Dünnringlager | Bessere Alternative zum Standard Kugellager
Die Kompaktheit und das Leichtgewicht der Kaydon Dünnringlager erfüllen nicht nur die Anforderungen im Roboter Zeitalter oftmals besser als herkömmliche Kugellager. Mit den schlanken Alleskönnern, welche von Rodriguez angeboten werden, lassen sich in vielen Anwendungen Platz und Gewicht von mehr als 80 % einsparen – und zwar bei hoher Leistungsfähigkeit und Präzision. Hier finden Sie Neuentwicklungen, Infos und Anwendungen von Dünnringlagern.u nennen. Diese werden immer stärker auch digitalisiert. Wir präsentieren Ihnen hier die Neuheiten:
DLR: Schlanke Präzisionskugellager für Weltraum Missionen
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 beigetragen. Die Präzisionskugellager eignen sich aber auch für weitere Anwendungen der anspruchsvollen Branche.
Mega schlanke Lager sparen 80 Prozent Einbauraum
01.03.2024 | Äußerst robust und dabei klein, leicht und sehr schlank: Das sind die Kaydon-Dünnringlager von Rodriguez als Besonderheit in der Lagertechnik. Wenn Sie in Ihren Anwendungen im Maschinen- und Anlagenbau auf kompaktes Design, geringes Gewicht und Miniaturisierung setzen, sind diese Wälzlager die richtige Lösungen. Rodriguez präsentiert sie auf der Hannover Messe 2024.
Reali-Slim Dünnringlager
Aus dem großen Sortiment an Dünnringlagern stechen die einzigartigen Reali-Slim Lager besonders hervor. Ihr kleiner Querschnitt bleibt mit steigendem Innendurchmesser konstant. Die kompakten Wälzlager sind kompakt und leicht und es können Luftleitungen, Hydraulikleitungen, elektrische Verkabelungen, Wellen oder Schleifringe durch ihre Bohrung geführt werden.
Dank dieser Konstruktion können Vollwellen durch Hohlwellen ersetzt werden. Oft kann ein Dünnringlager der Baureihe Reali-Slim in der Bauform eines Vierpunktlagers sogar zwei Kugellager ersetzen.
Rodriguez vertreibt seit Jahrzehnten erfolgreich mehr als 250 verschiedene Produkte der Reali-Slim Serie in zölligen und metrischen Abmessungen. Gegenüber Standardlagern sparen die schlanken Alleskönner bei vergleichbarer Präzision und Leistung oft mehr als 80 % an Platz und Gewicht. Damit eignen sie sich für die anspruchsvollsten Anwendungen wie in Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, Robotik, Halbleiterfertigung, Öl- und Gasindustrie, in Satelliten- und Radaranlagen oder Verpackungs- und Werkzeugmaschinen.
Ultra-Slim Dünnringlager
Noch schlanker sind die Ultra-Slim Lager mit Durchmessern von 35 bis 200 mm bei einem besonders kleinen Querschnitt von nur 2,5 bis 3 mm. Die Leichtgewichte sind korrosionsbeständig und vakuumtauglich. Sie bestehen aus Edelstahlringen und Keramikkugeln. Es gibt sie als Rillenkugellager (Typ C), Schrägkugellager (Typ A) und Vierpunktlager (Typ X).
Sollten sich Anwender bei der Montage oder Auswahl der Dünnringlager unsicher sein, können sie sich an den Experten wenden. Rodriguez bietet auf Basis jahrzehntelanger Erfahrung auf diesem Gebiet der Lagertechnik ein ganz besonderes Know-how.
Dünnringlager und ihre Vorteile
Bei einem konventionellen Lager werden die Lasten auf einige wenige Wälzkörper mit großem Durchmesser verteilt. Bei dem sehr kompakten Dünnringlager vom Eschweiler Antriebsexperten hingegen werden mehr und kleinere Wälzkörper über eine größere Fläche verteilt eingesetzt.
Daraus resultiert im Verhältnis zum Standardlager eine erstaunliche Steifigkeit und Tragfähigkeit, welche der Leistung von Standardkugellagern gleichzusetzen ist und die für viele Anwendungen mehr als ausreichend ist.
Ein reguläres 6,35 mm breites Dünnringlager mit einer Bohrung von 50,8 mm hat 27 Kugeln mit einem Durchmesser von 3,175 mm. Es bietet eine statische axiale Belastbarkeit von 770 kg. Eine gute Lagerung verteilt die Last auf viele Kugeln. Zudem hält es die branchenübliche statische Grenze für die Hertzsche Pressung ein.
Dünnringlager bis Ultra-Dünnringlager
Die Anwender von Dünnringlagern brauchen auch in Bezug auf die Präzision keine Kompromisse eingehen. Die Dünnringlager gibt es in den bekannten ABEC-Präzisionsklassen 1 bis 7. Zudem wurden Industriestandards für Dünnringlager festgelegt. Mit diesen werden die extrem großen Durchmesser und die Flexibilität der Innen- und Außenringe vor der Endmontage beim Kunden ermöglicht.
Die Präzision kann noch verbessert werden, in dem das Start- und Laufmoment durch gehonte Laufbahnen oder durch Lager mit Keramikkugeln niedriger gehalten ist.
Dünnringlager sind sehr flexible Konstruktionselemente. Sie gestatten es, Größe und Kosten des gesamten Lagersystems zu reduzieren. Wer zum Beispiel statt eines 6010 Standard Kugellagers ein Dünnringlager einsetzt, profitiert von einer Platzeinsparung um 85 % und einer Gewichtsreduktion von 83 %. Noch mehr Einsparungen lassen sich mit den noch dünneren Ultra Dünnringlagern realisieren: Das Volumen ist um bis zu 97 % und das Gewicht um bis zu 99,9 % reduzierbar.
Rillenkugellager, Schrägkugellager, Vierpunktlager
Dünnringlager gibt es in den Typen A als Schrägkugellager, C als Radiallager und X als Vierpunktlager. Typ A und C eignen sich für niedrige Drehmomente und hoch präzise Anwendungen. Den Typ X gibt es bei Lagern mit konventionellen Abmessungen selten, obwohl er in vielen Anwendungen als Problemlöser gilt.
Während Schrägkugellager oft als Lagerpaar montiert werden, welches Axialkräfte, Radialkräfte und Momentlasten aufnimmt, gestattet ein Lager vom Typ X generell die Kombination dieser Funktionen in einer Kugelreihe. Eine spezielle Geometrie der äußeren und inneren Laufbahn macht’s möglich.
Beim Vierpunktlager vom Typ X besteht das Profil der Laufbahn in jedem Ring aus zwei sich schneidenden Bögen mit gleichem Radius. Diese treffen sich und bilden eine Spitze in der Ebene der Kugelmitten. Mit dieser, einem gotischen Bogen ähnelnden Geometrie werden vier Kontaktpunkte an allen Kugeln erzielt.
Weil alle vier Seiten der Laufbahn Kontakt haben, kann ein einreihiges X Lager Axial- und Radialkräfte sowie Momentbelastung mit nur einer kompakten Kugelreihe aufnehmen. Somit kann es oft zwei Lager ersetzen, unabhängig davon ob Schrägkugellager, Kegelrollenlager oder eine Axial- und Radiallager Kombination zur Anwendung kommt.
Wie werden Dünnringlager kombiniert?
Dünnringkugellager haben einen viel dünneren Querschnitt als Standardlager mit gleichem Durchmesser. Daher sind sie empfindlicher gegenüber Wellen- und Gehäusepassungen. Somit ist die richtige Montage für die optimale Leistung von Dünnringlagern wichtig.
Eine Reihe von Faktoren müssen berücksichtigt werden wie Art und Ausrichtung des Dünnringlagers, Größe und Richtung der wirkenden Lasten, zulässiges freies Lagerspiel, maximal zulässiges Drehmoment, Toleranzen von Welle und Gehäuse, Betriebstemperatur und ob sich Außenring oder Innenring dreht.
Damit das Dünnringlager seine volle Leistungsfähigkeit entfalten kann, sind der richtige Lagertyp, die Ausrichtungen, empfohlenen Passungen sowie die passende Wellen- und Gehäusegeometrie zu berücksichtigen.
Deutlich wird das am Beispiel der Passungen: Die Lager sollten nach der Montage radial nicht zu fest sitzen, denn das kann die Leistung und Lebensdauer der dünnen Wälzlager beeinträchtigen. Die vom Hersteller empfohlenen Passungen gelten jedoch nur für Lager mit Standardspiel und dem Einsatz unter Raumtemperatur.
Werden verschiedene Metalle verwendet, ändern sich die Passungen mit der Temperatur. Das kann dazu führen, dass das Dünnringlager radial zu fest eingespannt ist. Ebenso kann das ein zu hohes Reibungsmoment zur Folge haben.
Chronologie & Archiv
Die nachfolgenden Berichte dokumentieren die Entwicklungen der vergangenen Jahre (ab 2011).
01.07.2017 | Dünnringlager von Rodriguez erreichen trotz Miniaturisierung eine vergleichbare Leistungsfähigkeit und Lebensdauer wie normale Wälzlager. So lässt sich mit ihnen die Getriebeeinheit im Kniegelenk eines Exoskelettes ohne komplizierte und platzraubende Hilfskonstruktionen lagern. Zudem kommen sie in einem Fahrrad mit Automatikgetriebe zum Einsatz.
Das an der ETH Zürich entstandene Varileg (Variable Impedance LEG) will querschnittsgelähmten Menschen wieder das Laufen ermöglichen. Es unterscheidet sich von bestehenden Exoskeletten hauptsächlich durch eine mechanisch verstellbare Steifigkeit im Knie, für die unter anderem Aktuatoren mit variabler Impedanz sorgen. Steigungen und Treppen stellen somit kein Problem dar. Starke Motoren ermöglichen es dem Nutzer zudem, aufzustehen und sich hinzusetzen.
So lässt sich damit die natürliche Funktionsweise eines Kniegelenks weitestgehend nachahmen. Um die Getriebeeinheit möglichst kompakt lagern zu können, fiel die Wahl der Forscher auf metrische Dünnringlager. Ausschlaggebend waren das geringe Gewicht der Lager und der große Innendurchmesser bei gleichzeitig kleinem Platzbedarf – perfekt für die vorliegende Anwendung.
23.11.2016 | Kompakt und leichtgewichtig, dabei jedoch besonders leistungsfähig und präzise: Die Dünnringlager von Rodriguez bewähren sich mit diesen speziellen Eigenschaften unter anderem in der Halbleiterindustrie. Sie kommen unter anderem in Objektivblenden von fotolithografischen Systemen zum Einsatz:
Nachdem diese Blenden möglichst kompakt und flach konstruiert sein sollen, sind Dünnringlager hierfür die erste Wahl. Die leichtgewichtigen Lagertypen bieten einen kleinen Querschnitt, der auch bei steigendem Bohrungsdurchmesser gleichbleibt. Das Kaydon Dünnringlager Spektrum von Rodriguez umfasst rund 250 Lagertypen mit der optimalen Lösung für jeden Anwendungsfall wie auch für die Präzisionsmechanik in den lithografischen Systemen zur Halbleiterfertigung.
„“In der Halbleiterbranche gibt es aber noch viele weitere Anwendungsbeispiele für die Dünnringlager“, so Ulrich Schroth, Geschäftsbereichsleiter Value Added Products bei Rodriguez. „So liefern wir seit vielen Jahren Kaydon-Dünnringlager aus Edel Stahl an einen Kunden, der diese in Single-Wafer-Systemen verbaut.“ Auf Basis der Dünnringlager entstehen aber auch komplette einbaufertige Baugruppen, die präzise auf die jeweilige Applikation zugeschnitten werden.
Diese kundenspezifischen Sonderlösungen fallen in den Geschäftsbereich Value Added Products, der zu den Kernkompetenzen des Unternehmens zählt. Hier erhalten Kunden nicht nur kundenspezifische Systemlösungen oder ganze Baugruppen in kleinsten Stückzahlen, sondern auch einen umfassenden Rundum-Service. „Auch hier gibt es ein Beispiel aus der Halbleitertechnologie: Eines unserer Komplettsysteme bewährt sich in vollautomatischen Hochgeschwindigkeits-Mess-Systemen für Wafer“, so Ulrich Schroth.
17.04.2015 | Korrosionsfreie, trocken laufende Dünnringlager mit Edel Stahl-Innen- und -Außenringen sowie Wälzkörpern aus abriebfester und hochtemperaturbeständiger Keramik eignen sich bestens für Reinraum- und Vakuumanwendungen. Oberflächenabnutzung und Partikelbildung wurden bei diesen Lagern minimiert. Zudem sind sie ausgesprochen präzise, kompakt und leicht. Rodriguez bietet die langlebigen Hybrid Dünnringlager beispielsweise als Käfigversionen mit Käfigen aus Teflon, Kunststoff (PFTE) oder als vollkugelige Ausführung ohne Käfige an.
Dank der Keramikkugeln benötigen die Lager nur ein Minimum an Schmiermittel (Mangelschmierung) oder keine Schmierung und sind deutlich weniger anfällig gegenüber aggressiven Reinigungssubstanzen und ätzenden Flüssigkeiten als herkömmliche Ganzmetall Dünnringlager. Zudem lässt sich unerwünschter Abrieb oder die Bildung von Fremdkörpern vermeiden.
Zusätzlich bieten die Keramikkugeln durch ihre physikalischen Eigenschaften wie Präzision, Härte, geringes Gewicht weitere Vorteile wie verbesserte Wiederholgenauigkeit, geringere Momente, höhere Steifigkeit. Aufgrund dieser Eigenschaften und ihres nur geringen Partikelabtrags eignen sich Hybrid Dünnringlager beispielsweise sehr gut als Lager für Optiken bei der Wafer-Herstellung oder für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt.
10.09.2010 | Die schlanke Dünnring Lagertechnik von Rodriguez gilt aufgrund ihrer Eigenschaften heute als wichtigste Wälzlagerlösung in der Roboter-Industrie. Ob Hightech-Entwicklungen in Luft- und Raumfahrt oder bodenständige Robotiklösungen für Montage- und Handhabungsaufgaben – sie erfordern kompakte Konstruktionen mit möglichst geringem Gewicht. Dies lässt sich mit Kaydon Dünnringlagern realisieren. Sie zeichnen sich gegenüber vergleichbaren Produkten durch einen besonders kleinen Querschnitt bei großen Bohrungsdurchmessern aus.
Dieser bleibt innerhalb einer Serie bei steigendem Innendurchmesser gleich. Trotz der filigranen Bauweise verfügen die Präzisionslager über eine hohe Leistungsfähigkeit und eine bis zu 3,5-fach höhere Lebensdauer als Dünnringlager anderer Anbieter. Ob zöllig oder metrisch, als Hybrid-, Ultra Slim- oder kundenspezifische Ausführung – mit über 250 Dünnringlagertypen bietet der Eschweiler Lagerspezialist die jeweils optimale Lagerlösung für jede Robotik-Applikation.
Autonomer Roboter Aila
So auch für den autonomen Roboter Aila, der im Rahmen des BMBF-Forschungsprojekts „Sem Pro M“ jüngst vom DFKI Robotics Innovation Center, Bremen, entwickelt wurde. Der antropomorphe Körper verfügt über zwei Arme mit je sieben Gelenken, einen Torso mit vier Freiheitsgraden sowie einen schwenk- und neigefähigen Kopf. In dem Robotersystem kommt Kaydon-Lagertechnik der „Real Slim“-Serie verschiedener Baugrößen und Typen in Hals, Rumpf sowie der Schnittstelle zum mobilen Unterbau zum Einsatz. Wesentlicher Vorteil ist der große Bohrungsdurchmesser der Lager, sodass sämtliche Energie-, Datenleitung und Steuerleitungen innerhalb der Gelenke geführt werden können.
Im autonomen Bewegungsablauf ist höchste Präzision beim Handling von Objekten gefragt. Daher wurden die Lager für eine erhöhte Steifigkeit vorgespannt. Sie bieten besonders hohe Laufruhe und Rundlaufgenauigkeit für eine entsprechend präzise Führung der gelagerten Anschluss Konstruktionen. Verfügbar sind die Real-Slim-Lager in den Typen Radialkugellager, Schrägkugellager und Vierpunktlager.
