KEM Konstruktion 01-02.2018

ANTRIEBSTECHNIK WÄLZ- &

ANTRIEBSTECHNIK WÄLZ- & GLEITLAGER Die Produktion bei D&K: Gleitlager werden in die Gelenke des Exoskeletts einfach eingepresst von Pathway aus dem kalifornischen San Diego haben den Airframe für die großen Herausforderungen in Sachen Kraftregelung und Anpassungsfähigkeit optimiert. Sie haben ihn den Ansprüchen der Industrie angepasst und ihn zu dem eleganten Modell weiterentwickelt, das es heute ist. „Wir haben verschiedene Möglichkeiten für das Design von allem der Drehmechanik getestet und dabei herausgefunden, dass Igus uns hier die optimale Lösung bietet“, meint Deptala. In dem mechanischen Stützsystem 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. Mit Igus-Produkten war ein kompaktes, leichtes Design möglich. Darüber hinaus erfüllen die Kunststofflager die Konstruktionsanforderung für nicht korrosive Werkstoffe – somit kann das Exoskelett auch bei schwierigen Umgebungsbedingungen eingesetzt werden. Außerdem müssen die Iglidur-Komponenten im Vergleich zu metallischen Lagern nicht geschmiert werden, was beim Tragen im direkten Kontakt mit Kleidungstücken ein weiterer großer Vorteil ist. Damit sich das Exoskelett mühelos den Bewegungen des Trägers anpassen kann und nicht in seinen Arbeitsbereich eingreift, muss es leicht und kompakt sein und auch bei hohen axialen Lasten bis 100 kg reibungslos funktionieren. Diese hohen Ansprüche sind laut Levitate mit den Gleitlagern aus Hochleistungskunststoffen gut zu erfüllen. Darüber hinaus müssen die Lager eine hohe Lebensdauer garantieren und möglichst kostengünstig sein. „Die anfänglichen Versuche mit dem Iglidur-J-Material waren schon recht vielversprechend, wenn auch nicht optimal,“ meint Doyle, „aber gemeinsam mit Igus haben wir dann mit Iglidur X und M250 die optimalen Werkstoffe gefunden.“ Iglidur X kommt als Werkstoff an den Stellen zum Einsatz, an denen die Lager besonders hohe Lasten aufnehmen müssen. Das deutlich kostengünstigere Iglidur-M250-Lager erfüllt die notwendigen Ansprüche bei niedriger Belastung. Igus-Online- Konfigurator und -Lebensdauerrechner haben laut Doyle dabei geholfen, das optimale Lager für den Airframe zu finden. Bild: Igus Der Airfame – für Chirurgen erdacht – sorgt heute bei BMW für Furore Die Idee für die Entwicklung des Airframes entstand im Gespräch mit Chirurgen, die nach langen Operationen über Müdigkeit und Schmerzen klagten. Ärzte forderten ein System, um die Arme bei hebenden und streckenden Bewegungen zu entlasten. Gerade die Feinarbeit bei endoskopischen Operationen lassen die Muskeln im Nacken und Schulterbereich schnell ermüden. Zwar sind schon statische Ablagesysteme im Einsatz, aber keine Modelle, mit denen sich der Mediziner im Operationssaal frei bewegen kann. Mit diesen Vorgaben machte sich Doyle 2011 an die Arbeit, entwickelte in seiner Garage den Airframe und stellte ihn für Tests und praktische Arbeiten zur Verfügung. Chirurgen, die das tragbare Gestell bei Operationen einsetzen, bestätigen den positiven Effekt auf ihre Arbeit. Die Ergebnisse für den Airframe im Operationssaal lassen sich leicht auch auf andere Arbeitsstätten übertragen, in denen Menschen Arbeiten ausführen, die für Arme, Rücken und Nacken anstrengend sind. Viele Industrien verlassen sich auf menschliche Präzision, um Qualität und Produktivität hochzuhalten. Jedoch kann diese Präzision deutlich leiden, wenn sich Arbeiten stereotyp wiederholen und die Muskeln ermüden. Untersuchungen im eigenen Testlabor von Levitate bei Malern und Schweißern können belegen, dass der Airframe dem entgegenwirkt. Die Anzahl an angestri - chenen Teilen stieg in den Tests um mehr als die Hälfte, die Zahl der Schweißverbindungen sogar um 86 %. Auch die Qualität der Arbeiten bei beiden Berufsgruppen war deutlich besser. Es gibt viele Gründe, warum große Unternehmen aus der Industrie – vom Automobilbau bis zur Flugzeugindustrie – heute schon den Airframe kaufen. BMW hat bekannt gegeben, dass sich der Air - frame gegenüber anderen Systemen bewährt hat und als product of choice heute schon die Arbeiter in ihren Werken in den USA deutlich entlastet. Die Bayern setzen in ihrem Werk in Spartanburg, wo fast ausschließlich SUV-Fahrzeuge der X-Serie produziert werden, bereits rund 68 Airframes ein. Dort sind sich die Produktionsleiter einig, dass diese neue Arbeitsweise international Schule macht. „Wir sind die erste Fabrik und der erste Automobilhersteller, der sie benutzt, und ich würde sie gerne jedem Arbeiter zur Verfügung stellen,“ meint Frank Pachiro, Montageplaner bei BMW in Spartanburg. „Auch andere BMW-Werke beispielsweise in München werden jetzt Exoskelette testen.“ Auch Wettbewerber wie Honda, Toyota oder Nissan sind bereits aufmerksam geworden. Fast ausschließlich positive Reaktionen bekommt Levitate von der Industrie zurück. „Wir bekommen Folgeaufträge. Das ist das beste Feedback, das uns die Industrie geben kann“, strahlt Doyle. „Die Arbeiter machen wir mit dem tragbaren Roboter glücklich, sie ziehen ihn nie freiwillig aus, sondern erst, wenn wir sie dazu auffordern“, so Doyle weiter. Als Nutzer im Blick hat man vor allem die wertvollen Facharbeiter, deren Leistungsfähigkeit im Alter abnimmt und die anfälliger werden für Müdigkeit und Schmerzen. Sie können durch das Assistenzsystem länger und produktiver arbeiten. Dadurch steigt die Berufszufriedenheit deutlich. bec www.igus.de Detaillierte Informationen zu den schmierfreien Polymergleitlagern: http://hier.pro/QkwbI 40 K|E|M Konstruktion 01-02 2018

WÄLZ- & GLEITLAGER ANTRIEBSTECHNIK Kunststoff-Spritzgießmaschinen: Kugelgewindetriebe erbringen Höchstleistungen Die Lebensdauer von Spindelantrieben optimieren In Japan haben sich – bedingt auch durch die Gesetzgebung – Spritzgießmaschinen mit elektrischen statt hydraulischen Antrieben sehr viel eher durchgesetzt als in Europa. Dieser Erfahrungsvorsprung hilft NSK bei der Entwicklung neuer Baureihen von Schwerlast-Kugelgewindetrieben wie ganz aktuell der Serie S-HTF. Darüber hinaus unterstützt das Unternehmen sowohl die Maschinenhersteller als auch die Anwender, wenn es um die Auswahl und Optimierung der Antriebe für Schließachsen von Spritzgießmaschinen geht. Andreas Kropp, Application Engineering Manager Precision, NSK Deutschland GmbH, Ratingen Viele namhafte Hersteller von Spritzgießmaschinen setzen in den Schließachsen Schwerlast-Kugelgewindetriebe von NSK ein. Dabei kommt die HTF-Serie zum Einsatz, die das Unternehmen speziell für diese und ähnliche Anwendungen wie etwa Servopressen entwickelt und 1996 erstmals vorgestellt hat. Inzwischen ist aus der Basisbaureihe eine ganze Modellpalette von Spindeln u. a. für Hochgeschwindigkeitsanwendungen (HTF-SRC) und sehr hohe Schließkräfte (HTF-SRE) entstanden. Aktuell führt NSK die Serie S-HTF im Markt ein, die sich von der Serie HTF durch nochmals höhere dynamische Tragfähigkeit und eine längere Lebensdauer unterscheidet. Die Vorteile, die diese Baureihen den Herstellern und Anwendern von Spritzgießmaschinen bieten, lassen sich gut an einem aktuellen Beispiel aus der Beratungspraxis von NSK darstellen. Das Unternehmen wird häufig von Maschinenherstellern kontaktiert, um Ursachenforschung und dauerhafte technische Abhilfe bei Maschinenausfällen zu leisten. Ein aktuelles Beispiel: Bei den Schließachsen einer Baureihe von Spritzgießmaschinen kam es zu sehr frühen Ausfällen der Kugelgewindetriebe, obwohl diese für eine Lebensdauer von mehreren Jahren ausgelegt worden waren. Kugelgewindetriebe mit patentierter Kugelführung Die NSK-Experten für Lineartechnik im European Technology Center (ETC) in Ratingen untersuchten die von Marktbegleitern gefertigten Kugelgewindetriebe und konnten daraufhin das Versagensverhalten erklären: Unter hoher Last kam es zu Kontakt der Kugeln bei gegenläufiger Drehrichtung. Das führte zu Reibung und in Konsequenz zu einer Beschädigung der Kugeln – mit der Folge, dass sich ein Gemisch aus Fett und gehärtetem Stahl bildete. Dadurch ergab sich beim Überrollen eine weitere Schädigung des Bauteils, was schließlich zum kompletten Versagen der Achse führte. Um exakt dieses Verhalten – das in der Lineartechnik bekannt ist – zu verhindern, hat NSK bei den Schwerlastspindeln der gesamten HTF-Serie schon vor Jahren die S1-Technologie eingeführt. Diese patentierte Kugelführung verhindert auch unter ungünstigen Umgebungsbedingungen den direkten Kugel-Kugel-Kontakt. Im hier beschriebenen Fall wurden daraufhin testweise die sonst eingesetzten Bauteile gegen Kugelgewindetriebe der HTF-Serie ersetzt. Dann wurde einmal pro Woche über den Metallgehalt im Fett der Verschleiß bestimmt. Nach der – im Vergleich zum vorher eingesetzten Antrieb – doppelten Laufzeit war immer noch kein Verschleiß feststellbar. Damit ist klar: Der schädigende Einfluss ist beseitigt und nun kann die berechnete Lebensdauer der Kugelge- Die NSK-Schwerlastspindel-Baureihen HTF und S-HTF wurden eigens für die Antriebe von Spritzgießmaschinen und ähnlich hoch beanspruchte Linearantriebe entwickelt. windetriebe erreicht oder überschritten werden. Damit zeigt sich einmal mehr die hervorragende Eignung der HTF-Spindeln für den Antrieb von Spritzgießmaschinen. Die aktuelle Neuentwicklung der Baureihe S-HTF hat zum Ziel, die Lebensdauer dieser Antriebe nochmals zu steigern. Bei ihr sind Spindeln und Muttern erstmals aus dem Werkstoff Tough Steel gefertigt, der eine optimale Kombination aus Härte und Zähigkeit bietet – mit dem Ergebnis, dass sich aus Verschmutzungen, die durch Überrollen ins Material zu Eindrücken führen, keine Risse entwickeln. Vielmehr wird die Oberfläche durch die Belastung des Überrollens wieder geglättet. Das hat zur Konsequenz, dass die S-HTF-Spindeln im Vergleich zu den HTF-Baureihen eine um den Faktor 2,2 höhere Lebensdauer und eine 1,3-fach höhere dynamische Tragfähigkeit erreichen. bec www.nskeurope.de Detaillierte Informationen zu den Kugelgewindetrieben: http://hier.pro/YKiuV Bild: NSK K|E|M Konstruktion 01-02 2018 41