Räder an der Motorwelle befestigen (Welle/Nabe-Verbindung): Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 9. Juli 2013, 16:51 Uhr

Für fahrbare Roboter werden oft die unterschiedlichsten Räder genutzt. Entweder Modellbauräder, Räder aus dem Baumarkt oder Eigenkonstruktionen (z.B. umfunktionierte CDs). Wie auch immer, die einzelnen Räder haben gewöhnlich völlig unterschiedliche Bohrlöcher für die Achse. Dies schwankt duchaus von 4mm bis 12mm. Übliche Getriebemotoren und Schrittmotoren dagegen haben oft eine 4-mm-,5-mm- oder 6-mm-Achse. Die Befestigung des Rades an der Motorwelle ist daher oft das erste Problem, vor dem ein Robotik-Bastler steht.

Es gibt unzählige verschiedene Möglichkeiten zur Befestigung eines Rades. Einige Lösungen werden nun hier vorgestellt. Dabei sagen die Bilder mehr als tausend Worte.

Einige Hilfsmittel werden im Handel angeboten, um die Befestigung zu erleichtern. Auf dem Bild sehen Sie z.B. Potikupplungen, Propellernaben und spezielle Modellbaubefestigungen für sehr große Räder.

Einfache Möglichkeit mittels Gewindestange und Achskupplung

Eine besonders einfache Möglichkeit ist die Verwendung einer kurzen Gewindestange. Dabei kann man je nach Bohrloch des Rades einfach eine Gewindestange entsprechenden Durchmessers verwenden und das Rad mit gegenläufigen Muttern auf beiden Seiten festschrauben. Bei besonders schweren Robotern kann ein Tropfen Sekundenkleber zudem noch das Durchdrehen bei starker Belastung verhindern. Die Gewindestange selbst kann man einfach über eine Kupplung an der Welle befestigen. Im Handel gibt es spezielle Wellenkupplungen für diese Aufgabe, jedoch sind die professionellen Ausführungen recht teuer (oft über 20 Euro pro Stück, ähnlich nachfolgender Abbildung).

In der Praxis hat sich für Bastler eine preiswerte Lösung mit Potikupplungen als durchaus sinnvoll erwiesen.

Potikupplungen gibt es bei vielen Anbietern (Conrad, Reichelt, robotikhardware usw.) für 6 mm auf 6-mm-Achsen und 4 mm auf 6-mm-Achsen. Da die meisten Motoren eine 6-mm-Achse besitzen, ist dies also eine gute Lösung. Die Bilder zeigen, wie ein Modellbaurad mit 4-mm-Loch an einem Motor mit 6-mm-Achse befestigt wird.

Alternativ könnte man natürlich die 4-mm-Bohrung im Modellbaurad auch sehr leicht mit einem 6-mm-Bohrer auf 6 mm erweitern und dann eine 6- auf 6-mm-Kupplung verwenden. Die Lösung eignet sich natürlich für Schritt- als auch Getriebemotoren. Je nach Befestigung des Motors und vorhandenem Platz kann man natürlich das Rad auch umgekehrt befestigen.

Auf dem nachfolgenden Foto sieht man, wie die Befestigung von Motor und Rad nach oben beschriebener Methode aussehen könnte. Statt dem Stückchen Gewindestange wurde hier einfach eine Gewindeschraube genutzt.

Einfache Alternative mit Propellernaben

Auch sogenannte Propellernaben lassen sich sehr gut zur Befestigung von Rädern nutzen. Damit lassen sich sehr gut auch größere Räder (Dinge) an kleinen Achsen wie 3 mm oder 5 mm befestigen. Leider gibt es wohl keine Propellernaben mit 6-mm-Innenloch. Da viele jedoch aus leichtem Aluminium bestehen, kann man das Innenloch durchaus mit einem Bohrer auf 6 mm erweitern. Die Befestigung an der Welle erfolgt immer per Madenschraube oder notfalls Sekundenkleber. Der Außendurchmesser der Propellernabe ist in der Regel 8 mm. Dadurch lassen sich also schon eine ganze Reihe von Rädern direkt mit einer Mutter anschrauben. Die nachfolgenden Bilder zeigen, wie man sehr große Modellbauräder mit einem großen 12-mm-Loch durchaus auch sehr leicht mit Propellernabe und spezieller Modellbauradbefestigung an kleinen 5-mm- oder 6-mm-Achsen befestigt. Die Propellernaben stammen von Conrad Elektronik.

Auf den Bildern wurden nur Muttern zur Befestigung genutzt. Bei schweren Robotern sollte die Welle durchbohrt und der mitgelieferte Splint eingesetzt werden. Dadurch wird ein Durchdrehen oder Lösen der Muttern verhindert. Ein Tropfen Sekundenkleber erreicht das Gleiche, jedoch bekommt man dies dann selbst nie mehr auseinander.

Auf dem Bild sehen wir, dass Propellernaben durchaus auch bei Motoren mit sehr kleinem Wellendurchmesser eingesetzt werden können:

Befestigung mittels speziellen Alunaben

Speziell für Robotik-Bastler wurden jetzt auch passende Alu-Naben und Räder entwickelt. Wie einfach man Räder damit an Wellen befestigen kann sieht man auf nachfolgenden Bildern.

Befestigung mit Adapter aus einem 3D Drucker

Insofern der Robotik- Bastler Zugriff auf einen 3D Drucker hat besteht auch die Möglichkeit, einen Adapter als ABS-Plastikteil auszudrucken. 3D Drucker finden sich bereits in vielen FabLabs. Inzwischen sind 3D Drucker auch öffentlich zugänglich, z.B. in der Stadtbibliothek Köln. Alternativ stehen Dienstleister wie Shapeways.com bereit, solche Adapter auszudrucken.

Der folgende Adapter nutzt das Prinzip der Flächenpressung: Mittels zwei 2,5mm Bolzen wird eine axiale Flächenpressung des Adapters gegen die Welle erzeugt. Anschließend wird das Rad mit einem Cyanacrylat- basiertem Sekundenkleber mit dem Adapter verbunden.

Eine solcher Adapter kann auf runden Wellen sicher befestigt werden und hält hohen mechanischen Beanspruchungen stand.

Reely Modellbaurad 1:10 auf Stepper

Umgehen der direkten Befestigung des Rades

Man kann natürlich das Problem der Radbefestigung auch ganz einfach umgehen indem man die Räder auf einer anderen Welle/Getriebestange befestigt und die Verbindung einfach über ein Zahnriemenrad herstellt. Zahnriemenräder gibt es für viele Achsdurchmesser, die Befestigung ist oft mittels Madenschraube sehr einfach möglich. Wenn man dann noch die Räder auf einer Gewindestange statt Stahlwelle befestigt, ist das Ganze sehr einfach zu realisieren. Die Gewindestange kann man dann über Kugellager auf beiden Seiten lagern. Der Fachmann wird eine Gewindestange als Welle in der Regel nicht nutzen oder empfehlen, weil dadurch mit der Zeit die Lager beschädigt werden können und die Reibung nicht ganz optimal ist. Allerdings ist in der Praxis die Lösung durchaus für viele Dinge ausreichend und übersteht oft die übliche Lebensdauer eines Hobby-Roboters.

Befestigung durch Aufbohren einer Gewindestange

Bei dem nachfolgenden Bild wurde ein 6-mm-Loch in eine größere Gewindestange gebohrt. Zusätzlich wurde ein kleines Loch für eine Art Madenschraube gebohrt und mit Gewinde versehen. Dadurch läßt sich die Gewindestange direkt auf die Welle aufstecken und mittels Schraube befestigen. Das Rad selbst kann wieder mit gegenläufigen Muttern angeschraubt werden. Diese Lösung ist sehr günstig, erfordert jedoch ein wenig mechanisches Geschick.

Weitere Lösungen

Es gibt noch eine ganze Reihe weiterer Lösungen, wie das einfache Ankleben oder Schneiden von Außengewinde auf eine Welle. Gerne kann jeder weitere Lösungen hier im Artikel erläutern.

--Frank 14:40, 14. Nov 2005 (CET)