Wellenförmige Unterlegscheiben, Spiraldruckfedern, Tellerfedern... Die Liste erprobter Federn, die für eine Vielzahl von Anwendungen in Frage kommen, ist...
Inhaltsverzeichnis
1. Außerhalb der Norm – kein Problem
2. Mehr Lebensqualität dank Hand-Exoskelett
3. Fünf Kugelgewindetriebe für mehr Griffkraft
4. Die Drehbewegung in eine Linearbewegung umsetzen
5. Individuell an den jeweiligen Einsatz angepasst
6. Genaue Geometrien von hoher Oberflächengüte
7. Soft-Extra-Muscle-Technologie
8. Gerollte Kugelgewindetriebe
9. Effiziente, wirtschaftliche Gesamtlösungen
Die Fähigkeit, unsere Hände zu benutzen, ist von hoher Bedeutung. Sie sind an fast allem beteiligt, was wir tun – vom Zähneputzen am Morgen über die anstrengende Arbeit am Tag bis zum Ins-Bett-bringen unserer müden Kinder am Abend. Eine beeinträchtigte Handfunktion kann daher sowohl im Beruf als auch zuhause schwerwiegende Folgen haben.
Bionische, kraftspendende Produkte für Menschen mit reduzierter Muskelkraft oder zusätzlichem Kräftebedarf herzustellen, ist die Mission der Bioservo Technologies AB, Kista, Schweden. Das Bestreben, für ein innovatives Hand-Exoskelett eine perfekte Antriebslösung zu finden, hat das schwedische Technologie- und Entwicklungsunternehmen zur Eichenberger Gewinde AG, Burg, Schweiz, geführt. Die Ironhand vereint medizinisches Knowhow, Roboter- und Computertechnologie. Mit viel Leidenschaft für die perfekte Bewegung haucht der Gewindespezialist dieser Zauberhand ihr Leben ein.
Außerhalb der Norm – kein Problem
Für den Schweizer Gewindeprofi sind exotische Materialien und Dimensionen oder Gewindeformen, die sich außerhalb der Norm befinden, willkommene Herausforderungen. Eichenbergers Konstrukteure erfassen die Anliegen der Anwender genau. Im beratenden, lösungsorientierten Dialog werden Antworten gesucht und gefunden. Die damit verbundenen, inspirierenden Gespräche, sind die Triebkraft für Neuentwicklungen des Gewindespezialisten.
Mehr Lebensqualität dank Hand-Exoskelett
Schwache Hände können für berufstätige Menschen mit griffintensiven Arbeitsaufgaben eine Vielzahl von Herausforderungen mit sich bringen. Schmerzen oder Kraftlosigkeit können zu krankheitsbedingten Fehlzeiten führen. In Notsituationen müssen sogar Aufgaben neu definiert werden (Umschulung). Dies kann sich auf die Gesellschaft als Ganzes und auch auf die körperliche und geistige Gesundheit des Einzelnen auswirken. Indem den Menschen Hilfsmittel zur Verfügung gestellt werden, können sie den Alltag weiter bewältigen und/oder an ihren Arbeitsplatz zurückkehren. Dadurch verlieren Unternehmen weniger wertvolle Mitarbeiter mit Schlüsselkompetenzen und der Einzelne bleibt weiterhin in die Arbeitswelt integriert.
Die Ironhand basiert auf der Soft-Extra-Muscle-Technologie und wurde 2019 auf dem Markt eingeführt. Das modulare System besteht aus einem Handschuh, der die fünf Finger abdeckt und einem Antriebssystem. In der Powerhand integrierte Drucksensoren steuern die im Gerät befindlichen Servomotoren an. Dadurch erhält der Träger einen besonders starken Griff.
Fünf Kugelgewindetriebe für mehr Griffkraft
Wie schon erwähnt, wagt sich der Gewindespezialist an exotische Materialien, Gewindeformen oder Dimensionen die außerhalb der Norm liegen. Außergewöhnliche Geometrien, eigene Interfaces, besondere Werkstoffe und Härteverfahren bieten beeindruckende Extras. Einen Kugelgewindetrieb mit den Maßen 9,3 mm × 2,125 mm beispielsweise erhält man wohl nur bei Eichenberger. Die dafür notwendigen Werkzeuge stellt das Unternehmen selbst her. Damit gewährleistet der Hersteller eine kurze Time-to-Market für anwendungsoptimierte Produkte hoher Präzision und Wirtschaftlichkeit.
Gemeinsam mit Bioservo entwickelte Eichenberger eine perfekte Gewindetrieb-Lösung für die Ironhand. Bioservo ist ein weltweit führendes Unternehmen im Bereich des weichen Exoskeletts und der motorischen Unterstützung, das sich auf die Hand und andere Extremitäten des Oberkörpers konzentriert. Das Bioservo-Team hatte die Idee, einen Handschuh zu entwickeln, der zur Vorbeugung von Stressverletzungen, zur Rehabilitation und zur Unterstützung von Menschen bei ihren täglichen Aktivitäten zuhause oder bei der Arbeit beitragen kann.
Die Drehbewegung in eine Linearbewegung umsetzen
Die Ironhand besteht aus einem leichten Handschuh mit einer tragbaren Steuereinheit, die als Rucksack getragen wird. Innerhalb von Millisekunden kann sie die Griffkraft des Trägers um bis zu 80 N erhöhen. Das Herzstück in diesem Bausatz bilden fünf elektrisch angetriebene, kaltgerollte Kugelgewindetriebe von Eichenberger. Sie sind es, die die Drehbewegung der kleinen Servomotoren in eine Linearbewegung umsetzen. Der beeindruckende Wirkungsgrad von mehr als 94 % gewährleistet eine optimale Antriebsleistung.
Die Funktion der Ironhand ähnelt der unserer Hände. Ein Handgriff wird normalerweise von den Muskeln des Unterarms und der Hand eingeleitet. Diese Muskeln ziehen die Sehnen, die von den fünf Fingern ausgehen. Die Ironhand funktioniert genauso: Die druckempfindlichen Sensoren in den Fingerspitzen des Handschuhs erkennen, wann der Benutzer ein Objekt ergreift. Ein Mikrocomputer berechnet die erforderliche Leistung. Servomotoren treiben fünf filigrane Kugelgewindetriebe 5 mm × 2 mm (Ø 5 mm, Steigung 2 mm) an. Diese sind durch dünne Drahtsehnen mit den Fingern des Handschuhs verbunden. Die feinen Verbindungen bewegen die Finger und die zusätzliche Kraft wird durch den schlanken Handschuh erzeugt. Je höher der Druck auf die Sensoren ist, desto mehr Leistung liefert der Handschuh. Das Hand-Exoskelett erkennt also, wie der Benutzer einen Gegenstand greift und passt die Greifbewegung intuitiv und automatisch an.
Individuell an den jeweiligen Einsatz angepasst
Häufig stellt geringer Bauraum bei großer Belastung eine Herausforderung dar. Geräuschlose Bewegungen auf kleinem Raum sind gefordert. Genau so beschreibt Bioservo die Anforderungen an die mechanischen Antriebselemente im Pflichtenheft. Hohe Positioniergenauigkeiten bei sehr kleinen Hüben und hohe Dynamik im Dauereinsatz sind zu bewältigen. Sicherheit und Zuverlässigkeit stehen im Mittelpunkt. Die Wartungsintervalle, die Lebensdauer und nicht zuletzt die Kosten spielen eine tragende Rolle.
In Dimension oder Qualität vergleichbare Produkte leisten bei Eichenberger mehr als erwartet. Durch individuelles Design oder spezielle Herstellungsverfahren passt der Gewindeprofi seine Produkte der Applikation an und macht Vieles möglich. Die kaltverformten, induktiv gehärteten Ironhand-Kugelgewindetriebe in der Dimension 5 mm × 2 mm bringen Schnelligkeit, Präzision und minimale Platzverhältnisse unter einen Hut. Zusätzlich verstärkt das ideale Steigungsverhältnis der Spindel die Effizienz der Bewegung. Die „fünf Schweizer Helden“, mit drei in der Mutter eingebauten ausgeklügelten Einzelgangrückführungen, verblüffen außerdem mit ihrem geringen Gewicht und steigern die Wirtschaftlichkeit der Gesamtlösung. bec
Im Technik-Blog von Eichenberger erfahren Sie alles rund um den Gewindetrieb:
hier.pro/6bocN
Hannover Messe 2020: Halle 7, Stand E49
Kontakt:
Eichenberger Gewinde AG
Grenzstrasse 30
CH-5736 Burg
Schweiz
Tel.: +41 62 76510-10
E-Mail: info@gewinde.ch
Website: www.gewinde.ch
Kontakt:
Bioservo Technologies AB
Torshamnsgatan 35
16440 Kista
Schweden
Tel.: +46 8 211710
Website: www.bioservo.com
INFO
Genaue Geometrien von hoher Oberflächengüte
Was macht den Kugelgewindetrieb Carry so belastbar und zum idealen Funktionselement für diese Anwendung? Durch das Gewinderollen entstehen sehr genaue Geometrien von hoher Oberflächengüte. Die üblichen Herstellungsverfahren für Gewinde wie Fräsen, Drehen oder Wirbeln sind spanabhebend. Sie haben den Nachteil, dass sie den Faserverlauf des Stahls unterbrechen. Dem gegenüber steht das Gewinderollen, das als spanlose Bearbeitung die Längsfasern nicht zerschneidet, sondern lediglich umleitet. Zugleich verfestigt sich die Oberfläche im Profil. Diese glattrollierte Oberfläche bietet nur wenig Angriffsmöglichkeiten für Verschmutzung. Für eine lange Lebensdauer ist das ausschlaggebend und es ermöglicht zudem das geräuscharme Abrollen der Kugeln. Weiter ergeben sich durch die Kaltumformung sehr gute Rauheitswerte (~ Rz 1,0) auf den Gewindeflanken und im Grundradius.
INFO
Soft-Extra-Muscle-Technologie
Beim patentierten SEM-Technologiekonzept (Soft Extra Muscle) werden zur Unterstützung des Trägers Daten gesammelt und analysiert, um griffintensive Anwendungsfälle mit einem hohen ergonomischen Risiko zu bewerten und zu identifizieren. Die eingeführte Intent-Detection-Logik, aktiviert die Unterstützung nur dann, wenn der Träger die Bewegung mit einem natürlichen und intuitiven Krafteinsatz einleitet. Dies wird durch Sensoren erreicht, die die Aktion des Benutzers erfassen. Die Motoren werden automatisch angesteuert und verstärken den Krafteinsatz des Trägers. Die Antriebe reagieren sofort und auf natürliche Weise, um die beabsichtigte Bewegung zu erleichtern. Dies bedeutet, dass die Ironhand berechnet, wie der Benutzer einen Gegenstand greift. Je schwerer die Greifbewegung ist, desto mehr Leistung wird bereitgestellt.
INFO
Gerollte Kugelgewindetriebe
Konstrukteure stehen regelmäßig vor der Aufgabe, für die Realisierung linearer Bewegungen die jeweils passende Antriebslösung festzulegen. Kugelgewindetriebe gehören in vielen Bereichen zu den am häufigsten genutzten Antriebssystemen. Im Linearbereich haben sich die gerollten Gewindetriebe etabliert. Die Vorteile dieser Antriebssysteme liegen in ihrem hohen Wirkungsgrad und ihrer Energieeffizienz. Die Spindeltechnologie von Eichenberger, das Gewinderollen (Kaltumformung der Mantelfläche runder Teile), vereint hohe Tragfähigkeit und Kraftdichte mit enormer Dynamik und erstaunlicher Präzision bei maximaler Laufleistung. In der industriellen Automation, der Robotik oder Medizintechnik liegt enormes Potenzial für die Kugelgewindetriebe. Ungeahnte Entwicklungsmöglichkeiten stecken aber auch in einer breiten Palette der Industrie- sowie Forschungsanwendungen für Halbleiter, Fotovoltaik-Anlagen, Vakuumventile usw. So bedient der Gewindespezialist ein breites Branchenspektrum vom Maschinenbau über die Medizin-, Elektro- oder Fahrzeugtechnik bis hin zur Raumfahrt.
INFO
Effiziente, wirtschaftliche Gesamtlösungen
Die Antriebstechnik befindet sich in einem Spannungsfeld. Zunehmender Zeit- und Kostendruck stehen den Zielen wie präzise Verfahren, hohe Tragzahlen und Geschwindigkeiten oder lange Lebensdauer gegenüber. Im Laufe der Jahrzehnte entstand eine eindrucksvolle Auswahl an Kugel- und Gleitgewindetrieben. Die Entwickler von Eichenberger versuchen stets, auf einem bestehenden Produkt aufzubauen und den Gewindetrieb den anwendungsspezifischen Anforderungen entsprechend anzupassen. Dies bringt einen entscheidenden Preisvorteil mit sich und macht das Kundenprodukt wettbewerbsfähiger.
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