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Antriebselement für
Weltraumroboter ermöglicht neue Anwendungen auf der Erde |
 Abb.: Leichtbau Roboterhand, Weiterentwicklung von ROTEX. | |||
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Fast genau 32 Jahre nachdem der erste Mensch, der Russe Juri Gagarin; das Zeitalter der bemannten Raumfahrt eingeleitet hatte, startete im April 1993 der in Deutschland entwickelte Roboter ROTEX an Bord der Raumfähre "Columbia" im Rahmen der D2-Mission in den Weltraum. Das Projekt ROTEX - Roboter-Technologie-Experiment - war das Einstiegsprojekt in die Weltraumrobotik. ROTEX konnte von der Erde und von Bord des Space Shuttle aus gesteuert werden. Er setzte im All Bausteine zusammen, fing einen freischwebenden Ball ein und stöpselte Stecker ein und aus. In einigen Jahren werden Roboter im All vielleicht Satelliten reparieren. Verschiedene Schlüsseltechnologien, die am DLR- Institut für Robotik und Systemdynamik entwickelt wurden, trugen zum außerordentlichen Erfolg von ROTEX bei. Darunter die Planeten-Wälz-Gewindespindel (PWG), die der Umsetzung einer schnellen Drehbewegung in eine langsame Linearbewegung dient. Da sich jedes Kilogramm, das in den Weltraum gebracht wird, in Transportkosten von einigen 10.000 € niederschlägt, wurde für die ROTEX Roboterhand ein sehr leichtes elektrisch angetriebenes Spindelsystem realisiert. Die in diesem Zusammenhang entwickelte und patentierte PWG kann schnelle Drehbewegungen mit niedrigem Moment in langsame Axialbewegungen mit hoher Kraft umwandeln. Durch geringe Steigungen und hohe Wirkungsgrade können elektromechanische Aktuatoren mit extremen Leistungsdichten realisiert werden. Eine PWG ist einfach aufgebaut. Sie besteht aus Spindel, Rollkörpern und einer Spindelmutter. In der PWG findet die Vereinigung der Funktionsprinzipien von Verschraubung, Planetengetriebe und Nadellager statt. Die Spindelstange entspricht dem Gewindebolzen, die Mutter der Gewindemutter und dem Hohlrad. Die Nadelrollen werden durch die Planetenrollen repräsentiert, welche für die Spindelstange zugleich die Mutter nachbilden. Die Planetenrollen werden durch die Grobrillen in der Mutter axialfest geführt und rotieren um die Spindelstange. Die Grobrillen haben keinen Kontakt zur Spindelstange. Mit den Feinrillen (kein Gewinde) bilden sie den ansteigenden Gewindegang einer zur Spindelstange passenden Mutter nach. Die Feinrillen haben keinen Kontakt zur Mutter. Dreht man die Spindelstange, so wird die Drehung durch die Planetenrollen gegenüber der Mutter untersetzt. Das Übersetzungverhältnis von Dreh- zu Hubbewegung kann durch Variation der Spindelsteigung in weiten Grenzen gewählt werden. Hohe Wirkungsgrade auch bei kleinen Steigungen Im Frühjahr 2000 wurde die Wilhelm Narr GmbH & Co. KG, über den Internetauftritt (www.techtrans.de) der Transferinitiative INTRA auf die PWG aufmerksam und wurde an das oben genannte DLR-Institut vermittelt. Inzwischen ist Narr Lizenznehmer und bietet z.B. eine Gewindespindelspindel mit 1 mm Steigung und bis zu 75 % Wirkungsgrad (!) an (Diagramm einbauen). 
Abb.: Planeten-Wälz-Gewindespndel der Firma Wilhelm Narr.
| Die besonderen Eigenschaften der Spindel sind:
Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten Ein Projektbeispiel für den Einsatz der PWG ist ein mechatronisches Bremssystem für Schienenfahrzeuge, das zusammen mit einem entsprechenden Hersteller realisiert wird. Die Gewindespindeln stellen dabei eine attraktive wirtschaftliche Alternative zu konventionellen Spindeltrieben dar. Generell wird die PWG überall dort zum Einsatz kommen, wo vergleichsweise kompakte, starke und kostengünstige Linearantriebe gefragt sind, z.B. als Ersatz pneumatischer und hydraulischer Stellglieder und für verschiedenste mechatronische Anwendungen wie
Um den spezifischen Anforderungen hinsichtlich Bauraum und Kräften gerecht werden zu können, entwickelt Narr Planeten-Wälz-Gewindespindeln anwendungsnah.
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