CN105793606A - 具有皮带锁的同步皮带 - Google Patents

Abstract

本发明涉及同步带，特别是齿形带(1)，包括第一端部(5)、第二端部(6)、背侧(9)、前侧(10)、以及布置在所述背侧(9)和/或所述前侧(10)上的多个齿(11)。所述第一端部(5)具有至少一个切出部(8)，所述第二端部(6)具有至少一个能够插入到所述切出部(8)中的手指部(7)，并且所述第一端部(5)和所述第二端部(6)能够通过连接机构(2，3，4)可拆卸地连接在一起。为了防止在皮带紧固器的区域中的过度纵向伸长，在未拉紧的连接状态下，所述第一端部(5)的所述齿(11)相对于所述第二端部(6)的所述齿(11)具有偏移(17)。

Description

具有皮带锁的同步皮带

技术领域

本发明涉及一种同步皮带，特别是齿形带，其具有第一端部、第二端部、背侧、前侧，并具有布置在所述背侧和/或所述前侧上的多个齿，其中所述第一端部具有至少一个切出部，其中所述第二端部具有至少一个能够插入到所述切出部中的手指部，并且其中所述第一端部和所述第二端部彼此能够通过连接机构可拆卸地连接。

背景技术

同步皮带、特别是齿形带在许多不同的设计中已知。齿形带为强制锁定驱动元件或运输元件，其配备有等间隔的齿。齿形带通常经过若干个皮带轮，其中皮带轮可以具有齿隙，齿隙之间的距离匹配齿形带上的齿之间的距离。这样，齿形带的齿可以接合在皮带轮上的齿隙中，以产生强制锁定连接。和扁平带或V形带不同，凭借该强制锁定接合，齿形带同步运行并且其功能是高效率的。

齿形带经常由塑料制成。为了提高抗拉强度，许多齿形带包括具有显著的抗拉强度的金属或纤维的加强机构。这种拉紧机构例如可以为嵌入到皮带的基础材料(例如塑料)中的金属丝。

同步皮带和齿形带经常被设计为环形带，也就是说没有“开始端”且没有“末端”的闭合带。环形带的优点是，皮带没有薄弱点并且在其整个长度上拥有完全一样的性能。特别是，环形带贯穿其整个长度具有几乎恒定的(抗拉)刚度，从而当将负载放置在皮带上时，在皮带的整个长度上均匀地发生延展。这可以使皮带特别有效地同步运行。

然而，环形带的缺点是，安装并且拆除它们可能是困难的。为了安装或拆除环形带，必须将皮带作为单个部件从上到下地安装在皮带轮上。因此，一直存在一个长期的期望，能够以与锁扣皮带相同的方式打开并闭合这种驱动皮带。这种用于打开并闭合皮带的装置也称为“皮带锁”。

例如，从DE4442927A1和DE2322343A已知用于打开并闭合皮带的设置。两个文献包括类似的方法，以在皮带的端部上设置舌片和切除部，因此舌片和切除部可以彼此插入其中。孔设置在齿中并且横向于皮带的纵向方向延伸穿过在皮带宽度的方向上的齿的整个长度。将锁定销推动穿过孔，以在皮带的两个端部之间产生强制锁定连接。

从DE102004025170A1已知另一种皮带锁。在这里也提出在齿形带的两个端部上设置舌片和切除连接部。周向的凹部形成在连接器中。由片材金属制成的弹性连接夹被设计成围绕连接器伸出，接合在凹部中，并且这样做而将齿形带的两个端部以强制锁定的方式连接在连接器中。

一个另外的已知的用于连接齿形带的两个端部的设置图示在图1、图2A和图2B中，并且因此在说明书的指定保留的部分得以更详细地解释。

与所描述的皮带锁有关的缺点是以下事实：皮带锁周围的区域没有任何连续的拉紧元件，从而具有比在皮带的其余部分中更小的抗拉强度。因此，当施加恒定的拉紧载荷时，锁周围的区域经受比皮带的其余部分更大的伸长。这特别是起因于以下事实：对于皮带的(抗拉)刚度是必要的拉紧元件由于必要地设计而在锁的区域中分开。然而，锁本身并不能有规律地将该抗拉刚度提高到皮带的其余部分的抗拉刚度。

皮带在皮带锁的区域中不成比例的伸长具有若干个缺点。第一，不均匀分布的伸长使得齿变成不均匀地间隔。因此，齿在皮带轮上的齿隙中的接合是不精确的，并且表面变得更加易受磨损。

第二，用于运输的皮带的不均匀的伸长使得安装在皮带上的元件之间的距离在载荷下将不均匀地改变。这种安装的元件例如可以为成形部分或转接件，运输容器可以紧固至该成形部分或转接件。一个问题可能出现：当皮带未加载时，安装的元件彼此之间处于恒定的距离，而当皮带在加载下时，安装的元件彼此之间没有处于恒定的距离。特别是，该问题可能出现：安装的元件之间的距离在锁的周围区域中以比皮带的其余部分更大的速率增大。因此，运输容器之间的恒定距离是所期望的且是必要的，原因之一是确保容器可以被可靠地加载和卸载。

发明内容

因此本发明的目的是设计并改进在引言中所描述的同步皮带，并在前序中更详细地解释，从而防止在皮带锁的区域中的过度伸长。

该目的是通过权利要求1的前序部分的同步皮带由于在未拉紧的连接状态下第一端部的齿相对于第二端部的齿具有偏移而实现。

关于这一点，偏移被理解为意味着第一皮带端部上的齿的位置在皮带的纵向方向上相对于第二皮带端部的齿错列或偏移。该偏移将出现在未加载的状态下，也就是说在皮带处于未纵向拉紧的状态下。当然，偏移仅仅出现在连接的状态下，也就是说皮带的两个端部彼此连接并形成闭合的环的状态。该偏移导致了尺寸不足；当未在拉紧下时，皮带因此在锁的区域中略微太短。该偏移用来克服皮带在锁的区域中(也就是说在连接两个端部的区域中)具有减小的抗拉刚度的缺点。因为依赖于使用该偏移的应用，因而同步皮带可以在任何情况中在某一预拉紧或操作拉紧下操作。在已知的皮带中，该拉紧导致了皮带在皮带锁的区域中不可接受的伸长。与之相比，在皮带的其余部分中的伸长是可忽略的。

本发明考虑到以下原则：皮带应当在皮带锁的区域中“缩短”某一长度，并且该长度应当在操作的期间尽可能准确地匹配皮带在皮带锁的区域中的所期望的伸长。该缩短可以通过齿侧翼在皮带锁的区域中的偏移实现。换句话说，根据本发明，当皮带未处于拉紧下时，皮带的一个端部上的齿侧翼未对准皮带的另一个端部上的齿侧翼。该偏移不会消失并且皮带不会达到其所期望的标称长度，直到其加载有拉伸应力。关键的齿侧翼在加载的状态下也再次进入对准。因而皮带关于某一预拉紧载荷和操作载荷是最佳的。

根据本发明的有利变型，设置偏移的长度在0.1mm与1.5mm之间。实验已经显示出，指示在该范围中的偏移对于皮带的很多典型操作拉紧能够产生非常好的结果。

在本发明的一个另外的变型中，提出了同步皮带具有作为连接机构的背板和/或插入件。背板和插入件用来产生特别可靠的夹紧连接，例如通过螺钉来产生。例如，背板可以用来经由非常大的表面积将通过螺纹连接产生的拉力引入到皮带中。以这样的方式，作用在皮带上的压缩载荷可以被尽可能低地保持，并且皮带的变形或损坏得以防止。例如，背板可以由钢制成。插入件可以由与皮带齿类似或相同的材料制成，并且可以具有内螺纹，例如钢的内螺纹。优选地，背板和插入件在皮带的整个宽度上延伸，覆盖所有的齿。为了保持皮带的柔性，专用的背板和插入件可以被分配到每一个单独的齿。

本发明的另一个教导提供了手指部在其所述背侧上具有用于容置所述背板的凹槽。凹槽有助于定位背板，从而用作安装辅助件。凹槽还形成用于背板的形状配合端部止动部，由此致使两个皮带端部还更可靠的连接。优选地，凹槽的深度对应于背板的厚度，从而产生了皮带的完全光滑的背侧。这降低了循环的皮带与邻近的部件的表面碰撞或者沿着邻近的部件的表面摩擦的风险。手指部被理解为是指突出部，其可以是矩形的、倾斜的或者甚至圆形的。特别是，手指部可以比它们的宽度长。

根据本发明的另一个变型，手指部在其所述前侧上具有用于容置所述插入件的凹部。凹部还有助于定位插入件，从而用作安装辅助件。凹部还形成插入件与皮带之间的形状配合连接。最后，优选地，凹部的深度还等于插入件的厚度，以便维持齿的形状。凹部被理解为是指一种设计成容置插入件的凹槽类型。

在本发明的另一个改进中，设置所述凹部和/或所述凹槽在所述皮带的纵向方向上相对所述齿偏心布置。凹部和/或凹槽特意地关于齿偏离中心布置，以便形成非对称的布置。凹部和/或凹槽的偏心布置是极其简单的结构方式，以产生两个皮带端部上的齿之间的偏移。特别是，凹部和/或凹槽的偏心布置可以用来精确地限定所需要的偏移，从而不需要在安装处手动调整该偏移。

本发明的另一个教导提供了，所述第一端部和/或所述第二端部的所述手指部具有从所述皮带的所述背侧延伸到所述前侧的通孔。通孔从后到前的路线表示穿过该皮带的最短路径。因此，和在文献DE4442927A1和DE2322343A的引言中所描述的孔不同，根据本发明的孔不必穿过齿的整个长度；反而，它们横向穿过齿。保持孔尽可能短的优点在于，具有非常高的保持力的夹紧连接得以形成，而不必担心皮带的变形。

根据本发明的另一个改进，同步皮带具有连接元件。为了紧固连接元件，同步皮带优选具有通孔。通孔和连接元件能够使皮带用作用于运输的机构。例如，连接元件可以为成形部分或转接件，运输容器可以紧固至该成形部分或转接件。

在本发明的另一个变型中，设置手指部和切出部为6个到14个齿长，特别是为8个到12个齿长。手指部和切出部的长度决定皮带锁的长度。一方面，皮带锁的长度应当保持在限制范围内，这是由于皮带的抗拉强度在该区域中较低。另一方面，如果皮带锁太小，则不能保证皮带的两个端部之间的可靠连接。6个到14个齿长的长度，特别是8个到12个齿长的长度已经证实了表现出特别好的折中方案。

最后，在本发明的另一个改进中提出，同步皮带由塑料制成，并且包括由金属、特别是钢制成的拉紧元件。塑料由于其低成本、高弹性和其在成形方面超常的多功能性而是特别适合的。钢的拉紧元件对于其非常高的抗拉强度是显著的。两种材料的性能可以通过将钢的拉紧元件嵌入塑料中而有利地结合。可替选地，拉紧元件可以由能够承受拉伸载荷的任何其它的材料(例如玻璃纤维(Kevlar)、碳纤维或纺织纤维)制成。

附图说明

以下，将参照仅仅示出一个优选实施方式的附图对本发明进行更详细地解释。附图中：

图1示出了现有技术已知的同步皮带的透视图，该同步皮带具有连接元件且处于未安装状态；

图2A示出了处于安装状态的图1的同步皮带的侧视图；

图2B示出了处于安装状态的图1的同步皮带的俯视图；

图3A示出了根据本发明处于安装状态未拉紧下的具有偏移的同步皮带的侧视图；

图3B示出了图3A的处于安装状态未拉紧下的同步皮带的俯视图；

图3C为图3A的处于安装状态未拉紧下的同步皮带的来自下方的视图；

图3D为在图3A中同步皮带的用“IIID”指定的区域的细节视图；

图3E为在图3C中同步皮带的用“IIIE”指定的区域的细节视图；

图4A示出了根据本发明的处于安装状态且在拉紧下的同步皮带的侧视图；

图4B示出了图4A的处于安装状态且在拉紧下的同步皮带的俯视图；

图4C为图4A的处于安装状态且在拉紧下的同步皮带的来自下方的视图；

图4D为在图4A中同步皮带的用“IVD”指定的区域的细节视图；

图4E为在图4C中同步皮带的用“IVE”指定的区域的细节视图。

具体实施方式

图1示出了现有技术已知的同步皮带1的透视图，所述同步皮带1具有连接元件且处在未安装状态下。连接元件为螺钉2、背板3和插入件4。图1中所示出的同步皮带1为具有第一端部5和第二端部6的齿形带。

同步皮带1的第一端部5具有两个手指部7和三个切出部8。其中一个切出部8布置在两个手指部7之间，而其它两个切出部8布置到手指部7的一侧。同样地，同步皮带1的第二端部6具有三个手指部7和两个切出部8，其中两个切出部8以图1中所示出的方式布置在三个手指部7之间。

同步皮带1的第一端部5和第二端部6成形成彼此互补。这意味着，第一端部5的手指部7准确配合到第二端部6上的切出部8中。同样地，第二端部6的手指部7完美地配合在第一端部5上的切出部8中。当将两个端部5、6中的一个推入到另一个中时，从而手指部7和切出部8彼此完美地互补，以形成光滑的、未间断的表面(还参见图2B)。

同步皮带1具有平坦的背侧9和前侧10。齿11布置在前侧10上。

手指部7在前侧10上具有凹部12，该凹部12在齿11的中间横向于皮带1的纵向方向延伸。凹部12用来容置插入件4。手指部7还在其背侧上具有凹槽13。凹槽13用来容置背板3，并且它们还关于齿11中心地延伸。背板3配备有通孔14。类似地，第一端部5的手指部7具有通孔15。最后，插入件4具有与螺钉2对准的小孔16。

皮带1的两个端部5、6可以通过将一个端部的手指部7推到相应的另一个端部的切出部8中来彼此连接。之后，将背板3定位在凹槽13中，且将插入件4插入在凹部12中。只要背板3一就位并且特别是一接合插入件4，就产生了皮带1的两个端部5、6之间的形状配合连接。形状配合连接通过螺钉连接来补充。为此，将螺钉2穿过通孔14、通孔15并螺接到小孔16中。以这种方式，除了形状配合连接，还在皮带1的两个端部5、6之间建立了力配合连接，也就是说，夹紧连接。

图2A和图2B示出了处于安装状态中的图1的同步皮带1的背侧9的侧视图(图2A)和俯视图(图2B)。早前参照图1所描述的特征在图2A和图2B以及所有之后的附图中用相同的附图标记指定。

图3A示出了根据本发明处于安装状态中但未拉紧的具有偏移17的同步皮带1的侧视图。该同步皮带1与图1至图2B的皮带之间的一个区别是，在第一端部5上的手指部7的齿11与第二端部6上的手指部7的齿11之间设置偏移17。换句话说，齿11的侧翼在皮带锁的区域中没有彼此对准，而是关于彼此错列。例如，这可以通过将凹部12和/或凹槽13没有准确地处在齿的中间，而是偏心地处在齿的中间来实现。对于以下情况这具有类似的效果：假设将两个端部5、6的手指部7被推动到相应的另一端部6、5的切出部8中“过远”，则将实现偏移。因此，设置偏移17的结果是：在皮带锁的区域中，限定数目的齿11(在图3A中：10个齿)之间的距离A被缩短了长度X，该长度X对应于偏移17。因此，在图3A中所示出的同步皮带1在没有负载的状态下尺寸不足。

区别于图1至图2B中所示出的同步皮带1的另一点在于，图3A中所呈现的同步皮带1具有连接元件18，其紧固在同步皮带1中设置的通孔19中。连接部件可以通过连接元件18来与同步皮带1连接。例如，如果皮带1未用作驱动带而是用作运输带，则这是必要的。在图3A中所示出的同步皮带1的情况下，连接元件18处于彼此的距离A处，该距离A对应于10个齿11的距离。一个例外应用于皮带锁的区域，其中距离A由于偏移17而缩短了长度X。该缩短长度X在图3B中也是明显的，图3B示出了图3A的处于安装状态但未加载下的同步皮带1的俯视图。

图3C示出了图3A的处于安装状态但未加载下的同步皮带1的来自下方的视图。来自下方的描述视图表示来自前侧10(也就是说齿11的那侧)的下方的视图。清楚明显的是，在皮带锁的区域中，齿11的侧翼没有对准，而是偏移。

图3D示出了在图3A中同步皮带1的用“IIID”指定的区域的细节视图。与之相比，图3E示出了在图3C中同步皮带1的用“IIIE”指定的区域的细节视图。图3D和图3E中的放大视图特别清楚地示出了，第一端部5上的手指部7的齿11关于第二端部6上的手指部7的齿11偏移17。特别是，齿的侧翼并未彼此对齐布置。

在图4A中，示出了根据本发明的处于安装状态且在拉紧下的同步皮带1的侧视图。例如由于预拉紧，图4A中呈现的同步皮带1被暴露于拉力F，该拉力F通常在操作期间出现。由于同步皮带1在皮带锁的区域中的抗拉刚度显著低于存在于皮带1的其余部分中的抗拉刚度，因而拉力F使得皮带在皮带锁的区域中延展，而皮带1的其余部分中的伸长可忽略。

一方面，在皮带锁的区域中的增大的伸长可归因于通常存在于皮带1中的拉紧元件在那儿分开这一事实，另一方面，由于尽管两个端部5、6之间紧密连接，但两个端部5、6上的手指部7之间的非常小的相对运动不能完全被消除。这有以下结果：在未拉紧的状态下，偏移17不再存在于图4A中所示出的在拉紧的状态中，并且现在围成皮带锁的区域的两个连接元件18也位于彼此的距离A处。在拉紧的状态下，由偏移17所引起的尺寸A-X从而变成所期望的标称尺寸A。代替偏移17，具有长度近似等于偏移17的长度的间隙20出现在手指部7的端部与切出部8的端部之间。

图4B为图4A的处于安装状态且在拉紧下的同步皮带1的朝向背侧9观看的俯视图。在该附图中也可以看到，在拉力F的影响下，皮带1在皮带锁的区域中不再有偏移，并且布置在该区域中的两个连接元件18处于彼此的距离A处。已经形成的间隙20也清楚可见。

图4C示出了图4A的同步皮带1的来自下方(从前侧10所看到)的视图。在该图示中也可以看到的是，在拉力F的影响下，皮带不再有偏移，并且在皮带锁的区域中，齿11的侧翼彼此再次对准。间隙20也清楚可见。

图4D示出了在图4A中同步皮带1的用“IVD”指定的区域的细节视图。与之相比，图4E示出了在图4C中同步皮带1的用“IVE”指定的区域的细节视图。图4D和图4E中的放大视图特别清楚地示出了，在拉力F的影响下，齿11已经移到它们的所期望的操作位置，并且在该位置中，齿11之间不再有任何的偏移。换句话说，齿11的侧翼现在彼此再次对齐。最后，图4D和图4E清楚地示出了，间隙20也形成在齿11与相应的插入件4之间。间隙20形成在相应的插入件4的未加载侧，而插入件4的加载侧位于与齿11平齐。

Claims (10)

1.一种同步皮带，特别是齿形带(1)，具有第一端部(5)、第二端部(6)、背侧(9)、前侧(10)，并具有布置在所述背侧(9)和/或所述前侧(10)上的多个齿(11)，其中所述第一端部(5)具有至少一个切出部(8)，其中所述第二端部(6)具有至少一个能够插入到所述切出部(8)中的手指部(7)，并且其中所述第一端部(5)和所述第二端部(6)彼此能够通过连接机构(2，3，4)可拆卸地连接，其特征在于，

在未拉紧的连接状态下，所述第一端部(5)的所述齿(11)相对于所述第二端部(6)的所述齿(11)具有偏移(17)。

2.根据权利要求1所述的同步皮带，其特征在于，所述偏移(17)具有的长度在0.1mm与1.5mm之间。

3.根据权利要求1或2所述的同步皮带，其特征在于，所述同步皮带(1)具有作为连接机构的背板(3)和/或插入件(4)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的同步皮带，其特征在于，所述手指部(7)在其所述背侧(9)上具有用于容置所述背板(3)的凹槽(13)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的同步皮带，其特征在于，所述手指部(7)在其所述前侧(10)上具有用于容置所述插入件(4)的凹部(12)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的同步皮带，其特征在于，所述凹部(12)和/或所述凹槽(13)在所述皮带(1)的纵向方向上相对于所述齿(11)偏心布置。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的同步皮带，其特征在于，所述第一端部(5)的手指部(7)和/或所述第二端部(6)的手指部(7)具有从所述皮带(1)的所述背侧(9)延伸到所述前侧(10)的通孔(15)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的同步皮带，其特征在于，所述同步皮带(1)具有连接元件(18)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的同步皮带，其特征在于，所述手指部(7)和所述切出部(8)为6个到14个齿(11)长，特别是为8个到12个齿(11)长。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的同步皮带，其特征在于，所述同步皮带(1)由塑料制成，并且包括由金属、特别是钢制成的拉紧元件。