Lineaire geleiders 
verbeterde kogelketting

Rexroth Star heeft zijn programma kogelrailgeleidingen ingrijpend vernieuwd. Bijzonder hierbij is dat de klant kan opteren voor een bijkomende kogelketting. Over het algemeen is het draaggetal toegenomen en zijn de levensduur en smeerintervallen verlengd. 

version française

Over kogelkettingen kunnen specialisten breedvoerige discussies voeren. Er zijn zowaar evenveel argumenten pro als contra. Een grondig onderzoek stelde Rexroth Star in staat om de positieve eigenschappen van de kogelketting te verbeteren. 

Hoe zijn ze ertoe gekomen?
Het oorspronkelijk idee is te vinden in de radiaallagertechnologie. Bij radiaal lagers houdt men de kogels door middel van een kooi op een gelijke afstand van elkaar. Deze kooi maakt het mogelijk om enerzijds de belasting gelijkmatig te verdelen, en anderzijds een gelijkmatige loop en weinig lawaai te kunnen garanderen. Deze kooi zorgt er tevens voor dat het smeermiddel binnen de lager blijft. 
Een lineair lager werkt in pricipe op dezelfde manier als een radiaal lager, maar met dat verschil dat het binnenste loopvlak uit een rail bestaat en het buitenste uit een loopwagen. Ook zijn de toepassingen verschillend. Een radiaal lager moet er in de eerste plaats voor zorgen dat draaiende assen een perfect gebalanceerde rotatie uitvoeren, hiermee bedoelen we een gelijkmatige loop en geen schommelingen in de wrijvingswaarde. Aan de andere kant moet een lineair lager in staat zijn om zware lasten te torsen en deze te verschuiven met de hoogst mogelijke positionele nauwkeurigheid. Het spreekt voor zich dat stijfheid en belastbaarheid hierbij een zeer grote rol spelen. Het aantal ingezette kogels speelt dus een grote rol. 
Naast de belastbaarheid zijn drie andere factoren van groot belang : de nominale levensduur (volgens DIN 636 Part 2), de loopeigenschappen en het geluidsniveau.

Geluidsreductie
Wanneer men een kunststof ketting tussen de kogels plaatst, dan kunnen deze niet meer tegen elkaar botsen, en daalt bijgevolg het geluidsniveau. Vergelijkende metingen hebben een geluidsvermindering van 6 dB(A) kunnen vaststellen. Het duidelijkst is er geluidsvermindering wanneer er speling in het spel is. Maar ook voorgespannen loopwagens veroorzaken een lager geluidsniveau. 

Smering
De kogelhouder zorgt ook voor een beter smeringsgedrag. Normaal wordt het smeermiddel door de kogels langs het loopvlak als het ware als een boeggolf voortgestuwd. De kogelketting vermindert deze boeggolf vermits de olie door de kunststofketting afgestoten wordt. Zeker wanneer het lager laag belast en weinig gebruikt wordt, is dit een voordeel. Maar in omgevingen waar veel stof aanwezig is, kan deze eigenschap eerder nadelig zijn. Stofdeeltjes geraken in de olie of in het vet en blijven dan langere tijd aanwezig. De kans dat ze met de kogels in contact treden is dan ook groter.
De overvloedige hoeveelheid smeerolie zorgt er ook voor dat het stof vlugger uitgestoten wordt. Verse smeerolie kan het loopvlak dan zuiveren. Bij dit alles is duidelijk dat stofdichtingen zeer belangrijk zijn. 

Gladde loop
Het gebruik van een rolketting heeft dus invloed op de rolkarakteristieken van het lineair lager. De kogelketting zorgt door contact met de kogels weliswaar voor meer wrijving, maar dit heeft op een ander gebied dan weer een voordeel: de gelijkgehouden afstand tussen de kogels zorgt ervoor dat de kogels allen op hetzelfde ritme in de belaste zone intreden en er ook uitrollen. Zo verkrijgt men een zachtere loop. 
Dit effect komt het duidelijkst naar voor in het geval de belasting medium tot zwaar is. 

Afdichting
Tot hier toe maakte men gebruik van een dubbellips afdichting. Nu plaatst men een nieuwe enkellips afdichting maar met het zelfde afdichtingsvermogen. Voordeel is wel dat de aanloopweerstand verkleind is en dat de wrijvingswaarde lager ligt. 
De oudere modellen konden een snelheid van 3 m/s halen. De nieuwe generatie laat snelheden tot 5 m/s toe. De mogelijke versnelling is verdubbeld van 250 m/s² tot 500 m/s². 

Kritische benadering
Het is duidelijk dat de kogelketting voordelen heeft op het vlak van geluidshinder en zachte loop. Maar juist doordat er een kogelketting aanwezig is, kunnen er niet zoveel kogels gemonteerd worden en dus ligt het draagvermogen lager. Dit is ongeveer 10%. Ook speelt de wrijving tussen kogels en ketting een rol bij de uiteindelijke levensduur. Al naargelang de toepassingen en de omstandigheden kan de aanwezigheid van de kogelketting echter tot voordeel uitdraaien.
Met dank aan Manfred Schäfer, Rexroth Star Duitsland
www.starlinear.com

Des guidages linéaires 
dotés d'une chaîne à billes

Rexroth Star a radicalement rénové sa gamme de guidages à billes sur rail. Grande nouveauté d’ailleurs, le client peut opter pour une chaîne à billes additionnelle. En règle générale, le nombre d’éléments porteurs a augmenté et la longévité et les intervalles de lubrification se sont allongés.

Les spécialistes peuvent discuter durant de nombreuses heures sur les chaînes à billes. Il y autant de pour que de contre. Une étude approfondie a permis à Rexroth Star d’améliorer les caractéristiques positives de la chaîne à billes.

Quel a été le cheminement?
L’idée vient au départ de la technologie des roulements radiaux. Dans les roulements radiaux, les billes sont maintenues à une équidistance au moyen d’une cage. Cette cage permet d’une part de répartir uniformément la charge et d’autre part d’assurer un déroulement uniforme et peu de bruit. Grâce à cette cage, le lubrifiant reste en outre au sein du roulement.
Un roulement linéaire fonctionne en principe comme un roulement radial, sauf que la bande de roulement intérieure se compose d’un rail et la bande extérieure d’un chariot. Les applications diffèrent également. Primo, un roulement radial doit veiller à ce que les axes exécutent une rotation parfaitement équilibrée, c’est-à-dire un déroulement uniforme et sans variations dans la valeur de friction. Secundo, le roulement linéaire doit être en mesure de porter de lourdes charges et de les déplacer avec la plus grande précision de position. Il va de soi que la rigidité et la capacité de charge jouent un rôle essentiel à cet égard. Le nombre de billes utilisées est dès lors important.
Outre la capacité de charge, il y a trois autres facteurs importants : la durée de vie nominale (selon DIN 636 Partie 2), les caractéristiques de translation et le niveau sonore.

Réduction sonore 
Lorsqu’une chaîne en plastique est placée entre les billes, celles-ci ne peuvent plus entrer en collision et le niveau sonore diminue. Des mesures comparatives ont pu démontrer une réduction sonore de 6 dB(A). La réduction sonore se manifeste d’autant plus qu’il y a du jeu. Des chariots précontraints peuvent également provoquer un niveau sonore plus faible. 

Lubrification 
Le système de maintien des billes assure également un meilleur comportement de lubrification. Normalement, le lubrifiant est projeté comme une lame de fond au travers des billes le long de la bande de roulement. La chaîne à billes réduit cette lame de fond puisque l’huile est capturée par la chaîne en plastique. Ceci s’avère un avantage surtout lorsque le roulement est peu chargé et peu utilisé. Dans les environnements très poussiéreux, cette caractéristique peut toutefois s’avérer négative. Les particules de poussière aboutissent dans l’huile ou la graisse et y restent alors plus longtemps, risquant par conséquent d’entrer plus vite en contact avec les billes.
La quantité superflue d’huile de lubrification veille également au rejet plus rapide de la poussière. L’huile de lubrification propre peut alors épurer la bande de déroulement. Il est clair que les joints antipoussière sont primordiaux à ce niveau. 

Un translation uniforme
L’utilisation d’une chaîne à rouleaux influe dès lors sur les caractéristiques des rouleaux du roulement linéaire. La chaîne à billes assure effectivement une plus grande friction suite au contact avec les billes mais ceci présente un avantage dans un autre domaine : grâce à l’équidistance entre les billes, les billes entrent et ressortent toutes au même rythme de la zone en charge. On obtient ainsi une translation plus douce. 
Cet effet se remarque idéalement lorsque la charge est moyenne, voire lourde.

Joint
Jusqu’à ce jour, on utilisait un joint à double lèvre. Aujourd’hui, on utilise un joint à simple lèvre doté de la même puissance d’étanchéité. Ceci réduit la résistance au démarrage ainsi que la valeur de friction.
Les modèles plus anciens pouvaient atteindre une vitesse de 3 m/s. La nouvelle génération permet des vitesses atteignant 5 m/s. L’accélération possible double pour passer de 250 m/s² à 500 m/s².

Approche critique
Il est évident que la chaîne à billes offre des avantages en termes de nuisance sonore et de translation en douceur. Mais la présence d’une chaîne à billes ne permet pas de placer autant de billes et diminue donc la portance d’environ 10%. La friction entre les billes et la chaîne joue également un rôle dans la longévité finale. Selon les applications et les circonstances, la présence de la chaîne à billes peut néanmoins s’avérer positive.
Avec nos remerciements à Manfred Schäfer, Rexroth Star Duitsland
www.starlinear.com