DE3406123A1

DE3406123A1 - Endloser riemen od. dgl. sowie verfahren und vorrichtung zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE3406123A1
Application number: DE19843406123
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. Dr. Hanschen; Wolfgang Heeren; Jobst-Heino Dipl.-Chem. Dr. Hübner; Bernd Dipl.-Phys. Dr. 2890 Nordenham Lammers
Original assignee: Norddeutsche Seekabelwerke GmbH
Current assignee: Norddeutsche Seekabelwerke GmbH
Priority date: 1984-02-21
Filing date: 1984-02-21
Publication date: 1985-08-22
Also published as: DE3406123C2

Description

Endloser Riemen od. dgl. sowie Verfahren und
Vorrichtung zu dessen Herstellung Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines endlosen Riemens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, auf einen endlosen Riemen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 10 sowie auf eine Vorrichtung zur Herstellung eines endlosen Riemens gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 19, 23 bzw. 27.
Unter "endloser Riemen" werden hier Riemen wie beispielsweise Keilriemen, Zahnriemen, Gurte, Bänder od. dgl. verstanden.
Es ist bereits bekannt (EP-A-O 021 054), armierte Profilbänder herzustellen, bei denen die Armierung aus einer zugfesten Einlage und das restliche Profilband aus extrudierbarem Material, wie z. B. Kunststoffgbesteht. Die Armierung ist hierbei allseitig von dem Kunststoff ummantelt und liegt in der neutralen Zone. Will man aus solchen Profilbändern einen endlosen Riemen herstellen, so war es bisher üblich, zwei glatt abgeschnittene Enden des Profilbandes miteinander zu verbinden, beispielsweise durch Verkleben, Vulkanisieren od. dgl. Die zugfeste Einlage war an der Verbindungsstelle nicht durchgehend verbunden, so daß im Bereich der Verbindungsstelle nicht die volle Zugfestigkeit gewährleistet ist.
Auch ist es denkbar, endlose Riemen mit Armierung dadurch herzustellen, daß die Armierung in einen geschlossenen Formhohlraum eingesetzt und anschließend der Formhohlraum mit Kunststoff od. dgl. ausgegossen wird. Naturgemäß muß dann für jede Riemenlänge eine eigene (teure) Form vorhanden sein.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen endlosen Riemen aus einem endlichen Riemen zu schaffen, der hochbelastbar ist, hohe Standfestigkeit aufweist und in einfacher Weise in beliebigen Längen bzw. Durchmessern herstellbar ist. Weiterhin sollen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen endlosen Riemens angegeben werden.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil der Patentansprüche 1, 10, 19, 23 bzw. 27 angegebenen Merkmale in verfahrensmäßiger, sachanspruchsmäßiger bzw. vorrichtungsmäßiger Weise gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines (Zahn-)Riemens nach dem ersten Verfahrensschritt nach der Erfindung; Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht eines fertiggestellten (Zahn-)Riemens nach der Erfindung; Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf eine Variante eines (Zahn-)Riemens nach der Erfindung; Fig. 4 eine Vorrichtung zur Durchführung des ersten Verfahrensschrittes nach der Erfindung und Fig. 5 eine Vorrichtung zur Durchführung des zweiten Verfahrensschrittes nach der Erfindung.
Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren bezeichnen gleiche Teile.
Obwohl im nachfolgenden Ausführungsbeispiel auf einen Zahnriemen Bezug genommen wird, sei darauf hingewiesen, daß in analoger Ausgestaltung auch sonstige Riemen oder Gurte wie z. B. Keilriemen, flache Bänder etc. hergestellt werden können.
Als Ausgangsmaterial verwendet die Erfindung einen endlichen Riemen 1 mit einer verstärkenden, zugfesten Einlage 2, wie er gemäß der EP-A-O 021 054 gefertigt werden kann. Die Einlage 2 kann aus einzelnen oder zu Bündeln zusammengefaßten Fasern aus Keflar (Kohlenstoff-Faser), Metalldrähten oder Textilfasern bestehen sowie auch aus entsprechenden Geweben oder Geflechten. Die Einlage liegt hierbei in der sogenannten "neutralen Zone" des fertigen Riemens. Die Ummantelung der Einlage 2 besteht aus extrudierbarem Kunststoff, Gummi oder sonstigen geeigneten Materialien. Die Einlage 2 weist gegenüber dem sie ummantelnden Material eine mechanische Vorspannung auf, damit bei Beanspruchung des Riemens die Einlage ohne wesentliche Verformung des sie ummantelnden Materiales Zugkräfte aufnehmen kann. Bei den Zahnriemen der Fig. 1 sind in gleichmäßigen Abständen Zähne 3 und Zahnlücken 4 an einer Seite des Riemens 1 vorgesehen.
Nach der Erfindung werden nun freiliegende bzw. zuvor freigelegte Enden 5 der Einlage 2, die aus den Riemenenden 6 des ummantelnden Materiales herausragen, miteinander verknotet, so daß der Knoten 7 eine feste, durch Zug belastbare Verbindung schafft. Hierbei werden die Riemenenden 6 in vorbestimmtem Abstand 8 gehalten. Besitzt die Einlage 2 mehrere Fasern, so werden die Fasern einzeln oder zu Bündeln zusammengefaßt längengleich verknotet.
Besteht die Einlage 2 aus einem einzigen Zugstrang, so kann die gesamte Einlage auch mit einem einzigen Knoten verbunden werden.
Bei Zahnriemen werden die Knoten vorzugsweise in einem Zahn 3 untergebracht, können aber auch auf mehrere nebeneinanderliegende Zähne 17, 19 (Fig. 3) verteilt sein.
Mit der Anordnung der Knoten 7 bzw. 20..25 in den Zähnen wird die mechanische Beanspruchung des kraftschlüssigen Teils der Verbindungsstelle auf ein Minimum reduziert.
Alle zwangsläufig vorkommenden mechanischen Belastungszustände wie z. B. Zug, Druck, Biegung, Walken, Reibung werden im Bereich der Zähne am wenigsten wirksam.
Die Knoten können von Hand hergestellt werden oder auch mit im Handel erhältlichen Knotgeräten. Im letzteren Fall ist eine bessere Gleichmäßigkeit und insbesondere die Längengleichheit der freiliegenden Enden 5 und des Knotens 7 besser gewährleistet. Auch der Knoten 7 liegt in der neutralen Zone, d. h. er hat gegenüber einer (Außen-)Seite des Riemens den gleichen Abstand 9 wie die Einlage 2.
Wie aus Fig. 3 deutlicher hervorgeht, werden einzelne Stränge 11..16 der Einlage 2 einzeln verknotet (Knoten 20 bis 25), wobei die Knoten in Längsrichtung des Riemens 1 gegeneinander versetzt angeordnet sind. So sind in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 die Knoten 20, 21, 22 im Bereich eines Zahnes 17 angeordnet, während die Knoten 23, 24 und 25 im Bereich eines hierzu benachbarten und durch eine Zahnlücke 18 getrennten Zahnes 19 angeordnet sind. Der wechselseitige Abstand 26 der Knotengruppen 20 bis 22 bzw. 23 bis 25 entspricht dem Mittenabstand zweier benachbarter Zähne 17, 19.
Die Vorrichtung 29 gemäß Fig. 4 dient zur Halterung der miteinander zu verbindenden Riemenenden während des Verknotens. Diese Vorrichtung 29 besitzt zwei spiegelsymmetrische Formhälften 30 und 31 sowie einen Distanzhalter 32, der an seinem unteren Ende ein Anschlußorgan 33 aufweist.
Die Formhälften 30 und 31 besitzen Ausnehmungen, die der Kontur des Riemens angepaßt sind, also hier Vorsprünge 36 und Vertiefungen 37, welche den Zahnlücken 4 bzw. den Zähnen 3 der Riemen entsprechen. Die miteinander zu verbindenden Riemenenden werden in diese Ausnehmungen eingelegt, so daß die Riemenenden 6 in einer Ebene mit Stirnflächen 34 der Formhälften liegen. Der Abstand der beiden Formhälften bzw. der Abstand der aufeinander zuweisenden Flächen der miteinander zu verbindenden Riemenenden wird durch den Distanzhalter 32 bestimmt,im Bereich dessen Stirnfläche 35 dann der Knoten 7 mit den freiliegenden bzw. zuvor freigelegten Enden 5 der Einlage 2 gefertigt wird. Die Maßhaltigkeit der Knoten kann entweder dadurch bestimmt werden, daß die Stirnfläche 35 des Distanzhalters 32 exakt in der gemeinsamen Ebene der Riemenenden 6 und der Stirnflächen 34 der Formhälften 30 und 31 liegt,oder indem die Stirnfläche 35 aus dieser Ebene herausgeschoben wird, wodurch die Länge der Enden 5 der Einlage 2 variierbar ist.
Grundsätzlich ist bei dem Verknoten zu beachten, daß die bei der Riemenherstellung in die Zugstränge eingebrachte Vorspannung auch in jeder Verbindungsstelle (Knoten 7) eingehalten ist. Die Vorspannung der verknoteten Zugstränge wird dadurch vorgegeben, daß der beim Verknoten zwischen den Riemenenden angeordnete Distanzhalter in der Dicke um ein empirisch ermitteltes Maß dünner gehalten wird,als es für die Einhaltung der Zahnbreite erforderlich ist. Beim Einlegen in die mit genauer Zahnteilung versehene Vorrichtung gemäß Fig. 5 werden dann die freiliegenden verknoteten Zugstränge zwangsläufig gereckt. Bei Riemen mit glatter Oberfläche,wie z. B. bei Keilriemen ohne Zähne,werden die verknoteten Enden in der Vorrichtung analog Fig. 5 unter Zugspannung gehalten.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 4 ist spiegelsymmetrisch zu einer Mittelebene 38 aufgebaut und besitzt an der der Verknotungsstelle abgewandten Seite eine Aufweitung 39, die das Einschieben des Distanzhalters 32 erleichtert und eine Aufnahme des Anschlußorganes 33, welches beispielsweise mit einer Kolben-Zylinder-Anordnung verbunden sein kann, erlaubt.
Der verknotete Riemen gemäß Fig. 1 bzw. Fig. 3 (Halbfabrikat) wird in einer Vorrichtung gemäß Fig. 5 zum fertigen Riemen verbunden. Hierzu wird der Zwischenraum zwischen den Enden 6 der Riementeile mit elastischem Werkstoff wie z. B. Kunststoff aufgefüllt, wobei die Auffüllmasse die freigelegten Enden 5 und den Knoten 7 ummantelt und die Verbindung zwischen den Riemenenden 6 herstellt. Die Auffüllmasse besteht vorzugsweise aus schmelzbarem Material, das sich unter Hitze- und ggf. Druckeinwirkung optimal mit dem elastischen Material der vorgefertigten Riemen verbindet.
Die Vorrichtung 40 gemäß Fig. 5 besteht aus zwei Formhälften 41 und 42, die Ausnehmungen 45,46 für die Aufnahme der miteinander zu verbindenden Riemenenden und das Auffüllmaterial aufweisen. Im einzelnen ist für die Fertigung von Zahnriemen vorgesehen, daß die Formhälfte 41 eine Nut 43 mit gradlinigen Wänden aufweist, während die Formhälfte 42 eine Nut mit Vorsprüngen 44 und Vertiefungen 45 besitzt, die der Kontur des Zahnriemens angepaßt sind. Der verknotete Zahnriemen 1 wird nun in die Vorrichtung 40 eingelegt, wobei bei Herstellung des Knotens der Abstand 8 (Fig. 1) so gewählt wurde, daß bei in die Vorrichtung 40 eingelegtem Riemen die Einlage 2 und der Knoten 7 im Bereich der noch aufzufüllenden Verbindungsstelle unter einer Zug-Vorspannung stehen. Sodann wird der auszufüllende Bereich mit Auffüllmasse gefüllt, beispielsweise durch Einlegen von zwei Formstücken 27 und 28, durch Einspritzen von vorplastiziertem Material, Einfüllen von Granulat usw.
Beide Formhälften 41 und 42 besitzen hier im Bereich der Verbindungsstelle jeweils eine Heizeinrichtung 47 bzw. 48, mit welchen das Material im Bereich der Verbindungsstelle erwärmt wird, wodurch ein Verschweißen bzw. ein sonstiger Verbindungsvorgang wie Vulkanisieren, Polymerisieren etc.
stattfindet. Nach Auskühlen und damit Verfestigung des gesamten Materiales im Bereich der Verbindungsstelle kann der fertige Riemen gemäß Fig. 2 dann entnommen werden.
Vorzugsweise sind die Formhohlräume der Vorrichtung 40 mit Trennmitteln, beispielsweise Teflon beschichtet, um ein Verkleben des Riemens mit der Form zu verhindern.
Der fertige Riemen ist in Fig. 2 dargestellt, wobei hier davon ausgegangen wurde, daß als Verbindungsmaterial zwei Einlegestücke 27 und 28 verwendet werden, die beidseitig an die Einlage 2 bzw. den Knoten 7 angrenzen und gleichzeitig einen Zahn des Zahnriemens bei gleichzeitiger vollständiger Auffüllung der vorhandenen Lücke bilden.
Der nach der Erfindung gefertigte Riemen hat durch das Verknoten keine Unterbrechung in der Zugeinlage und gewährleistet daher optimale Zugfestigkeit und Dauerstandfestigkeit. Durch vorgespannte Zug stränge beim Behandeln in der Vorrichtung 40, beispielsweise beim Schweißvorgang, wird eine genaue Teilung des Zahnriemens bei späterer Belastung der Verbindungsstelle sowie das Verbleiben der Einlage und des Knotens in der neutralen Zone gewährleistet. Die Verbindungsstelle wird beim Biegewechsel wenig beansprucht und ermöglicht aufgrund ihrer geringfügigen Längenausdehnung die Verwendung einer kleinen Schweißform. Durch diese direkte Verbindung der Einlage ergeben sich auch gleiche mechanische Eigenschaften über die gesamte Riemenlänge.
Sämtliche in der Beschreibung, den Patentansprüchen und der Zeichnung dargestellten technischen Einzelheiten können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste 1 Riemen 2 Einlage 3 Zahn 4 Zahnlücke 5 Freigelegte Enden (von 2) 6 Riemenenden 7 Knoten 8 Abstand 9 Abstand 10 Teilungsebene

11)

12 ) Faser bzw.

13 ) Faserbündel

14

15

16

17 Zahn 18 Zahnlücke 19 Zahn

20

21 ) Knoten

22

23 )

24

25 )

26 Versatz 27 Verbindungsstück 28 Verbindungsstück 29 Einspannvorrichtung 30 Formhälfte 31 Formhälfte 32 Distanzhalter 33 Anschlußorgan (von 32) 34 Stirnfläche (von 30,31) 35 Stirnfläche (von 32) 36 Vorsprung 37 Ausnehmung 38 Mittelebene 39 Aufweitung 40 Verbindungsvorrichtung 41 Formhälfte 42 Formhälfte 43 Nut 44 Vorsprung 45 Ausnehmung 46 Ausnehmung 47 Heizeinrichtung 48 Heizeinrichtung - Leerseite -

Claims

Endloser Riemen od. dgl. sowie Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines endlosen Riemens, Gurtes od. dgl., insbesondere eines Zahnriemens aus elastischem Werkstoff, vorzugsweise (gießfähigem) Kunststoff mit eingebetteter (zugfester) Einlage, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zunächst ein endlicher Riemen mit Einlage gefertigt wird, daß freie Enden der Einlage miteinander verknotet werden und daß die Enden des elastischen Werkstoffes anschließend miteinander verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Knoten so gesetzt werden, daß die gegenüberliegenden Enden des elastischen Werkstoffes in vorbestimmtem Abstand zueinander liegen und daß der hierdurch gebildete Zwischenraum zwischen den gegenüberliegenden Enden des elastischen Werkstoffes mit elastischem Material, vorzugsweise (gießfähigem) Kunststoff ausgefüllt wird, der die Verbindung herstellt, vorzugsweise durch Vulkanisieren, Polymerisieren oder Kleben.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage mit Knoten zumindest im Bereich der Verbindungsstelle während des Ausfüllens mit dem elastischen Material und während der Herstellung der Verbindung unter Zugspannung gehalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vo-rbestimmte Abstand der gegenüberliegenden Enden des elastischen Materiales einer Zahnbreite des Zahnriemens entspricht.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Einlage mit mehreren Fasern die Fasern einzeln oder jeweils zu Bünd-eln zusammengefaßt längengleich verknotet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Knoten einzeln oder gruppenweise in Längsrichtung des Riemens gegeneinander versetzt sind, bei Zahnriemen vorzugsweise um den Abstand benachbarter Zähne.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zahn- riemen die Knoten im Bereich von (vorstehenden) Zähnen gebildet werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verbindenden Enden des elastischen Werkstoffes während des Verknotens parallel zueinander im Abstand gehalten werden, vorzugsweise durch einen dazwischen gelegten Distanzhalter.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage und der bzw. die Knoten in der neutralen Zone des Riemens od. dgl. liegen.
10. Endloser Riemen, Gurt od. dgl., insbesondere Zahnriemen, aus elastischem Werkstoff, vorzugsweise (gießfähigem) Kunststoff, mit eingebetteter (zugfester) Einlage, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Enden (6) eines endlichen Riemens (1) miteinander verbunden sind, wobei die Enden (5) der Einlage (2; 11, 16) durch Knoten (7; 20-25) miteinander verbunden sind.
11. Riemen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Knoten (7; 20-25) so gesetzt sind, daß die gegenüberliegenden Enden (6) des elastischen Werkstoffes in vorbestimmtem Abstand (8) zueinander liegen und daß der hierdurch gebildete Zwischenraum zwischen den gegenüberliegenden Enden (6) des elastischen Werkstoffes mit elastischem Material (27, 28), vorzugsweise (gießfähigem) Kunststoff ausgefüllt ist, der die Verbindung herstellt.
12. Riemen nach den Ansprüchen 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgefüllte elastische Material (27, 28) bei unbelastetem Riemen durch die Enden (6) des elastischen Materiales des endlichen Riemens sowie die Einlage (2) unter mechanischer (Druck-)Spannung gehalten sind.
13. Riemen nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgefüllte elastische Material (27, 28) in Längsrichtung des Riemens (1) eine Breite entsprechend einer Zahnbreite des Zahnriemens hat.
14. Riemen nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Einlage (2) mit mehreren Fasern (11-16) die Fasern einzeln oder jeweils zu Bündeln zusammengefaßt längengleich verknotet sind.
15. Riemen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Knoten (20-25) in Längsrichtung des Riemens (1) gegeneinander versetzt sind, bei Zahnriemen vorzugsweise um den Abstand (26) benachbarter Zähne (17, 19).
16. Riemen nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zahnriemen die Knoten (7, 20-25) im Bereich on (vorstehenden) Zähnen (3, 17, 19) gebildet sind.
17. Riemen nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (2; 11-16) und der bzw. die Knoten (7; 20-25) in der neutralen Zone des Riemens (1) od. dgl. angeordnet sind.
18. Riemen nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (2; 11-16) aus Keflar-Fasern, Metallfasern od. dgl. besteht.
19. Vorrichtung zur Herstellung eines endlosen Riemens, Gurtes od. dgl., insbesondere eines Zahnriemens, gekennzeichnet durch zwei spiegelsymmetrische Formteile (30, 31), die Ausnehmungen (36, 37) entsprechend der Kontur des Riemens (1) od. dgl. aufweisen, sowie durch einen Distanzhalter (32), der zwischen zwei in den Formhälften (30, 31) eingesetzte Riementeile (1) einsetzbar ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen der Formteile (30, 31) Vorsprünge (36) und Ausnehmungen (37) sind, die der Kontur eines Zahnriemens angepaßt sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß Stirnflächen (34) der Formhälften (30, 31), eine Stirnfläche (35) des Distanzhalters (32) sowie Riemenenden (6) von Riementeilen (1) in einer Ebene liegen.
22. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzhalter (32) in Längsrichtung verschiebbar ist,und zwar so weit, daß seine Stirnfläche (35) über eine von Stirnflächen (34) der Formhälften (30, 31) gebildete Ebene hinausragt.
23. Vorrichtung zur Herstellung eines endlosen Riemens, gekennzeichnet durch zwei Formhälften (41,42), in welche zwei miteinander zu verbindende Enden eines endlichen Riemens (1) unter Zugspannung einsetzbar sind, wobei die Formhälften (41, 42) Ausnehmungen (43, 44, 45) aufweisen, die der Kontur des Riemens (1) od. dgl. angepaßt sind.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide Formhälften (41, 42) im Bereich der Verbindungsstelle der Riemenenden Heizeinrichtungen (47, 48) aufweisen.
25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (43, 44, 45) der Formhälften (41, 42) mit wärmebeständigem Kunststoff, vorzugsweise mit Teflon beschichtet sind.
26. Vorrichtung nach Anspruch 23, 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (44, 45) einer Formhälfte (42) der Form eines Zahnriemens angepaßt sind.
27. Vorrichtung zur Herstellung eines endlosen Riemens, Gurtes od. dgl., insbesondere eines Zahnriemens, gekennzeichnet durch eine Kombination aus einer ersten Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 22, und einer zweiten Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 23 bis 26.