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Ausgabe 04/2017, 21.04.2017

Sicherer Einsatz von Profilschienenführungen

Die 2016 erschienene DIN-Norm 637 «Anwendungssicherheit von Profilschienenführungen mit Wälzkörperumlauf» soll die Anwendung von Profilschienenführungen sicherer und produktiver machen, auch und gerade im Kontext der europäischen Maschinenrichtlinie (MRL). Die «Technische Rundschau» stellt die wichtigsten Merkmale vor.

Autor: Henryk Velde, Obmann des DIN Normenausschusses NA 118-01-11 AA; Leiter Zentrale Produktentwicklung, SKF GmbH, Linear Motion Unit, Schweinfurt

Auf einen Blick

Die DIN-Norm 637 «Wälzlager – Sicherheitstechnische Festlegungen für Dimensionierung und Betrieb von Profilschienenführungen mit Wälzkörperumlauf» enthält sicherheitstechnische Bestimmungen für die Auslegung und den Betrieb von Profilschienenführungen nach ISO 12090 -1 und -2. Sie dient dazu, Gefahrenpotenziale bei der Verwendung dieser Produkte zu reduzieren sowie Restrisiken zu beurteilen und erleichtert damit Herstellern von Maschinen, die Profilschienenführungen mit Wälzkörperumlauf verwenden, die Anwendung der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG. Dies ist sinnvoll, da Linearführungen selbst keine unvollständige Maschine im Sinne der MRL bilden und ihr somit nicht unterliegen.

Es werden Verfahren vorgestellt, die unter Berücksichtigung verschiedener Einflussparameter die korrekte Auswahl der geeigneten Führung unterstützen. Es wird darauf verwiesen, dass verschiedene Einflüsse wie Dynamikgrenzen, Form- und Lagetoleranzen, Belastbarkeit sowie Schmierbedingungen der Profilschienenführungen zu beachten sind.

In Bezug auf die Dimensionierung wird dem Anwender erläutert, dass die maximale Belastbarkeit einer Führung nicht nur durch die statische und dynamische Tragfähigkeit der Wälzkontakte bestimmt ist, sondern wesentlich auch durch die Schraubverbindungen von Führungswagen und -schiene mit der Umgebungskonstruktion (beispielsweise Maschinenbett und Verfahrtisch) begrenzt wird. Gewindedurchmesser sowie Geometrie der Bohrungen sind in ISO 12090-1 und -2 definiert, die Festigkeitsklasse sowie empfohlene Anzugsmomente hingegen nicht. Diese Empfehlungen werden nun in der DIN 637 formuliert.

Weiterhin wird darauf verwiesen, dass im Falle von seitlichen Belastungen die verfügbare Tragfähigkeit deutlich reduziert werden muss, wenn keine besonderen konstruktiven Vorkehrungen getroffen worden sind. Im Falle hoher Seitenlasten könnte es zum Verrutschen der Führung im Betrieb kommen, was dem Anwender nicht notwendigerweise bekannt ist. Es werden daher im Detail verschiedene konstruktive Massnahmen vorgestellt, um diesem potenziellen Konstruktionsproblem vorzubeugen.

Ebenso ist die Steifigkeit der Gesamtkonstruktion von erheblichem Einfluss auf die resultierende Belastung des Führungswagens. Hier erläutert die DIN 637, wie durch nachgiebige Konstruktionen innere Verspannungen in der Führung entstehen, in deren Folge es unter Umständen zu deutlichen Lebensdauereinbussen kommen kann. Schliesslich werden Empfehlungen für Faktoren für die statische Tragsicherheit gegeben, die in bestimmten Einbausituationen, wie bei Überkopfinstallation, zu beachten sind.

In der Regel liegen die Kraftübertragungsgrenzen von Schraubverbindungen deutlich unter der zulässigen Tragfähigkeit der Führungen. Dadurch besteht potenziell die Gefahr des Verrutschens bei hohen Lasten. Um dem zu begegnen, werden anhand von Ausführungsbeispielen weitere konstruktive Massnahmen zur formschlüssigen Absicherung von Führungswagen und -schiene beschrieben. An diesem Sachverhalt wird in besonderer Weise die Bedeutung der DIN 637 für allgemeine Sicherheitsaspekte von Profilschienenführungen bei besonderen Einsatz- und Umgebungsbedingungen deutlich.

Die Berechnung der Lebensdauer von Profilschienenführungen stellt ein weiteres komplexes Thema dar. Schliesslich werden konkrete Empfehlungen zur Risikominimierung beim Einsatz sowie Hinweise für korrekte Lagerung, Verpackung und den Transport von Profilschienen als Einzelkomponente, aber auch im Einbauzustand in der Maschine dargelegt.

Zusätzlicher Aufwand entsteht durch individuelle, auf die Anwendung zugeschnittene Produktdokumentation. Hierzu bietet die DIN 637 ebenfalls Unterstützung. Mit Bezug auf entsprechende Inhalte der Norm kann dieser Prozess vom Anwender effizienter gestaltet und so quasi standardisiert werden.

Durch konsequente Anwendung der DIN 637 wird gewährleistet, dass sicherheitsrelevante Fragen bereits im Produktentstehungsprozess berücksichtigt werden. So können mögliche Auslegungsfehler vor Inbetriebnahme von mit Profilschienenführungen ausgestatteten Maschinen oder Anlagen vermieden werden. Somit finden relevante Sicherheitsaspekte sowie Risikobewertungen systematisch Berücksichtigung und werden integraler Bestandteil des Auslegungsverfahrens von Profilschienenführungen. Folglich reduzieren sich potentielle Reklamationsfälle oder sie können effizienter bearbeitet werden.

Unternehmen und Institutionen, die Mitglied im deutschen Normungsausschuss sind und an der Erstellung der Norm mitgewirkt haben waren die Bosch Rexroth AG, Schaeffler Technologies AG, SKF GmbH, Schneeberger GmbH, THK GmbH sowie das WZL der RWTH Aachen.


Deutsches Institut für Normung, Ausschuss für Wälz- und Gleitlager
DE-10787 Berlin, Tel. +49 30 2601-0
www.din.de

Die DIN-Norm 637 gibt wertvolle Hinweise zum effektiven und produktiven Einsatz von Profil- schienenführungen. (Bild: SKF)

DIN 637: Anwendungssicherheit von Profilschienenführungen

Durch konsequente Anwendung der DIN 637 wird gewährleistet, dass sicherheitsrelevante Fragen bereits im Produktentstehungsprozess berücksichtigt werden. So können mögliche Auslegungsfehler vor Maschineninbetriebnahme oder Gefahrenpotenziale durch unsachgemässe Verwendung abgewendet oder deutlich minimiert werden. Folgende Themen werden behandelt:

  • Korrekte Auswahl der geeigneten Führungen
  • Dimensionierung von Profilschienenführungen
  • Konstruktive Vorkehrungen und Lebensdauerberechnung
  • Risikominimierung beim Einsatz
  • Hinweise für korrekte Lagerung, Verpackung und Transport
  • Effiziente Gestaltung der Produktdokumenation