Lineartechnik: Präzizer bei weniger Wartungsaufwand

Ein Vergleich mit dem olympischen Motto ist in der Antriebstechnik zutreffend, weil dort ebenfalls häufig verschiedene Konzepte und Technologien im Wettstreit stehen. Das betrifft die Frage „Elektromechanik oder Hydraulik?“, wenn es um Linearantriebe in höheren Leistungsklassen geht.

Dass sich hier, zum Beispiel in Spritzgießmaschinen, zunehmend die elektrischen Antriebe durchsetzen, hat seinen Grund auch darin, dass immer leistungsfähigere Kugelgewindetriebe für die Übertragung großer Kräfte zur Verfügung stehen. Sie schaffen die Voraussetzung dafür, dass der Maschinenbauer und mit ihm der Anwender der Maschine von sehr guter Positionierbarkeit und rückfederungsfreien Bewegungen profitieren. Außerdem wird durch den Verzicht auf die Hydraulik ein leckagefreier Betrieb garantiert, und der Antrieb lässt sich sehr gut in elektronische Regelungskonzepte einbinden. Beispielhaft dafür stehen die Schwerlastantriebe der Serie S-HTF des Herstellers von Wälzlagern, Lineartechnik und Lenksystemen NSK. Sie kommen beispielsweise in vollelektrischen Spritzgießmaschinen europäischer Hersteller mit Schließkräften bis 6 500 kN sowie in Umformanlagen zum Einsatz. Für Schwerlast-Anwendungen sind sie unter anderem wegen des besonderen Super-Tough-Werkstoffs besonders geeignet. Er ermöglicht eine, im Vergleich zur Vorgängerbaureihe HTF, um den Faktor 2,2 längere Lebensdauer auch und gerade bei hoher Beanspruchung.

Unabhängig vom Leistungsbereich besteht der Wunsch der Maschinenbauer nach Antrieben mit hoher Leistungsdichte, um kompaktere Konstruktionen realisieren zu können. Das war unter anderem der Anlass für die Entwicklung neuer Kühlkonzepte von Kugelgewindetrieben. Ein gutes Beispiel dafür ist die Cooling-Nut-Technologie von NSK. Sie bringt das Kühlmedium gezielt dorthin, wo es benötigt wird: an die Entstehungsquelle der durch Reibung erzeugten Wärme. Entsprechend kompakt kann der Linearantrieb gestaltet werden, denn für effiziente Wärmeabfuhr ist gesorgt.

So viel wie nötig, so wenig wie möglich: Nach diesem Grundsatz sollte die Schmierung von Linearführungen erfolgen. Der Hersteller hat für diese Aufgabe die K1-Schmiereinheit entwickelt. Bei ihr ist das Fett in eine Trägersubstanz inkorporiert, die den Schmierstoff sukzessive abgibt. Ein Nachschmieren ist damit nicht erforderlich und eine Überschmierung kann ausgeschlossen werden.

Außerdem verhindert die sorgfältige Abdichtung, dass Verunreinigungen auf die Lauffläche gelangen. Zugleich wird weniger Schmierstoff an die Umgebung abgegeben. Aufgrund der großen Nachfrage nach dieser Art der kontinuierlichen Schmierstoffversorgung hat der Hersteller die K1 zur K1-L weiterentwickelt. Sie unterscheidet sich von der K1 durch ein neues Trägermedium auf Polyolefinbasis, das die Speicherung eines größeren Ölvorrates erlaubt.

Weil die Maschinen immer präziser werden, steigen auch die Anforderungen an die Positioniergenauigkeit. Davon sind sowohl Kugelgewindetriebe als auch Linearführungen betroffen. Zugleich spielt der Faktor Geschwindigkeit eine große Rolle bei der Auswahl. Deshalb erreichen die neuen NSK-Kugelgewindetriebe nach DIN-Standard Verfahrgeschwindigkeiten von bis zu 100 Metern pro Minute – das ist der höchste Wert bei Kugelgewindetrieben mit Umlenkung. Die Positioniergenauigkeit wurde bei dieser Baureihe durch eine umfassende Analyse und durch Simulationen des Bewegungsablaufs im Umlenksystem des Kugelumlaufs gesteigert. Angenehmer Nebeneffekt: Die Optimierung mit Blick auf Geschwindigkeit und Positioniergenauigkeit verbessert auch die Laufruhe des Linearantriebs. Diese Eigenschaften sind unter anderem in einem aktuellen Wachstumsmarkt gefragt: NSK verzeichnet eine starke Nachfrage nach Linearsystemen für die Robotik.

Eher zu den weichen Faktoren gehört der Wunsch der Anwender nach schneller Belieferung mit Katalogkomponenten und kundenspezifisch angepassten Linearsystemen. Hier wird vom Hersteller eine breite Präsenz mit Lager und mechanischer Bearbeitung gefragt. NSK kann das gewährleisten. In dieses Profil passen auch neue Baureihen, die sich durch besondere Flexibilität im Einsatz auszeichnen: Zum Programm gehören Kugelgewindetriebe, bei denen Mutter und Schaft frei austauschbar sind. Das vereinfacht die Lagerhaltung und den Austausch im Servicefall. Bei Linearführungen stehen ebenfalls Random-Matching-Baureihen zur Verfügung, bei denen Führung und Schlitten frei kombinierbar sind.