Die Bewegungsfrequenz ist eine wichtige Betriebsbedingung bei der Auswahl eines Linearführungsblocks, sollte jedoch niemals als einziges Auswahlkriterium verwendet werden.
Zwei Maschinen können beide mit 40 Zyklen pro Minute arbeiten, wobei eine Maschine nur 50 mm pro Zyklus zurücklegt, während die andere 300 mm zurücklegt. Der kumulierte Verfahrweg, die Wärmeentwicklung, der Schmierbedarf und die erforderliche Lebensdauer der Führung werden völlig unterschiedlich sein.
Die richtige Auswahlmethode besteht darin, das vollständige Bewegungsprofil zu bewerten: Hub, Zyklusdefinition, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Lastrichtung, Momentlast, tägliche Betriebszeit, erforderliche Lebensdauer, Vorspannung, Genauigkeit und Arbeitsumgebung.
Was bedeutet eigentlich Bewegungsfrequenz?
Die Bewegungsfrequenz beschreibt, wie oft eine Achse ihre Bewegung wiederholt. Der Begriff kann jedoch von verschiedenen Maschinenbauern unterschiedlich definiert werden.
| Parameter | Bedeutung | Was zu bestätigen ist |
|---|---|---|
| Schlaganfall | Verfahrweg des beweglichen Tisches in eine Richtung | Ob es sich bei dem angegebenen Wert um eine einfache Fahrt oder um die gesamte Hin- und Rückfahrt handelt |
| Ein vollständiger Zyklus | Eine Vorwärtsbewegung plus eine Rückbewegung | Ob die Steuerung einen kompletten Zyklus oder jeden einzelnen Hub zählt |
| CPM | Vollständige Zyklen pro Minute | Zyklusdefinition, Verweilzeit und ob sich die Achse kontinuierlich bewegt |
| Umkehrfrequenz | Anzahl der Richtungswechsel pro Minute | Ein vollständiger Hin- und Herbewegungszyklus führt normalerweise zu zwei Umkehrungen |
| Arbeitszyklus | Prozentsatz der Gesamtzeit, während der sich die Achse bewegt | Umzugszeit, Verweildauer, Schichten pro Tag und Arbeitstage pro Jahr |
Überprüfen Sie vor der Berechnung der Führungslebensdauer, wie der Maschinenhersteller einen Zyklus definiert. Wenn eine Bewegung fälschlicherweise als vollständiger Vor- und Rücklaufzyklus gezählt wird, kann die geschätzte Fahrstrecke um den Faktor zwei falsch sein.
Berechnen Sie die Reiseentfernung, anstatt nur auf den CPM zu achten
Für eine hin- und hergehende Achse, bei der ein vollständiger Zyklus einen Vorwärtshub und einen Rückwärtshub umfasst:
Bei Eingabe des Hubs in Metern erhält man als Ergebnis Meter pro Minute.
Beispiel: Gleiche Häufigkeit, sechsmal so viel wie die jährliche Reise
Betrachten Sie zwei Achsen, die beide mit 40 vollständigen Zyklen pro Minute, 16 Stunden pro Tag und 250 Arbeitstagen pro Jahr arbeiten.
| Bewegungsprofil | Schlaganfall | Fahrt pro Minute | Jährliche Reise |
|---|---|---|---|
| Achse A | 50 mm | 4 m/min | 960 km/Jahr |
| Achse B | 300 mm | 24 m/min | 5.760 km/Jahr |
Obwohl die beiden Achsen genau die gleiche Bewegungsfrequenz haben, summiert sich die Achse B auf das Sechsfache der Verfahrstrecke. Daher ist eine wesentlich längere Lebensdauer der Führung oder ein häufigerer Austausch erforderlich.
Aus diesem Grund reichen feste Frequenzkategorien wie „unter 30 CPM“ oder „über 60 CPM“ für die Linearführungsblockauswahl nicht aus.
Berücksichtigen Sie Beschleunigungs- und Richtungsumkehrlasten
Hochfrequenz-Hubgeräte beschleunigen, verlangsamen und kehren die Richtung wiederholt um. Die zusätzliche Trägheitskraft sollte berechnet und nicht allein aus CPM angenommen werden.
- FA= Trägheitskraft in Newton
- M= gesamte bewegte Masse in Kilogramm
- A= lineare Beschleunigung in Metern pro Sekunde zum Quadrat
Die gesamte bewegte Masse sollte das Werkstück, die Vorrichtung, den Tisch, die Halterungen, die Werkzeuge, die Kabelkette und anderes Zubehör umfassen, das sich mit dem Schlitten bewegt.
Bei einer vertikalen Achse muss auch die Schwerkraft berücksichtigt werden:
Eine Aufwärtsbeschleunigung erhöht normalerweise die Führungs- und Antriebsbelastung. Durch eine Abwärtsbeschleunigung kann die Schwerkraftkomponente vorübergehend reduziert werden, aber durch Bremsen, Notstopps und Richtungsumkehr können immer noch hohe Spitzenlasten entstehen.
Versatzlasten und -momente nicht ignorieren
Liegt der Lastschwerpunkt über, neben oder vor dem Führungsblock, entsteht ein Kippmoment:
- M= Momentbelastung
- F= angewandte Kraft
- H= senkrechter Abstand der Kraft zur Montageebene der Führung
Bei Geräten mit hoher Beschleunigung wirkt die Trägheitskraft über den Schwerpunkt. Ein hoher Schlitten, ein auskragendes Werkzeug oder ein versetztes Werkstück können daher bei jeder Umkehr ein erhebliches Nick-, Gier- oder Rollmoment erzeugen.
Eine Vergrößerung des Abstands zwischen zwei Schienen oder zwischen zwei Blöcken reduziert die Lastkonzentration oft wirksamer als die einfache Wahl einer breiteren Schiene.
Eine detailliertere Methode zur Lastverteilung finden Sie unterSo wählen Sie die Tragfähigkeit der Linearführungsschiene und des Schlittens aus.
Berechnen Sie die erforderliche Lebensdauer der Linearführung
Die Bewegungsfrequenz beeinflusst die Führungsauswahl hauptsächlich, weil sie die kumulierte Verfahrstrecke und die Anzahl der Beschleunigungs- und Verzögerungsereignisse ändert.
Für eine Kugellinearführung, deren dynamische Tragzahl im Katalog unter Verwendung einer nominellen Lebensdauerreferenz von 50 km definiert ist, lautet eine vereinfachte Lebensdauerberechnung:
- L10= nominelle Lebensdauer
- C= dynamische Grundtragzahl eines Blocks
- PM= äquivalente mittlere Last, die auf diesen Block wirkt
Wenn sich die Blocklast während der Beschleunigung, Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit, Verarbeitung, Verzögerung und Rückfahrt ändert, verwenden Sie eine äquivalente mittlere Last anstelle eines einfachen arithmetischen Durchschnitts.
Dieser kubische Mittelwert gilt für Kugelwälzführungen. Rollenführungen verwenden möglicherweise einen anderen Lebensdauerexponenten und eine modellspezifische Berechnungsmethode. Daher sollte der ausgewählte Serienkatalog befolgt werden.
Beispiel: Fünfjährige Lebenserwartung
Das frühere Exemplar mit 300 mm Hub legt etwa 5.760 km pro Jahr zurück. Für fünf Betriebsjahre:
Vor der Anwendung von Vibrations-, Zuverlässigkeits-, Schmierungs- oder Umgebungskorrekturfaktoren beträgt das ungefähre erforderliche dynamische Nennleistungs-Last-Verhältnis:
Dies bedeutet, dass ein Block, der nur deshalb ausgewählt wird, weil seine dynamische Bewertung das Zwei- oder Dreifache der Arbeitslast beträgt, möglicherweise nicht die erforderliche Verfahrlebensdauer in einer kontinuierlich arbeitenden Pendelachse bietet.
Überprüfen Sie die statische Sicherheit separat
Die dynamische Lebensdauer bestätigt nicht die Widerstandsfähigkeit gegenüber einem plötzlichen Stopp, einem Stoß oder einer stationären Spitzenlast. Die statische Sicherheit sollte gesondert geprüft werden:
- FS= statischer Sicherheitsfaktor
- C0= statische Tragzahl
- P0= maximale Belastung, die auf den am stärksten belasteten Block wirkt
Der erforderliche Mindestsicherheitsfaktor hängt von Vibration, Stoß, Beschleunigung, Montagegenauigkeit und den Folgen eines Ausfalls ab. Verwenden Sie den für die ausgewählte Führungsreihe angegebenen Wert, anstatt eine universelle Zahl anzuwenden.
Wählen Sie die Blockstruktur entsprechend der vollständigen Bewegungsbedingung aus
Nachdem die Lebensdauer und die Blocklast berechnet wurden, wählen Sie den Blockaufbau nach Einbauraum, Steifigkeit, Momentenwiderstand und bewegter Masse.
| DLY-Serie | Struktur | Auswahlrichtung |
|---|---|---|
| HD-Serie | Standard-Kugelführungsblock für schwere Lasten | Allgemeine CNC- und Automatisierungsachsen, die eine ausgewogene Tragfähigkeit, Steifigkeit und gleichmäßige Hin- und Herbewegung erfordern |
| ED-Serie | Kugelführungsblock mit niedrigem Profil | Kompakte Automatisierungsgeräte, bei denen eine geringere Installationshöhe und eine reduzierte Größe der Wagenstruktur wichtig sind |
| RD-Serie | Rollenführungsblock | Schwere Belastung, stärkere Schnittkraft, hohe Momentbelastung oder Anwendungen, die eine geringere elastische Verformung erfordern |
| MD / Miniaturserie | Miniatur-Kugelführungsblock | Kleine Instrumente und kompakte Mechanismen mit begrenzter Belastung, engem Einbauraum und geringer bewegter Masse |
Sehen Sie sich die verfügbaren anDLY-Linearführungsblockseriefür Vierkant-, Flansch-, Low-Profile-, Rollen- und Miniaturblockoptionen.
Passen Sie die Blocklänge und -menge an die Momentlast an
Standardlängen und lange Führungsblöcke derselben Schienengröße bieten nicht die gleiche Momentenkapazität.
Ein längerer Block vergrößert die Kontaktlänge entlang der Schiene und sorgt normalerweise für einen stärkeren Nick- und Giermomentwiderstand. Dies kann für ein Einschienensystem, eine freitragende Last oder einen Wagen mit begrenztem Abstand zwischen den Blöcken nützlich sein.
Allerdings bietet die Verwendung eines langen Blocks nicht immer die gleiche Stabilität wie die Verwendung von zwei Blöcken mit ausreichendem Abstand. Wo der Maschinenraum es zulässt, sorgen zwei Schienen mit zwei Blöcken auf jeder Schiene für eine stabilere Lastverteilung bei breiten Tischen und Geräten mit hoher Beschleunigung.
| Maschinenstruktur | Zu berücksichtigende Blockanordnung |
|---|---|
| Schmaler, ausgewogener Schlitten mit geringem Moment | Eine Schiene mit zwei Blöcken kann nach Überprüfung des Rollmoments und der Montagesteifigkeit akzeptabel sein |
| Breiter beweglicher Tisch | Zwei parallele Schienen mit mehreren Blöcken für besseren Rollmomentwiderstand |
| Freitragendes Werkzeug oder versetzte Nutzlast | Erhöhen Sie den Schienenabstand, den Blockabstand oder die Blocklänge, bevor Sie einfach die Schienenbreite erhöhen |
| Schwere Schneid- oder Pressachse | Größere Kugelführung oder Rollenführung mit einer starren Doppelschienen-Montagestruktur |
Wählen Sie für hochfrequente Bewegungen sorgfältig die Vorspannung aus
Die Vorspannung verringert das Innenspiel und verbessert die Steifigkeit der Führung, eine höhere Vorspannung erhöht jedoch auch den Rollwiderstand, die Antriebskraft und die Wärmeentwicklung.
Bei einer Hochgeschwindigkeits-Pick-and-Place-Achse mit geringer Last kann eine übermäßige Vorlast die Motorlast erhöhen, ohne die Maschinenleistung sinnvoll zu verbessern.
Für eine Werkzeugmaschinenachse, die Schnittkräften oder Vibrationen ausgesetzt ist, kann eine höhere Vorspannung erforderlich sein, um die elastische Verschiebung zu kontrollieren und die Positionierungsstabilität aufrechtzuerhalten.
| Erfordernis | Vorspannungsrichtung |
|---|---|
| Leichte Last und hohe Geschwindigkeit | Bevorzugen Sie einen geringeren Laufwiderstand, es sei denn, die Steifigkeitsberechnungen erfordern eine höhere Vorspannung |
| Häufiges Beschleunigen und Umkehren | Balance zwischen Steifigkeit und Motorlast, Temperaturanstieg und Laufruhe |
| Schnittkraft oder Vibration | Erwägen Sie eine höhere Vorspannung, nachdem Sie die Steifigkeit der Montagefläche und die Antriebskapazität überprüft haben |
| Sehr sanfte manuelle Bewegung | Vermeiden Sie eine unnötige Vorspannung, die dazu führt, dass sich der Schlitten fest anfühlt |
SehenWas ist die Vorspannung einer Linearführung und wie sollte sie ausgewählt werden?für einen detaillierteren Vergleich der Vorspannungsniveaus.
Hochfrequente Kurzhübe erfordern besondere Aufmerksamkeit bei der Schmierung
Bei einer Kurzhubachse kann es zu einer großen Anzahl von Umkehrungen kommen, während die Wälzkörper immer wieder nur über einen kleinen Abschnitt der Laufbahn laufen.
Wenn der Hub zu kurz ist, um den Schmierstoff effektiv umzuverteilen, kann es sein, dass die Kontaktfläche Schwierigkeiten hat, einen stabilen Schmierfilm aufrechtzuerhalten. Dies kann das Risiko lokaler Abnutzung oder Reibschäden erhöhen, selbst wenn die Gesamtfahrstrecke mäßig erscheint.
Sofern die Maschinenkonstruktion dies zulässt, kann ein regelmäßiger längerer Hub dabei helfen, den Schmierstoff über einen größeren Teil der Laufbahn neu zu verteilen. Die Schmiermethode und der Fetttyp sollten dennoch entsprechend dem ausgewählten Führungsmodell und der Betriebsumgebung bestätigt werden.
Überprüfen Sie bei Anwendungen mit hohen Zyklen Folgendes:
- Schmierstofftyp und Viskosität
- Fettnachfüllintervall
- Schmiernippelrichtung und Wartungszugang
- Ob eine Zentralschmierung erforderlich ist
- Dichtungswiderstand bei der erforderlichen Geschwindigkeit
- Temperatur in der Nähe des Führungsblocks
- Kompatibilität mit Kühlmittel, Wasser, Staub oder Reinigungschemikalien
Auswahlrichtungen für verschiedene Bewegungsmuster
| Bewegungsmuster | Hauptrisiko | Auswahlfokus |
|---|---|---|
| Hoher CPM, kurzer Hub und geringe Belastung | Häufige Umkehrungen, Schmierfilmschwierigkeiten und Dichtungswiderstand | Kugelführung mit geeigneter reibungsarmer Vorspannung, korrektem Fett und regelmäßiger Überprüfung der Schmierung |
| Hohe Beschleunigung und schnelle Richtungswechsel | Trägheitslast, Momentlast, Belastung der Befestigungsschrauben und Vibration | Berechnen Sie m × a, reduzieren Sie die bewegte Masse und achten Sie auf einen ausreichenden Schienen- und Blockabstand |
| Moderates CPM mit langem Hub | Hohe jährliche Fahrstrecke und begrenzte Ermüdungslebensdauer | Berechnen Sie die Jahreskilometer und wählen Sie C entsprechend der erforderlichen Betriebsdauer |
| Niedriger CPM bei hoher Schneid- oder Presskraft | Statische Belastung, Stoß, elastische Verformung und Momentbelastung | Schwerlast-Kugelführung oder Rollenführung; Die Häufigkeit ist nicht der primäre Entscheidungsfaktor |
| Kontinuierlicher Mehrschichtbetrieb | Erschöpfung der Schmierung, Temperaturanstieg und erhöhte Lebensdauer | Bestätigen Sie das Wartungsintervall, den Zugang zur Schmierung, die Nennlebensdauer und die stabile Betriebstemperatur |
| Staubige, nasse oder spanende Umgebung | Dichtungsverschleiß, Schmierstoffverunreinigung und Laufbahnschäden | Wählen Sie geeignete Dichtungen, Abstreifer, Abdeckungen, Oberflächenbehandlung und Wartungsmethode |
Überprüfen Sie das Führungssystem unter dem realen Bewegungszyklus
Einer Berechnung sollte ein kontrollierter Betriebstest folgen, insbesondere wenn die Maschine eine hohe Beschleunigung, kurze Zykluszeiten oder eine ungewöhnliche Einbaulage aufweist.
Überprüfen Sie bei der Inbetriebnahme:
- Bewegen Sie den Schlitten manuell oder mit niedriger Geschwindigkeit über den gesamten Hub und prüfen Sie die örtliche Festigkeit.
- Stellen Sie sicher, dass die beiden Schienen parallel bleiben und dass die Befestigungsschrauben in der vorgesehenen Reihenfolge angezogen werden.
- Lassen Sie die Achse mit reduzierter Geschwindigkeit laufen, bevor Sie zum Produktionsbewegungsprofil wechseln.
- Vergleichen Sie den Motorstrom während der Beschleunigung, der Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit und der Richtungsumkehr.
- Überprüfen Sie die Blocktemperatur, nachdem das System einen stabilen Betriebszustand erreicht hat.
- Achten Sie auf Zirkulationsgeräusche, Stöße an Umkehrpunkten oder Schalländerungen in der Nähe der Schienenenden.
- Untersuchen Sie Dichtungen und Laufbahnen auf ungewöhnliche Fettlecks oder Verunreinigungen.
- Zeichnen Sie eine Basislinie für Motorlast, Temperatur, Geräusch und Positionierungswiederholbarkeit auf, um sie bei zukünftigen Wartungsarbeiten vergleichen zu können.
Wenn der Block mit zunehmender Geschwindigkeit merklich enger wird, ersetzen Sie ihn nicht sofort durch ein größeres Modell. Überprüfen Sie zunächst die Ausrichtung der Schiene, die Genauigkeit der Montagefläche, die Vorspannung, den Dichtungswiderstand, die Schmiermenge und die strukturelle Verformung.
Informationen, die für eine genaue Auswahl des Linearführungsblocks erforderlich sind
Um einen linearen Führungsblock für wiederholte Bewegungen auszuwählen, geben Sie den vollständigen Betriebszustand und nicht nur den CPM-Wert an.
- Einweg-Hublänge
- Definition eines Zyklus
- Zyklen pro Minute
- Maximale und durchschnittliche lineare Geschwindigkeit
- Beschleunigung und Verzögerung
- Tägliche Betriebszeiten und jährliche Arbeitstage
- Gesamte bewegte Masse
- Externe Schneid-, Press- oder Prozesskraft
- Schwerpunktposition
- Schienenabstand und Blockabstand
- Horizontale, vertikale, umgekehrte oder seitliche Montage
- Erforderliche Genauigkeit und Steifigkeit
- Erforderliche Lebensdauer
- Staub, Späne, Kühlmittel, Wasser, Temperatur und Wartungsbedingungen
Häufig gestellte Fragen
Gilt eine Frequenz von 60 Zyklen pro Minute als Hochfrequenz?
Nicht von alleine. Ein 20-mm-Hub bei 60 CPM und ein 500-mm-Hub bei 60 CPM stellen sehr unterschiedliche Anforderungen an Verfahrweg, Geschwindigkeit und Lebensdauer. Beschleunigung, Belastung und tägliche Betriebszeit müssen ebenfalls bekannt sein.
Erfordert eine höhere Bewegungsfrequenz eine größere Führungsschiene?
Nicht automatisch. Eine größere Führung kann erforderlich sein, wenn die berechnete Belastung, das Moment, die Steifigkeit oder die Lebensdaueranforderungen die Kapazität des kleineren Modells übersteigen. Eine unnötige Vergrößerung der Führungsgröße kann Gewicht, Kosten und Laufwiderstand erhöhen.
Ist eine Rollenführung für den Dauerbetrieb immer besser?
Nein. Rollenführungen sind wertvoll, wenn höhere Tragfähigkeit und Steifigkeit erforderlich sind. Eine Kugelführung eignet sich möglicherweise besser für leichte, schnelle Geräte, bei denen reibungslose Bewegungen, kompakte Größe und geringerer Widerstand wichtiger sind.
Kann ein Rundschaft-Aluminiumschieber nach niedrigem CPM ausgewählt werden?
Ein niedriger CPM allein reicht nicht aus. Läufersysteme mit runder Welle werden normalerweise nach Last, Wellendurchbiegung, Steifigkeit, Genauigkeit, Kosten und Montagestruktur berücksichtigt. Eine niederfrequente Maschine mit hoher Momentenbelastung kann dennoch eine Profillinearführung erfordern.
Warum verschleißt ein Kurzhub-Führungsblock, auch wenn der Jahreshub nicht hoch ist?
Sehr kurze, sich wiederholende Hübe können dazu führen, dass die Wälzkörper über einen begrenzten Laufbahnbereich arbeiten und die Umverteilung des Schmiermittels erschwert werden. Belastung, Vorspannung, Vibration und Verschmutzung können den lokalen Verschleiß zusätzlich erhöhen.
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Senden Sie DLY Ihren Hub, Ihre Zyklusdefinition, CPM, Geschwindigkeit, Beschleunigung, bewegte Masse, Lastrichtung, Schienenlayout, erforderliche Lebensdauer, Genauigkeit und Arbeitsumgebung. Wir können Ihnen dabei helfen, HD-, ED-, RD- und Miniatur-Linearführungsblockoptionen entsprechend den vollständigen Bewegungsbedingungen zu vergleichen.
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