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Neuerscheinung DIN 637: Anwendungssicherheit von Profilschienenführungen

Die DIN 637 leistet einen Beitrag, um Anwendungen von Profilschienenfüh- rungen für Anwender und Hersteller sicherer und produktiver zu machen.

2015 August 25, 08:00 CEST

Von Henryk Velde*

 

Schweinfurt, den 25. August 2015 




Hintergrund / Motivation 



In den letzten Jahrzehnten haben sich wälzgelagerte Profilschienenführungen in großem Maßstab in allen wichtigen industriellen Anwendungsbereichen auf den globalen Märkten durchgesetzt. Dieser Entwicklung folgend sowie Forderungen aus der Industrie von Anwendern und Herstellern entsprechend, startete DIN bereits in den 90er Jahren das Vorhaben zur Normung von Profilschienenführungen. Als Ergebnis wurde 1999 die DIN 645–1 und -2 – „Profilschienen-Wälzführungen (Maßtabellen)“ – als deutsche Norm veröffentlicht. Wegen ihrer grundlegenden Bedeutung gewann sie auch international rasch an Geltung und wurde später als wesentliche Grundlage für die 2011 erschienene ISO 12090-1 und -2 – „Profiled rail guides for linear motion rolling bearings“ – genutzt. Mit dem Erscheinen dieser ISO Norm wurde die DIN 645 später zurückgezogen.

 

Diese von DIN auf nationaler Ebene initiierten und international maßgeblich mitbestimmten Normungsvorhaben haben in bedeutendem Maße dazu beigetragen, die Position der Profilschienenführung als vielfältig verwendbares und hochleistungsfähiges Produkt am Markt weiter zu festigen. Durch ihre Standardisierung können Investitionen seitens der Anwender und Hersteller nachhaltig gesichert sowie Marktzugänge allgemein verbessert werden.

 

Parallel zu dieser Entwicklung stiegen die Notwendigkeit und das Bewusstsein, Möglichkeiten aber auch Einsatzgrenzen von Profilschienenführungen in Bezug auf Sicherheit und Risikobewertung aus Hersteller- und Anwendersicht einer gesamtheitlichen Betrachtung zu unterziehen. Hieraus wurde weiterer Normungsbedarf abgeleitet und bewog den Arbeitsausschuss NA 118-01-11 AA „Linearwälzlager einschließlich Teile und Zubehör“, diesen Sachverhalt in einem weiteren Normungsprojekt zu behandeln. In diesem Ausschuss, organisiert im DIN Normenausschuss Wälz- und Gleitlager (NAWGL), sind u.a. alle namhaften Hersteller vertreten, die in Deutschland bzw. Europa Fertigungsniederlassungen für Linearführungen betreiben.

 

Als Ergebnis dieses kooperativen Zusammenwirkens wurde 2013 die Norm DIN 637 – „Wälzlager – Sicherheitstechnische Festlegungen für Dimensionierung und Betrieb von Profilschienenführungen mit Wälzkörperumlauf“ – veröffentlicht. Sie stellt dem Anwender das umfassende produktspezifische Anwendungs-Know-How der Hersteller von Profilschienenführungen in harmonisierter, nutzungsgerechter Form zusammen. ImFolgenden werden einige Aspekte dieses Standards inhaltlich im Detail vorgestellt und erläutert.


Anwendungsbereich und Zweck

Das Dokument enthält sicherheitstechnische Festlegungen für die Dimensionierung und den Betrieb von Profilschienenführungen nach ISO 12090 -1 und -2. Sie unterstützt die Anwendung der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG beim Einsatz von Profilschienenführungen und dient dazu, Gefahrenpotenziale bei der Verwendung dieser Produkte zu reduzieren sowie Restrisiken zu beurteilen. 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 und Umgebungsbedingungen die korrekte Auswahl der geeigneten Führung unterstützen. Im Einzelnen wird darauf verwiesen, dass verschiedene Einflüsse wie Dynamikgrenzen, Form- und Lagetoleranzen, Belastbarkeit sowie Schmierbedingungen der Profilschienenführungen zu beachten sind.


Dimensionierung von Profilschienenführungen

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 Schraubenverbindungen von Führungswagen und Führungsschiene mit der Umgebungskonstruktion (z.B. 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.


Konstruktive Vorkehrungen und Lebensdauerberechnung

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, diesem potenziellen Konstruktionsproblem vorzubeugen.

 

Ebenso ist die Steifigkeit der Gesamtkonstruktion von erheblichem Einfluss auf die resultierende Belastung des Führungswagens. Hier erläutert die DIN 637 weiterhin, wie durch nachgiebige Konstruktionen innere Verspannungen in der Führung entstehen, in deren Folge es u.U. zu deutlichen Lebensdauereinbußen kommen kann.

 

Schließlich werden Empfehlungen für Faktoren für die statische Tragsicherheit gegeben, die in bestimmten Einbausituationen, wie z.B. 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. Anders als im Vergleich zum Rotativ-Wälzlagerwissen fühlen sich viele Anwender auf diesem speziellen Gebiet noch nicht so versiert. Daher widmet die DIN 637, ergänzend zu den Herstellerangaben, ein Kapitel zur Berechnungsmethodik der Lebensdauerberechnung dieser Führungen.


Risikominimierung

Schließlich werden konkrete Empfehlungen zur Risikominimierung beim Einsatz sowie Hinweise für korrekte Lagerung, Verpackung und Transport von Profilschienen als Einzelkomponente, aber auch im Einbauzustand in der Maschine dargelegt.

 

Aufwand entsteht auch 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. Auch mögliche Gefahrenpotenziale durch unsachgemäße Verwendung in der Nutzungsphase können im Vorfeld mittels des beschriebenen Auslegungsverfahrens abgewendet oder deutlich minimiert werden.

 

Somit finden relevante Sicherheitsaspekte sowie Risikobewertungen systematisch Berücksichtigung und werden integraler Bestandteil des Auslegungsverfahrens von Profilschienenführungen. Folglich reduzieren sich potenzielle Reklamationsfälle bzw. können mit Bezug auf diesen Standard effizienter bearbeitet werden.


Zusammenfassung

Die DIN 637 leistet ihren Beitrag, um Anwendungen von Profilschienenführungen für Anwender und Hersteller sicherer und produktiver zu machen. Durch Kenntnis und Nutzung einschlägiger Normen wird diesem Umstand Rechnung getragen. Dies trägt schlussendlich zu einer verbesserten Kunden-Lieferantenbeziehung in der Wertschöpfungskette bei, denn eine aktive Anwendung von Normen stärkt die Wettbewerbsfähigkeit.


Referenzen:

Unternehmen und Institutionen, die Mitglied im Normungsausschuss sind und an der Erstellung der Norm mitgewirkt haben:

Bosch Rexroth AG; Schaeffler Technologies AG, SKF GmbH, Schneeberger GmbH, THK GmbH, WZL der RWTH Aachen


Zitierte Normen:

DIN 637

DIN 645-1 und -2 (zurückgezogen)

ISO 12090-1 und -2


*Henryk Velde ist Obmann des DIN Normenausschusses NA 118-01-11 AA und Leiter Zentrale Produktentwicklung bei der SKF GmbH Linear Motion Unit in Schweinfurt



Pressekontakt:


Dietmar Seidel, Leiter Technische Fachpresse Deutschland,

Tel. 09721-56 2843, E-Mail: dietmar.seidel@skf.com


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