{{{sourceTextContent.title}}}

Verbindungsmethoden für Mini-Motoren

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Verbindungsmethoden zum Hinzufügen von Kupplungselementen zu Miniaturmotoren

{{{sourceTextContent.description}}}

Verbindungsmethoden zum Hinzufügen von Kupplungselementen zu Miniaturmotoren

Miniaturmotoren spielen in vielen Anwendungen eine wichtige Rolle, z. B. bei handgehaltenen chirurgischen Werkzeugen und Miniaturmechanismen in kleinen Maschinen. Die Kraftübertragung vom Motor zur Last erfordert häufig den Einsatz von kleinen Ritzeln, Kupplungen und anderen Komponenten, die mit der Motorausgangswelle verbunden werden müssen. Dieser Blog befasst sich mit den gängigsten Verbindungsmethoden, die von Kunden in ihren Miniaturmotor-/Getriebelösungen verwendet werden.

Das Verbinden von Bauteilen mit Wellen mit einem Durchmesser von 0,8 mm bis 8 mm kann aufgrund ihres geringen Durchmessers und ihrer minimalen Greiffläche eine Herausforderung darstellen. Bei der Verbindung von Elementen mit der Abtriebswelle ist Vorsicht geboten, um Schäden an den Motorlagern und Wicklungen zu vermeiden, die die Leistung des Motorsystems beeinträchtigen. Der wichtigste Parameter ist die Höhe des Drehmoments, dem die Verbindung in der Anwendung ausgesetzt sein wird. Es empfiehlt sich, die Verbindung auf der Grundlage des gewünschten Sicherheitsfaktors oberhalb des Nenndrehmoments des Motors auszulegen.

Verbindungsmethoden, Vorteile und Beschränkungen

Dauerhafte Verbindungen

Diese Art der Verbindung wird typischerweise in einer Endmontage verwendet, bei der das zu verbindende Bauteil nicht entfernt werden soll. Zu den dauerhaften Verbindungsmethoden gehören Presspassung, Laserschweißen, Widerstandsschweißen, Kleben und Gewindeverbindung.

Presspassung ist eine gängige Methode, bei der das zu verbindende Teil so konstruiert ist, dass die Toleranz der Innenbohrung etwas kleiner ist als der Durchmesser der Motorausgangswelle, wodurch eine Presspassung entsteht. Die Vorteile der Presspassung liegen darin, dass sie einfach herzustellen ist und dass die analytischen Verbindungsfestigkeitsberechnungen für runde Wellen leicht verfügbar sind. Die Presspassungskraft sollte die Herstellerempfehlung für das zu verbindende Teil nicht überschreiten. Der Standardherstellungsprozess während des Pressvorgangs besteht darin, die Motorwelle zu stützen, um Schäden an den Motorlagern oder anderen Gerätekomponenten zu vermeiden. Da auf der Welle und der Gegenkupplung Umfangsspannungen entstehen, muss die Festigkeit sowohl des zu verbindenden Geräts als auch der Motorwelle überprüft werden.

Zwei Arten von Schweißverbindungen werden bei Miniaturantriebslösungen üblicherweise verwendet (Laser- und Widerstandsschweißen). Laserschweißen kann zur Herstellung von Verbindungen zwischen dem Verbindungsteil und der Motorwelle eingesetzt werden. Der Laser liefert eine konzentrierte Wärmequelle, um die Materialien schnell zu schmelzen und zu einer starken und präzisen Verbindung zu verschmelzen. In der Regel ist diese Methode erforderlich, um die Schweißparameter zu optimieren, damit die gewünschte Verbindungsqualität und -leistung erreicht werden kann. Der fehlende Zugang zu einer Laserschweißmaschine und die Materialunverträglichkeit der zu verbindenden Teile für das Laserschweißen können die Anwendung dieser Methode einschränken.

Beim Widerstandsschweißen wird eine Schweißverbindung zwischen dem Fügeteil und der Motorwelle hergestellt, indem ein elektrischer Strom durch die Verbindungsmaterialien geleitet wird. Dieser Strom erzeugt Wärme an der Grenzfläche, um die Schweißnaht zu erzeugen. Die Grenzen dieser Methode sind der möglicherweise fehlende Zugang zur Widerstandsschweißanlage und die Materialunverträglichkeit der Fügeteile für das Widerstandsschweißen.

Beim Kleben wird ein geeigneter Klebstoff verwendet, um das Fügeteil fest und dauerhaft mit der Motorwelle zu verbinden. Die Oberflächenvorbereitung, wie das Reinigen und Aufrauen der Fügeflächen, ist wichtig, um eine optimale Haftung zu gewährleisten. Der ausgewählte Klebstoff sollte mit den beteiligten Materialien, der Spaltgröße der Verbindung und den spezifischen Anwendungsanforderungen kompatibel sein. Es ist auch wichtig, Klebstoffe nach Faktoren wie Temperaturbeständigkeit, chemische Verträglichkeit und mechanische Festigkeit auszuwählen. Das Kleben ist die gängigste Methode, um die Metallwelle mit einer Polymerkomponente zu verbinden. Für eine zuverlässige Kraftübertragung über die gewünschte Lebensdauer des Geräts wird eine formschlüssige Verbindung zwischen der Motorwelle und dem Polymerantriebselement empfohlen.

Eine Gewindeverbindung kann verwendet werden, wenn das Fügeteil eine Innengewindebohrung hat, die mit dem Außengewinde der Motorwelle übereinstimmt, wodurch das Teil auf die Welle geschraubt werden kann. Die Standardausführung der Welle eines Miniaturmotors hat normalerweise einen zylindrischen Durchmesser oder ist zylindrisch mit einer Abflachung oder Passfedernut, so dass die Notwendigkeit einer Gewindewelle eine kundenspezifische Anpassung erfordert.

Non-Permanent-Verbindungen

Diese Verbindungen werden entweder für eine vorübergehende Montage oder für Anwendungen verwendet, bei denen es notwendig sein kann, die verbundenen Teile für Wartungsarbeiten oder andere Zwecke zu trennen. Zu den nicht dauerhaften Verbindungsmethoden gehören Passfeder/Keilnut, geteilte/elastische Kupplungen und Stellschrauben.

Bei der Passfeder-Methode wird sowohl in die Motorwelle als auch in das Fügeteil eine Passfedernut eingearbeitet. Eine Passfeder, in der Regel ein rechteckiges Metallteil, wird in die Passfedernut eingesetzt und sorgt für eine formschlüssige Drehmomentübertragung zwischen der Motorwelle und dem Verbindungsteil. Diese Methode ist aufgrund der Festigkeit der Bauteile und der Verfügbarkeit einer Standard-Passfedergröße auf Wellendurchmesser von mehr als ~4 mm beschränkt. Die axiale Verriegelung wird durch andere konstruktive Maßnahmen erreicht.

Bei der geteilten/elastischen Kupplung umschließt die Kupplungsbohrung an einem Ende die Motorwelle und am anderen Ende die angetriebene Welle des Verbindungselements. Die Kupplung verfügt über einen Klemmmechanismus, oft in Form von Schrauben, der beim Anziehen die Kupplung sicher um beide Wellen klemmt, um die Verbindung zwischen der treibenden und der angetriebenen Welle herzustellen. Diese Kupplung ist in der Regel elastisch, um kleine Achsverschiebungen der Wellen auszugleichen.

Gewindestifte sind kleine Schrauben, die gegen die flache Oberfläche der Motorwelle angezogen werden, wodurch eine örtliche Klemmkraft erzeugt wird, die das Verbindungsteil an seinem Platz hält. Gewindestifte haben in der Regel eine Gewindebohrung am Verbindungsteil, in die die Schraube eingedreht wird. Gewindestifte werden in der Regel für leichte Lasten eingesetzt und werden normalerweise paarweise verwendet.

Die Wahl der Verbindungsmethode hängt von den spezifischen Konstruktionsanforderungen, der gewünschten Festigkeit und Zuverlässigkeit der Verbindung, der Einfachheit der Montage und Demontage und der Kompatibilität des Miniaturmotors mit dem Verbindungsteil ab. Die Anwender sollten die besonderen Anforderungen der Anwendung berücksichtigen, um die am besten geeignete Verbindungsmethode zu bestimmen. Eine Kombination von Verbindungsmethoden kann eingesetzt werden, um bestimmte Verbindungsstärken in der Anwendung zu erreichen. Beispiele hierfür sind die Presspassung auf einer gerändelten Welle oder eine Kombination aus Presspassung und Kleben, um eine zusätzliche Verbindungsfestigkeit zu erreichen.

Als Anbieter von Miniaturantriebslösungen bietet Portescap Beratung zu anwendungsspezifischen Verbindungskonstruktionen oder kann eine Komplettlösung mit auf der Motorwelle befestigten Verbindungselementen anbieten. Bitte kontaktieren Sie unsere Experten, um Ihre spezifischen Anwendungsanforderungen zu besprechen.