Kugellager-Gleitsysteme sind in der Industrie allgegenwärtig, aber auch sie bringen einige nicht zu vernachlässigende Herausforderungen an die Fertigung mit sich. Die Passung zwischen den einzelnen Laufbahnen und Kugellagern ist entscheidend, um die richtige Leistung zu erzielen – ist sie zu fest, kann der Verstellaufwand zu hoch sein – ist sie zu locker, könnte dies zu Klappern und Geräuschen führen.

Aus diesem Grund spielen die Toleranzen der Schienen und Kugeln eine besonders wichtige Rolle. Oftmals werden Optimierungsprozesse notwendig, bei dem alle Komponenten einzeln vermessen und aufeinander abgestimmt werden müssen, um das perfekte Zusammenspiel aller Teile des Systems zu erzielen.

Bei einem Lineargleiter gibt es erstens weniger Gleitelemente als bei einem Rollensystem, was die Montage erleichtert. Zweitens führen die inhärenten Eigenschaften der PTFE- und Federelemente dazu, dass sie automatisch die Toleranzen der Schienen ausgleichen. Das bedeutet, dass die Toleranz der Schienen nicht so eng sein muss, was dabei helfen kann, Kosteneinsparungspotenziale zu finden. Stahlkugeln arbeiten besser mit Punktkontakt, was zu Brinelling führt, während Gleiter Linien- oder Oberflächenkontakt erfordern, was Brinelling vermeidet.

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