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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von armierten Zahnriemen
Zahnriemen, die beispielsweise als Treibriemen, als seitliche Begrenzung von Stabrostbändern,
als Kühlbänder, Plattenbänder, als Zugorgane von Elevatoren usw. dienen und an einer
oder beiden Seiten Blockzähne tragen, enthalten im allgemeinen eine in der neutralen
Zone des Riemens liegende zugfeste Einlage aus mehreren längsverlaufenden Stahldrähten
oder -seilen. Solche aus thermoplastischem Kunststoff, wie PVC, Polyäthylen u. dgl.,
bestehende Zahnriemen werden in begrenzten Längen mittels Formen hergestellt, in
die die plastische Kunststoffmasse um die eingelegte Armierung gegossen wird, worauf
sie einem Preßvorgang unterworfen wird. Größere Längen werden durch Zur am menfügen
der einzelnen Riemenstücke erhalten, was umständlich ist und besondere Seilverbinder
erfordert, durch die außerdem der Biegungsradius der Zahnriemen beschränkt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Erzeugung von armierten
Zahnriemen aus thermoplastlschem Kunststoff von praktisch unbegrenzter Länge zu
ermöglichen.
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Beim Überziehen von als elektrische Leitern dienenden Metalldrähten
oder -seilen mit Gummihüllen ist es bekannt, mehrere Drähte nebeneinander zwischen
zwei endlosen Gummibändern zu führen, die durch glatte Profilwalzen auf die Drähte
gepreßt und anschließend vulkanisiert werden. Man hat auch bereits elektrische Leiter
fortlaufend mit Bändern aus thermoplastischen, nichtvulkanisierbaren Kunststoffen
in der Weise überzogen, daß die Drähte zwischen zwei auf die Schweißtemperatur erwärmten
Kunststoffbändern durch zwei Kaliberwalzen geführt werden, die sie um die Drähte
herumpressen und miteinander verschweißen. Die um die Drähte gepreßten Gummi- oder
Kunststoffhüllen sind jedoch nur in Längsrichtung, nicht aber in Querrichtung profiliert.
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Es ist ferner bekannt, Folienstreifen aus thermoplastischen Kunststoffen
mittels beheizter geriffelter Rollen mit Metallen oder Textilien zu einem Verbundmaterial
zusammenznschweißen, das hauptsächlich als Umhüllungs- oder Verpackungsmaterial
dient.
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Zum Verschweißen werden auch zahnradähnliche Werkzeuge verwendet,
um die Folienstreifen besonders innig zu verbinden. Man hat auch bereits endlose
Preßmassebänder mit Stoffeinlagen, die die im Band auftretenden Zugkräfte aufnehmen,
durch Strangpressen hergestellt, wobei die Preßmasse auf beiden Seiten der zu überziehenden
Einlage durch einen zu ihr geneigten Spalt am Ausgang des Pressen-Mundstückes zugeführt
wird. Bei einem anderen be-
kannten Verfahren werden Keil- oder Flachriemen aus einer
plastischen Masse mit Gerüsteinlagen aus Textilien, Metallgewebe oder Metallen durch
Strangpressen mittels Spritzmaschinen hergestellt, deren Mundstück die plastische
Masse um die Gerüsteinlage spritzt.
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Schließlich ist es beim Herstellen mit Stahlbändern nominierter Treibriemen
noch bekannt, die einander parallelen und gespannten Metallbänder zwischen zwei
Schichten Gummi unter gleichzeitigem Verbinden der Schichten und Vulkanisieren des
Gummis einzupressen.
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Eine fortlaufende Herstellung von mit Stahlseilen armierten Zahnriemen
aus thermoplastischem Kunststoff ist mit den bisher bekannten Verfahren nicht möglich.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in einem fortlaufenden
Arbeitsgang mehrere Stahlseile nebeneinander straff gespannt zwischen zwei Kunststoffträgern
geführt werden, die unter Erwärmung an ihrer Außenseite zu einem Zahnprofil verformt,
anschließend an ihrer nicht verzahnten Innenseite auf die Stahlseite gepreßt und
miteinander verschweißt werden.
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Der in dieser Weise hergestellte, mit Stahlseilen armierte Kunststoff-Zahnriemen
hat seine endgültige Form, genaue Zahnteilung und praktisch unbegrenzte Länge, wobei
er keine Nachbearbeitung erfordert.
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Zweckmäßig wird der Zahnriemen nach Beendigung des Schweißvorganges
mit feuchter Luft abgekühlt, damit er rasch erkaltet und formbeständig wird. Die
Zugspannung der Stahlseile kann während des Arbeitsganges durch umlaufende Zahnräder
aufrechterhalten werden, die in den durch Erkalten formbeständig gewordenen Zahnriemen
eingreifen.
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Während des Formvorganges können in den Blockzähnen des Zahnriemens
Ausnehmungen angebracht werden, die z. B. zur Aufnahme der Querstäbe eines Stabrostförderbandes
od. dgl. dienen.
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Dies kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht
werden, daß in einem Kunststoffstrang an der seiner Verzahnung abgewendeten Innenseite
Quernuten geformt werden, die durch Anschweißen
der glatten Innenseite
des anderen Kunststoffstranges zu sich über die Breite des Zahnriemens erstreckenden
Löchern geformt werden. Damit diese bei dem Preß- bzw. Schweißvorgang nicht deformiert
werden, empfiehlt es sich, in die Quernuten zylindrische Kerne einzudrücken. Diese
Kerne werden zweckmäßig in Längsrichtung des Zahnriemens zentriert, um den Abstand
der Löcher gleichzuhalten.
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Diese Kerne können später wieder entfernt werden.
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Die Erfindung ermöglicht eine fortlaufende und besonders wirtschaftliche
Erzeugung der armierten Kunststoffzahnriemen von beliebiger Länge und beliebiger
Form und Ausgestaltung der Blockzähne ohne jede Nachbearbeitung.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung soll im einzelnen an Hand der Zeichnung
beschrieben werden, in der eine beispielsweise Ausführungsform einer Vorrichtung
zum Herstellen von stahiseilarmierten Zahn riemen veranschaulicht ist. In der Zeichnung
zeigt F i g. 1 eine Ansicht der gesamten Vorrichtung in vereinfachter Darstellung,
F i g. 2 die Vorderansicht, F i g. 3 den Längsschnitt und F i g. 4 die Draufsicht
der Vorrichtung, Fig.5 in vereinfachter Darstellung die Ansicht einer anderen Ausführungsform
der Vorrichtung, F i g. 6 die Ansicht eines Teils dieser Vorrichtung, F i g. 7 den
Querschnitt in der Ebene A-B der F i g. 5 in größerem Maßstab, Fig.8 die Seitenansicht
des oberen Teils dieser Vorrichtung, F i g. 9 die teilweise Draufsicht hiervon,
Fig. 10 einen teilweisen Querschnitt.
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Wie die schematische Darstellung der F i g. 1 zeigt, hat der Preßkopf
11 einer Strangpresse üblicher Bauart zwei Düsen 12, 12', aus denen die beiden Kunststoffstränge
13, 13' im plastischen Zustand austreten.
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Diese laufen über glatte Preßwalzen 14 14' und werden von diesen in
die Verzahnung 15, 15' von zwei Formwalzenl6, 16' gepreßt, die nebeneinandergelagert
sind und in entgegengesetztem Sinn synchron zueinander umlaufen.
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Zwischen den beiden Kunststoffsträngen 13, 13' laufen mehrere, z.
B. vier Stahlseile 17 von einer über dem Preßkopf 11 befindlichen Rolle 18. Die
Stahlseile 17 werden durch zwei Rollen 19, 19' zwischen den beiden Formwalzen 16,
16' geführt und zu Beginn des Arbeitsganges durch zwei untere Zugrollen 20, 20'
straff gespannt, die dabei die in Fig.2 gezeichnete Lage einnehmen und gegenüber
den Führungsrollen 19, 19' mit einer gewissen Voreilung angetrieben werden, so daß
die Stahlseile 17 mit straffer Spannung zwischen den beiden Formwalzen 16, 16' durchlaufen.
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Die beiden Kunststoffstränge 13, 13' werden mit ihrer glatten nicht
verzahnten Innenseite durch die beiden Formwalzen 16, 16' auf die Stahlseile 17
gepreßt und dabei gleichzeitig miteinander verschweißt.
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Beim Austreten aus den Formwalzen 16,16' hat der Zahnriemen 21 mit
den Blockzähnen 22, 22' seine endgültige Form. Damit er rasch formbeständig wird,
kann er durch zweckmäßig feuchte Luft gekühlt werden, die aus den unterhalb der
Formwalzen 16, 16' vorgesehenen Düsen 23, 23' geblasen wird.
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In den formbeständig gewordenen Zahnriemen 21 greifen zwei Zahnräder
24, 24' ein, die mit einem Antrieb gekuppelt sind und den Zahnriemen vor-
ziehen.
Die beiden Zugrollen 20, 20' sind dann nach beiden Seiten ausgeschwenkt, da die
Stahlseile 17 infolge ihrer festen Einbettung in die Kunststoffmasse des Zahnriemens
21 bei dessen Vorziehen die erforderliche Zugspannung erhalten.
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Die nähere Ausgestaltung der Vorrichtung ergibt sich aus den F i
g. 2 bis 4.
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Sämtliche umlaufende Teile der Vorrichtung sind in einem Gestell
31 gelagert, daß beispielsweise unterhalb des Preßkopfes 11 der Strangpresse angeordnet
ist. In diesem sind die Wellen 32, 32' der beiden Preßwalzen 14, 14' in einem Lagerbock
33, 33' gelagert, der in einer Führung 34, 34' des Gestells 31 in radialer Richtung
verstellbar ist, um den Abstand der Preßwalzen 14, 14' von den Formwalzen 16, 16'
und damit die Stärke der verzahnten Kunststoffstränge 13 einstellen zu können. Zu
diesem Zweck steht der Lagerbock 33, 33' über ein Zwischenstück 35, 35' und ein
Gelenkstück 36, 36' in Verbindung mit einer Schraubenspindel 37, 37' die in eine
Ge windebohrung 38, 38' des Gestells 35 eingreift und durch deren Verdrehen die
Lage der beiden Preßwalzen 14, 14' beliebig eingestellt werden kann.
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Die Formwalze 16 ist mit ihrer Welle 39 in dem Gestell 31 fest gelagert,
während die Lagerung der Welle 39' der Formwalze 16' in einer waagerechten Führung
40 mittels einer Schraubenspindel 41 verstellbar ist, um den Abstand der beiden
Formwalzen 16, 16' entsprechend der Stärke des Zahnriemens 21 einstellen zu können.
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In gleicher Weise ist das Zahnrad 24 mit seiner Welle 42 fest und
das Gegenzahnrad 24' mit seiner Welle 42' mittels der Schraubenspindel 43 in waagerechter
Richtung verstellbar im Maschinengestell 31 gelagert.
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Da die beiden Zugrollen 20, 20' nur zu Beginn des Arbeitsganges,
solange der Zahnriemen 21 noch nicht die Profilwalzen 16, 16' verlassen hat, für
das Vorziehen der Stahlseile 17 benötigt werden, sind ihre Wellen 44, 44' auf je
einem Hebel 45, 45' gelagert, der in je einem am Maschinengestell 31 angeordneten
Zapfen 46, 46' schwenkbar gelagert ist.
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Die beiden Zugrollen 20, 20' können daher in Pfeilrichtung ausgeschwenkt
werden, sobald die Zahnräder 24, 24' in den fertigen Zahnriemen 21 eingreifen und
dann diesen zusammen mit den Stahlseilen 17 vorziehen. Die beiden Zugrollen 20,
20' sind ebenso wie die oberen Führungsrollenl9, 19' mit Rillen 47 versehen, in
denen die Stahlseile 17 eine sichere Führung erhalten.
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Damit die beiden Kunststoffstränge 13, 13' bei ihrem Einpressen in
das Zahnprofil 15, 15' der Formwalzen 16 sowie während des Schweißvorganges nicht
seitlich herausgepreßt werden können, ist die Preßwalze 14' mit einem beiderseitigen
Bund 48 und die Formwalze 16 mit einem beiderseitigen Bund 49 versehen. Diese Bunde
48, 49 begrenzen in den jeweiligen Druckzonen die Formhohlräume an den Seiten, so
daß die beiden mit dem Zahnprofil versehenen Kunststoffstränge 13, 13' sowie der
fertige Zahnriemen 21 glatte Seitenkanten erhalten.
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Sämtliche umlaufende Teile der Vorrichtung werden von einem gemeinsamen
Antriebsmotor 51 angetrieben, dessen Antriebsrad 52 über den doppelten Kettentrieb
53 mit einem auf dem verlängerten Ende der Welle 39 der Formwalze 16 befestigten
Kettenrad 54 gekuppelt ist. Auf der Welle 39 sind zwei weitere Kettenräder 55 und
56 befestigt. Ersteres ist über
einen Kettentrieb 57 mit einem auf
der Welle 58 der Führungsrolle 19 befestigten Kettenrad 59 und das Kettenrad 56
über den Kettentrieb 60 mit einem auf der verlängerten Welle 42 des Zahnrades 24
befestigten Kettenrad 61 gekuppelt.
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Auf dem anderen Ende der Welle 39 ist ein Stirnrad 62 befestigt,
das, wie aus F i g. 4 ersichtlich, einerseits mit einem auf der Welle 32 der Preßwalze
14 sitzenden Stirnrad 63 und andererseits mit einem auf der Welle 39' der Formwalze
16' sitzenden Zahnrad 62 kämmt. Letzteres steht im Eingriff mit einem auf der Welle
32' der anderen Preßwalze 14' sitzenden Zahnrad 63'. Dadurch erhalten die beiden
Formwalzen 16, 16' sowie die Preßwalzen:14, 14' einen synchronen Umlauf, und die
Zahnprofile 15, 15' der beiden Formwalzen 16, 16' decken sich genau. Auf dem dem
Kettenrad 62 abgewendeten Ende der Welle 42 des Zahnrades 24 ist ein Stirnrad 64
angeordnet, das mit einem auf der Welle 42' des Gegenzahnrades 24' befestigten Stirnrad
64' im Eingriff steht. Ferner trägt die Welle 42 ein Kettenrad 65, das über einen
Kettentrieb 66 mit einem auf der Welle 44 der Zugrolle 20 sitzenden Kettenrad 67
gekuppelt ist. Die Übersetzung des Antriebs der Zugrolle 20 ist so gewählt, daß
diese gegenüber der Führungsrolle 19 eine gewisse Voreilung erhält, damit zu Beginn
des Arbeitsganges die Stahlseile 17 mit Sicherheit straff gespannt werden. Infolge
der verstellbaren Lagerung der Preßwalzen 14, 14' sowie der Formwalze 16' kann der
Preßdruck für das Profilieren der Kunststoffstränge 13, 13' sowie für deren Zusammenpressen
und Verschweißen weitgehend geregelt werden.
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Ferner wird durch die verstellbare Lagerung der Formwalze 16' ein
Volumenausgleich je nach Stärke der Blockzähne 22, 22' des Zahnriemens 21 ermöglicht.
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Die Formwalzen 16, 16' erhalten zweckmäßig eine -elektrische Heizvorrichtung,
die auch an den Preßwalzen 14, 14' vorgesehen sein kann, um die beiden die Düsen
12, 12' verlassenden Kunststoffstränge 13, 13' bis zu ihrem Verschweißen im plastischen
Zustand zu halten.
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Um in den Blockzähnen 22, 22' eine Ausnehmung anzubringen, beispielsweise
für die Aufnahme der Querstäbe eines Stabrostförderbandes, kann die Vorrichtung
gemäß den Ausführungsformen der Fig.5 bis 10 ausgebildet werden.
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Wie Fig.5 zeigt, ist die glatte Preßwalze 14 der ersten Ausführungsform
durch eine an ihrem Umfang mit Querrippen 113 versehene Preßwalze 114 ersetzt. Die
schräg unterhalb dieser angeordnete Formwalze 116 weist eine zahnartige Profilierung
115 auf, in die der plastische Kunststoffstrang 13 durch die Querrippen 113 der
Preßwalze 114 gedrückt wird. Dadurch erhält der Kunststoffstrang 13 an seiner Innenseite
Quernuten 117 und an seiner Außenseite die entsprechend dem Profil 115 der Formwalze
116 abgerundeten Zähne 118.
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Der andere in der Zeichnungsebene rechte Kunststoffstrang 13' wird
in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform durch die glatte Preßwalze
14' in die Verzahnung 115' der Formwalze 116' gepreßt und ist an seiner Innenseite
glatt.
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Die beiden Kunststoffstränge 13, 13' werden durch die beiden Formwalzen
116, 116', zwischen denen die straff gespannten Stahlseilel7 durchlaufen, zusammengedrückt
und miteinander verschweißt, wobei
die plastische Masse des Kunststoffstranges 13'
gegen die Innenseite des mit den Quernuten 117 versehenen Kunststoffstranges 13
gepreßt wird. Die Quernuten 117 werden dadurch zu Löchern 119 von kreisförmigem
Querschnitt umgewandelt, die die ganze Breite des Zahnriemens 121 durchsetzen.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind die Zähne 115' der Formwalze
116' um etwa eine halbe Zahnteilung gegenüber den Zähnen 115 der Formwalze 116 versetzt,
so daß die Blockzähne 120 des rechten Kunststoffstranges 13' beim fertigen Zahnriemen
gegenüber den Zähnen 118 des anderen Kunststoffstranges auf Lücke liegen.
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Um sicherzustellen, daß die in dem Zahnriemen 121 angebrachten Löcher
119 einen genauen Kreisquerschnitt erhalten, können in den Zahnriemen 121 vor dem
Verschweißen zylindrische Hohlkerne 122 eingesetzt werden. Hierfür ist die in Fig.
6 bis 10 veranschaulichte zusätzliche Vorrichtung vorgesehen.
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In dieser Vorrichtung sind die Hohlkerne 122 in einem Magazin 123
untergebracht, das oberhalb der Druckzone etwa in der Symmetrieebene der beiden
Formwalzen 116, 116' angeordnet ist. Dieses Magazin befindet sich zwischen zwei
endlosen Greiferketten 124, 124'. Jede Kette läuft über die beiden senkrecht untereinander
angeordneten Kettenräder 125, 126 sowie ein seitlich zur Formwalze 116 angeordnetes
Kettenrad 127. Die Kettenglieder 128 umschließen, wie aus F i g. 10 ersichtlich,
eine Hülse 129, in der eine unter der Wirkung einer Schraubenfeder 130 stehende
Stange 131 verschiebbar geführt ist, deren äußeres Ende mit einer eine Rolle 132
tragenden Gabel 133 verbunden und deren linkes, den Formwalzen 116, 116' zugewendetes
Ende als kegelförmig auslaufender Zentrierbolzen 134 ausgebildet ist.
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Neben den beiden Formwalzen 116, 116' ist je eine Kurvenschiene 135
angeordnet, an denen die Rollen 132 der Ketten 124, 124' anlaufen, wodurch die Zentrierbolzen
134 von beiden Seiten in die Hohlkerne 122 eingedrückt werden und diese innerhalb
der von den Zähnen 113 der Preßwalze 114 erzeugten Quernuten 117 zentrieren, wie
dies in Fig.10 gestrichelt angedeutet ist.
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Die Ketten 124, 124' sind zusätzlich zwischen zwei senkrechten Schienen
136 geführt (F i g. 8). Um die Hohlkerne 122 genau in die Quernuten 117 zu bringen,
sind auf den Wellen 39, 39' der beiden Formwalzen 116, 116' Führungsscheiben 137,
137' befestigt, die an ihrem Umfang Quernuten 138, 138' aufweisen, in die die einzelnen
Hohlkerne 122 eingreifen, so daß sie genau in die Quernuten 117 des Kunststoffstranges
13 gelangen.
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Die Hohlkerne 122 werden durch die Formwalzen 116, 116' zwischen
die beiden Kunststoffstränge 13, 13' gepreßt und sichern die genaue Form und den
genauen Abstand der in den Zähnen 118 gebildeten Löcher 119. Da die Hohlkerne 122
eine glatte Oberfläche haben, binden sie sich nicht mit der um sie herumgepreßten
Kunststoffmasse. Sie können nach Erkalten des Zahnriemens 121 wieder ausgestoßen
und beliebig oft benutzt werden.
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Die Hohlkerne 122 können je nach dem gewünschten Querschnitt der
Löcher 119 ausgebildet sein und auch eine halbzylindrische oder andere Gestalt haben.
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Sie können auch massiv sein, in welchem Falle sie an ihren Enden Ausnehmungen
zur Aufnahme der Zentrierbolzen 134 erhalten.
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Mit der Vorrichtung gemäß F i g. 5 bis 10 werden nur in einem Kunststoffstrang
13 des Zahnriemens 121 dùrchgehende Löcher 119 erzeugt. Man kann aber die VorrichtUng
auch in der Weise ausbilden, daß die an beiden Seiten des Zahnriemens befindlichen
Blockzähne durchgehende Löcher erhalten, in welchem Falle die Preßwalze 14' und
die Formwalze 116' die gleiche oder ähnliche Ausgestaltung wie die syrnmetrisch
zu ihnen liegende Preßwalze 114 und Formwalze 116 erhalten. Hierbei brauchen lediglich
die Greiferketten so ausgebildet zu werden, daß sie statt des einen Kerns 122 gleichzeitig
zwei Kerne in die Preßzone einführen.
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Die weitere Ausgestaltung dieser Vorrichtung entspricht derjenigen
des ersten Ausführungsbeispiels.
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So kann der Zahnriemen 121 mittels dessen Verzahnung angepaßter Zahnräder
nach Art der beiden Zahnräder 24, 24' der ersten Ausführungsformen den nötigen Vorschub
erhalten.
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Nach dem durch die Erfindung aufgezeigten Verfahren lassen sich Zahnriemen
aus thermoplastischem Kunststoff von praktisch unbegrenzter Länge mit beliebigen
Formen der Bloclçzähne ausbilden, die sowohl massiv als auch mit Löchern versehen
sein können. Derartige Zahnriemen haben in der Technik eine vielseitige Verwendungsmöglichkeit
und sind wegen ihrer Erzeugung in einem fortlaufenden Arbeitsgang verhältnismäßig
preiswert und ermöglichen dadurch eine große Wirtschaftlichkeit.