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Mit Ironhand gegen Beeinträchtigungen der Handfunktionen: Ausgabe 01/2020, 09.04.2020

Wenn Kugelgewindetriebe Superkräfte für den Bewegungsablauf entfalten

Die Ironhand, auf Basis der Soft Extra Muscle-Technologie, vereint medizinisches Knowhow, Roboter- und Computertechnologie. Mit viel Leidenschaft für die perfekte Bewegung haucht der Schweizer Gewindespezialist dieser Zauberhand ihr Leben ein.

Autor: Ursula Schädeli, Marketing Eichenberger Gewinde AG, Burg, Text und Bilder

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 unserer müden Kinder am Abend. Eine beeinträchtigte Handfunktion kann daher sowohl im Beruf als auch zu Hause schwerwiegende Folgen haben. Die Mission einer enthusiastischen Technologie- und Entwicklungsunternehmung aus Schweden ist, bionische, kraftspendende Produkte für Menschen mit reduzierter Muskelkraft oder zusätzlichem Kräftebedarf herzustellen. Das Bestreben, für die neuste revolutionäre Innovation die perfekte Antriebslösung zu finden, hat Bioservo Technologies AB zu Eichenberger geführt.

Zuhören ist der Weg zum Erfolg
Für den Gewindeprofi aus dem schweizerischen Burg sind exotische Materialien und Dimensionen oder Gewindeformen, die sich ausserhalb der Norm befinden, willkommene Herausforderungen. Eichenbergers Konstrukteure hören den Kunden zu und erfassen ihre Anliegen. Im beratenden, lösungsorientierten Dialog werden Antworten gesucht und gefunden. Die wettbewerbsfähige und erfolgreiche Innovation der Kunden und die damit verknüpften, inspirierenden Gespräche sind Eichenbergers Triebkraft für Neuentwicklungen. Nach dem Credo: Qualität beginnt bei der Ausrichtung auf den Kunden und endet mit seiner Zufriedenheit.

Lebensqualität dank Ironhand
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 der Arbeitswelt integriert.
Ironhand basiert auf der Soft Extra MuscleTechnologie und wurde 2019 auf dem Markt eingeführt. Das modulare System besteht aus einem Handschuh, welcher fünf Finger abdeckt und einem Antriebssystem. In der Power-hand integrierte Drucksensoren steuern die im Gerät befindlichen Servomotoren an. Dadurch erhält der Träger einen besonders starken Griff.

Mit Kompetenz auf Lösungen hinarbeiten
Aussergewöhnliche Geometrien, eigene Interfaces, besondere Werkstoffe und Härteverfahren bieten beeindruckende Extras. Wo sonst erhält man beispielsweise einen Kugelgewindetrieb mit den Massen 9.3 x 2.125 mm? Die dafür notwendigen Werkzeuge stellt die Eichenberger Gewinde AG selbst her. Damit gewährleistet der Gewindespezialist eine kurze Time-to-Market für anwendungsoptimierte Produkte höchster Präzision und Wirtschaftlichkeit. Gemeinsam mit Bioservo entwickelte Eichenberger die perfekte GewindetriebLösung für Ironhand.

Erhöhung der Griffkraft innerhalb von Millisekunden
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, welche die Drehbewegung der kleinen Servomotoren in eine Linearbewegung umsetzen. Der beeindruckende Wirkungsgrad von über 94 % gewährleistet eine optimale Antriebsleistung.
Die Funktion von Ironhand ähnelt jener funktionsfähiger 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: 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 x 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. Ironhand erkennt also, wie der Benutzer einen Gegenstand greift und passt die Greifbewegung intuitiv und automatisch an.

Standard Kugelgewindetriebe – oder darf es noch ein bisschen mehr sein?
Häufig stellt geringer Bauraum bei grosser Belastung eine Herausforderung dar. Geräuschlose Bewegungen auf kleinstem Raum sind gefordert. Genauso beschreibt Bioservo die Anforderungen an die mechanischen 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.
In Dimension oder Qualität vergleichbare Produkte leisten bei Eichenberger Gewinde AG mehr als erwartet. Durch individuelles Design oder spezielle Herstellungsverfahren passt der Gewindeprofi seine Produkte der Applikation an und macht Unmögliches möglich. So entstehen Produkte, welche die Innovationen der Kunden am Markt ganz nach vorne bringen. Die kaltverformten, induktiv gehärteten Ironhand-Kugelgewindetriebe, in der Dimension 5 x 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.

Infoservice
Eichenberger Gewinde AG
Grenzstrasse 30, 5736 Burg
Tel. 062 765 10 10, Fax 062 765 10 55
info.eag@festo.com, www.gewinde.ch

 



Kugelgewindegetriebe bewerkstelligen die kraftvollen Bewegungen von Ironhand


Massgeschneidert für höchste Präzision und Wirtschaftlichkeit

Pluspunkte gerollter Kugelgewindetriebe

Konstrukteure stehen regelmässig vor der Aufgabe, für die Realisierung linearer Bewegungen die jeweils passende Antriebslösung festzulegen. Durch den technologischen Fortschritt nimmt die Komplexität der Systeme zu. Kugelgewindetriebe gehören in vielen Bereichen zu den am häufigsten genutzten Antriebssystemen. Im Linearbereich haben sich die gerollten Gewindetriebe etabliert und es führt kein Weg an den kaltverformten Spindeln vorbei. Die Vorteile dieser Antriebssysteme liegen in ihrem hohen Wirkungsgrad und ihrer Energieeffizienz. Eichenbergers Spindeltechnologie, das Gewinderollen (Kaltumformung der Mantelfläche runder Teile), vereint höchste Tragfähigkeit und Kraftdichte mit enormer Dynamik und erstaunlicher Präzision bei maximaler Laufleistung. In der industriellen Automation, der Robotik oder Medizintechnik liegt enormes Potenzial. Ungeahnte Entwicklungsmöglichkeiten stecken aber auch in einer breiten Palette der Industrie- sowie Forschungsanwendungen für Halbleiter, Fotovoltaik-Anlagen, Vakuumventile etc. So bedient Eichenberger Gewinde AG ein breites Branchenspektrum vom Maschinenbau über Medizin-, Elektro-, oder Fahrzeugtechnik bis hin zur Raumfahrt. Die verschiedenen Anwendungsfelder sind wohl sehr unterschiedlich, aber es gibt dennoch viele Gemeinsamkeiten. Die stetig steigenden qualitativen Anforderungen, der Trend zu höherer Intelligenz und die Suche nach wirtschaftlichen Gesamtlösungen prägen alle Bereiche.

 

Kernkompetenz unter die Lupe genommen

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. Diese haben den Nachteil, dass sie den Faserverlauf des Stahls unterbrechen. Demgegenüber 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. Weiter ergeben sich durch die Kaltumformung sehr gute Rauheitswerte (~ Rz 1.0) auf den Gewindeflanken und im Grundradius.