AFC Europe liefert Wellenfedern für OP-Roboter Mehr Bauraum im Roboterantrieb

Wellenfedern für OP-Roboter: Die «Crest-to-Crest» von Smalley, geliefert von AFC Europe, hält Wellenlager in kompakten Antrieben unter definierter Vorspannung. Sie braucht bei gleichem Federweg bis zu 50 Prozent weniger axialen Bauraum als Runddrahtfedern.

Wellenfedern für OP-Roboter helfen Konstrukteuren, extrem kompakte und «feinfühlige» Antriebe zu realisieren. Der Trend zu robotergestützten Operationen nimmt weiter Fahrt auf: Allein in Deutschland setzen bereits mehr als 300 Kliniken OP-Roboter ein, und zwischen den Herstellern ist ein heisser Wettbewerb entbrannt. Neben Künstlicher Intelligenz und minimalinvasivem Instrumentarium gehören voll- oder halbautomatische OP-Roboter zu den Megatrends der modernen Medizintechnik.

Hersteller, die für diese Roboter elektrische Antriebe entwickeln, müssen überaus kompakte Module konstruieren, die sich extrem genau und sicher regeln lassen. Der Lagerung der rotierenden Wellen kommt dabei grosse Bedeutung zu. «Die Wellenlagerungen dieser Antriebe müssen nicht nur eine spielfreie Bewegungs- und Kraftübertragung ermöglichen, sondern auch exakt definierte Vorspannungen einhalten und zugleich fertigungs- und montagebedingte Massabweichungen innerhalb der Baugruppe ausgleichen. Darüber hinaus soll die Lagerung die Realisierung sehr kompakter Abmessungen unterstützen. Sie darf also keinesfalls über Gebühr Bauraum beanspruchen», berichtet Johannes Lambertz, Technischer Leiter von AFC Europe in Bochum.

Sein Team versorgt zahlreiche Hersteller mit Bauteilen, die bei der Lagerung der Wellen von Antrieben für medizintechnische Roboter eine tragende Rolle spielen. In erster Linie sind das die Wellenfedern des US-Herstellers Smalley. Diese Federn aus gewalztem Flachdraht sind eine Alternative zu konventionellen Runddrahtfedern. Sie kommen in vielen Bereichen der Antriebstechnik zum Einsatz und bewähren sich bei kompakten und gewichtsoptimierten Baugruppen.

Wellenfedern für OP-Roboter: Lagerung mit exakter Vorspannung

Die Smalley-Wellenfedern sind in vielen Varianten lieferbar, auch in korrosionsbeständigen Werkstoffen, die den Ansprüchen der Medizintechnik standhalten. Mit den Wellenfedern der Produktlinie Crest-to-Crest lassen sich bei der Konstruktion von OP-Roboterantrieben funktionelle Optimierungen und Raumgewinne erzielen, die mit klassischen Runddrahtfedern kaum möglich sind. Die mehrlagigen Federn beanspruchen bei gleichem Federweg und gleicher Belastbarkeit bis zu 50 Prozent weniger axialen Bauraum als Runddraht- und Spiralfedern. Damit gewinnt der Konstrukteur Freiraum. Er kann konstruktive Kollisionen umgehen, die Innenarchitektur der Baugruppe verbessern, die äusseren Abmessungen reduzieren und platzsparende Vorspannungslösungen umsetzen, die ein unerwünschtes Axialspiel der Getriebewellen verhindern.

«Die Crest-to-Crest lässt sich beispielsweise zwischen dem Wellenlager und einer Gehäusewand einsetzen, wo sie die Lagerung unter einer exakt definierten Vorspannung hält und so das axiale Spiel der Welle minimiert. Ihr Federweg dient dabei zugleich der Kompensation fertigungs- und montagebedingter Ungenauigkeiten in der Baugruppe. Dank der geringen Einbauhöhe kann die erforderliche Federfunktion selbst dann realisiert werden, wenn der axiale Bauraum begrenzt ist», konkretisiert Lambertz. Das reduzierte Axialspiel ist für das Antriebsmodul eines OP-Roboters fundamental wichtig, denn es ist ein entscheidender Faktor für die Übertragung präziser und reproduzierbarer Bewegungen.

Von der Beratung bis zum Prototyp

Die Experten von AFC stellen die Wellenfedern in zahlreichen Werkstoffen zur Verfügung und ermöglichen selbst bei Kleinserien individuelle Anpassungen. Dazu kommen Serviceleistungen rund ums Engineering: Erstberatung und Fallbesprechung beim Kunden, technische Unterlagen, Gratis-Muster und CAD-Daten, kostenlose Designverifikation und konstruktive Ausarbeitung. Das von Smalley entwickelte Fertigungsverfahren für die Flachdrahtprodukte erlaubt es zudem, ohne aufwendige Werkzeugarbeiten kostengünstig Prototypen und Vorserien herzustellen. Die Wellenfedern lassen sich daher an fast jedes konstruktive Szenario anpassen, das bei der Entwicklung von Antrieben für OP-Roboter eine Rolle spielt.