Kugellager | Hohe Drehzahlen und Präzision

Kugellager ermöglichen durch ihre kugelförmigen Wälzkörper eine reibungsarme hochpräzise Bewegung. Diese Lagerbauart findet als u. a. Rillenkugellager, Pendelkugellager, Schrägkugellager oder Dünnringlager vielseitig Einsatz in Maschinen und Anlagen. Der Artikel stellt die neuesten Entwicklungen und Innovationen diverser Hersteller in der Kugellagertechnologie vor und zeigt deren vielfältige Einsatzmöglichkeiten in Industrie und Technik auf.

Inhalt

• Kugellager 2024 – Das Wichtigste in Kürze
• Kugellager Neuheiten und Innovationen
  • Miniatur Kugellager und das kleinste Kugellager der Welt
  • Schlanke Präzisionskugellager bewegen Hightec im All
  • Axialschrägkugellager mit integriertem Winkelmesssystem
  • Kleinstes, leichtes Drahtwälzlager mit profilierten Laufbahnen
  • Stehlager aus Edelstahl für Food und Pharma Einsatz
  • Offene Linearkugellager mit hoher Tragzahl und ruhigem Lauf
  • Zweireihige Schrägkugellager für Kugelgewindetriebe in WZM
  • Hoch performante Axialschrägkugellager für Gewindetriebe
  • Axial- und Radiallager mit Schmierzustands-Überwachung
  • Besonders geräuscharme Kugellager für Werkzeugmaschinen
  • Kugellager in den höchsten Genauigkeitsklassen P4+ und UP+
  • Die passende Lagerbauart für sieben Roboterachsen
  • Hybrid-Wälzlager im Satelliten auf 7-jähriger Merkur-Mission
  • Kunststoffkugellager besiegt Metalllager im Salzwassertest
  • Spindellager aus Vacrodur mit 20-fach höherer Gebrauchsdauer
  • Extrem reibungsarmes Sonderkugellager für Gas- und Windmessgeräte
• Häufig gestellte Fragen

 

Kugellager 2024 – Das Wichtigste in Kürze

Der aktuelle Entwicklungsstand von Kugellagern zeigt, dass diese Lagerbauart zunehmend aus innovativen Materialien gefertigt werden, was ihre Langlebigkeit und Belastbarkeit weiter erhöht. 

Besonders die Rillenkugellager, die am häufigsten eingesetzte Kugellagerart, zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, sowohl radiale als auch axiale Lasten aufzunehmen und dabei eine hohe Drehzahl zu erreichen. Eine der innovativsten Entwicklungen sind die Hybridkugellager, die durch die Kombination von Stahl- und Keramikkugeln eine noch höhere Effizienz und Korrosionsbeständigkeit bieten.

Das Kugellager der Zukunft wird durch innovative Materialien wie Keramik und Werkstoffe, die die Reibung minimieren und die Lebensdauer erhöhen, deutlich leistungsfähiger. Integrierte Sensoren und IoT-Technologie ermöglichen eine Echtzeitüberwachung, was präventive Wartung und höhere Effizienz fördert.

Additive Fertigung und Nanotechnologie verbessern die Fertigungsprozesse und die Materialeigenschaften, während digitale Zwillinge und KI die Lageroptimierung in F&E vorantreiben. Diese Entwicklungen machen das Kugellager nicht nur effizienter und langlebiger, sondern auch nachhaltiger und intelligenter.

Kugellager Neuheiten und Innovationen

Nachfolgend präsentieren wir Ihnen die Neuentwicklungen und Innovationen unter den Kugellagern:

Miniatur Kugellager und das kleinste Kugellager der Welt

10.06.2024 | Die Miniaturkugellager von Minebea Mitsumi sind in einer Vielzahl von Materialien und Ausführungen erhältlich, darunter Edelstahl, Chromstahl oder Keramik, geflanscht, offen oder abgeschirmt. Diese Flexibilität ermöglicht es, Kugellager exakt nach den Anforderungen der jeweiligen Anwendung auszuwählen.

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Schlanke Präzisionskugellager bewegen Hightec im All

16.03.2024 | Im Bereich der Präzisionslager stellt die Rodriguez GmbH mit ihren Kaydon „Realislim“ Dünnringlagern eine Schlüsseltechnologie für die Luft- und Raumfahrt zur Verfügung. Diese spezialisierten Wälzlager haben zum Erfolg der Mars-Mission im Jahr 2021 im Nasa Rover Perseverance beigetragen .

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Axialschräg-Kugellager mit integriertem Winkelmesssystem

13.02.2023 | Das axiale Schrägkugellager der Baureihe ZKLDF von Schaeffler wurde nun mit einem optional integrierten, inkrementellen Winkelmesssystem ausgestattet mit der Bezeichnung ZKLDFMI. Wälzlager des Typs ZKLDF eignen sich für sehr hohe Drehzahlen, haben ein geringes Losbrechmoment und ein niedriges Reibungsniveau.

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Kleinstes, leichtes Drahtwälzlager mit profilierten Laufbahnen

28.01.2021 | Franke hat im Zuge der Miniaturisierung seine Drahtwälzlager vom Typ LER (Bild oben) um das Lagerelement LER 1.5 im Miniaturformat ergänzt. Es bietet den platzsparendsten Einbauraum überhaupt im Wettbewerb um die kleinen, kompakten und leichtgewichtigen Wälzlager. Zudem punktet das neue Drahtwälzlager auch in Sachen Vorspannung.

Die kompakten Drahtwälzlager der Reihe LER von Franke sind für mittlere Drehgeschwindigkeiten und Genauigkeiten konzipiert. Sie bieten einen leichten Lauf, eine hohe Dynamik und Steifigkeit. Durch die geraden Anlageflächen von Außenring und Innenring in den Drahtwälzlagern lassen sich die Lager Komponenten leicht in die umschließende Konstruktion integrieren. Ein Lagerelement vom Typ LER wird in der Regel spielfrei in die Konstruktion eingebaut. 

Drahtwälzlager mit individueller Vorspannung

Franke präsentiert nun das neue Drahtwälzlager LER 1.5 in Miniaturausgabe. Im Unterschied zum Dünnringlager oder Gleitlager aus Kunststoff lässt sich bei diesen Drahtwälzlagern je nach Anwendung die Vorspannung individuell einstellen. Das erfolgt ganz präzise auf die Anwendung angepasst.

Wie alle Lager vom Typ LER verfügt Typ 1.5 über Laufdrähte aus rechteckigem Profildraht. Entsprechend kann auch das Drahtbett rechtwinklig ausgeführt werden. Das ist gerade im Miniaturbereich hilfreich und reduziert den Fertigungsaufwand der Gehäuseteile beachtlich. Das rechteckige Profil erhöht zudem die Steifigkeit und erleichtert die Montage.

Vom Exoskelett bis zum Cobot

Für die Drahtwälzlager im Miniformat kommen besonders ultrakompakte Anwendungen in Frage, wie sie zum Beispiel in sensitiven Robotern für die Mensch-Roboter-Kollaboration zu finden sind. Auch maschinelle Exoskelette oder weitere medizinische Anwendungen sind prädestiniert.

Auch wird das neue Wälzlager LER 1.5 mit seinen geringen Abmessungen dem Trend zur Miniaturisierung in Handling und Automatisierung gerecht. Kleine Drehtische, Greifer oder Manipulatoren können mit solch einer Lagerung exakt unter hohen Belastungen bewegt werden.

Stehlager aus Edelstahl für Food und Pharma Einsatz

15.09.2020 | Hecht Kugellager bietet Stehlager für den Einsatz in der Lebensmitteltechnik und Getränkeindustrie sowie im pharmazeutischen Bereich. Die Stehlagergehäuse und der Lagereinsatz sind aus korrosionsbeständigem, abriebfestem Edelstahl gefertigt.Wie alle Produkte der eigenen Marken HKW und HKC werden diese Stehlager ausschließlich in auditierten und nach DIN ISO 16949 zertifizierten Werken gefertigt. Es gibt sie auch in mittleren Stückzahlen zu wirtschaftlichen Konditionen.

Die Stehlager sind für Temperaturen von -20° bis +90 °C ausgelegt. Sie haben zwei Stellschrauben zur Befestigung der Welle. Über einen Schmiernippel aus Edelstahl können sie nachgefettet werden.

Bei normalen Betriebsbedingungen mit dynamischen Traglasten bis 12,8 kN kann das Nachfetten entfallen. Der eingebrachte Schmierstoff FM 222 ab Werk ist nach FDA und Cifa für hygienisch sensible Bereiche zertifiziert. Er ist wasserbeständig gegenüber Reinigungsprozessen auch unter Strahlwasser.

So sind die Stehlager dauerhaft korrosionsgeschützt und bieten damit eine lange Lebensdauer. Zum Abgleichen von Fluchtungsfehlern bei der Montage lässt sich der Lagereinsatz im Gehäuse schwenken.

Offene Linearkugellager mit hoher Tragzahl und ruhigem Lauf

14.05.2020 | Ewellix präsentiert mit den Typen LBCT D und LBCF D offene Linearkugellager mit erhöhter Performance für die unterstützte Welle. Die hohen Tragzahlen sorgen für einen ruhigeren Lauf. Zugleich vereinfacht die Konstruktion der auf der bewährten D-Serie mit geschlossenen Linearkugellagern basierenden ISO-Serie 3 die Montage.

Ewellix hat damit alle Vorteile der neuen Generation geschlossener Linearkugellager der D-Serie auf die offenen Linearkugellager der ISO Serie 3 für die unterstützte Welle übertragen. Die dynamische Tragzahl wurde mittels optimierter Laufbahngeometrie und deutlich größeren Wälzkörpern im Vergleich zum Vorgängermodell um bis zu 40 % im Vergleich gesteigert. Die Lebensdauer ist bis zu 2,7-fach höher. Anwender können Downsizing umsetzen, weil kleinere Lager eine höhere Tragzahl als ihre Vorgänger bieten. Das spart Bauraum und reduziert Gewicht.

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Linearlager für Rundwellen und schnelle Bewegungen

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Linearkugellager mit 100 m/s² Beschleunigung

Offene Linearkugellager ermöglichen schnelle Produktionszyklen und einen großen Output. Beschleunigungen von bis zu 100 m/s² und eine Maximalgeschwindigkeit von 5 m/s sind möglich. Die Lager eignen sich für zahlreiche Anwendungen auch unter schwierigen Bedingungen. Sie finden Einsatz in Maschinenbau, Anlagenbau, Handling, Transport oder Medizintechnik. Umgebungstemperaturen von -20° bis +80 °C halten die Linearkugellager stand.

Die offenen Linearkugellager der LBCT- und LBCF-Baureihe beugen zudem Montagefehlern vor. Dank gut sichtbarer Kennzeichnungen für Hauptlastrichtung und Schmieranschluss an der Stirnseite lassen sie sich einfach und schnell montieren oder austauschen. Type LBCT D verfügt über gerade Laufbahnplatten mit hoher Steifigkeit. Type LBCF D gibt es als winkeleinstellbare Ausführung. Diese kompensiert Schiefstellungen vom Linearlager oder der Welle bis maximal ±30 arcmin und gleicht selbstständig Fluchtungsfehler aus.

Geschlossene Linearkugellager mit hoher Laufruhe

Geschlossene Linear Kugellager der D-Serie haben ein verbessertes Käfigdesign. Bei der Konstruktion kam Ewellix mit deutlich weniger Teilen aus. Die Linearlager verfügen über größere Laufbahnplatten, optimierte Kugelumlenkzonen und einen größeren Fettvorrat. Die Baureihe bietet eine hohe Laufruhe bei geringer Reibung und reduzierter Geräuschentwicklung.

Die Lager entsprechen der in ISO-Norm 10285 definierten Maßreihe 3 und lassen sich problemlos mit Vorgängerlagern oder Lagern derselben Maßreihe austauschen. Für offene und geschlossene Linear Kugellager gibt es ein umfangreiches Sortiment an leichten Linearlager Einheiten mit Aluminiumgehäuse. Neben der Grundausführung mit einem Einzellager gibt es Flansch Lagereinheiten sowie Tandem- und Quadro-Ausführungen.

Zweireihige Schrägkugellager für Kugelgewindetriebe in WZM

12.05.2020 | Hersteller von Werkzeugmaschinen stellen hohe Anforderungen an die darin verbauten Kugelgewindetriebe. Diese müssen schnell, effizient und sehr präzise positionieren. Dr. Tretter hat für diese Ansprüche die neuen Axial Schrägkugellager der Baureihe BSBD von NSK ins Portfolio aufgenommen.

Die Schrägkugellager gibt es in zwei Ausführungen. Die Schrägkugellager der Serie BSN für axiale Belastungen entsprechen zweireihigen Lagern in O-Anordnung. Sie haben einen einteiligen Außenring. Die Serie BSF hat einen erweiterten Außenring mit Durchgangsbohrungen. Damit lassen sich die Schrägkugellager direkt stirnseitig montieren.

Der Kontaktwinkel der Lager beträgt 60 Grad. Die neue Lagerbaureihe kann hohe axiale Lasten in beiden Richtungen aufnehmen. Dabei läuft sie präzise mit hoher Steifigkeit. Moderne Präzisionsmaschinen fordern diese Eigenschaften. Die Lager sind mit einer definierten Kraft vorspannbar, indem die Wellenmutter mit empfohlener Klemmkraft nachgezogen wird.

Gut geschütze Schrägkugellager auch für hohe Belastung

Die Schrägkugellager wurden mit einer reibungsarmen Kontaktdichtung versehen. Diese verfügt über eine Mehrfachlippenstruktur, die das Fett gut zurückhält, vor dem Eindringen von Staub schützt und sich für hohe Drehzahlen eignet. Die Lippendichtung läuft in einer Nut am Innenring. Sie hält zudem Drehmoment und Wärmeentwicklung gering. Dr. Tretter liefert die Schrägkugellager einbaufertig und lebensdauergeschmiert. Über eine Schmiernut an der Außenfläche des Außenrings lassen sich die Lager während des Betriebs bei Bedarf nachschmieren.

Für einige Baugrößen an Schrägkugellagern gibt es eine schwere Ausführung. Diese hat den gleichen Bohrungsdurchmesser, ist aber breiter. Zudem sind die Kugeln und der Außenring Durchmesser größer. Der Konstrukteur profitiert hier von einer höheren Steifigkeit und Tragzahl.

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Kryogene Kühlung senkt Verschleiß und Werkzeug Standzeit

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Sind die Belastungen höher, liefert Dr. Tretter die Axial-Schrägkugellager in gepaarter Ausführung mit aufeinander abgestimmten Einzel Lagern. Für korrekte Lageranordnungen bei der Montage sind beide Lager durch eine V-Markierung auf dem Außendurchmesser gekennzeichnet.

Hoch performante Axialschrägkugellager für Gewindetriebe

04.12.2019 | Die Axialschrägkugellager des Typs DRF/DRN von Rodriguez eignen sich für Lagerungen von Kugelgewindetrieben und Trapezgewindetrieben. Sie lassen sich aufgrund ihrer Eigenschaften perfekt als Festlager einsetzen. Die leistungsstarken, doppelreihigen Komponenten gibt es in Durchmessern von 12 bis 40 mm. Sie sind genau und leistungsfähig – auch über einen langen Zeitraum hinweg.

Bei den zweireihigen DRF/DRN-Lagern handelt es sich um Hochgenauigkeitslager mit einem Druckwinkel von 60°. Die vorgespannten Wälzlager nehmen gleichzeitig Radial- und Axialbelastungen auf, sind wartungsarm, schnell eingebaut und erlauben höchste Drehzahlen. Die hohe axiale Steifigkeit und Rundlaufgenauigkeit der Schrägkugellager garantieren eine präzise Werkzeugpositionierung und zuverlässige Wiederholbarkeit.

Die integrierte, reibungsarme Dichtung hält wirkungsvoll Verschmutzungen vom Lager fern und sichert so eine hohe Betriebssicherheit und lange Gebrauchsdauer. Durch die mit höchster Präzision geschliffenen Seitenflächen erübrigt sich praktisch ein Nacharbeiten der Klemmdeckel. Dies senkt die Montagekosten bei gleichzeitiger Erhöhung der Produktivität.

Die Lager gibt es mit und ohne Befestigungsbohrungen im Außenring. Bei den Flanschausführungen erübrigt sich ein Einspannen des Außenringes. Rodriguez liefert die Wälzlager des Typs DRF/DRN vorgeschmiert und einbaufertig aus.

Die Axialschrägkugellager des Typs DRF/DRN sind speziell für die Lagerung von Kugelgewindetrieben und Trapezgewindetrieben konzipiert. Rodriguez bietet diese beiden Arten der Gewindespindeln sowohl in metrischen als auch in zölligen Abmessungen in allen gängigen Industrienormen an. Kugel- und Trapezgewindetriebe werden quer durch alle industriellen Branchen eingesetzt, zum Beispiel in Werkzeugmaschinen, in Roboteranwendungen oder auch der Medizintechnik.

Axial- und Radiallager mit Schmierzustands-Überwachung

30.10.2019 | Myonic hat auf der EMO das Axial- und Radiallager der nächsten Generation für die Werkzeugmaschine vorgestellt. Die Baureihe AXRY-NGX wurde konsequent auf maximale Steifigkeit weiterentwickelt. Mehr Steifigkeit für hohe Belastungen in dem gegebenen Bauraum sei nicht möglich. Bewährte Features der Baureihe EX wie die Fettreservoirs zur Lebensdauer Schmierung wurden übernommen.

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Besonders geräuscharme Kugellager für Werkzeugmaschinen

04.09.2019 | Zu den maßgeschneiderten Neuheiten von SKF für Werkzeugmaschinen gehören u. a. die Lager der „Silent“-Series, die aufgrund der verbesserten Konstruktion ihrer Käfige besonders geräuscharm und kühl laufen. Ihre Dichtungen sperren Verunreinigungen so effektiv aus, dass die Maschinenverfügbarkeit davon profitiert.

Außerdem können diese Lager dank optimierter Toleranzen und neuer Kennzeichnungen auch einfacher aufeinander abgestimmt werden, was im Endeffekt ihre Installation effizienter macht.

Die wichtigsten Spezifikationen solcher Hochgenauigkeitslager lassen sich ganz leicht mit dem „Supb Data Manager“ abrufen. Dabei handelt es sich um eine spezielle App für Smartphones oder Tablets. Damit scannt der Anwender einfach den Data Matrix Code auf der Verpackung oder auf dem Lager selbst ein und erhält prompt alle relevanten Daten über das Lager. Inzwischen kann die im letzten Jahr vorgestellte App auch dazu genutzt werden, um Berichte zu erstellen und diese mit Kollegen zu teilen.

Wie sich eine präzisere Bearbeitung in kürzerer Zeit zu geringeren Betriebskosten realisieren lässt, wird anhand der neuesten Generation zweiseitig wirkender Axial-Schrägkugellager für Gewindetriebe veranschaulicht: Die BEAM- und BEAS-Baureihen sind auch als abgestimmte Sets verfügbar, was für eine besonders hohe Tragfähigkeit, Steifigkeit und Lebensdauer sorgt.

Kugellager in den höchsten Genauigkeitsklassen P4+ und UP+

11.07.2019 | Spindelkugellager von GMN gibt es jetzt auch in den Hochpräzisions-Genauigkeitsklassen P4+ und UP+. Die neue Klasse P4+ ersetzt sukzessive die bisherigen Genauigkeitsklassen DIN P4 und ABEC 7. Noch höhere Anforderungen an Lauf-, Form- und Maßgenauigkeit erfüllt die neue Premiumgenauigkeitsklasse „Ultra Präzision“ UP+.

Darüber hinaus wurde die Kennzeichnung verbessert. So sind nun alle wichtigen Daten inklusive der Abweichungen von Bohrung, Außendurchmesser, Breite und Fertigungslos an den Außenseiten der Ringe sowie auf der Verpackung ersichtlich. Außerdem können über einen QR-Code auf der Verpackung mittels Smartphones oder Lesegeräten alle Daten ausgelesen und in unterschiedliche Datenbanklösungen integriert werden. Eine zusätzliche Software oder Internetverbindung ist nicht erforderlich. Kunden können das Produkt somit schneller und einfacher identifizieren und erhalten zusätzlich eine erweiterte Fälschungssicherheit.

Mit den Hochpräzisionskugellagern der neuen Genauigkeitsklassen P4+ und UP+ bietet GMN die passenden Komponenten für die gestiegenen Anforderungen in der Werkzeugmaschinenindustrie hinsichtlich Drehzahlen, Laufgenauigkeit, Lebensdauer und Bearbeitungspräzision.

Die Toleranzklasse P4+ erfüllt Lauf- und Formgenauigkeiten nach DIN P2 / ISO 2 und Maßgenauigkeiten nach DIN P4 / ISO 4. Sie ist als Standardgenauigkeitsklasse für ein breites Anwendungsspektrum in der Werkzeugmaschinenindustrie gedacht und in allen Bauformen, Baureihen mit Bohrungsdurchmessern von 5 bis 120 mm erhältlich.

Die passende Lagerbauart für sieben Roboter Achsen

30.06.2019 | Für die Belastbarkeit, Dynamik und Präzision von Industrierobotern spielen die Gelenkarmlager eine ganz entscheidende Rolle. Schaeffler bietet Lösungen für jede der sechs Achsen mit ihren spezifischen Anforderungen. Hierfür bieten sich sehr kippsteife, zweireihige axiale Schrägkugellager ZKLDF von INA aus dem Bereich Werkzeugmaschinen an.

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Hybrid-Wälzlager im Satelliten auf 7-jähriger Merkur-Mission

21.03.2019 | Am 20. Oktober 2018 um 03:45 MESZ startete die vierteilige Raumsonde Bepi Colombo in der Trägerrakete Ariane 5 ihre Reise zum Merkur. Mit an Bord: Wälzlager des Minebea Mitsumi Tochterunternehmens Cerobear. Der Launch der Raumfahrtmission fand in Kourou (Französisch-Guayana) statt.

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Kunststoffkugellager besiegt Metalllager im Salzwassertest

25.07.2018 | Igus betreibt in Köln das weltgrößte Testlabor für Kunststoffe in bewegten Anwendungen. Allein über 12.000 tribologische Tests werden hier pro Jahr durchgeführt. Darunter auch Versuche, die den Einsatz unterschiedlichster Werkstoffe in den verschiedensten Umgebungen im Realtest untersuchen.

Beim Salzwassertest bei einem „Xiros“ Flanschkugellager und einem Metalllagerhat das Xiros Lager durch die Verwendung schmier- und wartungsfreier Tribo-Kunststoffe überzeugt. Die Ingenieure des Testlabors füllten einen Behälter mit Meersalzwasser und erhitzten ihn auf 80 °C. Anschließend wurden für 120 h zwei Lager hineingelegt:

Ein klassisches 2-Loch-Flanschlager aus Metall und ein Xiros Flanschlager aus Xirodur B180 – ein Hochleistungskunststoff, den der Motion Plastics in Hinblick auf Verschleiß und Medienbeständigkeit über Jahre hinweg optimiert hat. Beide Lager waren im Test nicht vollständig bedeckt, sondern hatten Luftkontakt, um den Korrosionseffekt auszulösen.

Metalllager korrodiert nach wenigen Stunden

Bereits nach wenigen Stunden begann das Metalllager zu korrodieren. Zum Abschluss des Tests waren an allen Lagerkomponenten deutliche Rostspuren erkennbar. Das Kunststofflager hingegen zeigte sich auch nach 120 h vom aggressiven Salzwasser und den hohen Temperaturen unbeeindruckt. Keine Farbveränderung, keine Spur von Rost. Ein klarer Vorteil besonders für Reinraumanwendungen und Anwendungen in der Lebensmittel- und Medizintechnik, in denen Rost ein Hygienerisiko darstellt.

Die Xiros Kugellager bestehen in der Regel aus vier Komponenten: Innen- und Außenringe, Käfig aus Kunststoff und Kugeln aus Edelstahl oder Glas. Anders als Metalllager ermöglichen die verschleißfesten Polymerlager einen besonders leichtgängigen und hygienischen Trockenlauf ohne einen einzigen Tropfen Schmieröl und sind wartungsfrei. Ihre hohe Lebensdauer lässt sich einfach online berechnen. Zudem sind die Kunststofflager elektrisch isolierend, temperaturbeständig von -40° bis +80 °C, unmagnetisch sowie 60 % leichter und bis zu 40 % günstiger als vergleichbare Metalllager.

Sie eignen sich für die Aufnahme mittlerer Lasten und kommen bei Anwendern seit Jahren zuverlässig auf der ganzen Welt zum Einsatz – unter anderem in Transportbändern, Etikettier-, Förder- und Verpackungsmaschinen sowie in Abfüllanlagen.

Spindellager aus Vacrodur mit 20-fach höerer Gebrauchsdauer

31.07.2017 | Schaeffler hat mit der Marke Vacrodur einen Wälzlager Werkstoff entwickelt, mit dem Hersteller von Werkzeugmaschinen die Belastbarkeit der Spindeln hinsichtlich dynamische Tragfähigkeit deutlich steigern können. Auch die Gebrauchsdauer lässt sich selbst unter schwierigsten Bedingungen signifikant verlängern.

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Extrem reibungsarmes Sonderkugellager für Gas- und Windmessgeräte

06.06.2011 |Geräte zur Messung der Durchflussmenge von Flüssigkeiten und Gasen oder zur Messung von Windgeschwindigkeiten, sogenannte Anemometer, benötigen extrem reibungsarme Kugellager. Die GRW bietet für solch anspruchsvolle Anwendungen ein Sonderkugellager mit einem speziellen Käfig. Es erfüllt die hohen Anforderungen an die Lagerungstechnik für Anemometer in Bezug auf das Anlauf- und dynamische Reibmoment sowie der zeitlichen Stabilität des geringen Reibmomentes. Der neue Kugellagerkäfig wird nach einem patentierten Verfahren hergestellt, das eigens für diese Applikation entwickelt wurde.

Anemometer stellen extreme Anforderungen an die Lagerungstechnik. Um bereits kleinste Durchflussmengen oder schwachen Wind messbar zu machen, muss das Lager mit einer geringen Anlaufreibung speziell bei minimalem Medienstrom in Rotation versetzt werden. Das konstant niedrige dynamische Reibmoment ist darauf zurückzuführen, dass während des Mess- oder Zählbetriebs keine Mikrobewegungen des Käfigs entstehen.

Diese Mikrobewegungen würden während der Messung zu zufälligen Messwertspitzen führen, die das Messergebnis verfälschen und somit eine exakte Ermittlung der Durchflussmenge nicht zulassen. Außerdem muss das Kugellager nach Abschalten des Medienstroms oder Abflauen des Windes eine reproduzierbare Auslauf-Dynamik zeigen.

Patentiertes Verfahren für reibungsoptimierten Käfig

Das Sonderkugellager von GRW Gebrüder Reinfurt erfüllt die extremen Anforderungen für Anemometer sowohl in Bezug auf das reproduzierbare Anlaufmoment als auch auf das minimale dynamische Reibmoment und dessen Langzeitstabilität. Der Spezialist für Hochpräzisionskugellager hat ein neues Herstellverfahren für reibungsoptimierte Käfige entwickelt, bei dem ein Hybridmaterial als Kombination aus rostfreiem Stahl und modifiziertem Polymer verwendet wird.

Das Substrat aus ferritischem Bandstahl verleiht dem Käfig die notwendige Festigkeit und gewährleistet die Tiefziehfähigkeit für den Herstellprozess. Der Kunststoff, ein reib- und verschleißmodifiziertes Fluorpolymer, wird bereits bei der Halbzeugherstellung als Folie auf das Metallband aufgebracht. Das auf diese Weise hergestellte Hybridband wird schließlich in einem Stanz- und Prägeprozess zu zweiteiligen Stahllappenkäfigen weiterverarbeitet.

Längere Lebensdauer selbst bei Mangelschmierung

So widrig die Umstände in der Anwendung auch sein mögen: Das Sonderkugellager behält selbst bei Mangelschmierung seine herausragenden Gleit- und Reibeigenschaften. Dafür sorgt eine Transferschicht, die von der Käfigoberfläche über die Kugeln auf die Laufbahnen von Innen- und Außenring übertragen wird und den Festkörperkontakt nach dem Verlust des hydrodynamischen Schmierfilms verhindert.

Versuche auf einem Lebensdauerprüfstand haben gezeigt, dass auch im Trockenlauf eine Lebensdauerschmierung gewährleistet werden kann, wenn ein maximaler Drehzahlkennwert n x d_m von 80.000 mm/min nicht überschritten wird. Somit ist selbst im Falle einer fehlenden Wartung der Öl- oder Fettschmierung gewährleistet, dass mit dem Einsatz des Sonderkugellagers dennoch ein zuverlässiger Betrieb möglich ist.

Die Neuentwicklung des Kugellagerkäfigs bietet eine drastische Verbesserung gegenüber den bislang eingesetzten herkömmlichen Kugellagern mit zweiteiligem Stahllappenkäfig in geölter Ausführung sowie gegenüber Käfigen, deren Käfigoberflächen mit galvanisch abgeschiedenen Edelmetallen oder mit im Sprüh- oder Tauchverfahren aufgebrachten Lacksystemen beschichtet wurden. Diese herkömmlichen Ausführungen verfügen im Gegensatz zu dem vorgestellten Kugellager nur begrenzt über die Gleit- und Reibeigenschaften, die die extreme Anwendung in Gas- und Windmessgeräten erfordert.

Häufig gestellte Fragen

Wie funktioniert ein Kugellager?

Ein Kugellager funktioniert, indem es rotierende Bewegungen durch die Verwendung von Kugeln unterstützt, die zwischen einem Innen- und einem Außenring angeordnet sind. Diese Kugeln rollen auf speziell gefertigten Laufbahnen, wodurch sie die Reibung erheblich reduzieren und eine glatte, gleichmäßige Drehung ermöglichen. Durch den punktuellen Kontakt der Kugeln mit den Laufbahnen können Kugellager sowohl radiale als auch axiale Kräfte aufnehmen, was sie ideal für Anwendungen macht, bei denen eine hohe Drehgeschwindigkeit und Präzision erforderlich sind, wie in Elektromotoren und Fahrrädern.

Wann benutzt man Schrägkugellager?

Schrägkugellager werden eingesetzt, wenn sowohl radiale als auch axiale Lasten in einer oder beiden Richtungen aufgenommen werden müssen. Sie sind ideal für Anwendungen, bei denen eine hohe Steifigkeit und Genauigkeit erforderlich sind, wie in Werkzeugmaschinen, Pumpen und Automobilgetrieben.

Was ist eine O-Anordnung?

Eine O-Anordnung beschreibt die Montage von zwei Schrägkugellagern, bei der die Lager so ausgerichtet sind, dass ihre Kontaktpunkte zur Lagerachse hin divergieren, wodurch sie eine große Steifigkeit und hohe Radial- und Axialbelastungen in beide Richtungen aufnehmen können. Diese Anordnung wird oft in Werkzeugmaschinen und Spindeln verwendet, um eine hohe Genauigkeit und Stabilität zu gewährleisten.

Was ist der Unterschied zwischen Radiallager und Axiallager?

Der Unterschied zwischen Radiallager und Axiallager liegt in der Art der Last, die sie aufnehmen. Radiallager sind für Kräfte ausgelegt, die senkrecht zur Wellenachse wirken, und kommen in Anwendungen wie Elektromotoren und Getrieben zum Einsatz. Axiallager hingegen sind für Kräfte vorgesehen, die entlang der Wellenachse wirken, wie in Schraubenpressen und Turbinen.

Was ist ein Axial-Rillenkugellager?

Ein Axial-Rillenkugellager ist ein Lager, das speziell zur Aufnahme von axialen Lasten, also Kräften entlang der Wellenachse, entwickelt wurde. Es besteht aus flachen Laufbahnen und kugelförmigen Wälzkörpern und ermöglicht eine präzise, reibungsarme Rotation. Diese Lagerart wird häufig in Schraubenpressen und Schwenkmechanismen verwendet.

Welche Kugel-Lagerarten gibt es?

Es gibt verschiedene Arten von Kugellagern, die jeweils für spezifische Anwendungen und Belastungsarten entwickelt wurden. Hier sind die gängigsten Kugellagerarten:

1. Axial-Rillenkugellager sind speziell zur Aufnahme von axialen Lasten in einer Richtung ausgelegt. Sie bieten eine präzise Rotation bei geringen Reibungsverlusten. Anwendungen finden sich in Schraubenpressen, Schwenkmechanismen und vertikale Wellen.
2. Dünnringlager haben eine sehr geringe Querschnittshöhe und sind ideal für Anwendungen mit Platzbeschränkungen, bei denen eine hohe Leistung erforderlich ist. Eingesetzt werden sie in der Raumfahrt, Robotertechnik oder Optik.
3. Hybridkugellager kombinieren Stahl- oder Keramik-Kugeln mit Edelstahl- oder Kunststoffringen, um höhere Drehzahlen und bessere Korrosionsbeständigkeit zu bieten. Hochgeschwindigkeitsmaschinen, Dentalgeräte und Korrosionsschutzanwendungen zählen zu den Applikationen.
4. Keramikkugellager bestehen vollständig oder teilweise aus Keramik und bieten eine hervorragende Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und Korrosion. Dahe reignen sie sich bestens für die Luft- und Raumfahrt, Chemieindustrie und Hochtemperaturanwendungen.
5. Miniaturkugellager sind für präzise Anwendungen konzipiert, bei denen wenig Platz zur Verfügung steht und hohe Genauigkeit erforderlich ist. Einsatzfälle gibt es in der Elektronik, Medizintechnik und in Präzisionsinstrumenten.
6. Pendelkugellager sind selbstjustierend und können radiale und geringe axiale Lasten in beide Richtungen aufnehmen. Sie gleichen Schiefstellungen der Welle aus wie in schweren Maschinen, Förderanlagen und landwirtschaftlichen Geräten.
7. Rillenkugellager haben tiefe Laufbahnen, die radiale und axiale Lasten in beide Richtungen aufnehmen können. Sie sind universell einsetzbar in Elektromotoren, Haushaltsgeräten und Fahrzeugen.
8. Schrägkugellager sind so konzipiert, dass sie gleichzeitig radiale und axiale Lasten in einer Richtung aufnehmen können. Sie sind ideal für hohe Drehzahlen und werden in Werkzeugmaschinen, Pumpen und Automobilgetriebe eingesetzt.
9. Vierpunktlager basieren auf einem Lager-Aufbau von Laufbahnen mit vier Kontaktpunkten und können axiale Lasten in beide Richtungen sowie begrenzte radiale Lasten aufnehmen. Eingesetzt werden sie in schwenkbaren Aufhängungen, Drehtischen und Gelenken.

Quellenangabe: Dieser Beitrag basiert auf Informationen folgender Unternehmen: Dr. Tretter, Ewellix, Franke, GMN, Hecht, Igus, Minebea Mitsumi, Rodriguez, Schaeffler, SKF.

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