Wissen · Lineartechnik
So legen Sie eine Linearführung aus: Baugröße, Tragzahl, Wagenanzahl
Die Auslegung einer Linearführung entscheidet über Lebensdauer, Steifigkeit und Kosten der gesamten Achse. Wer die Baugröße zu klein wählt, riskiert Frühausfälle. Wer zu groß greift, zahlt doppelt. Sie arbeiten sich von der Lastanalyse zu Baugröße, Bauform, Wagenanzahl und Vorspannung vor, und stoßen dabei auf den Punkt, den kaum ein Katalog offenlegt: warum die Tragzahlen verschiedener Hersteller nicht direkt vergleichbar sind.
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Auslegung in fünf Schritten
Legen Sie eine Linearführung immer in dieser Reihenfolge aus. Jeder Schritt setzt das Ergebnis des vorherigen voraus, und jede Abkürzung rächt sich später in der Achse.
- Lasten und Momente bestimmen: statische und dynamische Kräfte je Wagen, Roll-, Nick- und Giermomente, Stoß- und Beschleunigungsanteile.
- Baugröße über die Tragzahlen wählen: dynamische Tragzahl C für die Lebensdauer, statische Tragzahl C0 gegen bleibende Verformung.
- Bauform und Wagenanzahl festlegen: Flansch- oder Schmalwagen, Standard- oder Langausführung, Anzahl der Wagen je Schiene.
- Vorspannung und Genauigkeitsklasse abstimmen: Steifigkeit gegen Reibung, Genauigkeit gegen Preis.
- Schienenlänge und Randabstand planen: Nutzhub, Wagenabstand, Randabstand T1 und Lochbild.
Dynamische Tragzahl C und statische Tragzahl C0
Zwei Kennwerte steuern die Baugrößenwahl, beide definiert nach DIN ISO 14728-1. Die dynamische Tragzahl C beschreibt die Last, unter der ein Führungssystem eine definierte nominelle Lebensdauer erreicht. Sie ist die Grundlage jeder Lebensdauerberechnung. Wie Sie daraus die nominelle Lebensdauer L10 ableiten, zeigt der Beitrag Lebensdauer berechnen.
Die statische Tragzahl C0 beschreibt die Last, bei der an der höchstbelasteten Kontaktstelle eine bleibende Gesamtverformung von rund 0,0001 des Wälzkörperdurchmessers entsteht. C0 ist der Grenzwert gegen Stillstandslasten, Stöße und Notfälle, nicht gegen Verschleiß. Als Faustregel gilt: C dimensioniert die Lebensdauer, C0 sichert gegen kurzzeitige Überlast. Prüfen Sie immer beide.
L₁₀ = (C₁₀₀ / P)³ · 100 km
- L₁₀
- nominelle Lebensdauer in km Verfahrweg
- C₁₀₀
- dynamische Tragzahl in kN, bei Bosch Rexroth auf 100 km bezogen (Wettbewerber oft auf 50 km, dann C50 und 50 km einsetzen)
- P
- äquivalente dynamische Belastung je Führungswagen in kN
- ³
- Exponent für Kugelführungen; bei Rollenführungen 10/3
Warum Tragzahlen verschiedener Hersteller nicht vergleichbar sind
Die dynamische Tragzahl gilt nur für einen bestimmten Bezugsweg, und darin liegt die häufigste Fehlerquelle beim Katalogvergleich. Bosch Rexroth bezieht die dynamische Tragzahl auf 100 km Verfahrweg und schreibt sie als C100. Viele andere Hersteller beziehen ihre Tragzahl C in der Regel auf 50 km. Die Rohzahlen aus zwei Katalogen sind damit nicht direkt vergleichbar: die 50-km-Zahl steht schon von Haus aus höher, ohne dass die Führung mehr trägt.
Der Umrechnungsfaktor folgt aus dem Lebensdauergesetz. Bei Kugelführungen geht die Lebensdauer mit der dritten Potenz der Tragzahl ein. Halbiert man den Bezugsweg von 100 km auf 50 km, steigt die ausgewiesene Tragzahl um die dritte Wurzel aus 2, also rund 1,26. Es gilt: C50 = C100 x 1,26. Rechnen Sie jeden Fremdkatalog vor dem Vergleich auf denselben Bezugsweg um.
| Bezugsweg | Tragzahl (Größe 25, FNS) | Verhältnis zu C100 |
|---|---|---|
| 100 km (Bosch Rexroth) | C100 = 28,6 kN | 1,00 |
| 50 km (viele Wettbewerber) | C50 = 36,0 kN | 1,26 |
Tragzahlen nach Baugröße
Die folgende Tabelle zeigt die Tragzahlen der Bauform FNS als Ankerreihe je Baugröße. FNS (Flansch, normal, Standardhöhe) ist die im Maschinenbau meistverbaute Bauform. Andere Bauformen weichen ab: lange Wagen (FLS, SLS) bringen bei identischer Baugröße deutlich mehr Tragzahl, kurze Wagen (FKS, SKS) weniger.
| Baugröße | C100 (kN) | C0 (kN) |
|---|---|---|
| 15 | 6,9-9,9 | 8,9-12,7 |
| 20 | 23,4 | 29,8 |
| 25 | 28,6 | 35,9 |
| 30 | 36,5 | 48,1 |
| 35 | 51,8 | 80,9 |
| 45 | 86,4 | 132,0 |
Bauform und Wagenanzahl festlegen
Reicht die Tragzahl eines Wagens nicht, erhöhen Sie zuerst die Wagenlänge oder die Wagenanzahl, bevor Sie die Baugröße springen. Ein langer Wagen (Suffix L) holt bei identischer Baugröße mehr Tragzahl heraus als ein normaler, ein zusätzlicher Wagen verteilt die Last und stützt Momente ab. Der Sprung auf die nächste Baugröße ist der teuerste Hebel und oft nicht der nötige.
- Zwei Wagen je Schiene sind der Regelfall. Sie stützen Nick- und Giermomente und sind fertigungsfreundlich.
- Zwei parallele Schienen sind der Regelfall für ebene Führungen. Eine Schiene trägt nur bei reiner Linearlast ohne Kippmoment.
- Vier Wagen (zwei Schienen mit je zwei Wagen) sind die Standardkonfiguration für Portale, Schlitten und Tische.
- Erhöhen Sie Wagenanzahl oder Wagenlänge vor der Baugröße, wenn Bauraum oder Preis eng sind.
- Legen Sie C0 gegen die maximale Stillstands- und Stoßlast aus, nicht gegen die Dauerlast.
Vorspannung und Genauigkeitsklasse folgen aus Steifigkeitsbedarf und Toleranzkette. Mit steigender Vorspannung gewinnt die Achse an Steifigkeit und verliert an Spiel, zugleich nehmen Reibung und Wärme zu. Für eine schwere, kippbelastete Achse fällt die Wahl der Vorspannungsklasse anders aus als für eine leichtgängige Handling-Achse.
Schienenlänge und Randabstand
Die Schienenlänge ergibt sich aus Nutzhub plus Wagenlänge plus Sicherheitsabstand. Achten Sie auf den Randabstand T1, den Abstand vom Schienenende zur ersten Bohrung: er bestimmt, ob das Lochbild aufgeht und ob das Schienenende sauber verschraubt ist. PTS schneidet Schienen im Haus aus 4000-mm-Stangen auf Wunschmaß zu. Zuschnitt, Teilung und Randabstand T1 planen Sie im Detail separat.
Baugröße: Heuristik und Grenzen
Als Startpunkt gilt: kleine Handling- und Prüfachsen fahren mit Größe 15 bis 20, der Maschinenbau-Kern liegt bei Größe 25 bis 35, schwere Portale und Werkzeugmaschinen bei 45. Verfeinern Sie diesen Startwert immer über die berechneten Lasten und die geforderte Lebensdauer, nie umgekehrt.
Für die Größen 55 und 65 bietet PTS bewusst keine Online-Konfiguration an. Diese Baugrößen tragen so hohe Lasten, dass Momentenverteilung, Schienenverbindung und Anbaufläche in die Auslegung gehören. Hier übernehmen die PTS-Ingenieure die Achs- und Schienenauswahl für Sie, strukturiert über die technische Anfrage. Das ist der menschliche Auslegungsdienst hinter dem Konfigurator: Sie liefern Last, Hub und Zyklus, PTS liefert die geprüfte Stückliste.
Baugröße steht, der Rest ist Konfiguration.
Der PTS-Konfigurator führt Sie von Baugröße und Bauform über Vorspannung und Genauigkeit bis zur Schienenlänge, mit Live-Preis und Verfügbarkeit je Systemzeile, ohne Login. Für die Größen 55 und 65 oder bei komplexer Momentenlast übernimmt die technische Auslegung das PTS-Engineering.
Preise und Bestände sehen Sie im Sortiment ohne Anmeldung.