NSK, Motion & Control
Linear - Neuigkeiten
16.04.2012
Lineartechnik: Maßgeschneiderte Lösungen und „Green Engineering“ sind gefragt
Besonders ruhiger Lauf, geringes Geräuschniveau, ein hohes Maß an Präzision und immer höhere Leistungen: Das sind zentrale Trends in der Lineartechnik, die NSK durch die Entwicklung neuer Baureihen von Kugelgewindetrieben und Linearführungen vorantreibt. Im Vordergrund der Entwicklung stehen dabei auch die Grundsätze des „Green Engineering“. Und aufgrund der immer spezielleren Anfor-derungen werden vielfach kundenspezifische Varianten entwickelt.
Wenn lineare Bewegungen mit hoher Präzision und Laufruhe auszuführen sind, setzt der Maschinenbauer häufig Kugelgewindetriebe ein. Das gilt unabhängig von der Dimension des Antriebs: Das Spektrum von NSK als weltweit führendem Hersteller von Kugelgewindetrieben reicht vom Miniatur-Linearantrieb mit einem Spindeldurchmesser von 4 mm für Dental-Handscanner bis zu Schwerlastantrieben für Spritzgießma-schinen, die Schließkräfte von mehreren 100 Tonnen realisieren.
Gewünscht: Lösungen statt Komponenten
Da die Anforderungen an Antriebssysteme immer spezifischer werden, verändert sich die Zusammenarbeit zwischen Hersteller und Anwender vor allem dort, wo High-End-Lösungen gefragt sind. Während hier vor wenigen Jahren noch Systeme aus dem Katalog ausgewählt wurden, kommt es heute immer häufiger zu einer Entwicklungszusammenarbeit zwischen dem Hersteller des Kugelgewindetriebs und seinem Kunden, dem Maschinenbauer.
Daran haben auch die zunehmenden Anforderungen im Hinblick auf das „Green Engineering“ einen großen Anteil. Sowohl die Maschinenbauer als auch die Anwender der Maschine wünschen lineare Antriebssysteme, die sich durch möglichst geringe Umweltauswirkungen auszeichnen. Konkret bedeutet das: Die Antriebe sollen reibungsarm, d. h. energieeffizient sein. Sie sollten nur geringstmögliche Mengen an Schmierstoffen verbrauchen und an die Umgebung abgeben. Auch an die Geräuschentwicklung werden immer häufiger besondere Anforderungen gestellt.
Rollenführung für die Bearbeitung abrasiver Medien
Ein aktuelles Beispiel für eine solche Gemeinschaftsentwicklung unter den Aspekten von Langlebigkeit und Umweltverträglichkeit betrifft die Optimierung der Dichtungen von Rollenführungen. Ein deutscher Herstel-ler von Werkzeugmaschinen suchte nach einer Lösung für Maschinen, die abrasive Werkstoffe wie Graphit, Keramik oder Sintermaterialien bearbeiten. In direkter Zusammenarbeit mit dem Kunden hat NSK für dieses Anwendungsfeld ein neues, besonders wirksames Dichtungskonzept entwickelt.
Die Dichtlippe der neuen V1-Dichtung, die sich spaltfrei an das Profil der Rollenführung anschmiegt, wird aus einem extrem abrasionsfesten Werkstoff hergestellt. Zudem gewährleistet die Konstruktion die Voraus-setzung für eine präzise „Aufgabenteilung“ von Abstreifen und Abdichten. Damit bietet sie bestmöglichen Schutz vor dem Eintrag von Verschmutzungen in das Wageninnere. Die Umwelt wird hier auch dadurch entlastet, dass die Antriebe trotz der widrigen Umgebungsbedingungen sehr langlebig sind. Damit reduziert sich der Ressourceneinsatz – ein Umweltaspekt, der oft vernachlässigt wird.
Schwerlast-Antrieb für Spritzgießmaschinen
Die Hersteller von Kunststoff-Spritzgießmaschinen sind bestrebt, vollelektrische Maschinen einzusetzen, deren Antriebe in den Einspritz-, Schließ- und Auswerfeinheiten effizient arbeiten und sich sehr gut regeln lassen. Hier hat NSK in den vergangenen Jahren dazu beigetragen, dass die Leistungsgrenzen immer weiter nach oben getrieben werden konnten.
Aktuell wurde gemeinsam mit einem Hersteller von hochwertigen Servoantrieben und einem führenden eu-ropäischen Hersteller von Spritzgießmaschinen ein Antriebssystem für die Auswerfeinheit entwickelt, mit dem sich extrem hohe dynamische Axialkräfte darstellen lassen. Dabei kommen die Schwerlastspindeln der HTF-Serie zum Einsatz, die sich u.a. durch ein optimales Verhältnis des Kugeldurchmessers zur Gewinde-steigung sowie eine patentierte Kugelführung auszeichnen, die den direkten Kugel-Kugel-Kontakt verhin-dert. Diese Konstruktionsmerkmale schaffen – zusammen mit der Materialspezifikation für Mutter, Kugel und Spindel – die Voraussetzung für sehr hohe Dynamik und Spitzenlastkapazitäten.
In diesem Zusammenhang bietet auch die neu entwickelten A1- Hochleistungsdichtungen Vorteile, die in der HTF-Serie zum Einsatz kommen. Sie sorgen selbst bei hoher Belastung und hohen Geschwindigkeit für eine dauerhaft sehr gute Fettrückhalte-Dichtwirkung. Damit gewährleisten sie erhöhte Sauberkeit im Prozess, verringern den Schmierstoffverbrauch in Hochleistungs-Linearantrieben und reduzieren die schmier-stoffbedingten Umweltauswirkungen.
Systemgedanke: Kugelgewindetrieb mit hochbelastbarer Lagerung
Zur hohen Leistungsfähigkeit der Linearantriebe trägt auch die Tatsache bei, dass NSK in vielen Anwen-dungsfällen die Linear- und Rotativlagerung als System bereitstellt. Dabei kommen die neuen Axial-Schrägkugellager der TAC-Reihen zum Einsatz, die speziell für die Lagerung von Kugelgewindetrieben entwickelt wurden. Ihre extra großen Kugeln vergrößern die Kontaktfläche und können sehr hohe axiale Lasten aufnehmen. Dadurch erreichen sie bei dieser anspruchsvollen Anwendung im Vergleich zu konventi-onellen Schrägkugellagern eine rund fünfmal höhere Lebensdauer und zugleich – aufgrund der reibungsop-timierten Innenkonstruktion – einen hohen Wirkungsgrad und hohe Energieeffizienz..
Die neueste Axial-Schrägkugellager-Baureihe TAC-SHR unterscheidet sich von den anderen Baureihen u.a. durch den geringeren Bohrungsdurchmesser, der den Einsatz von Kugelgewindetrieben mit kleinerem Wel-lendurchmesser am Wellenende erlaubt, ohne dass man die Anzahl der Kugellager pro Linearachse erhöhen müsste. Das schafft die Voraussetzung für kompaktere Konstruktionen.
Ebenfalls neu und speziell für die Lagerung von Kugelgewindetrieben entwickelt sind die Lagereinheiten der BSBD Serie. Bei ihr sind zwei Schrägkugellager mit einem Kontaktwinkel von 60° in O-Anordnung untergebracht. Diese Kombination erlaubt die Aufnahme hoher Axiallasten in beide Richtungen. Die Form und Anordnung der Abdichtung schafft die Voraussetzung für sehr gute Dichtwirkung bei geringer Reibung und Wärmeentwicklung, was wiederum zur Energieeffizienz beiträgt.
Lineareinheiten für die Integration in kundeneigene Antriebe
Die Beispiele für kundenspezifische Entwicklungen bei Linearantrieben könnten noch um zahlreiche weitere Applikationen u.a. aus dem Kunststoffmaschinen- und Werkzeugmaschinenbau ergänzt werden. Auch in der Handhabungstechnik und verwandten Bereichen gibt es Beispiele. So hat NSK z.B. für einen deutschen Hersteller von Handhabungseinheiten einen besonders schlanken Kugelgewindetrieb entwickelt, der sich in ein komplexes Profilsystem integrieren lässt. Und ein weltweit führender Hersteller von elektrischen An-triebssystemen verwendet einen NSK-Kugelgewindetrieb als Herzstück eines hochbeanspruchbaren servo-elektrischen Linearantriebs, der einen vorhandenen Hydraulikantrieb ersetzt. Auch hier waren neben der Präzision die Umweltauswirkungen ein entscheidendes Kriterium: Der Anwender kann jetzt auf eine hyd-raulische Achse verzichten und das Leckagerisiko, das sich bei Hydraulik nie ganz ausschließen lässt, außer Acht lassen.
Die Beispiele zeigen: Die Anwender von Kugelgewindetrieben und Linearführungen wünschen von ihren Zulieferern mehr als „nur“ ein breites Produktprogramm mit hochwertigen, langlebigen Baureihen. Sie wün-schen Engineering- Unterstützung, wenn das Katalogprogramm nicht exakt die Anforderungen erfüllt, die gewünscht sind. Darüber hinaus achten sie vermehrt auf die Umweltauswirkungen der Antriebssysteme und -komponenten und berücksichtigen diesen Aspekt bei der Entwicklung von Maschinen und Anlagen.
Ein Hersteller von Lineartechnik kann diesem Wunsch gerecht werden, wenn er genügend Engineering-Kapazität vorhält, intensiven Austausch mit den Kunden pflegt und eine flexible Fertigung im Hintergrund hat, die auch bei kleineren Serien höchste Qualitätsmaßstäbe erfüllen kann. Diese Voraussetzungen bringt NSK mit und betreut den Anwender über den gesamten Lebenszyklus der Linearsysteme mit qualifizierten Dienstleistungen, die zum Teil in Kooperation mit den Handelspartnern und Distributoren vor Ort erbracht werden.