DE102019200801A1 - Verfahren zur Herstellung eines Antriebsriemens - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines endlosen Antriebsriemens aus elastomerem Material mit innenliegenden und in Längsrichtung des Riemens verlaufenden Festigkeitsträgern bzw. Corden, wobei ein schlauchförmiger Antriebsriemenrohling schichtweise aus einzelnen auf einer rotierenden Trommel (Aufbautrommel) aufgebrachten Material- oder Mischungslagen aufgebaut wird und die Festigkeitsträger unter einem Winkel zur Trommelachse auf oder zwischen einzelne Material- oder Mischungslagen aufgespult werden, wobei nach Fertigstellung des Aufbaus und nach dessen Vulkanisation der schlauchförmige Rohling in einzelne Antriebsriemen geschnitten wird, wobei mehrere einzelne, parallel auf die Trommel auflaufende Festigkeitsträger so aufgespult werden, dass nach dem Spulen alle Festigkeitsträger schraubenförmig bzw. wendelförmig mit gleicher Steigung nebeneinanderliegend auf oder in den jeweiligen auf der Trommel befindlichen schlauchförmigen Materiallagen angeordnet sind.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines endlosen Antriebsriemens aus elastomerem Material mit innenliegenden und in Längsrichtung des Riemens verlaufenden Festigkeitsträgern bzw. Corden, wobei ein schlauchförmiger Antriebsriemenrohling schichtweise aus einzelnen auf einer rotierenden Trommel, einer so genannten Aufbautrommel, aufgebrachten Material- oder Mischungslagen aufgebaut wird und die Festigkeitsträger unter einem Winkel zur Trommelachse auf oder zwischen einzelne Material- oder Mischungslagen aufgespult werden, wobei nach Fertigstellung des Aufbaus und nach dessen Vulkanisation der schlauchförmige Rohling, dessen Länge einem Vielfachen der Riemenbreite entspricht, in einzelne Antriebsriemen geschnitten wird.
• Bei den Antriebsriemen, die auf ihrer Antriebsseite mit einem Profil versehen sind, also zum Beispiel Keilriemen und Keilrippenriemen, kann die Profilierung oder Formgebung durch unterschiedliche Verfahren stattfinden. Man unterscheidet hier Schleifverfahren und Formverfahren. Beim Schleifverfahren wird ein Rohling mit glatter Oberfläche nach der vollständigen Vulkanisation und vor dem Abschneiden der Ringe einer materialabtragenden Bearbeitung (Schleifen) unterzogen, wodurch auf seiner Außenseite, nämlich in den so genannten Unterbau, das Profil eingebracht wird.
• Demgegenüber wird beim Formverfahren das Profil des Rohlings bereits während der Vulkanisation erzeugt. Für Keilrippenriemen wird meist eine zylindrische Vulkanisationsform verwendet, die auf ihrer Innenseite das Negativ des Profils aufweist. Der Rohling wird dann vor bzw. während der Vulkanisation in dieses Negativ eingepresst.
• Nachdem die einzelnen Ringe vom Rohling abgeschnitten sind, werden die Ringe „umgekrempelt“ so dass ihre profilierte Seite auf der Innenseite liegt. Man erhält so den Antriebsriemen, der mit seiner ggf. profilierten Innenseite komplementär gestaltete Riemenscheiben antreibt und auf dessen Rückseite gegebenenfalls Spannrollen oder weitere Antriebe kraftschlüssig angeschlossen werden.
• Bei Zahnriemen verwendet man ebenfalls meist eine zylindrische Form, bei der aber die Außenseite mit Rillen versehen ist, die das Negativ des Zahnprofils darstellt. Auf die Form wird meist ein elastisches Textil als Strumpf aufgezogen, dann der Zugstrang wendelförmig aufgespult and anschließend auf die Zugstranglage eine Lage unvulkanisierte Gummimischung aufgebracht. Während der Vulkanisation wird die Gummimischung flüssig. Sie wird mittels einer zylinderförmigen Außenmanschette und entsprechendem Druck teilweise durch die Zustranglage gedrückt, wodurch die Zähne mit dem Textil ausgeformt werden. Anschließend wird der vulkanisierte Wickel von der Form gezogen und in die gewünschten Riemen mittels eines Schneideprozesses vereinzelt.
• Die vorliegende Erfindung betrifft nun ganz allgemein die Herstellung von endlosen Antriebsriemen, welche mit Riemenlängsrichtung verlaufenden Festigkeitsträgern oder Corden versehen sind.
• Bei der Herstellung solcher endlosen Antriebsriemen aus elastomerem Material wird der Festigkeitsträger, in aller Regel ein gezwirnter oder geschlagener Cord, unter einer gewissen Steigung wendelförmig bzw. schraubenförmig auf einen in Umfangsrichtung dehnbaren beschichteten oder unbeschichtete Textilschlauch oder auf einen Schlauch aus einer unvulkanisierten Gummimischung aufgespult. Dadurch entsteht die Festigkeitsträgerlage bzw. die Cordlagen des später geschnittenen Antriebsriemens.
• Der Textilschlauch oder der Mischungsschlauch sind dabei auf einer zylindrischen Stahltrommel aufgezogen, nämlich der so genannten Aufbautrommel, die sich während des Aufspulens des Festigkeitsträgers dreht. Der Festigkeitsträger wird dabei mithilfe eines Führungsröllchens mit konstanter Geschwindigkeit senkrecht zur Umfangsrichtung, d.h. in Längsrichtung der Trommel bewegt.
• Bei manchen Antriebsriemen werden statt einem Festigkeitsträger gleichzeitig zwei Festigkeitsträger parallel mit gleicher Spannung gespult. Diese Festigkeitsträger oder Corde haben in der Regel entgegengesetzte Schlagrichtung, wodurch eine seitliche Ablaufneigung der Antriebsriemen im Betrieb deutlich verringert wird. Unter dem Begriff „Ablaufneigung“ versteht man die Eigenschaft eines Antriebsriemens, von den Riemenscheiben seitlich „abzulaufen“. Dies muss oft durch so genannte Bordscheiben oder Anlaufscheiben verhindert werden. Zwei Corde mit entgegengesetzter Schlagrichtung werden insbesondere bei Zahnriemen und bei den meisten Keilrippenriemen verwendet. Die Verwendung von zwei parallel gespulten Corden hat zudem den Vorteil, dass der Spulvorgang bei der Konfektion der Riemen kürzer ist als in den Fällen, in denen nur mit einem Festigkeitsträger gespult wird.
• Trotzdem ist das Spulen des Festigkeitsträgers/der Festigkeitsträger ein zeitintensiver Schritt bei der Herstellung. Eine Verkürzung der Spulzeit erhöht somit die Produktivität der Konfektionsanlagen signifikant. Die offensichtliche Lösung, die Trommel beim Spurvorgang schneller drehen zu lassen, ist mit erheblichen Problemen verbunden, da sich bei erhöhter Umfangsgeschwindigkeit der auf der Trommel befindliche Materialschlauch aufgrund der Fliehkraft aufdehnt und dann Falten wirft.
• Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, den Spulenvorgang bei der Konfektionierung von Antriebsriemen weiter zu verkürzen und dadurch auch die Herstellkosten deutlich zu senken, ohne die Eigenschaften der Antriebsriemen negativ zu beeinflussen.
• Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
• Die Erfindung besteht in ihrer allgemeinen Grundlage u.a. darin, dass mehrere einzelne, parallel auf die Trommel auflaufende Festigkeitsträger so aufgespult werden, dass nach dem Spulen alle Festigkeitsträger schraubenförmig bzw. wendelförmig mit gleicher Steigung nebeneinanderliegend auf oder in den jeweiligen auf der Trommel befindlichen schlauchförmigen Materiallagen angeordnet sind. Durch eine solche Verfahrensweise verkürzt sich das Aufspulen der Festigkeitslagen bei der Herstellung von Antriebsriemenrohlingen erheblich. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Verfahren so ausgebildet wird, dass eine Anzahl von 2n parallel auf die Trommel auflaufenden Festigkeitsträger aufgespult werden, wobei n ganzzahlig und größer oder gleich 2 ist. Die kleinste Anzahl an aufgespulten Festigkeitsträgern liegt dann bei 4, so dass vier parallellaufende Festigkeitsträger oder Corde auf die Materiallagen der Aufbautrommel aufgespult werden. Da die Corde parallel und mit gleicher Steigung, d. h. gleichem Winkel über Führungseinrichtungen/Führungsrollen auf die Materiallagen aufgebracht werden, gilt $$\text{tan }\mathrm{\alpha }=\text{z}\left(\text{d}/\text{U}\right)$$

  

  mit:
• U = Umfang des Riemens
• d = mittlerer Abstand zwischen den Festigkeitsträgern in der Lage von Festigkeitsträgern
• z = 2n = Anzahl der verwendeten parallel gespulten Festigkeitsträger
• Der Winkel α ist dabei der Winkel, der sich zwischen der späteren Riemenlängsrichtung und den im Riemen befindlichen Corden ausbildet. Der Winkel α wird also umso größer, je mehr Festigkeitsträger parallel nebeneinander aufgespult werden. Der Winkel β zwischen den auf die Trommel auflaufenden aufgespulten Festigkeitsträgern und der Längsachse der Trommel/Aufbautrommel ergebe sich dann zu β = 90° - α und würde umso kleiner, je mehr Festigkeitsträger parallel nebeneinander aufgespult werden.
• Je größer die Anzahl der verwendeten parallel gespulten Festigkeitsträger ist, desto größer wird auch die Querelastizität der Riemen. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass ein solcher Riemen mit höherer Querelastizität, beispielsweise ein Keilrippenriemen, unempfindlicher gegenüber Schiefstellungen oder einem Fluchtfehler der Riemenscheiben ist.
• Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Festigkeitsträger als geschlagene Corde mit unterschiedlicher Schlagrichtung ausgebildet sind, wobei vorzugsweise jeweils zwei nebeneinanderliegende Corde mit gegensätzlicher Schlagrichtung versehen sind. Eine solche Ausbildung verhindert, wie bereits oben dargestellt, eine seitliche Ablaufneigung der Antriebsriemen im Betrieb.
• Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Herstellung eines schrägverzahnten Antriebsriemens besteht darin, dass die Anzahl der parallel auf die Trommel auflaufenden Festigkeitsträger und der damit sich ändernde Spulwinkel zur Trommelachse so ausgebildet wird, dass die Festigkeitsträger im Wesentlichen senkrecht zu den Zahnflanken der Schrägverzahnung verlaufen. Dadurch erhöht sich die Steifigkeit des Riemens senkrecht zum Riemen.
• Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Antriebsriemens aus elastomerem Material mit einer innenliegenden Lage aus in Längsrichtung des Riemens verlaufenden Festigkeitsträgern besonders vorteilhaft dann herstellen, wenn vier einzelne, parallel verlaufend angeordneten Festigkeitsträgern bzw. Corden zum Aufspulen der Festigkeitsträgerlage verwendet werden. Dadurch erreicht man eine ausreichende Verkürzung des zeitintensiven Spulens während der Konfektionierung und erhält gleichzeitig einen Antriebsriemen mit einer vergrößerten Querelastizität.
• Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Antriebsriemen jeglicher Art herstellen, zum Beispiel Keilrippenriemen, Zahnriemen, Flachriemen oder Keilriemen. Bei allen diesen Riemenarten ergeben sich die genannten Vorteile.
• Bei den Festigkeitsträgern oder Corden handelt es sich, wie oben bereits erwähnt, in aller Regel um gezwirnten oder geschlagenen Cord. Solche Corde bestehen aus Endlosfilamenten, die als S-schlag oder Z-Schlag um sich selbst oder um eine Seele herumgedreht bzw. geschlagen werden. Die Endlosfilamente bestehen dabei etwa aus Polyester (PES), insbesondere Polyethylenterephthalat (PET), Polyamid (PA), insbesondere Nylon (PA6.6), Aramid, insbesondere Poly(p-phenylenterephthalamid), Glas, Carbonfasern, aber auch aus Polyphenylenbenzobisoxazol (PBO), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyetheretherketon (PEEK), Polyvinylalkohol (PVA oder PVAL oder aus Stahl.
• Die Corde können dabei in ihrem Inneren, also zwischen den geschlagenen Filamenten, mit einer Innenpräparation versehen werden, beispielsweise mit Resorcin-Formaldehyd-Latex (RFL) oder Isocyanat. Die Corde können auch mit einer Haftmittelpräparation ausgerüstet sein, insbesondere mit Resorcin-Formaldehyd-Latex (RFL) oder Polurethan (PU).
• Während des Aufspulens der Festigkeitsträger können letztere mit einer Lösung versehen werden, vorzugsweise durchflussgeregelt besprüht werden, welche eine Verbindung zwischen der jeweiligen Materiallage und dem Festigkeitsträger oder Zugstrang bewirkt. Dabei handelt es sich oft um einen so genannten „Dip“ durch den die Haftung und Verbindung des Festigkeitsträgers mit der umgebenden Materialmatrix erhöht wird.
• Das elastomere Material der Antriebsriemen ist üblicherweise als Vulkanisat aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM, EPM), Chloropren-Kautschuk (CR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Naturkautschuk (NR), Acrylnitrilbutadien-Kautschuk (NBR) oder hydriertem Acrylnitrilbutadien-Kautschuk (H-NBR) ausgebildet oder besteht aus Polyurethan (PU).
• Anhand eines Ausführungsbeispiels ist das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des dadurch hergestellten Antriebsriemens noch einmal verdeutlicht. Die einzige Figur zeigt als Prinzipskizze Lage und Anordnung der einzelnen Festigkeitsträger bzw. Corde innerhalb einer Festigkeitsträgerlage eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Antriebsriemens.
• Hier sind insgesamt vier parallel auf die Trommel auflaufende Festigkeitsträger 1, 2, 3 und 4 so aufgespult worden, dass nach dem Spulen alle Festigkeitsträger schraubenförmig bzw. wendelförmig mit gleicher Steigung nebeneinanderliegend auf oder in den jeweiligen auf der Trommel befindlichen schlauchförmigen Materiallagen angeordnet sind. Nach der Vulkanisation und dem Schneiden der einzelnen Antriebsriemen bildet sich in Längsrichtung des Antriebsriemens die in der 1 dargestellte Anordnung der Festigkeitsträger aus.
• Die Festigkeitsträger 1 und 3 sind dabei mit einem S-Schlag ausgebildet, während die Festigkeitsträger 2 und 4 mit einem entgegengesetzten Z-Schlag ausgebildet sind. Das Spulen ist dabei mit einem solchen Winkel α erfolgt, dass der Festigkeitsträger 1 nach einer Umdrehung der Trommel an den Festigkeitsträger 4 in dem gleichen Abstand d anliegt, den auch die unterschiedlichen Festigkeitsträger 1 und 2, 2 und 3 sowie 3 und 4 untereinander aufweisen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung eines endlosen Antriebsriemens aus elastomerem Material mit innenliegenden und in Längsrichtung des Riemens verlaufenden Festigkeitsträgern bzw. Corden, wobei ein schlauchförmiger Antriebsriemenrohling schichtweise aus einzelnen auf einer rotierenden Trommel (Aufbautrommel) aufgebrachten Material- oder Mischungslagen aufgebaut wird und die Festigkeitsträger unter einem Winkel zur Trommelachse auf oder zwischen einzelne Material- oder Mischungslagen aufgespult werden, wobei nach Fertigstellung des Aufbaus und nach dessen Vulkanisation der schlauchförmige Rohling in einzelne Antriebsriemen geschnitten wird, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere einzelne, parallel auf die Trommel auflaufende Festigkeitsträger (1, 2, 3, 4) so aufgespult werden, dass nach dem Spulen alle Festigkeitsträger schraubenförmig bzw. wendelförmig mit gleicher Steigung nebeneinanderliegend auf oder in den jeweiligen auf der Trommel befindlichen schlauchförmigen Materiallagen angeordnet sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Anzahl von 2n parallel auf die Trommel auflaufenden Festigkeitsträger aufgespult werden, wobei n ganzzahlig und größer oder gleich 2 ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Festigkeitsträger als geschlagene Corde mit unterschiedlicher Schlagrichtung ausgebildet sind.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem jeweils zwei nebeneinanderliegende Corde mit gegensätzlicher Schlagrichtung versehen sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung eines schrägverzahnten Antriebsriemens, bei dem die Anzahl der parallel auf die Trommel auflaufenden Festigkeitsträger und der damit sich ändernde Spulwinkel zur Trommelachse so ausgebildet ist, dass die Festigkeitsträger im Wesentlichen senkrecht zu den Zahnflanken der Schrägverzahnung verlaufen.
6. Antriebsriemens aus elastomerem Material mit einer innenliegenden Lage aus in Längsrichtung des Riemens verlaufenden Festigkeitsträgern, ausgebildet aus vier einzelnen, parallel verlaufend angeordneten Festigkeitsträgern bzw. Corden, hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
7. Antriebsriemen nach Anspruch 6, bei dem die Festigkeitsträger oder Corde mit Haftmittelpräparationen ausgerüstet sind, vorzugsweise Resorcin-Formaldehyd-Latex (RFL) oder Polyurethan (PU).
8. Antriebsriemen nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die Festigkeitsträger oder Corde mit Innenpräparationen ausgerüstet sind, vorzugsweise Resorcin-Formaldehyd-Latex (RFL) oder Isocyanat.

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