Montageaufwand deutlich verringern

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Laufrillengeometrie

Laufrillen können in ihrer Geometrie unterschieden werden. Die Kreisbogenlaufrille schmiegt sich eng an die Kugel an, das heisst der Radius der Laufrille ist nur geringfügig grösser als der der Kugel. Das wird auch Zweipunktkontakt genannt, weil die Kugel sowohl die Laufrille der Schiene als auch die Laufrille des Wagens je einmal berührt. Die andere Variante ist die gotische Laufrille. Diese setzt sich aus zwei Kreisbogenrillen mit unterschiedlichen Mittelpunkten zusammen. Dadurch entsteht quasi ein gotisches Spitzbogenprofil. Dieses schmiegt sich ebenfalls an die Kugel an, allerdings nicht so eng wie die Kreisbogenlaufrille. Weil die Kugel zweimal die Laufrille der Schiene und zweimal die Laufrille des Wagens berührt, nennt man das auch Vierpunktkontakt.

Bei Kugeln handelt es sich um deformierbare Körper. Wird die Kugel belastet, bildet sich eine Pressungsellipse aus. An dieser herrschen unterschiedliche Geschwindigkeiten. Weil jedoch nur mit einer Geschwindigkeit abgewälzt werden kann und die Relativgeschwindigkeiten Reibung erzeugen, wirkt sich das auf das Laufverhalten aus. Aufgrund der geringeren Schmiegung und der Lage der Kugelrollachse entsteht beim Vierpunktkontakt so eine grössere Geschwindigkeitsdifferenz und damit mehr Reibung als beim Zweipunktkontakt. Insbesondere bei Mehrschienenanordnungen sollte der Konstrukteur deshalb nicht nur auf die Tragzahlangaben des jeweiligen Herstellers achten, sondern auch auf die zulässigen Einbautoleranzen – vor allem bei vorgespannten Führungen. Werden diese überschritten, wird die Führung schwergängig, bei grösseren Fehlern verringert sich die Lebensdauer.

Aus diesen Erkenntnissen lassen sich Anwendungsempfehlungen ableiten. Benötigt der Konstrukteur beispielsweise eine Lösung mit höchster Steifigkeit und Genauigkeit, eignen sich Rollen als Wälzkörper, weil diese steifer sind als Kugeln. Dazu ist die Rollenumlaufführung in O-Anordnung die erste Wahl. Sie erfordert allerdings auch höchste Bearbeitungsgenauigkeit des Einbauraums sowie einen erhöhten Ausrichte- und Montageaufwand. Ist dagegen eine leichtgängige Bewegung zwischen zwei Punkten gefordert und sollen gleichzeitig Kosten für die Bearbeitung der Flächen und bei der Montage eingespart werden, eignen sich Kugelumlaufführungen mit Zweipunktkontakt und X-Anordnung am besten. Denn sie lassen auch grosse Fehler bei Mehrschienensystemen im Einbauraum zu. Sind andere Anforderungen gestellt, kann der Konstrukteur auch auf Führungen zum Beispiel mit Gotiklaufrille und X- oder Zweipunktkontakt mit O-Anordnung zugreifen.

Laufverhalten

Geht es nicht nur darum, von A nach B zu kommen, sondern auch wie, ist bei der Schienenführung das Laufverhalten zu berücksichtigen. Dabei sind im Prinzip drei Einflüsse anzuführen. Systembedingt übernehmen die Wälzkörper phasenweise eine tragende Funktion. Dadurch kommt es zu Kraftänderungen und damit zu nachweisbaren Schwingungen. In der Praxis sind diese jedoch meist von untergeordneter Bedeutung.

Fertigungsqualität und Fertigungs-Know-how sind weitere herstellerabhängige Einflussgrössen für das Laufverhalten. Fertigungs-Know-how bezeichnet die Gestaltung der Einführzone des Wälzkörpers in den Lastbereich, die Entlastungszone oder auch die Übergänge in die Umlenkung und in den Rückführkanal. Hochwertige Führungen sind dabei in der Regel etwas teurer. Der Anwender muss sich entscheiden, welche Anforderung die Führung erfüllen muss. Ein weiterer Einflussfaktor ist das Hakeln, das durch Störungen im Kugelumlauf hervorgerufen wird. Dabei laufen die Kugeln nicht wie auf einer Schnur aufgereiht um, sondern legen sich beliebig an die Wandung der Umlenkung und der Rückführzone an. Die Kugeln können verkeilen. Ein Hersteller versucht das Problem zu lösen, indem er bei der Standardführung die Rückführung direkt an die Umlenkung anspritzt und den Spalt zwischen Kugel und Wandung minimal ausführt. Das Laufverhalten kann gegenüber gängigen Vollkugel-Ausführungen verbessert werden, stellt aber keinen sicheren Schutz gegen das Hakeln dar. Besser sind Führungen, die Kunststoffdistanzstücke zwischen den Kugeln verwenden oder eine Kugelkette einsetzen. Mit diesen Lösungen wird ein Hakeln weitestgehend vermieden. Diese Ausführungen sind in der Regel jedoch kostspieliger als vergleichbare vollkugelige Varianten.

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