Gezahnte lineare schiene

Arten von Zahnstangen-Linearführungen

Eine Zahnstangen-Linearführung ist ein Bauteil eines Linearbewegungssystems, das eine Führungsbahn für ein Objekt bereitstellt, das sich in einer geraden Linie bewegt. Je nach Anwendungsbedürfnissen gibt es verschiedene Arten von Linearführungen. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über einige davon:

• Linearführung: Auch bekannt als Linearführungsschienen, sind sie eine Art Maschinenelement, die zur Bereitstellung einer reibungsarmen Linearbewegung verwendet werden. Typischerweise bestehen sie aus einer geraden Metallschiene mit einem beweglichen Element, das entlang dieser Schiene fährt und eine lineare Bewegung in eine Richtung ermöglicht. Sie können an verschiedene Maschinen und Geräte angeschlossen werden, damit diese sich in eine Richtung frei bewegen können, ohne dass Hindernisse im Weg sind.
• Schwerlast-Linearführungsschienen: Schwerlast-Linearführungsschienen sind so konzipiert, dass sie hohe Belastungen aufnehmen und in anspruchsvollen Anwendungen Langlebigkeit gewährleisten. Schwerlast-Linearführungsschienen sind so konstruiert, dass sie schwerere Lasten tragen können und typischerweise aus dickeren Materialien und stärkeren Komponenten bestehen. So kann beispielsweise eine Stellschrauben-Verriegelung an einem Linearführungsschienen-Bauteil hinzugefügt werden, um die Linearbewegung sicher zu verriegeln. Anwendungsbeispiele sind CNC-Maschinen, Industrieautomation, schwere Maschinen und Materialhandling-Ausrüstung. Sie bieten eine präzise lineare Bewegungssteuerung, eine reibungslose und geführte Bewegung sowie eine hohe Belastbarkeit und Festigkeit in Schwerlastanwendungen.
• Wagen- und Zahnstangen-System: Ein Wagen- und Zahnstangen-System besteht aus der Schiene (Führung) und dem Ritzel/Zahnstange (Getriebe). Bei diesem Mechanismus wandelt das Ritzel, das an einem beweglichen Wagen befestigt ist, die Drehbewegung des Motors durch Eingriff mit der Zahnstange in eine lineare Bewegung um. Eine solche Anordnung bietet eine gute Genauigkeit, eine hohe Tragfähigkeit und eine einfache Montage.
• Vergütete Stahl-Linearführung: Vergütete Stahl-Linearführungen werden aus Stahl hergestellt, der wärmebehandelt wurde, um seine Härte zu erhöhen und seine Tragfähigkeit zu verbessern. Das Härten beinhaltet das Erhitzen des Stahls auf eine bestimmte Temperatur und anschließendem raschen Abkühlen, ein Verfahren, das als Abschrecken bezeichnet wird. Dies verleiht dem Material eine außergewöhnliche Härte, die zur Tragfähigkeit beiträgt. Sie eignen sich ideal für den Einsatz in rauen Umgebungen wie Außenbereichen, staubbelasteten Bereichen und wasserbeständigen Bereichen.

Spezifikationen & Wartung

Die industrieübliche Linearführung ist aus legiertem Stahl gefertigt. Dieses strapazierfähige Material verleiht ihr eine hohe Tragfähigkeit, die es ermöglicht, schwere Lasten an Maschinen zu tragen, ohne zu brechen oder sich zu verformen. Ihre reibungsarme Eigenschaft sorgt für einen reibungslosen, schnellen und leisen Betrieb, auch wenn Maschinen über einen längeren Zeitraum laufen. Viele Industrien verwenden sie in Verbindung mit einer Linearführung, die mit LM-Blöcken ausgestattet ist, um ein ideales Bewegungssystem zu schaffen.

• Länge

  Eine Zahnstangen-Linearführung ist in verschiedenen Standardlängen erhältlich. Die Lieferanten bieten Längen von 500 mm bis 5000 mm an. Käufer können bei der Bestellung kundenspezifische Längen angeben.

• Durchmesser

  Die Verzahnung der Zahnstange hat unterschiedliche Durchmesser: klein, mittel und groß. Der Getriebedurchmesser beeinflusst, wie er mit anderen Teilen einer Maschine in Eingriff steht. So verwenden Käufer beispielsweise oft den großen Durchmesser in Anwendungen, bei denen schwere Lasten über lange Strecken bewegt werden müssen. Kleine Durchmesser werden in Verpackungs- und Montagemaschinen verwendet.

• Tragfähigkeit

  Ihre Tragfähigkeit variiert, da die Zahngröße und der Steigung unterschiedlich sind. So hat eine Zahnstangen-Linearführung mit großem Durchmesser eine hohe Tragfähigkeit, da mehr Zähne beim Bewegen eines Objekts einen besseren Halt bieten.

• Material

  Normalerweise ist es legierter Stahl mit einer Härte von HRC 50-55. Benutzer in einigen Branchen spezifizieren jedoch Edelstahl, da dessen Korrosionsbeständigkeit besser ist als die von legiertem Stahl. Sie verwenden ihn häufig in der Lebensmittelverarbeitung oder an Orten, an denen Sauberkeit und Hygiene von größter Bedeutung sind.

Wartung

Es ist wichtig, regelmäßige Wartungsarbeiten durchzuführen, da dies sicherstellt, dass die Zahnstange eine lange Lebensdauer hat und mit großer Präzision und Effizienz arbeitet. Befolgen Sie diese Tipps, um die Zahnstange gut zu pflegen:

• Reinigen Sie die freiliegenden Teile der Zahnstange immer vor und nach dem Gebrauch. Durch die Reinigung werden Staub, Schmutz und Partikel entfernt, die in den Zahnzwischenräumen stecken bleiben. Anschließend können Sie den Schmutz beseitigen und das Serviceintervall verlängern.
• Schmieren Sie die Zahnstange immer regelmäßig mit Fett oder Öl. Die Schmierung schützt die Zähne vor Verschleiß und minimiert die Reibung zwischen den beweglichen Teilen von Maschinen, die die Zahnstange verwenden.
• Richten Sie Ritzel und Zahnstangen-Zähne regelmäßig aus. Die richtige Ausrichtung sorgt für eine gleichmäßige Bewegung und einen gleichmäßigen Verschleiß der Zähne.

Anwendungen von Zahnstangen-Linearführungen

Zahnstangen-Linearführungen können in zahlreichen Branchen und Sektoren zur Bereitstellung von Bewegungssteuerungsanwendungen beitragen. Zu den Anwendungsbereichen gehören folgende:

• Maschinen und Ausrüstung: Zahnstangen-Linearführungen werden häufig für den Bau von Maschinen und Geräten verwendet. Sie werden am Werkzeugschlitten und am Arbeitstisch von CNC-Maschinen, Schweißmaschinen, Schaumstoffschneidemaschinen, Verpackungsmaschinen und vielen anderen Maschinen eingesetzt. Zahnstangen-Linearführungen unterstützen die präzise Bewegung, Positionierung und Automatisierung der Schlitten.
• Robotik und Automatisierung: In der Robotik und Automatisierung werden Zahnstangen-Linearführungen in großem Umfang bei der Konstruktion von Robotern und in verschiedenen Automatisierungssystemen eingesetzt. Sie werden zur Erstellung der Roboterarme oder als Führungselement in einem automatisierten System verwendet. Linearführungen tragen dazu bei, dass diese Maschinen genaue Bewegungen und eine hohe Zuverlässigkeit erreichen.
• Fördersysteme: Zahnstangen-Linearführungen sind in vielen Fördersystemen zu finden, z. B. in Bandförderern, Kettenförderern und Gleitförderern. Sie dienen in der Regel als Führungselemente, die eine genaue Positionskontrolle und lineare Bewegung ermöglichen. Mithilfe von Linearführungen kann das Fördersystem eine präzise Produktplatzierung und Zugvorgänge erreichen.
• Medizintechnik: In der Medizintechnik werden Linearführungen in verschiedenen medizinischen Geräten eingesetzt. Dazu gehören CT-Geräte, MRT-Geräte und Blutuntersuchungsgeräte. Linearführungen ermöglichen ein hochpräzises Gleiten und Positionieren für diagnostische und therapeutische Verfahren und tragen so zu einem präzisen Betrieb und zuverlässigen Ergebnissen bei.
• Optische Geräte: Linearführungen können als Führungs- und Stützelement für optische Geräte wie Mikroskope und Projektionsgeräte dienen. Sie ermöglichen eine präzise Bewegung und Positionierung von optischen Komponenten für eine klare Bildgebung und genaue Beobachtung.
• Industriekameras: Zahnstangen-Linearführungen können auch in Industriekameras eingesetzt werden. Sie ermöglichen der Kamera eine reibungslose, langsame, schnelle oder genaue Bewegung bei der Inspektion von Artikeln in Produktionslinien.
• Textilmaschinen: In der Textilmaschinenindustrie können Linearführungen bei der Konstruktion von Webmaschinen, Stickmaschinen und Druckmaschinen eingesetzt werden. Sie ermöglichen ein präzises Gleiten und Positionieren für Näh-, Stick-, Druck- und andere textiltechnische Prozesse.
• COVID-19-Impfstoffkühlschränke: Die Kühlschränke, in denen die Impfstoffe gegen das COVID-19-Virus gelagert werden, müssen eine konstante und stabile Temperatur aufrechterhalten. Diese Stabilität kann manchmal durch Zahnstangen-Linearführungen erreicht werden, die eine präzise Steuerung des Öffnens und Schließens der Tür ermöglichen und so die Integrität und Sicherheit des Kühlschranks gewährleisten.
• Luft- und Raumfahrtproduktion: Die Luft- und Raumfahrtproduktion erfordert sehr hohe Genauigkeits- und Präzisionsstandards, und Linearführungen können dazu beitragen, diese Anforderungen zu erfüllen, insbesondere bei CNC-Bearbeitungs- und Laserschneidegeräten, die Luftfahrtmaterialien verwenden.

So wählen Sie eine Zahnstangen-Linearführung aus

Bevor Sie ein Linearführungssystem für eine bestimmte Anwendung kaufen, sollten Sie einige Faktoren berücksichtigen.

• Kraft und Last

  Bestimmen Sie die Last, die das Linearbewegungssystem tragen muss. Berücksichtigen Sie dabei alle zusätzlichen Lasten, die auftreten können, wie z. B. Beschleunigungslast (Masse × Beschleunigung), dynamische Last (Masse × dynamisch) und Bremslast (Masse × Verzögerung).

• Bewegungsanforderungen

  Für eine Anwendung muss man die benötigte Strecke und Geschwindigkeit sowie die Notwendigkeit von Beschleunigung und Verzögerung berücksichtigen. Die Benutzer müssen auch die Bewegungsfrequenz berücksichtigen, die von der Menge der linearen Bewegung abhängt, die über einen bestimmten Zeitraum in einer Anwendung benötigt wird.

• Betriebsumgebung

  Eine Betriebsumgebung kann einen Schutz vor Staub und Schmutz, Feuchtigkeit oder chemischen Einwirkungen, extremen Temperaturen oder anderen rauen Bedingungen erfordern. In diesem Fall muss der Benutzer ein Linearbewegungssystem mit der entsprechenden Umweltklasse (z. B. IP67 für Staub- und Wasserbeständigkeit) wählen und möglicherweise Schutzgehäuse oder -dichtungen hinzufügen, um Kontamination oder Beschädigungen zu vermeiden.

• Präzisionsanforderungen

  Bestimmen Sie die Präzision einer Anwendung, die Sie unterstützen müssen, einschließlich Parameter wie Geradheit, Planheit, Parallelität, Rechtwinkligkeit, Positioniergenauigkeit, Wiederholgenauigkeit und Auflösung. In einigen Fällen muss ein Konstrukteur möglicherweise Präzision mit Kosten und Komplexität in Einklang bringen, indem er eine Zahnstangen-Linearführung, eine Zahnstange und ein Ritzel-System verwendet.

• Installationsraum

  Man muss den verfügbaren Installationsraum für eine Anwendung berücksichtigen, der die lineare Länge, Breite und Höhe sowie die Montagepunkte und Freigängigkeit umfasst. Bei der Installation muss das Linearbewegungssystem seine Abmessungen und räumlichen Anforderungen kennen, um in andere Komponenten zu passen und sich in diese zu integrieren.

• Budgetbeschränkungen

  Ein Benutzer muss die Gesamtkosten einer Anwendung berücksichtigen, die Teile, Arbeitskraft und andere Ausgaben umfassen. Nachdem man die entscheidende Rolle des Linearbewegungssystems und die Faktoren bestimmt hat, die die Kosten des Systems für die Anwendung beeinflussen, ist man besser in der Lage zu entscheiden, wie man die Linearführung auswählt und installiert.

Fragen und Antworten zur Zahnstangen-Linearführung

F1: Wie hoch ist die Tragfähigkeit einer Zahnstangen-Linearführung?

A1: Die Tragfähigkeit variiert bei verschiedenen Linearführungen. Im Allgemeinen gilt: Je höher die Masse der Materialien ist, die während der Konstruktion der Schiene, des Wagens und des Lagers verwendet werden, desto größer ist die Tragfähigkeit. Höhere Tragfähigkeiten erfordern größere Zahngrößen und Servomotoren mit höherer Spannung.

F2: Sind Zahnstangen-Linearführungen schwierig zu warten?

A2: Eines der guten Dinge an einer Linearführung ist, dass sie sehr einfach zu warten ist. Regelmäßige Inspektion, Reinigung zur Entfernung von Schmutz und Staub sowie Schmierung der beweglichen Teile sind alles, was erforderlich ist, um die Schiene lange funktionsfähig zu halten.

F3: Kann eine Linearführung auf die gewünschte Länge gekürzt werden?

A3: Ja, eine Linearführung kann auf die gewünschte Länge gekürzt werden. Beim Kürzen ist es jedoch wichtig, zunächst sicherzustellen, dass die Enden richtig abgestützt sind und das Schneidverfahren präzise ist. Nach dem Schneiden müssen die Enden möglicherweise bearbeitet oder für die Ausrichtung mit einer Halterung versehen werden.

F4: Welches Spiel kann man bei Zahnstangen-Linearführungen und Zahnstangen erreichen?

A4: Ritzel- und Zahnstangenantriebe mit geringem oder gar keinem Spiel sind in der Regel die besten für Präzisionsanwendungen. Einige Linearführungen können jedoch ein geringes Spiel von 0,5 bis 1,0 mm aufweisen, was für Präzisionsanwendungen nicht ideal ist. Die Wahl des richtigen Servomotors ist eine Möglichkeit, das Spiel in Linearführungen zu eliminieren.

F5: Wie schnell kann sich eine Zahnstangen-Linearführung bewegen?

A5: Die Geschwindigkeit einer Linearführung hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z. B. der Zahngröße, dem Material der Schiene, dem verwendeten Antriebssystem und der Leistung, die zum Antrieb des Systems verwendet wird. Die Geschwindigkeit von Linearzähnen liegt in der Regel zwischen 1 und 10 m/s.