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Ratgeber
Kugelrollen sind Förderelemente, die in Industrie, Produktion und Logistik vielfältig eingesetzt werden. Sie ermöglichen es, Waren und Güter in verschiedene Richtungen zu bewegen und auf diese Weise zu drehen, umzuleiten oder zu verteilen. In unserem Ratgeber erfahren Sie, welche Eigenschaften Kugelrollen mitbringen, was für Ausführungen es gibt und worauf bei der Auswahl zu achten ist.
Kugelrollen sind flexible Konstruktionselemente, die aufgrund ihrer vielseitigen Einsatzmöglichkeiten aus dem Bereich der Fördertechnik kaum wegzudenken sind. Ihre Besonderheit besteht darin, dass sie in alle Richtungen beweglich sind. Sie sind dadurch in der Lage, Stückgüter auf horizontaler und vertikaler Ebene zu verschieben, zu drehen und umzulenken. Dank ihres Aufbaus ermöglichen sie es, Richtungswechsel schnell und präzise zu realisieren. Auf diese Weise können sie so gut wie jede Transportanforderung erfüllen und ermöglichen es, Fördersysteme an sich verändernde Transportbedingungen anzupassen.
Ihre allseitige Beweglichkeit verdanken Kugelrollen ihrem speziellen Aufbau. Sie bestehen aus einer eingelagerten Tragschale, einer Laufkugel (auch Lastkugel genannt) und vielen kleinen Tragkugeln. Die Laufkugel kann in alle Richtungen rotieren und nutzt die Tragschale als Laufbahn. Sobald sie sich dreht, wälzen sich die Tragkugeln in der Schale ab. Sie fungieren in Verbindung mit der Tragschale wie ein Kugellager und sorgen dafür, dass sich die Laufkugel reibungsarm und allseitig drehen kann. Zum Vergleich: Rollenbahnen mit Tragrollen können Fördergüter nur linear bewegen. Üblicherweise kommen mehrere Laufkugeln auf einer Ebene zum Einsatz, so dass auch große und schwere Fördergüter bewegt werden können.
Verwendung finden Kugelrollen unter anderem als Bausteine in Kugeltischen und Drehtischen. Sie fungieren als Weichen in Sortier- und Verteilanlagen oder als Kreuzpunkte in Stetigförderern, werden in Fließbändern verbaut und vieles mehr. Die Anwendungsgebiete von Kugelrollen sind nicht auf die Fördertechnik beschränkt. So leisten sie beispielsweise auch im Maschinen- und Anlagenbau (Zuführungen, Bohrtische, Montagehilfen), in der Luftfahrtindustrie (Air Cargo), in der Robotik und in der Medizintechnik gute Dienste.
Kugelrollen sind prinzipiell immer gleich konstruiert, variieren aber im Hinblick auf das zugrundeliegende Material, die Tragkraft, die Größe und die Ausstattung mit Befestigungselementen. Differenzieren lassen sich zunächst einmal Kugelrollen aus Kunststoff und Stahl. Kugelrollen aus Kunststoff wie Nylon oder Polyamid eignen sich sehr gut für den Transport empfindlicher Güter, sei es aus Glas oder kratzempfindlichem Metall. Die Kunststoffoberfläche ist schonend zu sensiblen Materialien und dämpft entstehende Vibrationen, so dass es nicht zu Beschädigungen kommt. Zwischen Kunststoffkugelrollen und Stahlkugelrollen gibt es kaum Unterschiede hinsichtlich des Abrollverhaltens und der Geräuschentwicklung, allerdings bringen Stahlkugelrollen höhere Tragkräfte auf und sind daher besser für das Bewegen von schweren Lasten geeignet. Zur Orientierung: Kugelrollen mit einem Gehäuse aus massivem Stahl können Fördergüter mit einem Gewicht von bis zu 1500 Kilogramm problemlos bewegen. Neben verzinktem Stahl kommen Edelstahl und Karbonstahl zum Einsatz. Kugelrollen aus Karbonstahl sind fester und härter als solche aus Edelstahl, dafür aber nicht korrosionsbeständig. Um sie vor Rost zu schützen, müssen sie zusätzlich behandelt werden. Kugelrollen aus Edelstahl sind dagegen von Hause aus rostfrei und somit für Anwendungen unter anspruchsvolleren Umgebungsbedingungen die bessere Wahl.
Kugelrollen bestehen nicht immer aus einem einheitlichen Material. Es gibt durchaus Ausführungen, bei denen das Gehäuse und die innenliegende Laufkugel aus unterschiedlichen Stoffen gefertigt sind. Erhältlich sind beispielsweise Kugelrollen aus Stahl-Vollmaterial mit VA-Kugel sowie Kugelrollen aus Stahlblech mit VA-Kugeln, wobei VA einen rostfreien Stahl (Chrom-Nickel-Stahl) bezeichnet. Gehäuse aus Stahl-Vollmaterial sind üblicherweise massiver als Stahlblechgehäuse, was darin begründet liegt, dass Stahlblech zum Zweck der Herstellung dünn gewalzt wird. Nichtsdestoweniger sind Stahlblechgehäuse auch in dickeren Materialstärken erhältlich und durchaus belastbar. Weitere Beispiele für Kugelrollen, die verschiedene Materialien vereinen, sind Kugelrollen aus Stahlblech mit Kunststoffkugel und Kugelrollen aus Stahlblech mit Stahlkugel. Erstere eignen sich gut für die Beförderung von leichteren Gütern sowie Gegenständen mit empfindlichen Oberflächen, während letztere für mittelschwere bis schwere Lasten gut geeignet sind.
Kugelrollen können nicht nur verschiedene Materialien aufweisen, sondern auch unterschiedlich groß und mit variierenden Befestigungselementen ausgeführt sein. So gibt es neben besonders schweren Kugelrollen aus Stahl-Vollmaterial, die sich aufgrund ihrer massiven Bauweise gut für Schwerlastanwendungen eignen, auch Mini-Kugelrollen, die kleindimensionierten Anwendungen vorbehalten sind und beispielsweise in Messinstrumente eingebaut werden. Um die Integration in Fördersysteme zu erleichtern, sind Kugelrollen teilweise mit bereits vorgefertigten Befestigungsbohrungen und anderen Montageelementen ausgestattet. So gibt es unter anderem Kugelrollen mit Flanschbefestigungen und Rollen mit Press-Sitz/Gewindezapfen. So finden sich für verschiedene Installationsumgebungen passende Ausführungen.
Beim Kauf von Kugelrollen spielt der Einsatzzweck die entscheidende Rolle. Zu berücksichtigen sind die Eigenschaften des Förderguts, also Dimension und Gewicht, sowie die Eigenschaften des Fördersystems, in das die Rollen eingebettet werden sollen. Das Gewicht des Förderguts bestimmt die notwendige Tragkraft und den erforderlichen Durchmesser der Kugelrollen. Je schwerer die zu bewegende Last ist, desto massiver sollte die Verarbeitung und desto größer der Durchmesser sein. Das Angebot ist umfangreich und reicht von Mini-Kugeln mit einem Durchmesser von 4 oder 5 Millimetern und einer möglichen Traglast von 5 Kilogramm bis hin zu Ausführungen mit einem Durchmesser von 10 bis 12 Zentimetern, die für Fördergüter von bis zu 5000 Kilogramm eingesetzt werden können. Der Durchmesser muss nicht nur auf das Gewicht des Transportguts abgestimmt sein, sondern auch zur Fassung im Fördersystem passen. Nur dann ist sichergestellt, dass sich die Kugeln uneingeschränkt in alle Richtungen bewegen können und sich die Last gleichmäßig darauf verteilt. Auch die Ausstattung ist in der Hinsicht relevant. So sind Mini-Kugelrollen mit Gewindezapfen meist die richtige Wahl, wenn es um den Einbau in Messinstrumente geht.
Im Hinblick auf das zugrundeliegende Material hat man im Regelfall die Wahl zwischen Kunststoff und verschiedenen Stählen. Kugelrollen aus Edelstahl-Vollmaterial halten hohen Traglasten stand und eignen sich gut für den Transfer robuster und schwerer Stücke. Sie sind korrosionsbeständig, haben eine lange Lebensdauer und sind dementsprechend wartungsfreundlich, deswegen liegt man mit solchen Ausführungen selten verkehrt. Für leichte und sensible Fördergüter können Kugelrollen mit Kunststofflaufkugeln jedoch besser geeignet sein. Neben der Traglast ist die maximale Traggeschwindigkeit zu berücksichtigen. Diese sollte genauso wie das Maximalgewicht nicht überschritten werden, da sonst das Risiko besteht, dass die Kugelrollen vorzeitig verschleißen. Kugelrollen sollten immer abgestimmt auf ihre Belastbarkeit betrieben werden, damit sie ein ruhiges und gleichmäßiges Laufverhalten zeigen. Für Anpassungen an das Fördersystem kann gegebenenfalls Zubehör für Kugelrollen wie Laufschienen oder Dichtungen notwendig sein.
Die maximale dynamische Belastbarkeit von Kugelrollen gibt Aufschluss darüber, wie schwer das Fördergut maximal sein darf, damit es sich ohne Einschränkungen über die Rollen bewegen kann. Sie lässt sich berechnen, indem das Gewicht des Transportguts durch drei dividiert wird. Man geht dabei immer vom Gewicht des schwersten Transportguts aus. Wichtig zu beachten ist, dass die Bodenbeschaffenheit des Förderguts die Belastbarkeit beeinflusst. Unebene Böden können zu einer Überbeanspruchung führen, etwa dann, wenn das Fördergut seitlich gegen die Kugelrollen stößt. Das wiederum verringert deren Lebensdauer. Der Boden des Transportguts muss daher vorab geprüft werden. Um eine bessere Stabilität beim Transport zu erreichen, kann es in der Praxis erforderlich sein, eine größere Anzahl an Kugelrollen in das System zu integrieren, als es theoretisch notwendig wäre. Auch beim Betrieb jenseits des zulässigen Temperaturbereichs ist eine reduzierte dynamische Belastung einzukalkulieren.
Können Kugelrollen in Verbindung mit schwerkraftbetriebenen Förderbändern verwendet werden?
Ja. In dem Fall ist besonders darauf zu achten, dass die Kugelrollen zu den Eigenschaften des Förderguts (Abmessung, Gewicht und Bodenbeschaffenheit) passen.
In welchem Abstand sollten Kugelrollen angeordnet sein?
Das hängt von der Größe des Förderguts ab. Um den Kugelrollenabstand zu berechnen, nimmt man das kleinste Bodenmaß des Transportguts als Ausgangswert und teilt dieses durch 3,5. Dadurch ist sichergestellt, dass die Last immer von drei Kugelrollen in x- und y-Achse getragen wird und nicht kippt oder verkantet.
Wie werden Kugelrollen mit Flansch montiert und welche Vorteile bieten sie?
Kugelrollen mit Flansch werden üblicherweise mit Schrauben oder Nieten befestigt. Zu diesem Zweck ist der Flansch meist schon mit entsprechenden Vorbohrungen ausgestattet. Ein Flansch sorgt zum einen für eine sichere Befestigung und kann zum anderen dazu beitragen, dass weniger Schmutz in das Kugelrollenlager gelangt und sich in der Folge Ablagerungen bilden.
Ist die Tragzahl gleichbedeutend mit der Traglast?
Ja, die Tragzahl gibt Aufschluss darüber, wie viel Gewicht oder Belastung eine Kugelrolle tragen kann, ohne dass dies zu einer dauerhaften Verformung oder Beeinträchtigung der Funktion führt. Üblicherweise wird die Tragzahl in Newton (N) oder Kilogramm (kg) angegeben.
Was ist zu beachten, wenn Kugelrollen im Außenbereich eingesetzt werden?
Kugelrollen sind nicht per se für den Einsatz im Außenbereich geeignet. Sollen sie im Freien verwendet werden, ist darauf zu achten, dass sie als entsprechend tauglich gekennzeichnet sind. Materialien wie Edelstahl oder verzinkter Stahl eignen sich für den Außeneinsatz häufig besser als Kunststoff, weil sie korrosionsbeständiger sind. Wichtig ist auch, dass die Kugelrollen gut abgedichtet sind, um zu verhindern, dass Feuchtigkeit und Schmutz eindringen. Hier können zusätzliche Abdichtungen erforderlich sein.