Drahtwälzlager in fahrerlosen Transportsystemen
Neue Entwicklungen ins Rollen bringen
Neue autonom fahrende elektrische Transportsysteme dynamisieren die Logistik. Franke bietet die passenden Wälzlager für solche Anwendungen. Mit den kompakten und individualisierbaren Drahtwälzlagern erhalten Konstrukteure große Freiheit für ihre Produktideen. Robust und allseitig belastbar gewähren Drahtwälzlager zudem eine sehr lange Lebensdauer, ohne Wartungsaufwand. Typische Einsatzorte bei elektrischen Fahrzeugen liegen im Bereich der Antriebs- oder Lenksysteme.
Konzeptvergleich zwischen einem herkömmlichen Wälzlager (li.) und einem Drahtwälzlager (re.). (Bild: Franke GmbH)
Der entscheidende Unterschied zwischen einem gewöhnlichen Kugellager und einem Drahtwälzlager von Franke liegt in den Laufringen. Beim Drahtwälzlager rollen die Wälzkörper nicht direkt auf den massiven Gehäuseringen ab, sondern auf dort eingelegten, gehärteten Drahtringen. Die Flexibilität dieses Prinzips erlaubt es, freier und einfacher zu konstruieren. Die Drahtwälzlager bieten hohe Konstruktionsfreiheit, ohne dabei Kompromisse bei der Belastbarkeit einzugehen. Die umschließende Konstruktion lässt sich in einer Vielzahl leichtgewichtiger Materialien realisieren und in ihrer Geometrie an den jeweiligen Einsatzzweck anpassen.
Die Lagerelemente des Unternehmens vom Typ LER eignen sich für mittlere Drehgeschwindigkeiten und Genauigkeiten. Sie zeichen sich durch leichten Lauf, hohe Dynamik und kompakten Einbauraum aus. Durch die geraden Anlageflächen ergibt sich eine einfache Integration in die umschließende Konstruktion sowie eine hohe Steifigkeit. Die Elemente werden in der Regel spielfrei eingebaut. Je nach Anforderung kann die Vorspannung individuell eingestellt werden.
Die neue Baureihe LER1.5 wurde gezielt für den Einsatz in sehr kompakten Anwendungen, wie z.B. MRK-Robotern oder medizinischen Geräten, entwickelt. Dem Trend zur Miniaturisierung im Handling- und Automatisierungbereich wird das neue LER 1.5 mit seinem Einbauraum von 5x6mm gerecht.
Mecanum-Räder ermöglichen eine Änderung der Fahrtrichtung in mehreren Dimensionen gleichzeitig und bieten eine hohe Beweglichkeit der Fahrzeuge. (Bild: Franke GmbH)
Radlagerung in einem omnidirektionalen fahrerlosen Transportsystem
Für die Mecanum-Räder eines omnidirektionalen FTS werden sehr kompakte, einfach aufgebaute Lagerungen eingesetzt. Eine hohe Steifigkeit ist Grundvoraussetzung für die Aufnahme der wechselseitig wirkenden Kräfte. Weiterhin sind hohe Kippmomente bei exzentrischen Beladungen zu berücksichtigen. Hinzu kommt, dass FTS sehr flach und kompakt bauen. Dadurch ist der Einbauraum für Komponenten in den Bereichen Fahrwerk und Antrieb sehr begrenzt.
Durch das kompakte und steife Rechteckprofil der eingesetzten Drahtwälzlager können die Belastungsanforderungen erfüllt werden. Zur Lastaufnahme wird häufig eine Doppellagerung eingesetzt. Die kompakten Lagerelement lassen sich problemlos in bestehende Radkonstruktionen integrieren. Außen- und Innendurchmesser bleiben davon unberührt. Die offenen Laufringe und ein einteiliger Kunststoffbandkäfig mit gehaltenen Wälzkörpern vereinfachen die Montage des Lagers in den Gehäuseteilen. Die Lagerringe mit Rechteckprofil können direkt in die Gehäuseteile eingesetzt werden und erfordern keine aufwändige Bearbeitung des Lagerbettes. Zudem kann durch die platzsparende Konstruktion eine innenliegende Lippendichtung untergebracht werden. Das modulare System hat sich bereits bei mehreren FTS durchgesetzt. In manchen Fällen können in das Gehäuse integrierte Direktantriebe mit den Drahtwälzlagern kombiniert werden, um aus Antrieb und Lagerung eine komplette Baugruppe zu machen.
Lagerung eines Lenkgetriebes im FTS
Nicht alle Hersteller fahrerloser Transportsysteme verwenden Mecanum-Räder zur Fortbewegung. Die Nachteile dieser Lösung liegen in der komplexen, teuren Mechanik, in der relativ geringen Endgeschwindigkeit der Fahrzeuge und im hohen Verschleiß der Laufrollen. Alternative Konzepte verwenden eher traditionelle Ansätze wie Drehschemel oder Lenkmotoren, z.B. bei dreirädrigen Fahrgestellen. Ein ganz neuer Ansatz in dieser Richtung ist das Fahrlenksystem ArgoDrive von EBM-Pabst, bei dem zwei Motoren pro Rad mittels eines Überlagerungsgetriebes je nach Anforderung für Lenkung oder Vortrieb genutzt werden.
All diesen Konzepten gemeinsam ist die Notwendigkeit, ein Lenksystem in das Fahrwerk zu integrieren. Dadurch ergibt sich zusätzlicher Bedarf an Bauteilen und Bauraum, der dem Ziel, möglichst kompakt und leicht zu konstruieren, entgegensteht. Herkömmliche Rillenkugellager erfüllen die Aufgabe der Lagerung eines Lenkgetriebes nur unzureichend. Hier entstehen oftmals Probleme bei der Einstellung und Montage der Lager, sodass häufig zwei Rillenkugellager gegeneinander verspannt werden müssen, was wiederum Bauraum kostet und den Montageaufwand erhöht.
Drahtwälzlager als einbaufertige Drehverbindungen sind hier eine passende Lösung. Aufgrund ihrer kompakten Bauform können Drehverbindungen die Rillenkugellager ohne große konstruktive Änderungen ersetzen. Wo ehemals zwei Lager verspannt werden mussten, übernimmt heute eine vorgespannte Drehverbindung die Lagerung. Das bedeutet eine große Zeit- und Kosteneinsparung. Die als Vierpunktlager ausgeführte Drehverbindung nimmt Belastungen aus allen Richtungen auf. Vorgespannt und individuell abgestimmt auf die vorherrschende Lastsituation, arbeiten die Drehverbindungen mit gleichbleibend niedrigem Drehwiderstand zuverlässig, langlebig und wartungsfrei.
