Der an Bord des Space Shuttle betriebene Roboter ROTEX - Roboter Technologie Experiment - hat neue Maßstäbe gesetzt. Erstmalig in der Geschichte der Raumfahrt führte bei der Spacelab D-2 Mission ein kleiner, mit Intelligenz ausgestatteter Roboter an Bord komplexe Aufgaben durch: Er schraubte Steckverbindungen auseinander und fügte sie wieder zusammen oder fing sogar ein freifliegendes Objekt ein. Die Konstruktion von ROTEX war ein Hürdenlauf in Sachen Technik. Denn um Menschen im All ersetzen oder wirkungsvoll entlasten zu können, brauchen die dazu notwendigen Roboter nicht nur ein gewisses Maß an Intelligenz, sondern sie müssen auch wesentlich leichter sein als ihre irdischen Kollegen, schlägt sich doch jedes Kilogramm, das in den Weltraum gebracht werden soll, jeweils in Transportkosten von mehreren 10.000 DM nieder. Um das Gewicht zu reduzieren, wurde für die Roboterhand eine elektrisch angetriebenes Spindelsystem realisiert, das bei sehr niedrigem Gewicht und extrem geringer Reibung eine hohe Kraftübertragung erlaubt. Die weltweit patentierte Spindel liegt nun als marktreifes Produkt vor.

Die Planeten-Wälz-Gewindespindel

Die Planenten-Wälz-Gewindespindel besteht aus Spindel, Rollkörpern und einer Spindelmutter. Die Kraftübertragung auf die Mutter erfolgt über planetenartig zwischen Spindel und Mutter angeordnete zylindrische Rollkörper. In diese Rollkörper sind feine, den Spindelgewinderillen entsprechende Rillen geschnitten. Die Rollkörper stehen wiederum über gröber ausgeführte Rillen mit der Mutter in Verbindung. Die grobe und die feine Rillung jedes Rollkörpers weist von Rollkörper zu Rollkörper einen kleinen Phasenversatz auf, der der Spindel-Gewindesteigung zwischen benachbarten Rollen entspricht. Die Rollkörper selbst führen keine Hubbewegung aus, da sie auf den Tragrillen der Mutter umlaufen. Sie können daher nicht aus der Mutter herauswandern. Das Übersetzungsverhältnis von Dreh- zu Hubbewegung kann durch Variation der Spindelsteigung in weiten Grenzen gewählt werden.

Die Spindel eignet sich hervorragend zur Integration ins Innere kleiner Elektromotoren; Rotor und Spindelmutter bilden dann typischerweise eine Einheit. Diese Motor-Spindel-Kombina-tion kann als "mechanischer Muskel" betrachtet werden mit zahllosen Anwendungsmöglich-keiten von feingliedrigen Roboterfingern oder neuartigen Prothesen bis hin zu Fensterhebern von Kraftfahrzeugen.

Allgemein findet die Spindel überall dort Einsatz, wo Drehbewegungen einfach und zuverlässig in Linearbewegungen umgesetzt werden müssen bzw. wo vergleichsweise kleine und starke Linearantriebe gefragt sind, z. B. als Ersatz pneumatischer und hydraulischer Stellglieder. Dabei ist das erreichbare Kraft/Volumen-Verhältnis dem von hydraulischen Systemen ebenbürtig. Herkömmlichen Gewindetrieben mit Trapez- oder metrischem Profil sind sie überlegen, da sie einen wesentlich besseren Wirkungsgrad und geringeren Verschleiß aufweisen.

Der Siegeszug beginnt

Namhafte Automobilfirmen haben sich inzwischen der Gewindespindel angenommen, um sie bei der Karosseriefertigung zu nutzen, um diverse Linearverstellungen im Innenraum vorzu-nehmen oder um sie in Bremsen zu integrieren, ist sie doch für den Einsatz in motorisch an-ge-triebenen Verstelleinheiten prädestiniert, die mit hohem Wirkungsgrad viele Jahre war-tungs-frei, zuverlässig und geräuscharm betrieben werden müssen. Auch das Feld der übrigen Anwendungen ist weit. Beispiele sind Aktoren für Luftklappen in Klimaanlagen oder Rauchklappen in Gebäuden, Hubgetriebe in medizintechnischen Geräten oder in der Reha-Technik, Spritzgießmaschinen, Ventilverstellungen oder Mischer sowie Positionierantriebe mit hohen Anforderungen an Auflösung und Wiederholbarkeit.

Das gewaltige Potential der Planenten-Wälz-Gewindespindel hat auch die Firma Steinmeyer erkannt, die inzwischen eine entsprechende Produktlinie etabliert hat und die Spindeln in-zwischen in unterschiedlichen Baureihen und Ausführungen anbietet. Je nach Anwendungs-fall kann sie in Stahl oder Kunststoff ausgeführt werden.