Ein Schuss Alu in der Führung senkt die Kosten

Von unserem Redaktionsmitglied Dr. Birgit Oppermann birgit.oppermann@konradin.de

Riesenmaschinen, sausende Linearmotoren, Schutz vor wirbelnden Spänen – Preisdruck aus Asien. Den Wunsch nach High Tech erfüllen Anbieter von Lineartechnik schon lange mit Links. Der Blick auf die Kosten wird aber erst neuerdings so richtig scharf: Den Unterschied zwischen einer Führung für einfache Aufgaben und einer hochsteifen Präzisionsführung mit Genauigkeit im µ-Bereich wollen Maschinenbauer schließlich auch beim Preis wiederfinden.

„Die vorkonfigurierten Führungen der E-Line-Serie haben wir unter diesem Blickwinkel entwickelt und liegen bei den Kosten mehr als 25 Prozent unter dem, was für Standardführungen üblich ist“, sagt Roland Greubel, Leiter Entwicklung im Geschäftsbereich Linear Motion and Assembly Technologies der Bosch Rexroth AG in Schweinfurt. Weil dieser Ansatz den Anwendern gefiel, ist die Baureihe seit 2004 gewachsen und umfasst inzwischen auch Kugelgewindetriebe und Kugelbüchsenführungen. Für den Einsatz solcher wälzgelagerter Lineartechnik spricht laut Greubel, dass sie einfach anwendbar ist und darüber hinaus „eine wesentlich höhere Lebensdauer erreicht als beispielsweise konventionelle Gleitführungen“. Obwohl die Vorteile der Wälzlagerung bekannt sind, haben hohe Kosten den flächendeckenden Einsatz der Komponenten bisher verhindert.

Das haben die Schweinfurter mit Hilfe der Werkstoffentwicklung und verbesserter Fertigungstechnik geändert. Für E-Line-Kugelgewindetriebe mit kleinem Spindeldurchmesser setzen sie beispielsweise ein innovatives Reibschweißverfahren ein. „Damit können wir den Durchmesser des Lagerzapfens größer ausführen, was die Tragfähigkeit der Endenlagerung steigert“, erläutert Greubel.

Die Schweinfurter kombinieren auch Materialien, setzen für den Grundkörper eines E-Line-Produktes Aluminium ein und greifen nur bei Kugeln und Laufbahnen auf gehärteten Stahl zurück. Mit dem Aluminium sollen sich auch Geometrieabweichungen besser ausgleichen als mit Stahl. Das reduziere den Aufwand für die Montage. Darüber hinaus können mit dem leichteren Aluminium einfachere Grundkonstruktionen eingesetzt werden. Die Kugelbüchsenführungen der E-Line-Serie eignen sich nach Auskunft der Schweinfurter sogar für den freitragenden Einbau mit Stahlwelle im bekannten Aufbau aus Wellenbock, Welle und Linear-Set.

Auf ganz neue Lösungen für Linearbewegungen mussten sich die Konstrukteure beim Maschinenbauer EEW Maschinenbau GmbH in Schönberg bei Kiel besinnen: Sie entwickelten eine „Giga-Maschine“, die HSM Modal, deren Arbeitsraum je nach Anwendung auf mehr als 150 m Länge ausgedehnt werden kann. Darin entstehen Teile vom Kaliber eines Windkraftanlagen-Rotorblattes, Designstudien für den Fahrzeugbau oder Sandformen für große Gussteile. Damit diese präzise und schnell bearbeitet werden und der Kunde die Größe seiner Anlage im 2-m-Raster auswählen kann, verwendete EEW selbst entwickelte Komponenten und Baugruppen aus kohlefaserverstärktem Kunststoff sowie aus Aluminium. Daran passten Fachleute des Homburger Geschäftsbereiches Ina Lineartechnik, der zur Herzogenauracher Schaeffler-Gruppe gehört, ein Linear-System an. Es basiert auf Laufrollenführungen vom Typ LF. Damit sind auch bei einer 150 m langen X-Achse die geforderten Positionier- und Verfahrgenauigkeiten von 6 0,2 mm zu erreichen. Einen Laufwagen bauten die Kieler selbst – er passt ins System, da er mit Motor und Zahnriemen ausgestattet ist und sich entlang von Zahnstangen bewegt, die auf die Führungen aufgeschraubt wurden. Eine solche Co-Entwicklung bietet Ina Lineartechnik an, um höchste Anforderungen zu erfüllen.

Aber auch die Arbeit an Standardprodukten setzen alle Hersteller fort. „Man darf bei der ganzen Diskussion um niedrigere Lebenszykluskosten nicht vergessen, dass wir auch am anderen Ende der Leistungsskala gefordert sind“, sagt Rexroth-Experte Greubel. „Wir haben unter anderem eine Hochpräzisionsführung, mit der wir eine reduzierte Schwankung der Reibkraft im Betrieb und wesentlich weniger Nick-, Gier- und Höhenabweichungen erreichen.“ Führungen mit integriertem inkrementalen Mess-System, die mit einer Länge von bis zu 4 m angeboten werden und eine Genauigkeit von ± 3 µm erreichen, sollen im Jahr 2006 mit der Option einer austauschbaren Wegmess-Sensorik auf den Markt kommen.

Präzision ist auch für eine 150 m lange X-Achse machbar

Weniger Aufwand in der Vorbereitung von Anschraub- flächen und Stoßkanten, ein Schritt weniger beim Montieren: In diesem Sinne bietet der Geschäftsbereich Ina Lineartechnik Führungsschienen an, die die Verzahnung gleich mitbringen. Die einteilige Version mit durchgehärteter Schrägverzahnung an der Schiene selbst war bei High-End-Anwendungen in Werkzeugmaschinen erfolgreich. Daher brachten die Homburger kürzlich auch eine Version für die Handhabung heraus: Hier hat der Anwender die Wahl zwischen integrierter, einteiliger Schiene mit Schrägver-zahnung unten oder einer Kombination aus Führungsschiene und Zahnstange mit seitlicher Schrägverzahnung. Solche Kombinationen sind in einem Stück bis zu einer Länge von 6 m verfügbar.