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Artikel und Hintergründe zum Thema

Miniaturkupplungen

Präzise gefertigt für höchste Präzision

Kupplungen finden in den verschiedensten Branchen und Applikationen ihren Einsatz. Dabei ist in vielen Bereichen des Maschinen- und Anlagenbaus eine fortschreitende Miniaturisierung zu beobachten. Dies stellt Konstrukteure und Komponentenhersteller vor immer neue Herausforderungen. Kupplungsspezialist R+W kommt diesem Trend nach und bietet dem Markt mit seinen verschiedenen Modellreihen von Miniaturkupplungen für vielfältigste Anforderungen die passende Kupplung.

Die primäre Aufgabe von Miniatur-Metallbalgkupplungen ist eine exakte Drehmoment- und Drehwinkelübertragung. Eine hohe Verdrehsteifigkeit bei gleichzeitiger Flexibilität sind dabei besonders wichtige Kriterien, die man hierfür erfüllen muss. Diese beiden Eigenschaften lassen sich durch den Einsatz eines Metallbalgs, als Ausgleichs- und Übertragungselement, erreichen. Dieser zeichnet sich besonders durch seine hohe Torsionssteifigkeit sowie durch einen möglichen Ausgleich von Wellenversätzen aus. Die R+W Miniatur-Metallbalgkupplungsbaureihe MK bietet neben einer Vielzahl unterschiedlicher Anbindemöglichkeiten zudem weitere Vorteile. Die Modellreihe ist von 0,05 bis 10 Nm verfügbar und kann mit Bohrungsdurchmessern von 1 bis 28 mm angeboten werden. Die verschiedenen Modelle und Serien sind unter anderem mit Klemmnaben – in geschlitzter, geteilter und Konusausführung – oder mit einem Konusspreizdorn für Hohlwellenanbindungen erhältlich. Für eine besonders einfache und schnelle Montage sind weiterhin steckbare Ausführungen lieferbar. Diese sind ebenso absolut spielfrei und, bedingt durch ein spezielles glasfaserverstärktes Kunststoff-Konusstecksegment, elektrisch als auch thermisch isolierend. Die Konstrukteure können dabei zwischen einer synchron- oder mehrfachsteckbaren Version auswählen.

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Um die technischen Eigenschaften der Kupplungen voll auszunutzen ist eine präzise Fertigung der Kupplungen entscheidend. Der Hersteller produziert daher die Baureihe auf einem hochpräzisen Montagedorn. Aufgrund der damit erzielten hohen Fertigungsqualität wird eine absolute Konzentrizität der beiden Bohrungen zueinander sichergestellt sowie geringe Rückstellkräfte und somit minimale Lagerbelastungen gewährleistet. Zudem lassen sich die Kupplungen, aufgrund ihres generell niedrigen Massenträgheitsmoments, in feingewuchteter Ausführung je nach Modell bis 120.000 U/min und mehr einsetzen.

Miniatur-Metallbalgkupplungen werden unter anderem überall dort eingesetzt, wo höchste Präzision und Positioniergenauigkeit gefragt sind. Beispielsweise finden diese in der Medizin- und Pharmaindustrie in modernen Compounder-Systemen ihren Einsatz. Diese automatisieren sicher und rationell den Misch- und Abfüllprozess von patientenspezifischen Rezepturen. In diesem höchst sensiblen Prozess stellt eine Miniatur-Metallbalgkupplung der Baureihe MKS zwischen Schrittmotor und Kolbenadapter eine absolut spielfreie und torsionssteife Drehmomentübertragung sicher.

Weitere Anwendungen gibt es in Dosieranlagen für die Abdruckmasse von Zahngebissen. In diesem Bereich ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Komponenten der Abdruckmasse immer in genau dem gleichen Mischungsverhältnis dosiert werden. Andernfalls ist kein geeigneter Zahnabdruck, der in kürzester Zeit gefordert und benötigt wird, zu gewährleisten. Hierbei handelt es sich meist um Tischgeräte, die oftmals nicht größer als gewöhnliche Seifenspender sind. Das Innenleben dieser Geräte besteht aus hochgenauen Miniaturkomponenten, wie beispielsweise kleinen Spindeln und Servomotoren, die das Mischgut exakt dosieren. Da die Gehäuse dieser Apparate aus Kunststoff hergestellt werden, können die Zwischenflansche nicht so präzise gefertigt werden, dass diese eine exakte Fluchtung zwischen den Wellen von Motor und Spindeln garantieren. Als Lösung wurde hierbei auf eine Miniatur-Metallbalgkupplung des Kupplungsspezialisten zurückgegriffen. Diese ermöglichte es, die auftretenden Versatzarten auszugleichen und einen Verdrehwinkel bei Nenndrehmomentbelastung von unter 0,05 Grad sicherzustellen. Somit konnten Miniaturkugelrollspindeln und Servomotoren exakt und spielfrei miteinander verbunden werden und es wurde ferner, aufgrund der hohen Verdrehsteifigkeit, ein genaues Mischungsverhältnis der Komponenten gewährleistet.

Dämpfende Eigenschaften gefordert

In manchen Einsatzgebieten, in denen Schwingungen und Stöße auftreten, sind dämpfende Eigenschaften gefordert. Für diese Anwendungsfälle eignen sich die Elastomerkupplungen der Modellreihe EK. Durch ein Verbindungselement aus TPU, dem Elastomerkranz, ermöglicht diese Kupplungsart genau diese Eigenschaft. Je nach Anforderung kann hierbei aus verschiedenen Shorehärten, also Härtegraden, mit unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften ausgewählt werden. Die Einsatzgebiete für Miniatur-Elastomerkupplungen, welche in verschiedenen Nabenausführungen bzw. Anbindemöglichkeiten erhältlich sind, sind ebenfalls vielfältig. Unter anderem werden diese in Pressen zur Herstellung von Zahngebissen eingesetzt. Den R+W Ingenieuren ist es hier gelungen, den speziellen Anforderungen mittels einer kompakt bauenden und leicht steckbaren Elastomerkupplung gerecht zu werden. Die besondere Herausforderung dieser Applikation waren die sehr dünnen Wellendurchmesser der Motoren und Spindeln in Verbindung mit relativ hohen Drehmomenten. Erschwerend kam hier noch hinzu, dass Vibrationen, welche während eines Pressvorganges entstehen, gedämpft werden mussten. Besonderes Augenmerk wurde daher auf die entsprechende Auswahl des Elastomerkranzes gelegt. Um das Rutschen der Naben auf den Wellen zu vermeiden und höhere Klemmkräfte aufbringen zu können, wurde auf ein spezielles hochfestes Aluminium zurückgegriffen. Die hohe Zugfestigkeit des Materials ermöglicht wesentlich höhere Klemmkräfte und gewährleistete somit eine sichere Drehmomentübertragung. Alle bisher beschrieben Miniaturkupplungen verbinden Wellen und übertragen Drehmomente zuverlässig. Was aber, wenn die Drehmomente ansteigen und die Gefahr einer Überlast besteht? Um Maschinen, Anlagen und Komponenten auch im Falle einer Kollision zu schützen, verfügt R+W ebenfalls über ein großes Angebot von drehmomentbegrenzenden Sicherheitskupplungen. Diese gewährleisten bereits ab einem Ausrückmoment von nur 0,1 Nm und Bohrungsdurchmessern von 3 mm einen sichereren Überlastschutz.

jg

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