Fork Lifter

Die Gabelarme tragen das Gepäckstück fliegend — vorn spitz, hinten eingespannt. Nach oben ist die Last dabei ohnehin gedeckelt: Der Roboterarm trägt maximal 70 kg, Modul und Gepäckstück zusammen. Gegen diese Grenze wurde ausgelegt.

Die erste Rechnung mit 3 mm Aluminium 6061 ergab rund 179 MPa Vergleichsspannung. Mit 5 mm Blech, einer dickeren Abstützung an den Schrauben und einer zusätzlichen Versteifung in der Mitte der Aussparung sank die Spitze auf 111 MPa.

Damit hätte man aufhören können. Nur war das Modell an einer Stelle zu freundlich zu sich selbst: Der Roboterflansch steckte als starre Einspannung darin — als könne sich die Anbindung selbst nicht verformen. Das ist bequem zu rechnen und in der Realität falsch.

Also die Randbedingung neu gesetzt, so dass sich die Platte an der Verbindungsstelle mitbiegen darf. Das Ergebnis war schlechter, nicht besser — rund 185 MPa, und die Spannungsspitze saß jetzt in der Verschraubung zum Flansch.

Das war die eigentliche Erkenntnis des Kapitels. Nicht der Arm war die Schwachstelle, sondern seine Anbindung — und mit dem geschönten Modell hätte man sie nie gefunden, weil eine starre Einspannung per Definition keine Spannung anzeigt. Die Antwort war unspektakulär: Der Anbindungsblock wuchs von 20 auf 30 mm, danach lag der Sicherheitsfaktor wieder im grünen Bereich.

Eine Frage blieb bewusst offen und dokumentiert: ob die Querkraft am Flansch über Reibschluss aus der Schraubenvorspannung, über Passschrauben auf Abscherung oder über ein zusätzliches Biegeblech als Formschluss übertragen wird. Für den Funktionsnachweis trägt der Reibschluss. Für eine Serie ist das die nächste Rechnung — und sie ist als solche vermerkt, nicht übersehen.

Aus Aluminium gebaut wurden diese Arme am Ende trotzdem nie. Warum, steht unter Prototypen-Pragmatik.

Das Gepäckstück läuft über mehrere parallele Riemen, jeder braucht Spannung. Der naheliegende Weg: jeden Riemen einzeln über eine verstellbare Spannrolle nachziehen. Also Spannung über den Weg vorgeben.

Das funktioniert — hat aber einen Fehler in der Ursache. Bei Wegvorgabe hängt die tatsächliche Riemenspannung an der Summe aller Toleranzen: Riemenlänge, Rollendurchmesser, Lagersitz, Rahmenmaß. Jeder Riemen bekommt am Ende eine andere Spannung, und keiner weiß, welche. Nachspannen wird zur Erfahrungssache statt zur Einstellgröße — schlecht in einem Gerät, das im Flugzeugbauch zuverlässig laufen soll.

Die gewählte Lösung dreht das Prinzip um: eine gemeinsame Achse, auf der jede Rolle über ein eigenes Federelement sitzt. Die Feder gibt die Kraft vor, der Weg stellt sich ein. Damit ist die Riemenspannung definiert statt geschätzt, für jeden Riemen gleich — und Toleranzen verschieben nur noch die Position der Rolle, nicht die Kraft im Riemen.

Ein Modul am Roboterarm ist kein Bauteil, es ist Nutzlast. Die Obergrenze lag bei 70 kg. Die Konstruktion lag bei 62 kg — ohne Schrauben. Rechnerisch war Abstand da, praktisch war er weg, und das Gepäckstück soll ja auch noch getragen werden.

Material überall dünner zu machen hätte die Steifigkeit gekostet, die gerade erst erarbeitet worden war. Also ging der Blick auf den größten Einzelposten statt auf die Fläche: die Antriebe. Der Wechsel auf leichtere Motoren — von 10 kg auf 3 kg je Stück — brachte 14 kg, ohne eine einzige Rippe zu opfern.

Entlastet wurde damit nicht nur die Traglast, sondern vor allem das Moment in der Handachse. Bei ausgestrecktem Arm ist das die tatsächlich kritische Größe, nicht die Masse allein — und sie reagiert doppelt empfindlich, weil die Motoren weit außen sitzen.