Drahtwälzlager, Bild: Franke

Franke Drahtwälzlager bilden den Kern eines jeden Präzisionslagers. Sie sind auf Wunsch mit integriertem Antrieb erhältlich. Bild: Franke

| von Arne Jankowski, Franke

Präzisionslager erfüllen höchste Ansprüche an die Genauigkeit. Sei es in der Medizintechnik bei der Entwicklung immer leistungsfähigerer Computertomographen oder im Maschinenbau bei der Werkstückpositionierung für ständig komplexer werdende Bearbeitungsschritte.

Schon das Standardprogramm von Franke Drahtwälzlagern und Drehverbindungen bietet ein hohes Maß an Variabilität. Steht bei einer Anwendung die Dynamik im Vordergrund oder die Präzision? Oder muss ein guter Kompromiss gefunden werden? Der Drehwiderstand ist bei einem Lager des Herstellers einstellbar und kann den Anforderungen angepasst werden. Auch viele weitere Parameter wie Werkstoff, Gehäuseform oder die Beschaffenheit der Wälzkörper lassen sich variieren und an den Einsatzfall anpassen. So entstehen individuelle Lösungen mit dem größtmöglichen Nutzen.

„Wir unterstützen unsere Kunden bei der Entwicklung der optimalen Lagerlösung. Das Prinzip des Drahtwälzlagers gibt uns die Flexibilität, bei Bedarf hochpräzise Wälzlager zu konstruieren.“

Arne Jankowski, Technischer Vertrieb, Franke

Speziallager mit Sondergenauigkeit

In Fällen, in denen die Rund- und Planlaufgenauigkeiten der Standardbaureihen nicht ausreichen, kommen Speziallager mit Sondergenauigkeiten zum Zug. Dank der Verwendung ausgesuchter Werkstoffe und der Bearbeitung auf modernsten Bearbeitungsmaschinen lassen sich Genauigkeiten bei Rund- und Planlauf von bis zu 0,005 Millimetern erreichen – das entspricht dem 20sten Teil des Durchmessers eines durchschnittlichen menschlichen Haares. Mit speziellen Genauigkeitspaketen ausgestattete CNC-Maschinen sind mit elektrischen Spannmagneten ausgerüstet. Im Zusammenspiel liefert diese Technologie eine gleichbleibend hohe Qualität der gefertigten Teile.

Bestückkopf, Bild: Franke
Bestückkopf für Leiterplatten: Die Lagerung muss auch bei 70 Grad Celsius Arbeitstemperatur spielfrei bleiben. Bild: Franke

Die höchsten Genauigkeiten werden erreicht, wenn die konstruktive Gestaltung der umschließenden Teile so erfolgt, dass die Bearbeitung aller in Bezug zueinander stehenden Durchmesser und Flächen in einer Aufspannung vorgenommen werden kann. Bei Franke Präzisionslagern wird dies schon bei der Konstruktion berücksichtig und fließt in die Gestaltung der Gehäuseringe ein. Hier wird immer das Gesamtsystem der Konstruktion im Auge behalten, denn eine Maschine kann nur so präzise arbeiten wie ihr schwächstes Glied. Die Speziallager übernehmen daher oftmals die Funktion ganzer Baugruppen, um die gewünschte Präzision möglichst flächendeckend in der Maschine sicherzustellen.

Präzisionsgeschliffene Laufringe aus gehärtetem Stahl bilden das Herz eines jeden Lagers des Herstellers. Die 4-Punkt-Anordnung der Laufringe ermöglicht die spielfreie Einstellung des Lagers für Belastungen aus allen Richtungen. Die Laufringe schmiegen sich perfekt in das vorgesehene Lagerbett und nehmen die Präzision der Gehäuseringe auf. Hierbei spielt die Festigkeit des Materials der umschließenden Konstruktion eine wesentliche Rolle. Aus diesem Grund sind die erreichbaren Genauigkeiten von Stahllagern höher als die Genauigkeiten von Lagern aus weicherem Aluminium. Bei weichen Materialien wie zum Beispiel Aluminium empfiehlt es sich, das Drahtbett durch eine Oberflächenbehandlung wie zum Beispiel durch Eloxieren oder chemischem Vernickeln gegen Verschleiß zu schützen.

Am Beispiel von Präzisionslagern für Bestückköpfe zur Leiterplattenfertigung wird die Leistungsfähigkeit der Präzisionslager deutlich. Halbleiter bestückte Platinen sind das Herz aller elektronischen Geräte. Ohne sie bleibt die Küche kalt, wird der Kühlschrank warm, dreht sich keine Bohrmaschine und klingelt kein Handy. Schauen Sie sich um: Wo immer Sie ein modernes elektronisches Gerät entdecken, war mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Speziallager von Franke an der Fertigung der Leiterplatten beteiligt. Bestückköpfe arbeiten mit einer Taktfrequenz von 18 Start/Stopp-Bewegungen pro Sekunde und bis zu 120 Millionen Umdrehungen innerhalb von fünf Jahren. Die Lebensdauer ist auf zehn Jahre festgelegt. Die Lagerung muss auch bei 70 Grad Celsius Arbeitstemperatur spielfrei bleiben, damit die Bauteile exakt bestückt werden können. Die Größe der Bauteile beträgt zum Teil lediglich 0,4 Millimeter. Dementsprechend exakt müssen die Teile auf der Leiterplatte platziert werden, um später zu einer funktionierenden Einheit verbunden zu werden. Präzisionslager machen die exakte Positionierung möglich.

Freie Wahl bei Geometrie des Gehäuses

Als Werkstoff für Innen- und Außenring wird ein spezielles Aluminium verwendet. Es weist bei geringerem Gewicht nahezu denselben Wärmeausdehnungskoeffizienten wie Stahl auf und ermöglicht so gleichbleibende Einstellwerte des Drehwiderstandes über den kompletten Temperaturbereich. Das integrierte Drahtwälzlager besitzt einen kleinen Querschnitt und ermöglicht dem Kunden eine kompakte, leichte, aber dennoch steife Konstruktion. Als Antrieb wird kundenseitig ein Torque-Motor eingesetzt, der spielfrei und ohne weitere Bauteile wie Getriebe oder Kraftübertragungen arbeitet. Durch die freie Wahl der Werkstoffe und der Geometrie des Lagergehäuses eignen sich Drehverbindungen des Herstellers ideal zur Anpassung an die weiterführende Konstruktion. Die Gehäuseteile des Präzisionslagers sind kundenspezifisch gestaltet zur optimalen Integration des Torque-Motors.

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