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Riemenscheibe zum Antrieb von Flachriemen oder Schleifbändern Die
Erfindung bezieht sich auf schnell laufende Riemenscheiben für Flachriemen oder
Schleifbänder mit hoher Geschwindigkeit. Sie weisen geringe Vibration auf und sind
in bekannter Weise mit einem auswechselbaren Reifen versehen, dessen Decke aus Gummi
oder gummiähnlichem Werkstoff besteht und auf eine steife Felge aus beispielsweise
gelochtem Metall aufvulkanisiert ist.
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Riemenscheiben der vorgenannten Art, auch in mehrteiliger Ausführung,
bei denen als Träger der Felge mit senkrechten Flanschen versehene Mittelstege vorgesehen
sind, hat man für den Antrieb von Flachriemen und Schleifscheiben bereits früher
verwendet. Beispielsweise sind einteilige Riemenscheiben für Flachriemen bekannt,
bei denen ein Reifen aus elastischem Werkstoff mittels schwalbenschwanzartiger Vorsprünge
in entsprechende Ausnehmungen des Felgenteiles eingreift oder bei denen ein gummiähnlicher
Werkstoff auf die Felge des metallischen Scheibenteiles derart aufvulkanisiert ist,
daß der elastische Werkstoff durch Perforationen in .der Felge hindurchgreift, so
daß diese auf ihrem äußeren Umfang und auch innen zwecks besserer Halterung dieses
elastischen Werkstoffes mit Gummi belegt ist.
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Ferner hat man auch schon Riemenscheiben vorgeschlagen, bei denen
einzelne Rippen oder Zähne aus elastischem Werkstoff auf den metallischen Felgenteil
einzeln aufgesetzt sind.
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Darüber hinaus sind auch schon mehrteilige Riemenscheiben bekanntgeworden,
die sich aus einem Nabenteil und einer Felge mit nach innen
vorspringendem
Steg zusammensetzen, welcher an die Nabe angeschraubt wird. Diese Felgenteile jedoch
sind unbekleidet und daher praktisch nur als gewöhnliche Riemenscheiben verwendbar.
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Der Nachteil der bekannten Riemenscheiben liegt darin, daß sie dynamisch
nicht ausreichend ausgewuchtet sind, so daß sie praktisch für hohe Drehzahlen keine
Verwendung finden können.
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Ferner ist - wenn die Scheibe als Ganzes auch ausgewuchtet sein mag
- diese Wucht nach Zerlegen und Wiederzusammenbauen der Scheibe nicht wieder herstellbar.
Der Grund hierfür liegt darin, daß die Mittel zur Erreichung der vollen Konzentrizität
aller umlaufenden Teile nicht ausreichend sind.
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Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, hier eine Verbesserung zu:
schaffen, und schlägt eine neuartige Riemenscheibe vor, die einen hohen Widerstand
gegen dynamische Unwuchtkräfte besitzt und gleichzeitig billig hergestellt werden
kann.
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Die Felge einer für hohe Drehzahlen anwendbaren Riemenscheibe muß,
um einen Zug zu gewährleisten, zentrifugal dehnbar sein, woraus sich zwangläufig
die Gefahr von Vibration und dynamischer Unwucht ableitet. Diese Gefahr wird durch
den örtlich begrenzten Riemendruck und oft durch den örtlich noch begrenzteren und
größeren Druck des Werkstückes vergrößert. Trotz dieser komplizierten Faktoren ist
es für den schnellen Abrieb u. dgl. erwünscht, Oberflächengeschwindigkeiten anzuwenden,
die sich oft in der Größenordnung von 3ooo bis 4500 m/min bewegen. Darüber hinaus
ist es erwünscht, die Vibration auf ein Minimum herabzudrücken, um Erwärmung, Zeichnung
des Werkstückes und andere Schwierigkeiten zu vermeiden.
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Durch die Erfindung werden Riemenscheiben für Flachriemen und Einzelteile
hierfür vorgeschlagen, die - soweit bekannt - zum ersten Male die Anwendung solcher
hohen Geschwindigkeiten bei hoher Sicherheit, großer Wucht und großer Anpassungsfähigkeit
bei niedrigen Kosten gestatten.
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Das wesentliche Merkmal der Riemenscheibe nach der Erfindung, die
in bekannter Weise einen auswechselbaren Reifen besitzt, dessen Decke aus Gummi
oder gummiähnlichem Werkstoff besteht und auf eine steife Felge aus vorzugsweise
gelochtem Metall aufvulkanisiert ist, besteht in einem die steife Felge mit der
Nabe verbindenden flachen, steifen Steg aus Metall, dessen ringförmige .Innenkante
von dem Werkstoff der elastischen Reifendecke frei bleibt und auf ganzer Länge fest,
jedoch lösbar mit einem entsprechend ausgebildeten Flansch der Nabe verbunden ist;
derart, daß nur der Außenteil des Steges in der elastischen Reifendecke einvulkanisiert
ist.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Außenfelge der elastischen
Reifendecke gezahnt und im wesentlichen zylindrisch.
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Eine weitere Ausführungsform nach der Erfindung ist durch eine geteilte
Nabe gekennzeichnet, die im wesentlichen aus einem mittleren Nabenteil, zweckmäßig
aus Leichtmetallguß, besteht, welcher einen radialen Flansch aufweist, der mit einer
konzentrisch zu der Mittelachse liegenden Fläche und einer senkrecht hierzu und
radial zu der Achse liegenden Fläche versehen ist, welche Flächen zur Aufnahme des
Steges eines Felgenkörpers dienen.
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In der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
näher veranschaulicht.
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Fig. I ist eine Ansicht einer einfachen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes;
Fig. a ist eine Seitenansicht der Riemenscheibe nach Fig. I ; Fig. 3 ist eine Ansicht
der Riemenscheibe, bei der der Riemen abgenommen ist; Fig. 4 ist ein Querschnitt;
Fig.5 ist eine auseinandergezogene Ansicht einer geringfügig abgewandelten Riemenscheibe
nach der Erfindung; Fig. 6 ist eine weitere ähnliche Ansicht einer leicht abgewandelten
Riemenscheibe in zusammengesetztem Zustand; Fig.7 ist eine teilweise Seitenansicht
der Riemenscheibe nach Fig. 6.
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Man erkennt in der Zeichnung ein mit Schleifmittel überzogenes Papierschleifband
A, welches von einer Antriebsriemenscheibe B (auch Kontaktrad genannt) angetrieben
wird, welches auf einer Antriebswelle C befestigt ist. Das Schleifband dient zum
Schleifen oder Polieren eines Werkstückes P, welches gegen den Riemen in Berührung
mit der Riemenscheibe B gepreßt wird.
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Der umfängliche Teil oder die Felge 2o der Riemenscheibe besteht aus
elastischem Material, wie z. B. Gummi von geeigneter Härte.
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Ein Ringeinsatz oder ein Gerüst 2I aus schwachem, stabilem, metallischem
Werkstoff, wie z. B. kaltgewalztes Stahlblech, ist in eine verhältnismäßig starke
elastische Felge 20 eingesetzt. Dieser Ringeinsatz wird einerseits fest mit der
vorgenannten Felge und andererseits mit einer mehrteiligen Nabe 22 verbunden. Die
Bindung zwischen der Felge und dem Ringeinsatz ist praktisch permanent, so daß diese
beiden Teile ein einstückiges Ganzes bilden. Die Bindung zwischen dem Ringeinsatz
und der Nabe kann gelöst und wiederhergestellt werden, ohne daß ein Verlust an dynamischem
Gleichgewicht der Riemenscheibe als Ganzes auftritt.
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Die Nabe 22 für die Felge 20, 2i ist auf der Welle C festgelegt, und
zwar in üblicher Weise durch eine Mutter 32, die den zylindrischen Körper der Nabe
axial gegen eine Schulter 24 der Welle drückt. Die Nabe umfaßt außerdem einen Flansch
25, der sich aus dem zylindrischen Nabenkörper nach außen erstreckt. Die ganze Nabe
ist als einstückiges Leichtmetallgußstück, wie z. B. Aluminium, ausgestaltet, um
die Bildung und Aufrechterhaltung des dynamischen Gleichgewichtes in diesem inneren
Teil der Riemenscheibe zu vereinfachen.
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In der Ausführungsform nach Fig. 4 sind mindestens eine Seite (die
linke Seite) des Flansches 25 und benachbarte Teile des zylindrischen Nabenkörpers
bearbeitet, um glatte und ebene Flächen von größerer geometrischer Genauigkeit zu
erzielen,
als durch den Guß erreichbar ist, und um einen besseren
Gleitsitz für die Innenkante des Ringeinsatzes 21 und ein glattes Widerlager für
die Seitenfläche dieses Ringes zu schaffen. Ein ähnlicher Sitz wird zwischen den
genannten Flächen und einem Klemmring oder einer Unterlegscheibe 27 vorgesehen,
die den übrigen Teil der mehrteiligen Nabe 22 bilden.
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Ein innerer flacher Ringteil oder Steg 2IA des Ringeinsatzes 21 erstreckt
sich von dem elastischen Körper 2o einwärts und ist zwischen dem Flansch 25 und
der Scheibe 27 durch eine geeignete Anzahl von Schrauben 26 eingeklemmt, die die
genannten Teile verbinden. In Fig. 4 sind diese Schrauben in den Klemmring 27 eingeschraubt,
während sie durch geringfügig größere Bohrungen in dem Ringeinsatz 2I und dem Flansch
25 durchgehen.
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Der Körper oder Außentei1 2IB des Ringeinsatzes 2I bildet einen weiten
Ring, der sich von dem Außenteil des Steges 2IA im wesentlichen nach beiden Seiten
und vorzugsweise symmetrisch zu der Riemenscheibe erstreckt. Dieser Außenteil ist
in die Gummifelge 2o in im wesentlichen aber nicht notwendig gleichen Abständen
von den inneren und äußeren Flächen der Felge eingebettet. Der Gummi ist auf den
Stahl vulkanisiert und zusätzlich miteinander verbunden. Für diese zusätzliche Bindung
ist der Ringkörper 2IB mit einer großen Anzahl von kleinen durchgehenden Öffnungen
28 versehen, die vorzugsweise in radialer Richtung verlaufen. Der Gummi der Felge
durchgreift diese Öffnungen und füllt sie aus. Auf diese Weise wird ein einstückiger
Gummikörper erzielt, der sich nach außen durch das stabile Gerüst oder den Ring
2I hindurch und nach innen erstreckt.
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Der Ringeinsatz oder das Gerüst selbst mit einem zylindrischen Außenteil
2IB und einem flachen Innenteil 2IA ist aus zwei identischen Teilen oder Hälften
gebildet dargestellt, von denen jede im wesentlichen eine Schüssel oder einen Topf
ohne Mittelteil darstellt. Diese Teile können durch Drücken oder Pressen aus Flachmaterial
hergestellt werden. Die beiden Hälften werden beispielsweise durch Punktschweißen
vor dem Einsatz in die Form miteinander verbunden, in der der Gummi geformt und
auf das Gerüst 2I vulkanisiert wird.
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Es ist unvermeidbar, daß zunächst eine statisch und dynamisch unwuchtige
Felge 20, 2I auf Grund der in dem Metallformprozeß auftretenden Beanspruchungen
und des mehr oder minder viskosen Flusses des Gummis während des Formprozesses entsteht.
Die Felge muß daher ausgewuchtet werden. Das dynamische Auswuchten wird am besten
dadurch vorgenommen, daß die Felge auf eine Nabe 22 gesetzt wird, die vorher bei
der in Frage stehenden Geschwindigkeit ausgewuchtet worden ist, sie mit jener Geschwindigkeit
umlaufen zu lassen und die Zonen mit überschüssiger Masse durch bekannte Verfahren
zu bestimmen und das überschüssige Matererial, wie schematisch bei X angedeutet,
auszubohren.
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Die Außenfläche der elastischen Felge 20 kann speziell geformt oder
gerippt sein, um die erwünschte Ventilation und Biegung des Schleifbandes zu erreichen.
Beispielsweise können abwechselnd Nuten 34 und Rippen 35 vorgesehen werden. Allgemein
verlaufen die Zahnungen diagonal zu der Arbeitsfläche in einem vorher bestimmten
Winkel in Abhängigkeit von der besonderen Benutzungsart der Scheibe. Die Nuten 34
sind etwas größer dargestellt als die Rippen 35; es sind jedoch viele Abänderungen
in dieser Hinsicht ebenso wie in bezug auf die genaue Form und die Winkelverhältnisse
der Rippen, ihre Führungskanten und rückwärtigen Kanten 36, 37, ihre verschiedenen
Ecken usw. möglich. Vorzugsweise werden die Zahnungen 34, 35 in die elastische Felge
2o eingebracht und durch Abziehen der Felge vor dem Auswuchten scharfkantig gemacht.
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Die schnelle Drehung der Riemenscheibe, die die verschiedenen Luftströme
verursacht, bringt auch zusätzlich einen kleinen, aber merklichen Fluß des elastischen
Felgenmaterials auf Grund dessen zentrifugaler Ausdehnung mit sich. Dieser Fluß
beginnt mit der Drehung und sollte zu einem Ende kommen, wenn die Drehung bei der
vorher bestimmten Geschwindigkeit, z. B. 4000 m/min, angelangt ist, für die die
Riemenscheibe dynamisch ausgewuchtet ist. Es sind jedoch dynamische Unwuchtkräfte
in bezug auf die ausgedehnte Felge an der Arbeit, selbst wenn die verschiedenen
Teile der Riemenscheibe, wie gewünscht, genau koaxial sind. Diese Kräfte sind im
wesentlichen auf die teilweise Umfassung der Felge durch den Flachriemen und oft
auf den örtlich begrenzten Druck von Werkstücken zurückzuführen, der im Winkel und
seitlich verschiebbaren Gebieten der Arbeitsfläche ausgeübt wird.
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Es ist daher ein Fluß des elastischen Materials in wechselnder Richtung
und mit einer Frequenz, die durch die Drehzahl pro Minute bestimmt wird, unvermeidbar.
Dies führt wiederum zu einer zunehmenden und im allgemeinen unregelmäßigen Erwärmung
des Felgenmaterials, welche das dynamische Gleichgewicht selbst bei Abwesenheit
von weiteren örtlich begrenzten Drücken beeinflußt und dadurch zu weiterem vibrierendem
Fluß führt.
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Es ist erwünscht, diesen vibrierenden und in der Richtung wechselnden
Fluß des elastischen Materials nicht nur wegen der offensichtlichen Gefahren der
Erwärmung und der Erweichung des Gummis zu verringern, sondern auch wegen des anhaltenden
Geräusches der Vibration und in schweren Fällen des Klapperns des Bandes auf dem
Werkstück.
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Der vibrierende und in der Richtung wechselnde Fluß kann in sehr wirtschaftlicher
Weise durch den perforierten Ring 21 gesteuert werden. Es ist wesentlich, daß dieser
Ring stabil, aber dünn ist, wodurch die Notwendigkeit von einer langen weit dehnbaren
Gummiankerverlagerung vermieden wird. Es ist ferner wichtig, daß der Ring aus Metall
besteht und daß er ein guter Wärmeleiter ist, um die Temperatur der Felge 2o gleichzuhalten.
Es hat sich als günstig erwiesen, die dynamischen Unwuchtkräfte zu verringern und
die Wirtschaftlichkeit dadurch zu erzielen, daß eine Felgeneinheit
2o,
21, die lediglich unbedeutende Mengen von Werkstoff beiderseits der Arbeitsflächen
der Felge selbst aufweist, mit einfachen und billigen Verfahren hergestellt wird.
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Vorzugsweise besitzt der Außenteil der Felge 2o außerhalb des Gerüstes
2I abzüglich der Zähnungen eine Dicke, die mit der größten Abmessung der Durchtrittsbohrungen
28 vergleichbar ist. Der Innenteil der Felge hat an den Seiten der Radscheibe eine
ähnliche Dicke.
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In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 besitzt der Ringeinsatz 21
einen im wesentlichen T-förmigen Querschnitt. An Stelle dessen ist es möglich, einen
etwa Y-förmigen Querschnitt, wie in Fig. 6 dargestellt, zu wählen. In jedem Falle
ist der Ringkörper 21 etwa zylindrisch.
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Die genannten Querschnitte des Ringeinsatzes können entweder einen
verhältnismäßig langen mittleren Steg, wie in Fig. 4 dargestellt, oder einen verhältnismäßig
kurzen mittleren Steg, wie in Fig. 5 und 6 veranschaulicht, aufweisen. Ein langer
mittlerer Steg gewährleistet eine große Klemmfläche. Andererseits wird mit einem
kurzen mittleren Steg nicht nur Werkstoff eingespart, sondern auch ein Verwerfen
des nach innen vorspringenden Steges vermieden, wodurch sich wiederum das dynamische
Gleichgewicht besser aufrechterhalten läßt.
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Die Nabe 22a der Fig. 5 und 6 hat einen Flansch 25, mit zwei ringförmigen
Schultern und Nuten 29, 3o, die konzentrisch in den äußersten Teil eingebracht sind.
Die Schulter der äußersten Kehle 29 weist eine enge Gleitsitzpassung für den Steg
des Ringeinsatzes auf, während die Schulter der nächsten inneren Nut 30 einen
ähnlichen Sitz für den Klemmring 27a hat. In diesem Falle werden die Schrauben 26
am besten im Inneren des Montierflansches der Nabe, wie dargestellt, befestigt.