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Kuppung Miniaturkupplungen in der Medizintechnik

| Autor / Redakteur: Dirk Hasenstab / Ute Drescher

Mit seinem Portfolio an Kupplungen für die Medizintechnik trägt R+W den Anforderungen nach Miniaturisierung in dieser Branche Rechnung.

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Mit Tischgeräten wird die Abdruckmasse von Zahnabdrücken dosiert.
Mit Tischgeräten wird die Abdruckmasse von Zahnabdrücken dosiert.
(Bild: R+W)

Schon seit Jahren ist die Miniaturisierung ein wichtiges Ziel vieler Entwicklungen in Wissenschaft, Forschung und Technik. Insbesondere in der Medizintechnik ist eine stetige Präzisierung und eine fortschreitende Verkleinerung der Apparaturen zu beobachten. Treibende Kraft sind die Anforderungen des Marktes nach erhöhter Leistung, Genauigkeit und steigender Kosteneffizienz.

Der Kupplungshersteller R+W trägt dieser Entwicklung Rechnung und bietet sowohl eine breite wie tiefe Produktpalette im Bereich der Miniaturkupplungen an, die für die verschiedensten Anwendungen und Applikationen geeignet sind. Es kann dabei entweder aus einer Vielzahl von Standardprodukten ausgewählt werden oder aber in einem persönlichen Gespräch mit einem R+W-Techniker eine speziell auf die entsprechende Anforderung zugeschnittene Sonderlösung in kürzester Zeit erarbeitet werden. Hierbei steht der Kundennutzen im Fokus jeglicher Überlegungen.

Das aktuelle Portfolio an Miniaturkupplungen umfasst dabei den Leistungen von 0,01 bis 10 Nm, bei dem Bohrungsdurchmesser von 1,0 bis 28,0 mm möglich sind. Hier achtet der Kupplungshersteller aus Klingenberg besonders darauf, dass dem Trend nach möglichst kompakten und leistungsstarken Produkten entsprochen wird. Das vielfältige Angebotsspektrum geht über Polyamid-Mikrokupplungen der Baureihe FK, Miniatur-Metallbalgkupplungen (MK), Miniaturausführungen der Servomax Elastomerkupplungen (EK) sowie der Sicherheitskupplungen (SK / ESL) und wird durch individuelle Sonderlösungen abgerundet. Beispielsweise können die Kupplungen bis weit über 100.000 U/min feingewuchtet oder auch aus verschiedenen Sondermaterialien gefertigt werden.

Besonders in der Zahnmedizin werden immer höhere Anforderungen an die Präzision der angewandten Techniken gelegt. Hier werden Miniaturkupplungen in Pressen zur Herstellung von Zahngebissen eingesetzt. Die Presskraft in diesen Geräten ist äußerst hoch, die Motoren weisen hohe Drehmomente auf und das Gehäuse besteht nur aus einem dünnwandigen Kunststoff. Erschwerend kommt hier hinzu, dass Vibrationen, welche während eines Pressvorganges entstehen, gedämpft werden müssen. Den R+W-Ingenieuren ist es hier gelungen, den Anforderungen mittels einer kompakt bauenden Elastomerkupplung gerecht zu werden.

Zahnmedizin: Elastomerkupplung dämpft Vibration

Besonderes Augenmerk musste hierbei auf die Spielfreiheit und der richtigen Auswahl des Elastomerkranzes gelegt werden. Neben den Standardausführungen in den Shorehärten von 98 Sh A und 64 Sh D stehen sowohl eine hochelastische Ausführung mit 80 Sh A, eine bis 150° C temperaturbeständige Ausführung mit 64 Sh D als auch eine elektrisch-leitfähige Version für ATEX Anwendungen (65 Sh D) zur Verfügung.

Eine weitere Anforderung seitens des Anwenders war, dass die Klauenkupplung durch eine leichte Steckbarkeit des Elastomersterns einfach und schnell montiert werden kann. Durch Voraltern (Kalibrieren) des Elastomerkranzes erhöht sich dessen Traganteil, da sich dessen Zahnflanken an die Klauenkontur anpassen. Dies garantiert die benötigte leichte Steckbarkeit und wirkt sich weiterhin positiv auf die Hystereseeigenschaften der Kupplung aus.

Die besondere Herausforderung dieser Applikation waren die sehr dünnen Wellendurchmesser der Motoren und Spindeln in Verbindung mit relativ hohen Drehmomenten. Um das Rutschen der Naben auf den Wellen zu vermeiden und somit höhere Klemmkräfte aufbringen zu können, wurde auf ein spezielles hochfestes Aluminium zurückgegriffen. Die hohe Zugfestigkeit des Materials ermöglicht wesentlich höhere Klemmkräfte und somit eine sichere Drehmomentübertragung.

Hohe Präzision ist auch bei Zahnabdrücken gefragt

Hochpräzise Miniaturkupplungen finden zudem ihren Einsatz 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 Kunstsoff hergestellt werden, können die Zwischenflansche nicht so genau gefertigt werden, so dass diese eine exakte Fluchtung zwischen den Wellen von Motor und Spindeln gewährleisten.

Als Lösung wurde hierbei auf ein hochpräzises Ausgleichselement in Form einer R+W-Miniatur-Metallbalgkupplung zurückgegriffen. Mit diesem Ausgleichselement können die auftretenden Versatzarten ausgeglichen und kompensiert werden. Die Kupplung kann hierbei alle drei Versatzarten, axial, lateral und/oder angular ausgleichen, die durchaus auch gleichzeitig auftreten können. Der Verdrehwinkel einer torsionssteifen Miniatur-Metallbalgkupplung liegt dabei bei einer Nenndrehmomentbelastung unter 0,05 °. Somit können Miniaturkugelrollspindeln und Servomotoren exakt und spielfrei miteinander verbunden werden. Ein genaues Mischungsverhältnis der Komponenten, das zur Herstellung der Abdruckmasse zwingend erforderlich ist, wird durch die hohe Verdrehsteifigkeit der Kupplung folglich gewährleistet.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die R+W aufgrund eines über viele Jahre erarbeiteten Know-Hows in Auslegung und Konstruktion von Kupplungen, einer großen Innovationkraft und einer vielseitigen Variantenvielfalt immer am Kundennutzen orientierte Produkte anbieten kann. (ud)

R+W stellt einen CAD-Produkt-Konfigurator zur Verfügung

* Dirk Hasenstab gehört zum Vertrieb Inndendienst der R+W Antriebselemente, Klingenberg.

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