DE3238266C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden der Enden eines faserverstärkten Kunststoffriemens - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden der Enden eines faserverstärkten Kunststoffriemens

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Abstract

Um als Meterware hergestellte Kunststoffriemen, insbesondere Zahnriemen, zu Endlosriemen zusammenzufügen, werden die entsprechenden Riemenenden mit jeweils gleichen Winkeln derart spitz zugeschnitten, daß die Schnittflächen rechtwinklig zu der Riemenvorder- bzw. -rückseite und in einem spitzen Winkel zu den Riemenflanken verlaufen. Die so entstandenen Schnittflächen an den Riemenenden werden über ihre gesamte Länge aneinanderliegend miteinander verklebt. Die Vorrichtung hierzu enthält eine Auflageeinrichtung sowie eine Anpreßeinrichtung, mit der die Riemenenden auf die Auflageeinrichtung während des Verklebens niederdrückbar sind.

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Aus der DE-OS 29 20 904 ist eine Vorrichtung zum Verbinden der Enden eines faserverstärkten Zahnriemens aus thermoplastischem Kunststoff bekannt, die ein beheizbares Formunterteil aufweist, in der den Zähnen des Zahnriemens entsprechende Vertiefungen eingearbeitet sind. Das Formoberteil enthält einen in einem Fenster des Formoberteils verschiebbaren Stempel, der bei geschlossener Form auf das Formunterteil zu bewegbar ist. In die solchermaßen ausgebildete Vorrich- eo tung wird der Zahnriemen derart eingelegt, daß sich seine beiden zu verbindenden Enden im Bereich des Fensters des Formoberteils überlappen, d. h. das eine Riemenende liegt mit seinen Zähnen auf der Rückseile des anderen Riemenendes auf.
Durch Beheizen und gleichzeitiges Niederdrücken des Stempels wird der Zahnriemen im Bereich der Überlappungsstelle neu geformt und es wird ihm eine äußere Gestalt aufgeprägt, wie sie im übrigen Bereich des Zahnriemens vorliegt Das dabei auftretende überschüssige Material tritt über entsprechende Kanäle im Formunterteil aus.
Wegen der anfänglichen Überlappung der Riemenenden befindet sich in diesem Bereich die Faserverstärkung beider Riemenenden im Abstand zueinander, der der Dicke des Zahnriemens entspricht Dieser Abstand zwischen den Faserverstärkungen der beiden Riemenenden wird zwar beim Niederdrücken des Stempels und dem Umformen des Riemenmaterials verändert, doch bleibt grundsätzlich zwischen den Faserverstärkungen ein mehr oder weniger großer Abstand bestehen, der dazu führt, daß keine der beiden Faserverstärkungen mehr in der neutralen Zone des Riemens verläuft Sobald diese Verbindungsstelle nunmehr auf Biegung beansprucht wird, werden die Fasern der einen Lage auf Druck und die Fasern der anderen Lage auf Zug beansprucht Da aber die Faserverstärkung üblicherweise möglichst keine Elastizität aufweisen darf, kommt es im Bereich der Verbindungsstelle beim Betrieb des Zahnnemsns alsbald zu AblösungscrschcinungeR zwischen der Faserverstärkung und dem umgebenden Material des Zahnriemens. Wenn die Ablösung hinreichend weit fortgeschritten ist, erfolgt im Bereich der Verbindungsstelle die Kraftübertragung nicht mehr über die Faserverstärkung, sondern nur noch ausschließlich über das Riemenmaterial, da- aber keine so hohen Kräfte zu übertragen vermag und entweder reißt oder eine starke Überdimensionierung des Zahnriemens erforderlich macht
Aus der DE-OS 15 04 794 ist ein Verfahren zum Verbinden der Enden von Förderbändern bekannt, die aus mit Kunststoff verstärktem Textilstoff bestehen. Hierbei werden die zu verbindenden Bandenden zueinander komplementär fingerartig zugeschnitten, so daß die Finger des einen Bandendes zwischen die Finger des anderen Bandendes lückenlos eingreifen. Die Verbindungsstelle wird anschließend mit einer Bandage aus ebenfalls kunststoffverstärktem Textilstoff uir T'ickelt und sodann bis zum Vulkanisieren aufgeheizt
Es versteht sich, daß eine solche Verfahrenstechnik auf Flachriemen beschränkt ist und bei Zahnriemen nicht angewendet werden kann. Darüber hinaus sind auch hier, wie bei dem oben genannten Verfahren, Ablöseerscheinungen zu befürchten, denn die Textilverstärkung der Bandage verläuft nicht in der neutralen Zone des Bandes.
Ohne die Bandage tritt andererseits aber ein deutlicher Zugfestigkeitsverlust auf, insbesondere dann, wenn die Riemenverstärkung nicht eine textile Struktur aufweist, sondern von in Zugrichtung verlaufenden Fasern gebildet ist. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß bei einer Fingerzinkenverbindung zu viele Verstärkungsfasern pro Flächenelement geschnitten sind, und zwar bezogen auf eine Ebene rechtwinklig zur Riemenlängsachse. Wird eine solche Verbindungsstelle auf Zug beansprucht, treten auch hier wieder Ablöseerscheinungen zwischen dem Riemenmaterial und der Faserverstärkung auf, weil, bezogen auf die Riemenquerschnittsfläche an der Verbindungsstelle, deutlich weniger Fasern die Kraft übertragen.
Die im Maschinenbau mittlerweile weit verbreiteten endlosen Zahnriemen mit Faserverstärkung bedingen deshalb bislang, daß sie auch als endlose Riemen hergestellt werden, weil sonst die Zugfestigkeit der Faserverstärkung nicht ausgenutzt werden kann.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, das eingangs genannte Verfahren derart weiterzubilden, daß eine Verbindungsstelle mit höherer Festigkeit erzielt wird.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst, während die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 4 gekennzeichnet ist
Durch die Art der Schnittstelle wird sichergestellt, daß die Fasern in dem Kunststoffriemen auch an der Schnittstelle nicht überlappen und in der neutralen Zone liegen bleiben. Der spitzwinklige Zuschnitt der Riemenenden führt ferner zu einer sehr langen und haltbaren Klebestelle, wobei, über die Breite des Riemens gesehen, pro Flächenelement nur sehr wenige, theoretisch nur jeweils eine Faser, geschnitten ist Die benachbarten Fasern sind in diesem Bereich ungeschnitten und können voll die Zugkraft übertragen bzw. in das Riemenmaterial einleiten. Schließlich hat der spitzwinklige, von einer Riemennanke zur anderen verlaufende Schnitt den Vorteil, daß beim Umlenken des Riemens iu Rollen jeweils nur ein kleiner Ausschnitt der gesamten Verbindungsfläche auf Biegung beansprucht ist
Bei einem Zahnriemen sollte die Länge der Schnittfläche sich über wenigstens zehn Zähne erstrecken. Eine ausreichende Länge der Schnittfläche wird andererseits erzielt, wenn der Winkel zwischen der Schnittfläche und den Riemenflanken zwischen 2° und 10" beträgt, wobei mit abnehmendem Winkel die Länge der Schnittfläche zunimmt
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird sichergestellt, daß die Riemenenden während des eigentlichen Schweiß- oder Klebevorgangs in ihrer richtigen Lage zueinander gehalten sind und auch in dieser Lage angedrückt werden können.
Im einfachsten Falle hat die Auflageeinrichtung dabei die Gestalt einer länglichen geraden Schiene, deren Breite gleich oder geringfügig kleiner als die Breite des zu verklebenden oder verschweißenden Kunststoffriemens ist und auf die die Vorder- bzw. Rückseite des Kunststoffriemens auflegbar ist. Der Kunststoffriemen kann hierdurch über die gesamte Länge der Verbindungsstelle unterstützt werden und bekommt nicht etwa währenü die Verklebens oder Vtrschweißens eine unerwünschte gekrümmte Form.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel de? Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 eine Vorrichtung zum Verkleben eines Zahnriemens in stark schematisierter perspektivischer Darstellung und
F i g. 2 die Vorrichtung nach F i g. 1 in einer Draufsicht.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Vorrichtung 1 zum Verkleben oder Verschweißen eines schräg geschnittenen faserverstärkten Zahnriemens 2 mit einer an der Vorder- bzw. Unterseite ausgebildeten Zähnung 3 veranschaulicht Die Vorrichtung 1 enthält eine Auflageeinrichtung 4, auf der die Vorderseite des Zahnriemens 3 aufliegt sowie eine Anpreßeinrichtung 5, mit der der Zahnriemen 2 auf der Auflageeinrichtung 4 während des Verklebens fixiert ist.
Die Auflageeinrichtung 4 wird von einer auf einem nicht veranschaulichten Sockel angeordneten geraden Schiene 6 gebildet, die wenigstens so iang wie die Klebe- bzw. Schweißstelle .Ki und deren Breite etwa der Breite des Zahnriemens 2 entspricht bzw. geringfügig kleiner ist Auf ihrer der die Zahnung 3 tragenden Vorderseite des Zahnriemens 2 gegenüberliegenden Seite trägt die Schiene 6 eine zu der Zahnung 3 komplementäre Zahnung 7, deren einzelne Zähne quer zu der Längsrichtung der Schiene 6 verlaufen.
Die Anpreßeinrichtung 5 enthält zwei neben den Flanken des Zahnriemens 2 verlaufende Backen 8 und 9, die parallel im Abstand zueinander stehen. Dabei ist
ίο wenigstens eine der Backen 8 oder 9 in entsprechenden, nicht veranschaulichten. Führungen gelagert und in Richtung auf die entsprechende Flanke des Zahnriemens 2 zustellbar.
Die Anpreßeinrichtung 5 enthält ferner eine gegenüber der Auflageeinrichtung 4 befindliche gerade Andruckplatte 10, deren dem Zahnriemen 2 zugewandte Seite entsprechend der Rückseite des Zahnriemens 2 glatt ausgebildet ist Die Andruckplatte 10 ist ebenfalls in entsprechenden Führungen gelagert und auf die Rückseite des Zahnriemens 2 zustellbar, derart daß der Zahnriemen 2 zwischen der Schiene 6 -."nd der Andruckplatte 10 eingeklemmt werden kann. L»;e Andruckplatte 10 enthält elektrische Heizeinrichtung«!, deren Anschlußdrähte bei 11 und 12 veranschaulicht sind. Zusätzlieh zu der Heizeinrichtung in der Andrückplatte 10 kann eine weitere Heizeinrichtung in der Auflageschiene 6 vorgesehen sein, so daß der Zahnriemen 2 während des Klebens sowohl von der Vorder- als auch von der Rückseite her erwärmt werden kann.
Zum Verkleben oder Verschweißen eines beispielsweise aus Polyurethan bestehenden faserverstärkten Zahnriemens 2 zu einem Endlosriemen werden zunächst die miteinander zu verbindenden Riemenenden, wie bei 13 und 14 veranschaulicht mit jeweils gleichen Winkeln λ spitzwinklig zugeschnitten. Es entsteht damit sowohl an dem Riemenende 13 als auch an dem Riemenende 14 jeweils eine ebene Schnittfläche 15 und 16, die rechtwinklig zu der Vorder- bzw. Rückseite des Zahnriemens 2, jedoch unter einem spitzen Winkel λ zu den Flanken des Zahnriemens 2 verläuft. Die beiden geraden Schnittflächen 15 und 16 sind dabei so gewählt, daß, wenn die Schi !«flächen über ihre gesamte Länge, wie in den Figuren gezeigt, aneinanderliegen, die einander entsprechenden Zahnabschnitte an den Riemenenden 13 und 14 der Zahnung 3 miteinander fluchten, so daß der Zahnriemen 2 im Bereich der Klebestelle kein», Breitenänderung erfährt, wenn die Zahnabschnitte aufeinander ausgerichtet sind.
Um eine möglichst große Festigkeit der Verbindungsstelle zu erreichen, wird λ klein gewählt, damit sich eine lange Schnittfläche 15 bzw. 16 ergibt, λ liegt dabei zweckmäßigerweise zwischen 2° und 10° und sollte andererseits aber auch so gewählt sein, daß sich die Schnittfläche 15 bzw. 16 über wenigstens zehn Zähne erstreckt.
Der solchermaßen zugerichtete Zahnriemen 2 wird an seinen Schnittflächen 15, 1.6 mit dem Kleber bestrichen, und er wird dann mit seinen zu verbindenden Enden 13,14 in die Vorrichtung 1 eingelegt, derart, daß wie in den Figuren gezi Igt, die Schnittflächen 15 und 16 sich vollständig innerhalb der Vorrichtung 1 befinden. Wenn beispielsweise die Backe 8 starr mit der Auflageschiene 6 verbunden ist und die Backe 9 zustellbar ausgeführt ist, wird das Riemenende 14 entsprechend in die Zahnung 7.eingelegt und an die Backe 8 angedrückt, woraufhin dann das Rie.penende 13 in die Vorrichtung 1 kommt. Nunmehr wird die Andruckplatte 10 auf die Rückseite des Zahnriemens 2 abgesenkt und der Zahn-
riemen 2 mit seinen Riemenenden 13 und 14 zwischen der Auflageschiene 6 und der Andrückplatte 10 fixiert. Anschließend wird die Backe 9 auf die entsprechende Flanke des Zahnriemens 2 zugestellt und damit werden die beiden Schnittflächen 15 und 16 für den Klebevorgang aufeinandergedrückt. Zum Verfestigen der Klebeverbindung wird nunmehr die Heizeinrichtung eingeschaltet und der Zahnriemen 2 im Bereich der Klebestelle entsprechend aufgeheizt.
Sobald der Klebevorgang abgeschlossen ist und die Klebestelle die nötige Festigkeit erreicht hat, wird der Zahnriemen 2 aus der Vorrichtung I entnommen. Die erhaltene Klebestelle hat wegen der großen Schnittfläche eine sehr gute Festigkeit und wird auch, wenn der Zahnriemen 2 um Umlenkrollen mit einem geringen Durchmesser läuft, nicht zerstört. Außerdem treten an dem solchermaßen geklebten Zahnriemen 2 keine Dimensionsänderungen im Bereich der Klebestelle auf. d. h. er ist dort weder breiter noch dicker als in seinem übrigen Verlauf. Schließlich bleiben durch die Art der Klebung die Fasern, die den Zahnriemen 2 in der Nähe seiner Rückseite verstärken, in der neutralen Faser, was der Festigkeit der Klebestelle zugute kommt.
Mit einer derartigen Vorrichtung 1 ist es auch möglich, die Riemenenden 13,14 an ihren Schnittflächen 15, 16 miteinander zu verschweißen. Hierzu wird die Vorrichtung 1 auf die jeweilige Klebe- bzw. Schmelztemperatur aufgeheizt und anschließend bis zum erneuten Verfestigen des Zahnriemenmaterials abgekühlt, ehe sie geöffnet wird. Für Polyurethan liegt die Temperatur jo zwischen 150° bis
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Verbinden der Enden eines faser- oder drahtverstärkten Kunststoffriemens, insbesondere eines Zahnriemens zu einem Endlosriemen, bei dem der Riemen rechtwinklig zu der Riemenvorder- bzw. -rückseite zugeschnitten wird, wobei jede der Schnittflächen eine Ebene bildet und die Schnittflächen der Riemen unter jeweils gleichem Winkel zu den Riemenflanken verlaufen und die Riemenenden beim Verbinden zusammengehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Riemenenden unter einem spitzen Winkel zugeschnitten werden, und daß die beiden Riemenenden über die gesamte Länge ihrer Schnittfläche aneinanderliegend miteinander durch Verkleben bzw. Verschweißen verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnriemen Ober wenigstens zehn Zähne geschnitten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Winkel ein Winkel zwischen 2° und 10° gewählt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer etwa der Länge der Verbindungsstelle entsprechenden Auflageeinrichtung sowie einer etwa der Länge der Verbindungsstelle entsprechenden und auf die Auflageeinrichtung zustellbaren Andruckplatte, durch die die Riemenenden auf der Auflageeinrichtung !"xierbar sind, wobei die den zu verbindenden Riemenenden zugewandte Seite der Auflageeinrichtung und der Andrückplatte an die Oberflächengestalt des K.unststoffrienv~ns angepaßt ist, sowie mit zwei parallel zu den Ritmenflanken verlaufenden geraden Backen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Backe (8,9) auf die zugehörige Riemenflanke zustellbar und andrückbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Auflageeinrichtung (4) geringfügig kleiner als die Breite des zu verbindenden Kunststoffriemens (2) ist
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