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Métodos de unión para minimotores

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Métodos de unión para añadir elementos de acoplamiento a los motores en miniatura

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Métodos de unión para añadir elementos de acoplamiento a los motores en miniatura

Los motores en miniatura desempeñan un papel esencial en muchas aplicaciones, como las herramientas quirúrgicas manuales y los mecanismos en miniatura de máquinas pequeñas. Transmitir potencia del motor a la carga requiere el uso frecuente de pequeños piñones, acoplamientos y otros componentes que deben unirse al eje de salida del motor. Este blog cubre los métodos de unión más comunes utilizados por los clientes en sus soluciones de motor/caja de cambios en miniatura.

La unión de dispositivos a ejes con diámetros de 0,8 mm a 8 mm puede ser un reto debido a su pequeño diámetro y a su mínima superficie de agarre. Cuando se unen elementos al eje de salida, hay que tener cuidado para evitar daños en los rodamientos y bobinados del motor que afecten al rendimiento del sistema. El parámetro clave a tener en cuenta es la cantidad de par que experimentará la unión en la aplicación. La mejor práctica consiste en diseñar la junta basándose en el factor de seguridad deseado por encima del par de parada nominal del motor.

Métodos de unión, ventajas y limitaciones

Juntas permanentes

Este tipo de unión se utiliza normalmente en un ensamblaje final en el que no está previsto retirar el dispositivo unido. Los métodos de unión permanente incluyen el ajuste a presión, la soldadura láser, la soldadura por resistencia, la unión adhesiva y la conexión roscada.

El ajuste a presión es un método común en el que la pieza unida se diseña de modo que la tolerancia del tamaño del orificio interior sea ligeramente inferior al diámetro del eje de salida del motor, lo que crea un ajuste de interferencia. Las ventajas del diseño de ajuste a presión son que es fácil de fabricar y que los cálculos analíticos de resistencia de la unión para ejes redondos están fácilmente disponibles. La fuerza de ajuste a presión no debe superar la recomendada por el fabricante para la pieza que se va a unir. El proceso de fabricación estándar durante la operación de prensado consiste en apoyar el eje del motor para evitar daños en los cojinetes del motor o en otros componentes del dispositivo. Dado que se generarán tensiones circunferenciales en el eje y en el acoplador de unión, es necesario confirmar la resistencia tanto del dispositivo unido como del eje del motor.

En las soluciones de movimiento en miniatura se suelen utilizar dos tipos de uniones soldadas (por láser y por resistencia). La soldadura láser puede emplearse para crear uniones entre la pieza de unión y el eje del motor. El láser proporciona una fuente de calor concentrada para fundir y fusionar rápidamente los materiales en una unión fuerte y precisa. Normalmente, este método es necesario para optimizar los parámetros de soldadura de modo que se pueda conseguir la calidad y el rendimiento deseados de la unión. La falta de acceso a una máquina de soldadura láser y la incompatibilidad de materiales de las piezas de unión para la soldadura láser pueden ser factores limitantes de este método.

La soldadura por resistencia crea una unión soldada entre la pieza de unión y el eje del motor con una corriente eléctrica que pasa a través de los materiales de unión. Esta corriente genera calor en la interfaz para crear la soldadura. Las limitaciones de este método son la posible falta de acceso a la instalación de soldadura por resistencia y la incompatibilidad de materiales de las piezas de unión para la soldadura por resistencia.

La unión adhesiva utiliza un adhesivo adecuado para unir la pieza de unión al eje del motor con una conexión fuerte y duradera. La preparación de la superficie, como la limpieza y rugosidad de las superficies de contacto, es importante para garantizar una adhesión óptima. El adhesivo seleccionado debe ser compatible con los materiales implicados, el tamaño de la separación de la unión y los requisitos específicos de la aplicación. También es importante seleccionar los adhesivos en función de factores como la resistencia a la temperatura, la compatibilidad química y la resistencia mecánica. La unión adhesiva es el método más común para unir el eje metálico a un componente de polímero. Para una transmisión de potencia fiable a lo largo de la vida útil deseada del dispositivo, se recomienda una característica de accionamiento positivo en el eje del motor y el elemento de accionamiento de polímero.

Se puede utilizar una conexión roscada si la pieza de unión tiene un orificio roscado interno que coincida con la rosca externa del eje del motor, lo que permite enroscar la pieza en el eje. El diseño estándar del eje en un motor miniatura es normalmente un diámetro cilíndrico o es cilíndrico con un plano o chavetero, por lo tanto, la necesidad de un eje roscado requerirá personalización.

Uniones no permanentes

Estas uniones se utilizan para un montaje temporal o en aplicaciones en las que puede ser necesario separar las piezas unidas para su mantenimiento u otros fines. Los métodos de unión no permanentes incluyen chavetas/vías de chaveta, acoplamientos partidos/flexibles y tornillos prisioneros.

El método de chaveta y chavetero implica el mecanizado de un chavetero tanto en el eje del motor como en la pieza de unión. Una chaveta, normalmente una pieza metálica rectangular, se inserta en el chavetero, proporcionando una transmisión de par positiva entre el eje del motor y la pieza de unión. Este método está limitado a diámetros de eje superiores a ~4 mm debido a las consideraciones de resistencia de los componentes y a la disponibilidad de un tamaño de chaveta estándar. El bloqueo axial se consigue por otros medios en el diseño.

En el método de acoplamiento dividido/flexible, el orificio de acoplamiento rodea el eje del motor por un extremo y el eje accionado del componente de unión por el otro. El acoplamiento dispone de un mecanismo de sujeción, a menudo en forma de tornillos, que al apretarse sujeta firmemente el acoplamiento alrededor de ambos ejes para establecer la unión entre los ejes motriz y conducido. Este acoplamiento suele ser flexible para tener en cuenta pequeñas desalineaciones de los ejes.

Los tornillos de fijación son pequeños tornillos que se aprietan contra la superficie plana del eje del motor, lo que crea una fuerza de sujeción localizada para asegurar la pieza de unión en su lugar. Los tornillos de fijación suelen tener un orificio roscado en la pieza de unión en el que se aprieta el tornillo. Los tornillos de fijación se emplean generalmente para cargas ligeras y suelen utilizarse en parejas.

La elección del método de unión depende de los requisitos específicos de diseño, el nivel deseado de resistencia y fiabilidad de la unión, la facilidad de montaje y desmontaje, y la compatibilidad del micromotor con el componente de unión. Los usuarios deben tener en cuenta las necesidades específicas de la aplicación para determinar el método de unión más adecuado. Se puede emplear una combinación de métodos de unión para conseguir una resistencia de unión específica en la aplicación. Algunos ejemplos son el ajuste a presión en un eje moleteado o la combinación de un ajuste a presión y una unión adhesiva para proporcionar una resistencia adicional a la unión.

Como proveedor de soluciones de movimiento en miniatura, Portescap ofrece asesoramiento sobre diseños de unión específicos para los requisitos de la aplicación o puede proporcionar una solución completa con el componente de unión fijado al eje del motor. Póngase en contacto con nuestros expertos para discutir los requisitos específicos de su aplicación.