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Drahtwälzlagern ist Material und Aufbau der umschließenden Konstruktion weitgehend gleichgültig. So gelingen äußerst kompakte Konstruktionen, die sogar aus Kunststoff oder Karbon hergestellt werden können.

Bild: Franke

Gelenkig bleiben Drahtwälzlager für leichte und bewegliche Exo-Skelette

31.08.2022

Neben den komplexen Anforderungen an Sensorik und Steuerung der Aktuatoren haben die Entwickler von Exo-Skeletten vor allem mit zwei Problemen zu kämpfen: Gewicht und Platz. Besonders die Gelenke bereiten oft Schwierigkeiten. Die Franke-Drahtwälzlager vom Typ LER1.5 sollen hier aushelfen.

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Das gesamte Exo-System soll am Ende möglichst leicht sein und wenig auftragen. Geringes Gewicht ermöglicht kleinere Motoren und Akkus. Beide Ziele hängen also eng miteinander zusammen. Es sind insbesondere die Gelenke, die den Ingenieuren Kopfzerbrechen bereiten. Gelenke müssen einerseits exakt positioniert sein, um die Bewegungen des Körpers unterstützen zu können, sie müssen andererseits Belastungen aus allen Richtungen aufnehmen und noch dazu die Bewegung für den Träger des Skeletts ausführen – präzise, sicher und ohne Schäden anzurichten.

Ein gewichtiger Punkt: Leichtbau

Gewicht reduziert man auf zweierlei Weise: man verwendet sehr leichtes Material und man nimmt möglichst wenig davon. Moderne Fertigungsmethoden wie beispielsweise der 3D-Druck sind diesbezüglich wahre Game-Changer. Heute lassen sich Oberflächen und Strukturen herstellen, die bis dato nicht realisierbar waren.

Drahtwälzlagern ist Material und Aufbau der umschließenden Konstruktion weitgehend gleichgültig. So gelingen äußerst kompakte Konstruktionen, die sogar aus Kunststoff oder Karbon hergestellt werden können. Das integrierte Drahtwälzlager sorgt für die gewünschte Belastbarkeit und Präzision.

Minimaler Einbauraum

Im Zuge weiterer Miniaturisierung wurden neue Drahtwälzlager vom Typ LER1.5 entwickelt. Das LER1.5 besitzt Wälzkörper mit einem Durchmesser von 4 mm. Der Querschnitt des gesamten Lagerelements inklusive vier Laufdrähten und Kugelkäfig beträgt nur 5 mm x 6 mm. Der Durchmesserbereich reicht von 40 mm bis 150 mm – wie geschaffen für kompakt dimensionierte Robotergelenke oder für den Skelett-Anzug, der die menschliche Beweglichkeit wiederherstellt beziehungsweise unterstützt.

Die Entwicklung geht weiter

In ihrer höchsten Ausbaustufe sind Franke-Drahtwälzlager komplett mit Antrieb erhältlich. In das Gehäuse integrierte Torque-Motoren wirken direkt vor Ort, ohne weitere Antriebs- oder Übertragungskomponenten und höchst effizient. Direktantriebe lassen sich mit allen Typen von Drahtwälzlagern kombinieren. Aus einem LER 1.5 mit adaptiertem Direktantrieb könnten auf diese Weise äußerst kompakte Robotergelenke entstehen, die nur noch angesteuert und mit Energie versorgt werden müssten.

Alles andere erledigt das angetriebene Drahtwälzlager. Torquemotoren werden direkt in Franke Drehverbindungen integriert. Der Kunde erhält ein komplettes, einbaufertiges System. Damit ist es nicht nur möglich eine Rotationsbewegung zu erzeugen, sondern auch zu positionieren oder definierbare Taktschritte auszuführen.

Bildergalerie

  • Im Zuge weiterer Miniaturisierung wurden neue Drahtwälzlager vom Typ LER1.5 entwickelt

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