Fahrzeug-Technik – sei es für Zweiräder, Autos oder Nutzfahrzeuge, industrielle Automation und Robotik, Medizintechnik, Unterhaltungselektronik und Haushaltsgeräte sind nur einige Bereiche, in denen Linear-Lager benötigt werden. Die ureigene Aufgabe eines Linear-Lagers ist das Ermöglichen einer Gleitbewegung entlang einer (mehr oder weniger) geraden Achse. Stellen Sie sich dazu die vor-zurück-Verstellung eines Fahrzeugsitzes, die auf-und-ab-Bewegung einer Zweirad-Federgabel, das exakte Ausrichten von Produktions-Werkzeugen oder medizinischen Diagnose-Geräten, wie auch das Justieren eines Kaffee-Automaten hinsichtlich unterschiedlich großer Trink-Gefäße vor.
In allen Fällen erwartet der Nutzer eine leichtgängige und exakte Verstellbarkeit – ohne großen Aufwand. Schwingungen und Geräusche sollten möglichst gering sein, nicht nur, weil sie störend sind, sondern besonders, um dadurch bedingten Verschleiß und Folgeschäden zu vermeiden. Mehr noch sollte ein Linear-Lager dauerhaft diesen Ansprüchen genügen – jeden Tag – über viele Jahre hinweg. In Abhängigkeit von der Anwendung kommen weitere Aspekte hinzu, wie beispielsweise geringes Gewicht, kompakte Abmessungen sowie der Fähigkeit zu funktionieren, ohne durch Staub, Verunreinigungen oder Abrieb beeinflusst zu werden bzw. diesen selbst zu erzeugen. Hersteller sollten deshalb überlegen, wie sich Material- und Prozess-Kosten durch die Wahl geeigneter Linear-Lager auf die Montage ihrer Produkte auswirken.
NORGLIDE® Gleitlager für Linearbewegungen berücksichtigen dies und mehr. Besonders wichtig: die charakteristischen Material-Eigenschaften können modifiziert werden, um so eine optimale Lösung für den jeweiligen Anwendungsfall zu bekommen – durch Anpassung und Priorisierung spezifischer Eigenschaften, passend zu den individuellen Kunden-Erwartungen. Diese bedarfsgerechten Anpassungen werden durch mehr als 140 verschiedene Material-Kombinationen ermöglicht, sowie durch Variationen der Material-Stärken, dessen Struktur, der Lager-Gestaltung, der Geometrie und der Abmaße.
NORGLIDE® Linear-Lager verfügen über eine Schicht aus selbstschmierendem, reibarmen PTFE, welches ein leichtgängiges Gleiten der Kontaktflächen ermöglicht. Der schichtartige Aufbau kann mittels einer Auswahl an Metallen verstärkt werden. Verschiedene Füllstoffe kommen für das PTFE-Compound zum Einsatz. So kann anwendungsbezogen ein maßgeschneidertes Produkt konfiguriert werden.
Sie kommen dort zum Einsatz, wo sonst Kugellager oder andere rollende Elemente eine Linearbewegung ermöglichen oder auch als Ersatz für andere Gleit-Elemente. (Gleitlager wie NORGLIDE® werden bevorzugt eingesetzt, da sie keine rollenden Elemente oder andere bewegliche Teile benötigen.)
Auch wenn Material-Spezifikationen extrem unterschiedlich sein können, um bestimmte Anforderungen zu erfüllen, ist allen NORGLIDE® Linear-Lagern gemein, dass sie sich in zwei generelle Ausführungsarten unterteilen lassen.
Bei einer Ausführung umschließt ein zylindrisches Lager den Schaft, welcher auf der Lagerinnenfläche gleitet. Dieses Lager wird dann auch Linear-Buchse oder Lagerhülse genannt.
Bei einer anderen Ausführung gleitet ein Lagerelement mit seiner Außenseite in einer Führungsschiene. Diese Lagerform wird auch als Gleitstück oder Gleitstift bezeichnet.
Ausschlaggebend für das Gleitverhalten von NORGLIDE® Linear-Lagern ist der niedrige Reibwert von PTFE und dessen Eigenschmierung. Werden die Komponenten der Lagerstelle bewegt, werden kleinste PTFE-Partikel übertragen und bilden eine Trocken-Gleitschicht auf der Gegenlauffläche aus. Deshalb sind weder Fett noch Öl notwendig.
Um die Erwartungen hinsichtlich Performance und Verhalten zu erfüllen, kann die PTFE-Schicht mit einer Vielzahl an Füllstoffen versetzt werden. Dies ermöglicht die Feinabstimmung der Lager-Charakteristik hinsichtlich Lebensdauer, Reibwert, Kriechverhalten (Verformung über längere Zeit) und elektrische bzw. thermische Leitfähigkeit.
Zusätzlich kommen verschiedene Metalle zum Einsatz, als Lagerrücken-Material, als Plattierung des Trägermetalls gegen Korrosion oder als Zwischenschicht-Struktur. Eine kluge Wahl hilft, Lager mit hoher Beständigkeit, Belastbarkeit, Stärke und Formbarkeit zu erhalten, die den gewünschten Anforderungen standhalten
NORGLIDE® Gleitlager verfügen über viele Merkmale, die ideal für Linearbewegungen geeignet sind; jede einzelne Eigenschaft lässt sich hinsichtlich der Anforderungen einer Anwendung anpassen. Besonders hervorzuheben ist dabei ein für Feststoffe extrem niedriger Reibwert, der leichtgängige Gleitbewegungen ermöglicht – bei minimalem Haft-Gleit-Effekt.
Als selbstschmierendes Material bedarf es keiner weiteren Zugabe von Fett oder Öl. Während das Verhalten von Wälzlagern vom Schmiermittel und dessen Eigenschaften in Bezug auf Temperatur und Alterungseffekten abhängt, verhält sich NORGLIDE® deutlich konstanter – über die gesamte Lebensdauer. Darüber hinaus ist es über einen großen Temperaturbereich von -200°C bis +260°C einsetzbar.
Die Notwendigkeit einer zusätzlichen Schmierung führt bei Wälzlagern nicht nur zu höheren Materialkosten; es sind über Lebensdauer auch Folgekosten für Wartung und damit einhergehende Ausfallzeiten zu berücksichtigen. Fette und Öle neigen außerdem dazu, mit Staub und Verunreinigungen aus dem Umfeld abrasive Pasten zu bilden, die zu hohem Verschleiß führen. Im Gegensatz dazu fungiert die PTFE-Schicht in einem NORGLIDE® Linear-Lager wie eine Dichtung, wodurch die Kontaktflächen schmutzfrei bleiben.
Dank des niedrigen Reibwertes in Kombination mit einer relativ großen Kontaktfläche wird die Last besser verteilt und die Laufflächen weniger stark beansprucht. So können auch weichere Werkstoffe wie Aluminium oder Kunststoffe als Laufpartner zu einem NORGLIDE® Linearlager eingesetzt werden, was leichtere und günstigere Konstruktionen ermöglicht, ohne beispielsweise Stahlbauteile beschichten oder härten zu müssen.
Die Elastizität und Formbarkeit von NORGLIDE® bieten weitere Vorteile. Es ist in der Lage, Toleranzen und Fehlstellungen anderer Komponenten wie Achsen oder Führungsschienen auszugleichen. Dies macht deren Herstellung simpler und kostengünstiger. Der Zusammenbau vereinfacht sich, da ein Vorspannen oder Ausrichten der Bauteile nicht notwendig ist. Im Gegensatz zu Wälzlagern ermöglichen Elemente aus NORGLIDE® enge Passungen und vermeiden so zu großes Spiel, welches zu Geräuschen, Vibrationen, Verschleiß und Leistungsabfall führt. Mit NORGLIDE® vermeidet man auch Standmarken, welche harte Kugeln bei längerem Stillstand im Laufring oder in einer Laufschiene erzeugen.
Die Struktur von NORGLIDE® Linearlagern verringert Schwingungen und Verschleiß für eine höhere Produkt-Lebensdauer. Lagerbelastbarkeit und pV (Kombination aus Last und Geschwindigkeit) sind hoch und das Material ist weniger empfindlich gegenüber Kantenlasten. Hervorzuheben ist auch, dass der Reibungskoeffizient von PTFE mit zunehmender Last abnimmt. Somit ändert sich im Vergleich zu Wälzlagern der Reibwert von NORGLIDE® Lagern mit wechselnder Last weniger stark.
In vielen Anwendungen sind Gewichtsreduzierung und Platzsparen wichtige Kriterien. Der recht simple Aufbau der NORGLIDE® Linearlager, mit einteiligen Gleitelementen und ohne rotierende Teile, macht diese leichter und dünnwandiger als alternative Wälzlager. Sie vereinfachen und beschleunigen deshalb den Montage-Prozess.
In Führungsschienen ist ein besonderer Vorteil möglich. Bei mit Kugeln gelagerten Systemen stehen die Kugeln im direkten Kontakt mit beiden Seiten einer Gleitschiene. Deshalb benötigt man beispielsweise für eine Führungsschiene von 1 Meter Länge eine Gleitschiene von ca. 50 cm. Verwendet man jedoch Gleit-Elemente, werden diese in der Gleitschiene integriert und die Verstell-Länge hängt nur von der Führungsschiene ab. NORGLIDE® Linearlager ermöglichen so fast unbegrenzte Verstell-Längen. Dank der großen Flexibilität bezüglich Form und Dimensionierung heben sich diese Systeme deutlich von der relativ begrenzten Auswahl der verfügbaren Kugel-Elemente ab.
Weitere Vorteile der bei NORGLIDE® Lagern verwendeten Materialien sind, dass sie keine Feuchtigkeit aufnehmen und eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Die Materialwahl für NORGLIDE® kann so erfolgen, dass beide Bauteile, die im Kontakt stehen, ähnliche Metalle verwenden, um Kontakt-Korrosion zu verhindern. NORGLIDE® Lager können elektrisch leitend oder nichtleitend ausgeführt werden, je nachdem was in der Anwendung erforderlich ist – auch um elektrostatische Lackierverfahren zu unterstützen.
Die Höhenverstellung des Auslaufes bei hochwertigen Kaffee-Automaten dient als gutes Beispiel für eine einfache Linearbewegung und möglichen Lagertechnologien im Vergleich. Der Kaffee-Auslauf wird per Hand hoch und runter bewegt, je nachdem wie groß das zu füllende Gefäß ist.
Ein günstiges Spritzguss-Gleitelement führt meist zu einem unbefriedigend ungleichmäßigen Verstell-Vorgang. Kugel-gelagerte Systeme lassen sich (zu) leicht verstellen. Das fühlt sich zwar erst gut an, aber die Schwerkraft und andere Faktoren führen dazu, dass man häufig nachjustieren muss. Die verwendeten Schmierfette verändern sich durch Hitze und Feuchtigkeit, was über kurz oder lang zum Quietschen führt. Fettfreie, dampf- und hitzebeständige NORGLIDE® Linearlager sind da eine sinnvolle Lösung.
Das Vermeiden von Fett in mechanischen Bauteilen, ja sogar ohne jede Fremdschmierung auszukommen, ist ein Wunsch vieler Unternehmen. Dies ist einer von vielen Gründen, warum beispielsweise Auto-Hersteller NORGLIDE® Gleitlager vielfach in den Fahrzeugen verbauen. Werden stattdessen Kugel-Lager verwendet, müssen die Nutzer oft in Kauf nehmen, diese regelmäßig zu warten oder Quietsch- und Klapper-Geräusche ertragen. Lagerstellen für Linearbewegungen finden sich zum Beispiel in der Sitzlängs-Verstellung, bei Mittelarmlehnen und in Kopfstützen.
Für Fahrzeug-Hersteller sind Aspekte wie die Reduzierung von Geräuschen (Klappern, Brummen, Quietschen) und Schwingungen von zunehmender Bedeutung, bei der NORGLIDE® Gleitlager helfen. Die Verbraucher haben steigende Erwartungen hinsichtlich eines ruhigen, gleichmäßigen und angenehmen Fahrerlebnis. Zu einem gewissen Anteil ist dies der zunehmenden Popularität der Elektromobilität geschuldet. Durch fehlenden Motorenlärm werden bisher überdeckte Geräusche wahrgenommen. Dank der vergleichsweise dicken PTFE-Schicht ist NORGLIDE® besser in der Lage, Vibrationen zu dämpfen und spielfreie, aber dennoch leichtgängige Lagerstellen zu designen. Dies sorgt für einen deutlich leiseren Fahrzeuginnenraum. Darüber hinaus tragen NORGLIDE® Gleitlager dazu bei, leichtere Fahrzeuge zu konstruieren und helfen so den Herstellern, ihre Ziele hinsichtlich höherer Energie-Effizienz und geringeren CO2-Emissionen zu erreichen. Eine längere Produkt-Lebensdauer dank hoher Korrosionsbeständigkeit und durch Vermeidung vibrationsbedingter Schäden sind weitere Kriterien mit denen NORGLIDE® die Nachhaltigkeit steigern kann.
Eine typische Anwendung mit linearer Bewegung im Zweirad-Segment für NORGLIDE® Gleitlager ist die Federgabel bei Fahrrädern. Ein zylindrisches NORGLIDE® Gleitlager kommt zum Einsatz, um eine leichtgängige Bewegung zu erlauben – ohne Rutsch-Haft-Effekt, Quietschen oder Klappern. Gleichzeitig dichtet es hervorragend gegen Wasser ab. Die Vermeidung von Korrosion und vibrationsbedingte Schäden und Verschleiß sind für Radfahrer genauso wichtig wie Gewichtsreduzierung.
Schaut man sich Fertigungsstätten oder Lagerhallen an – mit Automaten oder Robotertechnik, sehen wir eine enorme Bandbreite an Einsatzmöglichkeiten für Linear-Gleitlager. Sie finden zum Beispiel Einsatz in Maschinen, Montage-Robotern, Material-Transport-Systemen, Verpackungs-Automaten oder Palettierung. Präzises Ausrichten von Werkzeugen in Dreh- oder Fräs-Automaten ist ebenso abhängig von Linearlagern. Gleiches gilt für akkurate Positionierung und Bewegung der Druck-Köpfe bei 3D-Druckern.
NORGLIDE® Gleitlager haben einen klaren Vorteil in „sauberen“ Anwendungen wie z. B. in der Lebensmittel-Verarbeitung, beim Verpacken, in Laboren oder der Medizin-Technik. Sie verunreinigen die Umgebung nicht mit Schmierstoffen und sind unempfindlich gegenüber Waschvorgängen und Reinigungsmittel.
Gleichzeitig sind sie aber auch für „verunreinigte“ Anwendungen geeignet, wie z. B. bei der Gewinnung von Bodenschätzen, in Gießereien oder Fertigungshallen, bei denen Staub und Schmutz entstehen. Im Gegensatz zum Wälzlager haben sie keine rollenden Elemente, die durch die Fremdpartikel blockiert werden könnten.
Die Aufzählung ließe sich weiter fortführen, von Schubladen über Schiebetüren bis hin zur Turbinenbremse bei Windkraft-Anlagen. All diese Anwendungen können von den bemerkenswerten Eigenschaften der NORGLIDE® Linearlager profitieren.
NORGLIDE® Lager für Linearbewegungen werden kundenspezifisch konstruiert, konfiguriert und hergestellt – in Abhängigkeit der jeweils individuellen Anwendung und Anforderungen. Wir arbeiten dabei in allen Entwicklungsschritten eng mit unseren Kunden zusammen, um genau deren Bedürfnisse zu verstehen und zu erfüllen.
Bei der Auswahl der geeigneten Lager-Konfiguration stellen sich viele Fragen hinsichtlich der zu handhabenden Last. Wie schwer? Wo wird sie aufgebracht und wie verteilt sie sich? Ändert sich die Last – wenn ja – wie stark? Mit welcher Geschwindigkeit und Beschleunigung wird bewegt? All diese Faktoren haben Einfluss auf die Funktionsweise und Lebensdauer der Lager.
Weitere wichtige Aspekte sind die geforderte Genauigkeit und die gewünschten Verstell-Kräfte. Für eine vorgegebene Last bzw. einen Lastbereich legt man die Verstell-Kraft so aus, dass die Bewegung nicht zu schwergängig – mit dem Risiko von Haft-Gleiten – aber auch nicht zu leichtgängig und damit unkontrolliert wird.
Zurzeit sind mehr als 140 Material-Kombinationen möglich, um NORGLIDE® Lager-Elemente herzustellen. Zusammen mit Variationen der Material-Stärke, dessen Struktur und der Lager-Gestaltung haben wir eine Basis, von der aus in idealer Weise Material-Eigenschaften passend zur entsprechenden Anwendung erzeugt werden können.
Die Eigenschaften von PTFE können durch Füllstoffe modifiziert werden, um z. B. Kaltfließen zu minimieren, die Belastbarkeit zu erhöhen sowie elektrisch nichtleitende oder leitende Materialien zu erhalten.
Die Füllstoffe haben dabei Einfluss auf den Reibungskoeffizienten, das Korrosions-Verhalten, den Verschleiß des Lagers aber auch der Gegenlauffläche (Möglichkeit, auch weichere Werkstoffe einzusetzen). Die Wahl zwischen elektrisch leitenden und nichtleitenden Materialien hilft beispielweise in einem Lackier-Prozess oder zur Vermeidung elektrostatischer Aufladung.
Metalle wie Aluminium, Stahl oder Edelstahl können als Rücken-Material zur Verstärkung der Lager verwendet werden. Stahl wird zum Korrosionsschutz mit Aluminium plattiert oder verzinkt. Die Kalibrierbarkeit kann durch Zusatz von metallischen Zwischenschichtstrukturen gesteigert oder auch erst ermöglicht werden.
Zu guter Letzt sind für NORGLIDE® Linear-Lager Formen, Geometrien und Dimensionen in fast unbegrenzter Zahl denkbar, je nachdem welche Zweck man verfolgt. Beispiele hierfür können Übermaß- oder Spiel-Passungen mit den Bauteilen sein, wie auch bestimmte Formen wie Flansche, Finger, Laschen oder Aussparungen – je nach Anforderung.
Wann immer Sie die Aufgabe für eine Linear-Lagerung gestellt bekommen – wir können sie mit kundenspezifisch designten NORGLIDE® Gleitlagern lösen. Für eine erste Kontakt-Aufnahme – zwischen Technikern – nutzen Sie unser Formular oder schreiben Sie uns ein Mail: makingabigdifference@saint-gobain.com.