von Ursula Schädeli, Marketing, Eichenberger Gewinde AG

ANZEIGE

Die Fähigkeit, unsere Hände zu benutzen, ist von größter 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 müder Kinder am Abend. Eine beeinträchtigte Handfunktion kann daher sowohl im Beruf als auch zu Hause schwerwiegende Folgen haben. Sie bringt für berufstätige Menschen mit griffintensiven Arbeitsaufgaben eine Vielzahl von Herausforderungen mit sich, Schmerzen oder Kraftlosigkeit können zu krankheitsbedingten Fehlzeiten führen. In Notsituationen sind sogar Aufgaben neu zu definieren.

Dies kann sich auf die Gesellschaft als Ganzes und auch auf die körperliche und geistige Gesundheit des Einzelnen auswirken. Aber indem betroffene Menschen Hilfsmittel zur Verfügung gestellt bekommen, können sie den Alltag weiter bewältigen oder an ihren Arbeitsplatz zurückkehren. Dadurch verlieren Unternehmen weniger wertvolle Mitarbeiter mit Schlüsselkompetenzen und der Einzelne bleibt weiterhin in der Arbeitswelt integriert.

Hilfe als oberste Maxime

ANZEIGE

Aus dieser Situation heraus ist die Mission des Technologie- und Entwicklungsunternehmens Bioservo Technologies aus Schweden entstanden, nämlich bionische, kraftspendende Produkte für Menschen mit reduzierter Muskelkraft oder zusätzlichem Kräftebedarf herzustellen. Generell ist es tätig im Bereich des weichen Exoskeletts und der motorischen Unterstützung von Hand und anderen Extremitäten des Oberkörpers.

Als ein Ergebnis präsentiert das Unternehmen die Ironhand, die medizinisches Know-how sowie Roboter- und Computertechnologie vereint. Sie soll zur Vorbeugung von Stressverletzungen, zur Rehabilitation und zur Unterstützung von Menschen bei ihren täglichen Aktivitäten zu Hause oder bei der Arbeit beitragen.

Die Funktion von 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. Ironhand funktioniert genauso: Das modulare System besteht aus einem leichten Handschuh samt tragbarer Steuereinheit in einem Rucksack und aus druckempfindlichen Sensoren in den Fingerspitzen. Diese erkennen, wann der Benutzer ein Objekt ergreift. Ein Mikrocomputer berechnet die erforderliche Leistung und so lässt sich die Griffkraft des Trägers in Millisekunden um bis zu 80 Newton erhöhen. Basis dafür ist die Technologie Soft Extra Muscle, die 2019 auf dem Markt eingeführt wurde.

Perfekter Antrieb

Ein Herzstück der Ironhand aber ist vor allem die perfekte Antriebslösung, was Bioservo zur Eichenberger Gewinde AG geführt hat. Die Schweizer wagen sich für spezielle Anwendungen an exotische Materialien, Gewindeformen oder Dimensionen heran, die außerhalb der Norm liegen. Spezielle Geometrien, eigene Interfaces, besondere Werkstoffe und Härteverfahren bieten einen hohen Mehrwert.

Nur bei Eichenberger gibt es beispielsweise einen Kugelgewindetrieb mit den Maßen 9,3 x 2.125 Millimeter. Die dafür notwendigen Werkzeuge stellt das Unternehmen selbst her und will damit eine kurze Time-to-Market für anwendungsoptimierte Produkte mit höchster Präzision und Wirtschaftlichkeit gewährleisten.

Gemeinsam entwickelten die Partner eine Gewindetrieblösung für Ironhand aus fünf durch kleine Servomotoren angetriebenen, kaltgerollten und filigranen Kugelgewindetrieben. Sie sind es, die die Drehbewegung der Motoren in eine Linearbewegung umsetzen. Der Wirkungsgrad von über 94 Prozent gewährleistet eine optimale Antriebsleistung.

Die eingesetzten Kugelgewindetriebe haben einen Durchmesser von fünf Millimetern und eine Steigung von zwei Millimetern. Sie 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 dieser. Die »Eisenhand« erkennt also, wie der Benutzer einen Gegenstand greift, und passt die Greifbewegung intuitiv und automatisch an.

Klein und leise

Häufig stellt geringer Bauraum bei großer Belastung eine Herausforderung dar. Geräuschlose Bewegungen auf sehr kleinem Raum sind gefordert. Genauso beschreibt Bioservo die Anforderungen an die mechanischen Antriebselemente im Pflichtenheft. Hohe Positioniergenauigkeiten bei kleinsten 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.

Hintergrund

Was macht den Kugelgewindetrieb Carry so belastbar und zum idealen Funktionselement für die Ironhand?

Durch das Gewinderollen entstehen sehr genaue Geometrien von hoher Oberflächengüte. Die üblichen Herstellungsverfahren für Gewinde wie Fräsen, Drehen oder Wirbeln sind spanabhebend. Diese 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 wenig Angriffsmöglichkeiten für Verschmutzung.

Für eine lange Lebensdauer ist das ausschlaggebend und ermöglicht zudem das geräuscharme Abrollen der Kugeln. Des Weiteren ergeben sich durch die Kaltumformung sehr gute Rauheitswerte auf den Gewindeflanken und im Grundradius.

www.gewinde.ch

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. So entstehen Produkte, mit denen die Kunden am Markt Erfolg haben sollen.

Die kaltverformten, induktiv gehärteten Ironhand-Kugelgewindetriebe in der Dimension 5 x 2 Millimeter, bringen Schnelligkeit, Präzision und minimale Platzverhältnisse unter einen Hut. Zusätzlich verstärkt das ideale Steigungsverhältnis der Spindel die Effizienz der Bewegung. Die Komponenten mit drei in der Mutter eingebauten, ausgeklügelten Einzelgangrückführungen sind zudem leicht und steigern die Wirtschaftlichkeit der Gesamtlösung. mk