KEM Konstruktion 01-02.2018

ANTRIEBSTECHNIK WÄLZ- &

ANTRIEBSTECHNIK WÄLZ- & GLEITLAGER 32 Kunststoff-Gleitlager von Igus helfen, die Ermüdung bei langer Arbeit zu verringern Der Schwebe-Effekt: Neues Exoskelett wird nicht nur die Produktion verändern Im mechanischen Stützsystem des Exoskeletts der Firma Levitate sind verschiedene Iglidur-Lager verbaut, darunter zylindrische Gleitlager mit und ohne Bund sowie Anlaufscheiben. Auch in der sogenannten Kassette, die das Geheimnis der Kraftregelung birgt, helfen verschiedene Lager bei der schrittweisen Aktivierung des Assistenten bei jeder Armbewegung. Dr. Stefan Kombüchen, bis 31.12.2017 Leiter Marketing und Unternehmenskommunikation, Igus GmbH, Köln Der Schwebeeffekt mit dem Airframe ist direkt da, wo er produziert wird, im Werk von D&K in San Diego Auf den Moment habe ich nun fast drei Monate gewartet: Endlich darf ich das Gestell anlegen und testen, von dem ich so viel gelesen habe: das Exoskelett der Firma Levitate. Es soll die Arbeitswelt auf den Kopf stellen, heißt es. Ich ziehe die Trageriemen über die Schulter und schließe den Bauchgurt – im Grunde wie bei einem Rucksack. Dann lege ich meine Arme jeweils in eine der beiden seitlichen Schalen – und schon spüre ich den Schwebe-Effekt, von dem alle erzählen. Nur 2,5 kg wiegt der tragbare Roboter auf dem Rücken. 10 s hat das Anziehen gedauert und schon kann ich los - legen. Ich greife nach oben, hole zur Seite aus, taste nach unten – alles geht spielerisch leicht. Und wenn ich mich nicht bewege, er - reiche ich wieder diesen angenehmen Schwebezustand, der meine Arme in die schulterhohe horizontale Position bringt – im Grunde die Ausgangslage für alle weiteren Aktivitäten. Als Leiter Unternehmenskommunikation des Kunststoffspezialisten Igus bin ich nicht der typische Nutzer des Airframes: Ich sitze am Rechner, nehme teil an Meetings oder telefoniere; und dafür gibt es ein Headset – meine Arme müssen nicht viel leisten. Bild: Igus Exoskelett entlastet die Arme und reduziert Müdigkeit Der Airframe von Levitate soll bei Arbeiten zum Einsatz kommen, die die Muskeln schnell müde werden lassen. Denn das Exoskelett unterstützt die Bewegungen der Oberarme. Dadurch steigert das Gerät die Leistungsfähigkeit, schont die Gesundheit und sorgt all - gemein für bessere Arbeitsbedingungen – eine ergonomische Dreifachleistung. Marc Doyle hat den Airframe entwickelt und rund um das neue Assistenzsystem im Jahr 2013 die Firma Levitate im kalifornischen San Diego mitgegründet. Levitate heißt übersetzt übrigens „Schweben“. Doyle hat das tragbare Robotergestell in einer Garage entwickelt, dann zur Optimierung an das Designbüro Pathway gegeben, bei der Firma D&K wird das Exoskelett produziert. Die Prinzipien des Airframes kennen wir aus der Natur – es handelt sich um eine Stützstruktur, die einem innen liegenden Körper Stabi - lität und Kraft vermittelt. Daher wird er auch als Exoskelett be - zeichnet, das wir von Ameisen, Käfern oder Krebsen kennen. Der Airframe verteilt das Eigengewicht von Armen, Schultergürtel und Nacken auf die Körpermitte. Dadurch verlangsamt die Technologie die Müdigkeitsentwicklung in der Muskulatur und entlastet das Muskel-Skelett-System. Viele Formen von Rückenschmerzen können auf diese Weise vermieden werden. „Der Airframe entlastet die Muskeln und unterstützt die Bewegungssequenzen. Dadurch verhindert er Verspannungen im Hals, im Schultergürtel und im oberen Rücken“, erklärt Doyle. Der Airframe ist wie ein Rucksack aufgebaut und lässt sich mit seinen verstellbaren Trägern flexibel an nahezu jede Körpergröße anpassen. Die Träger sind verbunden mit dem künstlichen Exoskelett, also dem mechanischen Gerüst aus Metallstreben, die die Gelenke und Achsen des Körpers nachbilden. Für das Einlegen der Arme gibt es knapp über dem Ellenbogen eine Schale und parallel zum Oberarm ist am Gestell eine Kassette befestigt. Diese birgt das große Geheimnis des Airframes. Darauf angesprochen schmunzelt Entwickler Doyle: Das große Geheimnis liege in der präzisen Kraftsteuerung und in der Konfiguration ihres Mechanismus. „Und natürlich in der zugrunde liegenden Mathematik. Mehr wird nicht verraten, ist ja schließlich ein Geheimnis“, sagt Doyle. Der Airframe kann in kurzer Zeit an- und abgelegt werden. Er passt sich mühelos den Bewegungen des Trägers an, ohne dass er in sein Arbeitsfeld eindringt oder seine Geschicklichkeit beeinträchtigt. Der 38 K|E|M Konstruktion 01-02 2018

Bei BMW in Spartanburg sind bereits 70 Airframes im Einsatz – sie werden u. a. für die Unterstützung bei Über-Kopf-Arbeiten genutzt Doppelrohreinheit EP(X) - II Bewährtes Produkt – im Detail weiter optimiert! Bild: BMW USA Airframe wird schrittweise aktiv durch das Anheben der Arme und drosselt seine Kraft entsprechend, wenn die Arme gesenkt werden. So liefert er eine immer passende Unterstützung zur passenden Zeit. „Man kann es richtig genießen, länger zu arbeiten und gar nicht müde zu werden. Dass ich so lange durchhalte, hätte ich nicht für möglich gehalten“, freut sich Dirk P., Monteur bei BMW in Spartanburg im amerikanischen Bundesstat South Carolina. Die Steigerung der Ausdauer, die Reduktion von Müdigkeit – beides wird gewährleistet durch die individuelle Anpassung des Exoskeletts an die Physis seines Trägers. Ein technisches System zu entwickeln für die optimale Kraftverteilung bei gleichzeitigem Gewichtsausgleich von Arm und Schulter war die eine große Herausforderung an die Entwickler. Die zweite war, ein tragbares Gestell zu konstruieren, das im Grunde jedem passt, ob er nun groß und kräftig gebaut ist oder von eher kleiner und schmaler Statur. 32 Gleitlager, um die hohen Anforderungen an das Gestell zu erfüllen Industrieunternehmen verschiedener Branchen haben ihren Bedarf an Exoskeletten bereits angemeldet – mit klaren Vorstellungen und Anforderungen. Damit reagieren sie auch auf die zunehmende Zahl von Muskel- und Skeletterkrankungen. Natürlich dürfen die Assistenzsysteme den Arbeitsfluss nicht behindern. Darum müssen die tragbaren Gestelle leicht, komfortabel und funktional sein. Erfinder Doyle arbeitet schon seit langem mit Igus-Produkten, und sie passen für ihn in idealer Weise zum Airframe: „Die Produkte sind praktikabel, robust, sie sind konfigurierbar und das Material passt. Mit Igus als Unternehmen kann man sehr gut zusammenarbeiten, die Unterstützung ist prima. Die Lager haben eine hervorragende Qua - lität, sind laufruhig und haben eine hohe Lebensdauer.“ Laut Doyle war auch die Schmiermittelfreiheit ein wichtiger Grund, sich für Igus zu entscheiden. Schließlich darf der Airframe die Kleidung nicht beschmutzen. Rund eine Million Bewegungszyklen soll der Airframe im Arbeits - modus garantieren. Da müssen die 32 im Airframe verbauten Gleitlager schon einiges aushalten. Schon bei der ersten Entwicklung von Prototypen des Gestells hat Doyle Igus-Lager eingesetzt. Seit Oktober 2015 ist das Designunternehmen Pathway mit an Bord. Sie haben die Aufgabe übernommen, aus dem Prototypen ein marktfähiges System zu machen. Konstrukteure wie Arthur Deptala Bild: Center for the Future of Surgery Assistenzarzt und Hauptoperateur – beide tragen den Airframe unter ihrer sterilen Kleidung bei einer laparoskopisch-chirurgischen Operation NEU: Baugröße 30 Aufnahme hoher Biegemomente sehr gute Laufeigenschaften verspannungsfreie Montageflächen (Geradheit 0,2 mm) hohe Lebensdauer durch geringen Verschleiß LINEAR- PROFIL- VERBINDUNGS- MODUL- TECHNIK www.rk-rose-krieger.com K|E|M Konstruktion 01-02 2018 39 all about automation Friedrichshafen - Stand 204