Ob frisch gefällt oder trocken gelagert, ob Laub- oder Nadelholz – Bäume zählen zu den größten und schwersten Objekten, die in industriellen Produktionsprozessen bewegt werden. Befördert werden müssen sie durch mehrere Bearbeitungen, darunter Zersägen, Polieren und Beschichten. Dabei fallen Schmutz und Staub an. Das erfordert eine sorgfältige Abstimmung zwischen Lastaufnahme und Geschwindigkeit. Dafür zuständig ist ein Linearführungssystem, das wiederum eine durchdachte Auswahl und Konfiguration der Komponenten voraussetzt – und das Qualität, Durchsatzrate und Rentabilität versprechen muss.
Präzision, Tempo, Wettbewerb
Damit ein Sägewerk eine hohe Rentabilität erreicht, muss es aus jedem Stamm möglichst viele nutzbare Bretter schneiden und zu wettbewerbsfähigen Preisen anbieten. Ein einziges dafür nötiges Sägeblatt kann über zehn Tonnen wiegen. Ohne geeignete Führung, besteht die Gefahr eines ungleichmäßigen oder anderweitig fehlerhaften Schnitts. Ebenso entscheidend ist die Schnittgeschwindigkeit: Der Konstrukteur des Antriebssystems muss dafür sorgen, dass sich der Stamm mit einer Geschwindigkeit bewegt, in der das Sägeblatt den Stamm effizient zerteilen kann. Eine Säge im Leerlauf, die auf den nächsten Stamm wartet, führt da zu unnötigen, teuren Engpässen in der Produktion.
Mehr als nur Geschwindigkeit
Doch nicht nur ist ein möglichst schneller Transport der schweren Stämme gefragt. Die Prozesse müssen darüber hinaus vor dem Staub und Schmutz geschützt werden, der beim Sägen anfällt. Diese Fremdkörper können in die Automatisierungskomponenten eindringen oder den Ablauf anderweitig zum Stillstand bringen. Darunter leiden dann Qualität und Durchsatz. Lastaufnahme, Geschwindigkeit und Schmutzfestigkeit sind daher die wichtigsten Auswahlkriterien für eine Antriebsrüstung in der Holzbearbeitung. Weitere entscheidende Faktoren sind Einbau- und Wartungskosten. Ein gut geplantes Linearantriebssystem sollte all das abdecken.
Aufbau eines Linearsystems
Die in Sägewerken verwendeten Linearantriebssysteme nutzen in der Regel eine am Boden befestigte Linearführung. Sie bildet die Schiene, auf der ein lasttragender, spindelbetriebener Schlitten läuft. Rollenlager zwischen dieser Führungsschiene und dem Schlitten sorgen dabei für möglichst wenig Reibung. Jede dieser Komponenten weist eigene konstruktive Eigenschaften auf, die sich für die Holzbearbeitung mehr oder weniger eignen.
Zwei Schienen im Vergleich
Zu den linearen Führungsschienen für solche Anwendungen gehören Rundwellen und Vierkant- bzw. Profilschienen. Beide Schienentypen sind belastbar und bieten Geschwindigkeit. Jedoch weisen Profilschienen eine höhere Steifigkeit auf, weshalb sie sich besser für präzise Schneidanwendungen eignen. Andererseits sind Rundwellen günstiger, schneller montiert und bieten mehr Leistung in schmutzbelasteter Umgebung.
Lagertechnik als Schlüsselfaktor
Bei den Lagern stehen Rollen- oder Kugellager zur Wahl. Rollenlager bieten bessere Voraussetzungen für das Bewegen schwerer Lasten bei hohen Geschwindigkeiten: Sie haben mehr Oberflächenkontakt mit der Schiene, sind verwindungssteifer und stoß- und vibrationsfenster. Rollenlager mit konkav geformten Rollen bieten höhere Tragzahlen, da sie besser an der Welle anliegen als flache Rollen.
Vorteile in rauen Umgebungen
Zudem sind sie weniger empfindlich gegen Schmutz und Staub – dank einfacherer Bauweise und den im Vergleich zu Lagerkugeln größeren Rollen. Sind die Rollen mit Ketten verbunden, kann das ihre Umgebungsfestigkeit zusätzlich steigern. Anders als bei den kompakteren, komplexeren Kugellagern, gibt es hier keine Zwischenräume, in denen sich Ablagerungen festsetzen und so das System blockieren können. Ebenso sind keine versteckten Toträume vorhanden. Anders bei Kugelumlauflagern: Für ihren Einsatz in Holzbearbeitungsanlagen sind meist Zusätze wie Abstreifer, Dichtungen und Gebläse nötig.
Konfiguration für hohe Belastungen
Eine Rundwelle mit konkaven Rollen erfüllt viele Anforderungen der holzbearbeitenden Industrie. Dafür sorgen die Robustheit der Rundwelle sowie die Fähigkeit der konkaven Rollen, einen dauerhaften Kontakt mit der Rundwelle herzustellen. Hinzu kommt eine Belastbarkeit von bis zu 31.750 Kilogramm. Dieselben Leistungsmerkmale erlauben es, die Stämme bis zu 30 Meter pro Sekunde schnell durch das Werk zu bewegen. So können sie mit den schnellsten Sägen mithalten.
Alternative mit anderen Schwerpunkten
Profilschienen mit Rollenlagern lassen sich für Lasten bis zu 22.680 Kilogramm anpassen – genug für die meisten Anwendungen in der Holzbearbeitung. Das geht jedoch zulasten von Geschwindigkeit und Beschleunigung, denn für eine solche Tragzahl darf die Geschwindigkeit höchstens 3,05 Meter pro Sekunde betragen. Da ein Teil ihres Nutzens darin liegt, sich an die Schiene zu schmiegen, würden konkave Rollen auf Profilschienen nicht funktionieren. Das Verwenden von Kugeln anstelle von Rollen erlaubt eine etwas höhere Geschwindigkeit von bis zu 6,1 Metern pro Sekunde. Zugleich senkt das jedoch die Belastbarkeit auf 4.540 Kilogramm.
Kombination je nach Anwendung
Am wenigsten für solche Ansprüche eignet sich die Konfiguration aus Rundwelle mit Kugel- anstelle von Rollenlagern. In anderen Bereichen, etwa beim Oberfräsen, würde das funktionieren: Hier liegt die maximale dynamische Tragzahl bei etwa 1.815 Kilogramm, während Geschwindigkeiten von 3,05 Meter pro Sekunde erreichbar sind.
Wartung und Betriebssicherheit
Jede Konfiguration mit einem Kettenantrieb bietet die höchste Widerstandsfähigkeit gegen Schmutz, weshalb sie in allen Ansätzen enthalten ist. So lassen sich auch die Wartungskosten insgesamt senken. Solange die Kette geschmiert bleibt, sind Schmutzansammlungen eher unwahrscheinlich. Ebenfalls nicht zu unterschätzen an der Konfiguration mit Rollenlagern: In Kombination mit einer Rundwelle verzeiht sie Ausrichtungs- und Fluchtungsfehler.
Lösung abhängig von Anforderung
Wo in der industriellen Holzbearbeitung Geschwindigkeit, Tragzahlen und Schmutzfestigkeit wichtiger sind als Präzision, bietet ein Achssteuerungssystem basierend auf Rundwelle und konkaven Rollenlagern ein gutes Gleichgewicht zwischen Leistung, Zuverlässigkeit und Kosten. Die Wahl der richtigen Konfiguration kann so den Durchsatz und die Rentabilität eines modernen Sägewerks steigern.
