Kugelbuchsen als wirtschaftliche Alternative zu Schienenführungen

Totgesagte leben länger

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Kugelbuchsen, auch Linearkugellager genannt, wurden vor etwa 60 Jahren in Deutschland eingeführt. Mit der zunehmenden Verbreitung der präziseren Profilschienenführung ab Mitte der 80er-Jahre schien es, als ob die Kugelbuchse ausgedient hätte. Heute stellen immer mehr Konstrukteure fest: Die meisten Linearführungsaufgaben lassen sich kosteneffizient mit Kugelbuchsen lösen.

Der Autor: Dr. Rainer Widmann, Marketing, Dr. Erich Tretter GmbH + Co., Rechberghausen

Die Kugelbuchsenführung ist ein häufig eingesetztes Führungssystem. Weil sie in vielen verschiedenen Ausführungen erhältlich ist, lassen sich nahezu alle Linearbewegungen umsetzen. Das Spiel zwischen Kugelbuchse und Welle liegt bei Toleranzwerten im Hundertstelmillimeter-Bereich, während sich die Toleranzen bei Kugel- und Rollenschienenführungen im µ-Bereich befinden. Schienenführungen kommen deswegen meist bei anspruchsvolleren Aufgaben zum Einsatz, wie etwa für Bearbeitungsachsen von Werkzeugmaschinen. In diesen Fällen muss die Führung unter Umständen auch große Traglasten aufnehmen und dabei noch präzise verfahren können. Für alle anderen Längsbewegungen eignen sich Kugelbuchsen. Sie haben den Vorteil, wegen des größeren Spiels auch höhere Toleranzen in der Anschlusskonstruktion kompensieren zu können.
Kugelbuchsenführungen werden beispielsweise eingesetzt, wenn die Wellen auch die Tragfunktion übernehmen sollen, es dabei aber nicht auf hochpräzise Bewegungen ankommt, wie das z. B. bei Hubachsen in Press-, Stanz- und Entgratmaschinen der Fall ist. Weitere Einsatzgebiete sind 3D-Messeinrichtungen von Mehrspindel-Bohrmaschinen, automatischen Brennschneidmaschinen, Druckmaschinen oder Lebensmittel-Verpackungsmaschinen. Des Weiteren eignen sie sich bei Handlingeinheiten sowie manuellen Vorrichtungen und Zuführungen.
Kugelbuchsen sind Wälzlager für Längsbewegungen. Sie bestehen aus einem Gehäuse, den Kugeln und einem Käfig, der die umlaufenden Kugeln hält und führt. Die Kugeln wälzen dabei auf der Führungswelle ab und werden über einen Rücklaufkanal zurückgeführt. Das ermöglicht eine unbegrenzte Linearbewegung. Die Welle, auf der sich die Kugelbuchse bewegt, ist in der Regel an beiden Seiten gelagert. Damit entsteht eine freitragende Linearführung. Somit kann die Kugelbuchse beispielsweise auch auf unebenen Flächen sicher montiert werden. Alternativ lassen sich offene Kugelbuchsen einsetzen. Die Welle ist dann auf einer Wellenunterstützung montiert. Dieses zusätzliche Profil versteift das System und vermindert die Durchbiegung.
Unterschiedlich geformt für vielfältige Anwendungen
Kugelbuchsen sind in verschiedenen Formen erhältlich. Die Grundbauform bildet die zylindrisch geformte Kugelbuchse. Diese kann je nach Anwendungsfall geschlossen, geschlitzt oder offen ausgeführt sein. Für die Montage muss die Kugelbuchse in eine Bohrung eingebracht und gesichert werden. Diese wird vom Anwender gefertigt. Wie beschrieben, kommen offene Kugelbuchsen zum Einsatz, um Wellen zu unterstützen. Die geschlitzte Ausführung wird in geschlitzte Lagergehäuse eingebaut. Mithilfe einer Schraube im Gehäuse kann der Anwender das Spiel einstellen.
Eine weitere Form ist die Flanschkugelbuchse. Weil das Gehäuse bereits einen Flansch hat, muss die Kugelbuchse nur noch angeschraubt werden. Erhältlich ist diese als Flansch-, Quadratflansch-, Mittenflansch-, Quadrat-Mittenflansch- und Kehrflanschkugelbuchse – zum Teil in unterschiedlichen Längen. Flanschkugelbuchsen gibt es jedoch nicht als geschlitzte oder offene Ausführungen. Die Lagereinheiten stellen die dritte Form dar. Dabei handelt es sich um Lagerungselemente aus Grauguss oder Aluminium, in denen Kugelbuchsen der Grundbauform bereits montiert sind.
Die Kugelbuchsen lassen sich noch weiter differenzieren. Der Käfig kann z. B. aus Stahl oder Kunststoff gefertigt sein. Kunststoffkäfige sorgen für einen geräuschmindernden Betrieb und werden häufig unter der Bezeichnung Eco geführt. Die Komponenten können aus rostbeständigem oder rostfreiem Stahl bestehen. Der Konstrukteur muss beachten, dass nicht jede Form in jeder Ausprägung und in jedem Durchmesser verfügbar ist. Weiterhin sind einige dieser Maschinenelemente auch mit einer Nachschmiermöglichkeit oder einer Positionierbohrung versehen.
Geschmiert werden Kugelbuchsen mit Öl oder Fett. Die Erstbefettung reicht in der Regel aus, da bei vielen Anwendungen eine Nachschmierung nicht zwingend erforderlich ist. Bei entsprechenden Einsatzbedingungen können Kugelbuchsen auch trocken eingesetzt werden. Je nach Anforderung sind Kugelbuchsen deshalb mit zwei oder einer Abstreifdichtung ausgerüstet, oder auch ohne. Ist keine Abstreifdichtung vorhanden, erhöht das die Leichtgängigkeit erheblich. Im Vergleich zu Profilschienenführungen sind Kugelbuchsen zudem wesentlich unempfindlicher gegenüber Schmutz, da ein runder Schmierabstreifer optimal gestaltet ist. Dieser ist effektiver als ein Abstreifer, der an die Profilschienenführungsgeometrie angepasst ist. Selbst dann, wenn eine Kugelbuchse nicht abgedichtet ist, ist sie weniger schmutzanfällig als Schienenführungen.
Für jeden Einsatzfall das passende System
Dr. Tretter liefert Kugelbuchsen und Wellen mit Durchmessern von 3 bis 150 mm. Bis zu einer Größe von 60 mm sind die meisten Typen lagerhaltig. Der Spezialist bietet eine große Vielfalt an unterschiedlichen Flanschkugelbuchsen und Lagereinheiten. Die Kugelbuchsen sind in der geschlossen Grundbauform als Norm-, Sonder- und korrosionsbeständige Stahl-, Eco- und Kompaktkugelbuchsen erhältlich. Geschlitzt oder offen stehen sie nicht in allen Ausführungen zur Verfügung. Die Kugelbuchsen sind zu nahezu allen Wettbewerbsprodukten kompatibel. Für besondere Anwendungen, wie z. B. im Lebensmittel- oder Pharmabereich oder bei korrosiven Umgebungsbedingungen, liefert der Hersteller korrosionsbeständige Stahlkugelbuchsen. Diese sind maß- und toleranzgleich mit den Normkugelbuchsen. I

Info & Kontakt
Dr. Erich Tretter
Dr. Rainer Widmann, Marketing
Tel.: 07161 95334-0
Detaillierte Informationen zu den Kugelbuchsen
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