Was ist Lineartechnik? Linearführungen & Linearantriebe erklärt

Willkommen in der Welt der Lineartechnik: Lernen Sie das Grundprinzip und die wichtigsten Komponenten kennen. Das Wichtigste zusammengefasst:

Was ist Lineartechnik?

Lineartechnik ist ein zentraler Bereich der Antriebstechnik und beschäftigt sich mit linearen Bewegungen entlang einer Achse. Sie ist für die Durchführung präziser, geradliniger Bewegungen konzipiert. Das Ziel ist die Bewegung von Maschinenkomponenten entlang einer Achse. Anwendung findet die Lineartechnik beispielsweise in CNC-Maschinen, automatisierten Fertigungsanlagen oder Verpackungsanlagen.

Mit Lineartechnik wird eine hohe Dynamik erreicht und es werden große Lasten bewegt – bei gleichzeitig hoher Präzision.

Was sind Hauptmerkmale und Bestandteile von Lineartechnik?

Eine geradlinige Bewegung ist das definierende Element von Lineartechnik: Im Gegensatz zu rotierenden Bewegungen wird die rotatorische Bewegung einer Motorwelle meistens in eine lineare Bewegung des Schlittens umgewandelt.

Um diese Bewegung zu ermöglichen, umfasst die Lineartechnik wesentliche Bauteile für die Führung und den Antrieb. Dazu gehören mechanische Bauteile für die Führung (zum Beispiel Führungsschienen) und Antriebselemente (wie Zahnriemen oder Spindeln), welche die eigentliche Bewegung erzeugen.

Ziel ist es, die Energie des Motors möglichst verlustfrei in eine lineare Bewegung umzusetzen, während gleichzeitig auftretende Querkräfte aufgenommen werden können.

Eine Lineareinheit besteht aus einer Linearführung und mechanischen Antriebselementen beziehungsweise Elementen zur Kraftübertragung. Zusätzlich wird ein Elektromotor angebaut.

Was sind die Vorteile von Lineartechnik?

Die Vorteile der Lineartechnik sind:

• Hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit
• Energieeffizienz und geringe Reibung
• Lange Lebensdauer und Zuverlässigkeit dank Verschleißfestigkeit
• Einfache Integration in vorhandene Automatisierungssysteme

Diese Eigenschaften machen die Lineartechnik ideal für schnelle, exakte Bewegungen in der Industrie. Zusätzlich zeichnet sie sich gegenüber hydraulischen oder pneumatischen Systemen durch bessere Energieeffizienz sowie weniger Installations- und Wartungsaufwand aus.

Anwendungen der Lineartechnik

Die Lineartechnik findet überall dort Anwendung, wo präzise, geradlinige Bewegungen benötigt werden:

• Industrielle Automatisierung (Beispiele: CNC-Maschinen, Robotik, Montagelinien und Handling-Systeme)
• Produktions- und Verpackungstechnik
• Maschinenbau (beispielsweise Förderanlagen und Holzbearbeitung)
• Medizin- und Dentaltechnik
• Chipherstellung und Elektronikfertigung

Lineartechnik ermöglicht präzises Positionieren, Pick-and-Place und die Zuführung von Werkzeugen oder Komponenten.

Darum sollten Sie auf Lineartechnik setzen

In Ihren Produktionsprozessen benötigen Sie schnelle und präzise Bewegungen? Zusätzlich geht es um hohe Positioniergenauigkeit oder das Verschieben großer Lasten? Dann ist Lineartechnik die perfekte Lösung. Sie ist langlebig und zuverlässig. Der Aufwand für die Implementierung fällt in vielen Fällen gering aus.

Mit dem item Linearsystem sind Sie bei dieser Form der Automatisierung besonders flexibel. Dafür sorgen ein Baukasten mit großer Komponentenauswahl, einbaufertige Lineareinheiten sowie kostenfreie Software für Auslegung und Inbetriebnahme.

Woraus besteht eine angetriebene Lineareinheit?

Eine angetriebene Lineareinheit besteht aus folgenden Komponenten:

• Linearführung→ Kombination aus einer Führungsschiene und einem Schlitten, der sich auf dieser Schiene bewegt; für den Schlitten ist ausschließlich eine präzise lineare Bewegung entlang der Schiene möglich.
• Antriebselement / Linearantrieb→ ermöglicht die Bewegung des Schlittens, etwa in Form eines Zahnriemens, Spindeltriebes, Kettentriebes oder einer Zahnstange.
• Servomotor, Elektromotor oder Getriebemotor→ verrichten die mechanische Arbeit, indem z. B. elektrische Energie in eine mechanische Drehbewegung umgewandelt wird. Das Getriebe sorgt mit wählbaren Übersetzungsstufen dafür, dass diese in der passenden Drehzahl und im passenden Drehmoment verfügbar ist. Die Kupplung verbindet die Antriebseinheit mit der Lineareinheit.
• Steuerung→ nicht nur verantwortlich dafür, dass der Motor die Bewegungsenergie liefert; der Motor muss, passend zur Bewegungsaufgabe, auch zum richtigen Zeitpunkt eine bestimmte Anzahl an Umdrehungen in die richtige Richtung machen und an der richtigen Position stoppen.

Lassen sich Lineareinheiten kombinieren?

Ja, Lineareinheiten lassen sich kombinieren. Dadurch wird eine Positionierung in zwei oder drei Dimensionen möglich: In den Musterlösungen zu unserem Linearsystem finden Sie unter anderem mehrere 2D-Flächenportale und mehrere 3D-Raumportale. Wie Sie sehen, können Sie durch Lineartechnik auch komplexe Abläufe mit vergleichsweise geringem Aufwand umsetzen.

Wie funktioniert eine Linearführung?

Eine Linearführung ermöglicht die präzise, geradlinige Bewegung eines beweglichen Schlittens auf einer Führungsschiene. Dies wird typischerweise durch Wälzkörper (wie Kugeln oder Rollen) erreicht, welche die Reibung stark minimieren. Damit können Lasten mit wenig Verschleiß verschoben werden.

Die Funktionsweise ähnelt einem Zug auf Schienen. Doch hier herrscht eine signifikant geringere Reibung. Wälzkörper laufen in speziell geformten Bahnen innerhalb des Schlittens. Er bewegt sich entlang der Schiene. Dies stellt eine steife und exakte Bewegung sicher.

Welche Arten von Linearführungen gibt es und wo werden sie eingesetzt?

Die Linearführung ist die grundlegende Komponente einer Lineareinheit. Sie gibt die Bewegungsrichtung (= lineare Bahn) vor. Es gibt folgende Typen von Linearführungen:

Rollenführungen

Rollenführungen setzen auf kugelgelagerte Laufrollen, die auf gehärteten Stahlschienen (item Wellen) laufen. Wellen sind in der Regel runde oder halbrunde Stangen, die entlang eines Trägerprofils montiert werden. Bei Laufrollen handelt es sich um speziell profilierte Lager. Ihr Profil ist so gestaltet, dass sie die Wellen exakt umschließen.

Zudem ist eine spielfreie Fahrt möglich, ohne dass die Laufrollen aus ihrer Führung springen können. Verschiedene Durchmesser, das Material von Wellen und Rollen sowie die jeweilige Anzahl und Anordnung der Rollen machen es möglich: Eine Rollenführung lässt sich an eine Vielzahl unterschiedlicher Aufgaben anpassen.

Kugelumlaufführungen

Kugelumlaufführungen sind Wälzlagerführungen, die entlang von Wellen oder profilierten Schienen laufen. Darin sind sie Rollenführungen ähnlich. Doch die Anordnung der Wälzkörper ist die Besonderheit. Die Wälzkörper laufen entlang einer Linie und werden am Ende entlang einer zweiten Bahn wieder zurückgeführt.

Durch das Funktionsprinzip der Mehrfachpunktberührung entlang einer Linie gibt es zwei Vorteile: Kräfte, die auf die Wälzkörper wirken, werden gut verteilt. Zudem können Kugelumlaufführungen auf kleinem Raum schwere Lasten aufnehmen.

Gleitschlittenführungen

Gleitschlittenführungen gleiten mit verschleißarmer Gleitreibung direkt über eine Oberfläche. Ein profilierter Gleitschuh gleitet bei dieser Führungsart entlang einer ebenfalls profilierten Schiene. Damit stellt er sicher, dass der Schlitten seine Bahn nicht verlassen kann. Gleitschlittenführungen bieten sich für Anwendungen mit folgenden Eigenschaften an: Es werden keine hohen Anforderungen an die Spielfreiheit gestellt. Zusätzlich ist ein möglichst kosteneffizienter Betrieb gefragt.

Kugelhülsenführungen

Kugelhülsenführungen basieren auf freitragenden Führungswellen. Auf einer Welle lassen sich mehrere Kugelhülseneinheiten einsetzen. Das ermöglicht die Konstruktion von großen Schlitten und individuellen Lösungen, die mit wenig Aufwand in Profilrahmen integriert werden können. Die Wellen sind in verschiedenen Durchmessern verfügbar.

C-Schienensystem

Bei einem C-Schienensystem bewegt sich, ähnlich wie bei Schubladenschienen, das C-förmige Trägerprofil durch Rollen auf Führungswellen. In der Praxis werden C-Schienensysteme meist in Hub- und Schiebetürmen sowie in verfahrbaren Schutzeinrichtungen verbaut. Hier sehen Sie ein C-Schienensystem in Aktion:

Wie wähle ich die richtige Linearführung aus?

Zur Wahl der richten Linearführung müssen Last, Geschwindigkeit, Präzision, der Verfahrweg, die Umgebungsbedingungen (Feuchtigkeit, Staub, Temperatur) und die Montagevorgaben (Steifigkeit sowie die Kompensation von Ungenauigkeiten bei der Montage) analysiert werden.

Dabei bieten Profilschienen häufig mehr Stabilität für schwere Lasten. Rollenführungen sind oft widerstandsfähiger in verschmutzten Umgebungen, weisen aber eine geringere Kraftdichte auf. Es ist zwingend erforderlich, die Konfiguration (Rollen- oder Kugellager) und die Anordnung (X- oder O-Anordnung) zu vergleichen und die spezifischen Anforderungen Ihrer Anwendung zu berücksichtigen. So finden Sie die geeignete Technologie.

Wie unterstützt das item Linearsystem bei der Automatisierung?

Beim item Linearsystem haben Sie die freie Wahl: Nutzen Sie den Lineartechnik-Baukasten, um individuelle Linearachsen zu realisieren. Dabei profitieren Sie von einer umfangreichen Auswahl und der Flexibilität unseres modularen Prinzips. Oder greifen Sie auf unsere einbaufertigen Lineareinheiten zurück. Diese Modelle sind hinsichtlich Geschwindigkeit, Nutzlast, Präzision und Hublänge optimiert.

Mit Software für Auslegung und Inbetriebnahme sparen Sie zusätzlich Zeit. Setzen Sie das item Linearsystem für unterschiedlichste Anwendungsfälle ein. Das Spektrum reicht von Einzel- und Synchronachsen bis zu 2-Achs- und 3-Achsportalen.

Antriebsarten:

• Zahnriementrieb
• Zahnstangentrieb
• Kugelgewindetrieb
• Kettentrieb

Linearführungen:

• Laufrollenführungen
• Kreuzrollenführungen
• Gleitschlittenführungen
• Kugelumlaufführungen
• Kugelhülsenführungen
• C‑Schienen­systeme mit Rollenführung

Gibt es Online Tools von item für Lineartechnik?

Es gibt zwei Online Tools von item für Lineartechnik: item MotionDesigner® und item MotionSoft® beziehungsweise item MotionSoftStepper.

Der item MotionDesigner® macht die Auslegung Ihrer Lineareinheit besonders einfach. Er ist nämlich sowohl Konfigurator als auch Berechnungstool. Aus Tausenden von Möglichkeiten findet das Tool die optimale Kombination der passenden Produkte: Lineareinheit, Getriebe, Motor, Steuerung und Zubehör.

Im Anschluss kümmert sich item MotionSoft® um die Inbetriebnahme. Dabei greift die Software auf die Daten zurück, die bei der Auslegung generiert wurden. Schritt für Schritt werden Sie in einem gelenkten Prozess durch die Inbetriebnahme geführt. Das komplette System erfährt dabei eine Prüfung durch item MotionSoft®.

Auch die Ermittlung der idealen Parametereinstellungen mit item MotionSoft® erfolgt automatisch. Dank eines nahtlosen Zusammenspiels von Hard- und Software nehmen Sie Ihre Lineareinheit innerhalb von wenigen Minuten in Betrieb. Für die Parametrierung und Inbetriebnahme von Schrittmotoren ist item MotionSoftStepper verfügbar.

Welche Linearantriebe gibt es und wofür werden sie verwendet?

Linearantriebe sind stets auf spezifische Aufgaben ausgerichtet: Entweder können sie sehr schnell oder ausgesprochen präzise arbeiten. Die Gesamtleistung einer Lineareinheit ist primär von der Wahl der Antriebstechnik abhängig. Sie nimmt maßgeblichen Einfluss auf Genauigkeit, Geschwindigkeit, Belastungsfähigkeit und Kosten einer Linearlösung.

Folgende Linearantriebe stehen zur Verfügung:

Zahnriementrieb

Der Zahnriementrieb sorgt für hochdynamische Bewegungen und kurze Zykluszeiten. Beim Zahnriementrieb läuft ein Treibriemen mit Zahnung formschlüssig über eine motorisch angetriebene Riemenscheibe. Sie ist ebenfalls mit Zahnung versehen. Eine solche Kombination verhindert Schlupf und erlaubt die Übertragung hoher Kräfte.

Schnelle Richtungswechsel und die Beschleunigung großer Massen sind ebenfalls möglich. Ein Zahnriemen besteht aus Stahlseilen, die mit Polyurethan ummantelt sind. Das sorgt für eine lange Lebensdauer und leisen Lauf. Da der Riemen selbst eine geringe Masse besitzt, wird nur wenig Energie für dessen Eigenbewegung verwendet.

Anwendung von Zahnriementrieben

Sie können Lineareinheiten mit Zahnriemenantrieb in nahezu jeder Länge bauen. So realisieren Sie Lineareinheiten, die hohe Antriebskräfte mit großen Verfahrwegen kombinieren. Der Antrieb erfolgt an einer Umlenkung des Zahnriemens.

Beim Einsatz in vertikalen Anwendungen müssen Sie durch geeignete Maßnahmen sicherstellen, dass etwa bei einem Stromausfall der Schlitten nicht unkontrolliert verfährt. Ohne Motorbremse kann der Zahnriemen leicht bewegt werden. Er hält deshalb die Position nicht eigenständig.

Kugelgewindetrieb

Kugelgewindetriebe kommen zum Einsatz, wenn viel Kraft und exakte Positionierung gefragt sind. Dies verdanken sie ihrem speziellen Antriebsprinzip: Eine Präzisionsspindel ist die Basis eines Kugelgewindetriebs. Durch die Steigung des Gewindegangs wird die Geschwindigkeit und Positioniergenauigkeit maßgeblich bestimmt.

Auf der Spindel befindet sich eine nicht drehende Mutter. Darin sind Kugeln eingebracht. Diese zirkulieren im Gewindegang und führen beim Drehen der Spindel zu einer geradlinigen Axialbewegung der Mutter.

Da die Kugeln minimal größer sind als die Bahn, in der sie laufen, entsteht eine Vorspannung. Damit gehen Spielfreiheit und Belastbarkeit einher. Durch den Einsatz einer Spindel mit größerer Steigung können Kugelgewindetriebe mehr Vorschubgeschwindigkeit entwickeln.

Anwendung von Kugelgewindetrieben

Die Länge der Spindel begrenzt ihre Drehzahl. Für hohe Vortriebsgeschwindigkeiten sollten Sie daher einer Spindel mit großer Steigung den Vorzug geben. Bei vertikalen Anwendungen besteht eine hohe Sicherheit gegen unkontrolliertes Verfahren des Schlittens: Aufgrund der Übersetzung des Kugelgewindetriebs sind vom Antrieb geringe Bremsmomente gefordert.

Kettentrieb

Der Kettentrieb ist unempfindlich gegen Schmutz und kann hohe Kräfte übertragen. Auch für vertikale Bewegungen ist er bestens geeignet. Die robuste Kette kommt zum Einsatz, wenn es auf höchste Zuverlässigkeit ankommt. Selbst unter widrigsten Bedingungen ist auf sie Verlass.

Wie bei einem Zahnriemen wird die Drehbewegung des Motors auf eine geschlossene Kette übertragen. Schlupf ist hier nicht möglich. Lineareinheiten mit Kettenantrieb übertragen hohe Kräfte in der Laufrichtung. Bauartbedingt sind sie in der Positionierung und Verfahrgeschwindigkeit jedoch begrenzt.

Anwendung von Kettentrieben

Kettentriebe bieten eine gute Bruchlast. Hubtüren oder andere vertikale Anwendungen werden deshalb oft mit Kettenantrieben umgesetzt. Beim Kettentrieb kann die Kraft durch den Einsatz von Kettenrädern an beliebiger Stelle auf der Lineareinheit in eine Drehbewegung umgesetzt werden. Somit eignet er sich besonders für den Aufbau von Förderanlagen mit Transportrollen.

In diesem Anwendungsbereich gibt es kaum eine Alternative. Im Vergleich zu anderen Lineareinheiten erfordert der Einsatz einer Stahlgliederkette einen höheren Wartungsaufwand. Grundsätzlich sollten Sie auf ausreichende Schmierung und eine regelmäßige Kontrolle der Kettenspannung achten.

Zahnstangentrieb

Ein Zahnstangentrieb kommt zum Einsatz, wenn sicheres Anheben schwerer Lasten und hohe Wiederholgenauigkeit benötigt werden. Das angetriebene Zahnrad greift in die gerade Zahnstange ein. Die Drehbewegung des antreibenden Motors wird so direkt in eine geradlinige Bewegung des Schlittens umgesetzt: Entweder die Last verfährt mit dem angetriebenen Zahnrad oder der Antrieb wird festgesetzt und die Last verfährt mit der bewegten Zahnstange.

Anwendung von Zahnstangentrieben

Zahnstangentriebe sind robuste Linearantriebe, mit denen schwere Lasten bewegt werden können. Selbst bei langen Strecken wird eine hohe Positioniergenauigkeit erreicht. Grundsätzlich könnte ein Zahnstangentrieb unendlich lang sein. Denn die Zahnstange dehnt sich unter der Last nicht. Lineareinheiten mit Zahnstangenantrieb bieten auch bei vertikalem Einsatz eine sichere Kraftübertragung.

Wo finde ich Know-how, Produkte und Lösungen zum Bereich Lineartechnik?

item ist gerne für Sie da. Zum Einstieg haben wir eine Link-Sammlung für Sie zusammengestellt. Auf die Online-Trainings in der item Academy können Sie mit einem item Benutzerkonto direkt zugreifen. Dafür müssen Sie sich nur kostenfrei registrieren. Informieren Sie sich jetzt:

• Online-Training: „Grundlagen der Lineartechnik“
• Online-Training: „Einstieg in die Antriebstechnik“
• Online-Training: „Feldbussysteme“
• Übersicht zum item Linearsystem
• Lineartechnik: Produkte im item Online Shop inklusive Zubehör und Musterlösungen
• Blogbeitrag: „Antriebstechnik-Grundlagen in kostenfreier Online-Schulung“
• Blogbeitrag: „Der Weg zur richtigen Lineareinheit: Konfigurator und mehr“
• Blogbeitrag: „Mit Lineartechnik Bankschließfachkassetten befördern“

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Zuletzt aktualisiert am: 13.01.2026