EP2411306A1 - Gelenkkettenantrieb, insbesondere mit vereinfachtem aufbau der radkörper - Google Patents

Gelenkkettenantrieb, insbesondere mit vereinfachtem aufbau der radkörper

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Publication number
EP2411306A1
EP2411306A1 EP10711185A EP10711185A EP2411306A1 EP 2411306 A1 EP2411306 A1 EP 2411306A1 EP 10711185 A EP10711185 A EP 10711185A EP 10711185 A EP10711185 A EP 10711185A EP 2411306 A1 EP2411306 A1 EP 2411306A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chain
drive sprocket
intermediate body
wheel body
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10711185A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Burkhard Grobbel
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Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102009001873A external-priority patent/DE102009001873A1/de
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2411306A1 publication Critical patent/EP2411306A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G23/00—Driving gear for endless conveyors; Belt- or chain-tensioning arrangements
    • B65G23/02—Belt- or chain-engaging elements
    • B65G23/04—Drums, rollers, or wheels
    • B65G23/06—Drums, rollers, or wheels with projections engaging abutments on belts or chains, e.g. sprocket wheels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/30—Chain-wheels

Definitions

  • the invention relates to a drive sprocket for a joint chain, a chain drive chain and a Kettenbecherwerk elevator with such a drive sprocket and a method for driving a joint chain. Furthermore, it relates to a support cam for a drive sprocket.
  • Articulated chains are used as flexible traction means for transmitting forces. They consist of rigid chain links, which are successively coupled pivotally in joints. The distance between two adjacent joints is referred to as the division of the joint chain. Articulated chains are usually made closed and then run endlessly around at least two wheels. The link chain acts as a drive chain for transmitting mechanical power from one shaft to the other, when one of the two wheels is driven and its rotation is transferred by virtue of the link chain to the other wheel. Another frequently encountered application of articulated chains is that a conveyed material (raw material, components, etc.) is conveyed over a certain distance from the chain or from two or more parallel articulated chains. Such link chains are referred to as conveyor chains.
  • the drive of articulated chains takes place in most cases by rotating drive sprockets with radially projecting extensions or teeth, which engage in the articulated chain and exert a pulling force on the chain links.
  • the chain can both wrap the drive wheel, that is, at the drive wheel direction reversal of typically 90 ° to 180 ° experience, as well as stretched past the drive wheel, so that the latter engages only along a short distance in the joint chain.
  • a problem with the known Gelenkkettenantrieben is the so-called polygon effect, which arises because the teeth of the drive wheel lie on the corners of a polygon and thus undergoes a periodic fluctuation in a rotation with uniform angular velocity of the effective radial distance of the link chain to the pivot point of the drive wheel.
  • the deviation from the ideal circular shape leads to a relative movement between the Articular chain and the straight force-transmitting here engaging tooth, which leads to high wear due to the effective tensile forces.
  • the invention relates to a drive sprocket for a link chain, which comprises the following components: a) A wheel body, which can be rotatably mounted about an axis.
  • the wheel body may, for example, have a hub through which a shaft can be guided, or it may be formed integrally with such a shaft.
  • at least one component which is referred to below as “intermediate body” and which is displaceably mounted relative to the aforementioned wheel body.
  • This storage should also be designed so that the intermediate body comes to lie in the operating state of the drive sprocket (at least temporarily) in the power transmission path from the wheel body to the articulated chain. At least part of the power flow from the wheel body to the articulated chain (preferably the predominant part of about 60-100%) can thus be transmitted from the wheel body via the intermediate body to the articulated chain.
  • the storage of the intermediate body can take place in virtually any desired way, as long as it is ensured that the intermediate body is in the right place at the right time (that is to say in the force transmission path between the wheel body and the articulated chain).
  • the displacement of the intermediate body relative to the wheel body is also essential that the displacement of the intermediate body relative to the wheel body.
  • the intermediate body relative to the wheel body - at least in limits - can move translationally and not (as in the teeth of the known from the prior art drive sprockets) is limited to a purely rotational relative movement.
  • the movement of the intermediate body relative to the wheel body optionally also contain rotational components, such rotations are not usually in order a fixed relative to the wheel body axis.
  • the Verschiebebewegige of the intermediate body will not be completely arbitrary in the rule, but be determined by stops or the like to certain limits. Furthermore, the displacement movement will usually be limited to a plane perpendicular to the axis of rotation of the wheel body.
  • the drive sprocket described has the advantage that due to the displacement-movable, "floating" storage of the intermediate body degrees of freedom in the mechanical power transmission chain from the wheel to the articulated chain are obtained, with the help of which the rotation of the wheel body can be kinematically converted into a wear technically favorable movement of the joint chain.
  • substantially rectilinear movements of the driven chain links can be realized, so that the particularly wear-prone kinking of chain links under force load is largely avoided.
  • wear-prone sliding movements under force load between the articulated chain and the drive sprocket can be avoided or minimized.
  • the intermediate body can in principle be stored in virtually any manner.
  • it could be arranged unconnected to the wheel center next to it and be introduced via its own mechanism at the appropriate time into the area of action between the articulated chain and the wheel center.
  • the intermediate body is (displaceably movable) mounted on the wheel body itself. He is then taken by the rotational movement of the wheel body, which ensures that he always finds himself in the right place of action.
  • the intermediate body is mounted on the outer circumference of the wheel body. It is particularly preferred if the intermediate body is mounted captive on the wheel body, for example via a suitable linkage, a slotted guide, springs or the like.
  • the advantageous properties of the drive sprocket would already occur if only a single intermediate body provided or stored on the drive sprocket.
  • a plurality of N> 1 intermediate bodies is provided which are distributed uniformly over the circumference of the wheel body.
  • the power transmission can then take place on each driven chain link via such an intermediate body.
  • the plurality of intermediate bodies are formed in such an embodiment substantially similar and stored on the wheel body, but it is theoretically also conceivable to provide differently shaped intermediate body.
  • the (at least one) mounted on the wheel body intermediate body is preferably relatively by a spring element in a rest position assumed in the unloaded state biased to the wheel body. This ensures that currently not cooperating with the joint chain intermediate body are in a defined position, out of the safe engagement can take place in the joint chain.
  • the intermediate body (at least) on a sensing element which can cooperate in the operating state with an independent of the wheel body, for example fixedly mounted slotted guide. In this way, the intermediate body virtually any movements can be impressed.
  • the intermediate body it is only required of the intermediate body that it lies (somehow) in the force transmission path from the wheel body to the articulated chain.
  • the intermediate body could be just one of several mechanical links which in turn transmit force from the wheel body to the link chain.
  • the intermediate body has a zone or surface which, in the operating state, can come into direct contact with the joint chain, in particular with the joint of a chain link. Because of this direct contact with the articulated chain and the power transmission that usually takes place, this surface is referred to below as the "chain pressure surface".
  • the mobility of the intermediate body is preferably designed so that no relative movement between the articulated chain and the intermediate body occurs at the chain pressure surface or possibly a rolling movement, which is connected in comparison to sliding movements with a significantly lower wear.
  • the intermediate body in addition to an auxiliary stop, which can occur in the operating state in (direct or indirect) contact with the articulated chain, for example to the tab of a chain link.
  • a contact between the articulated chain and the intermediate body can thus take place at least two points, namely the chain pressure surface and the auxiliary stop.
  • these two points are applied to the same (driven) chain link, so that the relative position of the intermediate body is invariable to this chain link.
  • the wheel body has at least one tooth, via which in the operating state force (directly or indirectly) can be transmitted from the wheel body to the intermediate body.
  • the term "tooth” in this context is to be understood very generally as designation of a component, a component or a region of the wheel body, through which (s) the flow of power is conducted from the wheel body to the articulated chain.
  • the tooth is - similar to teeth of conventional drive sprockets - a protruding radially from the circumference of the wheel body and firmly connected to the wheel body projection.
  • a plurality of teeth is typically provided, which are distributed uniformly over the circumference of the wheel body. As a rule, an associated intermediate body will then be mounted on the wheel body for each of these teeth.
  • the power transmission from the tooth to the intermediate body can be done indirectly, d. H. via further intermediate stations or components.
  • the intermediate body has a surface or zone which can come into direct contact with the tooth of the wheel body in the operating state. Due to this contact with the tooth and the typical power transmission, this surface is referred to below as the "tooth pressure surface".
  • these surfaces are preferably arranged so that in the operating state during the power transmission, a torque is applied to the intermediate body.
  • the force exerted by the tooth on the tooth-pressure surface and the force exerted by the intermediate body on the joint chain force (or its counterforce) in the operating state are not in line, resulting in the mentioned torque.
  • a movement of the intermediate body can be specifically caused, which converts this into a defined position.
  • Such a situation is achieved, for example, when the auxiliary stop (if present) described above applies to the articulated chain.
  • the arrangement of the pressure surfaces will, however, usually be such that the torque described is small, because it should only produce the desired movement of the intermediate body, but have no noticeable effect on the joint chain.
  • the above-mentioned rolling surfaces on tooth and intermediate body are preferably shaped so that during operation a predetermined desired movement of the intermediate body results.
  • the shape of the rolling surfaces may be such that the from Moving intermediate body driven chain link of the articulated chain on a substantially straight path, which continues the extension of the load strand of the articulated chain. In this case, a force-loaded bending of the articulated chain is largely avoided, which reduces the joint wear of the articulated chain.
  • the drive sprocket according to the invention can optionally be designed such that it can be reversed, that is, it can operate in a driving manner in both directions of rotation.
  • the intermediate body preferably has two chain pressure surfaces, of which one can come into contact with the joint chain during operation, depending on the direction of rotation of the wheel body.
  • the intermediate body has two tooth-pressure surfaces, one of which can come into contact with a tooth of the wheel body in the operating state depending on the direction of rotation of the wheel body.
  • the tooth of the wheel body and / or the intermediate body can preferably be hardened and / or for example made of stainless steel. Additionally or alternatively, these parts can also be interchangeably mounted on the wheel body and thus represent relatively easily renewable wear parts. Furthermore, in a development of the invention, the tooth may be positionally displaceably mounted on the wheel body in order to make the drive sprocket adaptable to a change in the pitch of the articulated chain used (for example due to wear after prolonged operation).
  • the at least one intermediate body is at least partially disposed in the intermediate space between two axially spaced side walls of the wheel body.
  • the prerequisite for this is, of course, that the wheel body has such a gap and such side walls with a distance in the axial direction.
  • This can be achieved, for example, in that, in the case of a wheel body made of solid material, slots are milled into the radially outer end faces as gaps.
  • the bearing of the intermediate body should have a sufficient clearance, so that the intermediate body can still move well according to its task (in a plane perpendicular to the axis of rotation of the wheel body).
  • the part located in the intermediate space of the intermediate body is protected from contact with the articulated chain and thus less interference is exposed with respect to its movement.
  • the intermediate body has an eye opening through which a transverse bolt (of any cross section) engages with play, wherein the transverse bolt is connected to at least one of the aforementioned side walls of the wheel body.
  • the cross pin ensures by its engagement in the eye opening on the one hand, that the intermediate body is stored safely on the wheel body.
  • the eye opening is an inner opening in the intermediate body (ie no connection to the edge of the intermediate body) and if the cross bolt is connected to both opposite side walls of the wheel body, the intermediate body is even captivated between the two side walls.
  • the size of the eye opening and the remaining play relative to the cross pin determine and limit the mobility of the intermediate body.
  • the configuration may be such that a low-wear rolling motion between the cross pin and intermediate body occurs and the effective radius of the transverse pin (with respect to the axis of rotation) in response to the angular position of the wheel body changed so that a desired or optimal movement of the chain links results ,
  • the intermediate body has at least one thickening which does not fit into the space between the sidewalls of the wheel body.
  • the intermediate body such thickening symmetrically on both opposite in the axial direction outer walls.
  • the thickening is preferably arranged so that it can come into contact with the wheel body. Since the thickening can not dive into the gap due to their size, in such a contact typically a force from the wheel body on the thickening (and thus on the intermediate body) exerted, whereby the movement of the intermediate body influence can be taken.
  • the wheel body can optionally be constructed of two axially spaced plates, these plates are typically held by spacers on the one hand at the desired axial distance and on the other hand connected to each other. With such a construction of the wheel body of two plates, it is particularly manufacturing technology easy to provide a clearance between two spaced side walls (the plates) in which according to the embodiments of the invention explained above, the intermediate body can be arranged.
  • At least one support cam is arranged on the wheel body in such a way that the support cam in the operating state contacts a chain link of a joint chain that is just entering the drive sprocket before the next intermediate body contacts this chain link.
  • the "next intermediate body” in this context is the intermediate body, which assumes the current angular position of the support cam in the executed revolution as the next intermediate body.
  • the support cam influences the meeting of the chain link with the following intermediate body. In particular, speed components of the movement of chain link and intermediate body facing each other can be reduced in order to soften the inlet of the chain link into the intermediate body and to reduce associated noises.
  • the support cam is arranged on the wheel body so that it contacts said incoming chain link at a point in which its pitch circle radius is approximately perpendicular to the extension direction of the load strand of the chain.
  • the speed of movement of the support cam is particularly small perpendicular to the extension of the joint chain, resulting in a strongly damped meeting of chain link and support cam.
  • the invention relates to a chain drive comprising a link chain and a cooperating drive sprocket of the type described above. That is, the drive sprocket has a wheel body rotatably mounted about an axis and at least one intermediate body, which is displaceably mounted relative to the wheel body, so that it comes to lie in the operating state in the power transmission path from the wheel body to the articulated chain. Due to the special design of the drive sprocket, such a link chain drive achieves almost wear-free operation.
  • the concrete kinematic and / or dynamic design of the joint chain drive can be done in different ways.
  • the articulated chain can be looped around (for example by about 90 ° to about 180 °) around the drive sprocket.
  • the drive sprocket may also act as an intermediate drive, engaging a substantially straight piece of the link chain.
  • the joint chain drive whose drive sprocket and articulated chain are coordinated so that a power transmission from the drive sprocket on the articulated chain in the operating state only takes place at a maximum of two chain links simultaneously.
  • this power transmission is essentially (i.e., more than 70% of a 360 ° rotation of the wheel) only on a single chain link.
  • this condition can be achieved in that the effective pitch of the drive sprocket (something) is smaller than the ideal pitch circle of the link chain.
  • this comprises a stationary link, which cooperates in the operating state with the intermediate body of the drive sprocket. This can in particular take place via a scanning element (for example a roller) arranged on the intermediate body, which moves away from the stationary backdrop.
  • a scanning element for example a roller
  • the link can in particular be shaped so that it causes a possible rectilinear movement of the intermediate body in the direction of the joint chain.
  • Joint chains are known in different embodiments.
  • all chains which can be driven by conventional sprockets can also be used in the chain drive according to the invention.
  • bush conveyor chains eg according to DIN 8165/8167
  • the hinge point between two chain links by a sleeve or sleeve (which is fixedly connected to the first chain link) and guided through this bush bolt (which is fixedly connected to the second chain link) is realized.
  • the force transmission between two chain links is thus advantageously not at points, but along the line or surface in which contact pin and bush in Buchsen allergyketten. Especially with force-loaded relative movements between the chain links, the resulting wear can be minimized in this way.
  • the embodiment of the drive sprocket and bush conveyor chain is preferably selected so that the drive sprocket engages force-transmitting only on those bushes, which are opposite to the direction of movement of the chain at the beginning of the associated chain link.
  • a bushing conveyor chain of the "cranked" embodiment is used in which each chain link has a pin between its two parallel tabs at the end of the chain link and a bushing at the (inwardly cranked) beginning of the chain link.
  • each chain link has a pin between its two parallel tabs at the end of the chain link and a bushing at the (inwardly cranked) beginning of the chain link.
  • the drive sprocket has at least one tooth of the type described above, wherein this tooth can continue to engage between two tabs of a chain link of the joint chain.
  • this tooth can continue to engage between two tabs of a chain link of the joint chain.
  • the intermediate body is made narrower (by, for example, 5%) than the tooth to minimize any friction between it and the chain link that may be subject to wear and possibly prevent the tooth from its ideal movement.
  • the invention further relates to a support cam for the drive sprocket of a link chain, which can favorably influence the running of chain links in the rotating wheel body of the drive sprocket.
  • the support cam may optionally be provided on a drive sprocket of the type discussed above, but may also be used on other drive sprockets. It is characterized in that it comprises a metal body which is arranged on a rotatably mounted about an axis wheel body of the drive sprocket such that it resiliently contacts a running in the drive sprocket chain link.
  • the metal body is dimensioned (weakly) in the section between its attachment point and the point of contact with the link chain so that it can yield elastically to a typical force load at the point of contact.
  • the support cam can thus act in particular noise dampening on the inlet of a joint chain. It is advantageous in this context that except the metal body no further Additional components or materials to achieve the spring action are necessary, ie the support cam can consist of the metal body in the simplest case only.
  • the metal body of the support cam described may in particular consist of a C-shaped or L-shaped bent sheet metal. Due to the elongated shape of such body then results in a simple manner, the desired spring property.
  • the metal body may for example consist of steel, in particular of spring steel, which may be heat treated.
  • support cams are preferably provided on both sides on a wheel body and / or on each tooth of the wheel body.
  • the attachment to the wheel body can be done for example by welding, soldering or screwing.
  • the invention further relates to a chain bucket elevator with the following components: a) (At least) a joint chain, which is equipped with cups for receiving conveyed. b) A deflection around which the articulated chain is guided so that the free chain sections (Lasttrum, Leertrum) are substantially perpendicular. c) At least one drive sprocket of the type described above, which engages in a free chain portion (of the load strand).
  • the invention further relates to a method for driving a joint chain with a wheel body.
  • an intermediate body is arranged in the power transmission path between the wheel body and the articulated chain, which shifts during power transmission relative to the wheel body.
  • the method relates in general terms to the use of a drive sprocket of the type described above.
  • the intermediate body during the power transmission is in contact with a chain link of the articulated chain and shifts so that the chain link moves substantially in a straight line.
  • Fig. 1 is a side view of a first drive sprocket according to the invention in the looping operation
  • Fig. 2 is a section along the line N-II of Figure 1;
  • FIG. 4 shows a side view of a second drive sprocket according to the invention in the looping operation, in which the teeth have a greater structural strength
  • Figure 5 is a section along the line V-V of Figure 4.
  • Figure 7 is a side view of a third drive sprocket according to the invention, which is used as an intermediate drive.
  • Fig. 8 is a section along the line VIII-VIII of Figure 7;
  • Fig. 9 is a section along the line IX-IX of Figure 7;
  • FIG. 10 is a side view of a fourth drive sprocket according to the invention, which can be used as reversi erbarer intermediate drive.
  • FIG. 11 is a side view of a fourth drive sprocket according to the invention in the looping operation
  • Fig. 12 is a section along the line XII-XII of Figure 11;
  • Fig. 13 is a separate side view of the intermediate body of Figure 11;
  • Fig. 14 is a separate front view of the intermediate body of Figure 1 1;
  • Fig. 15 is a separate side view of the wheel body of Figure 11;
  • Fig. 16 is a section analog to Figure 12, but with two alternative
  • Fig. 17 is a side view of a fifth drive sprocket according to the invention, which is used as an intermediate drive;
  • Fig. 18 is a section along the line XVI-XVI of Figure 17;
  • Fig. 19 is a separate side view of the intermediate body of Figure 17;
  • Fig. 20 is a separate front view of the intermediate body of Figure 17;
  • Fig. 21 is a separate side view of the wheel body of Fig. 17;
  • Fig. 22 is a side view of a sixth invention
  • FIG. 23 is a schematic side view of a Kettenbecherwerk-elevators according to the present invention with a lower guide wheel.
  • Fig. 24 is a schematic side view of a Kettenbecherwerk-elevators according to the present invention without a lower pulley.
  • the joint chains used must normally be lubricated and are usually subject to considerable wear.
  • the present invention seeks to remedy this situation.
  • FIG. 1 shows in a side view a drive sprocket designated by the reference symbols A and 100 according to a first embodiment of the invention. Furthermore, a part of the driven joint chain G is indicated in the figure.
  • the link chain G consists in a known manner of a series of individual chain links KG, which are connected at their ends in a joint GE pivotally connected to each other. Between the joints GE extend parallel to each other two tabs KL.
  • the joint chain drive according to the invention can be used in principle with all types of joint chains together.
  • a bushing conveyor chain G is specifically used.
  • the chain joint GE between two chain links KG is formed by: a sleeve-shaped bushing BU, which is fixedly connected to the tabs KL of the first chain link, and by a bolt BL, which guided through this bush BU and fixed with the tabs of the second chain link connected is.
  • the socket may still be surrounded by a roller (not shown).
  • a cranked embodiment of the bush conveyor chain G is assumed, in which the tabs KL of the chain links KG (perpendicular to the plane in FIG. 1) pop up.
  • each chain link has an end with a long distance of the tabs KL, to which a bolt BL is fixed, and a start with a closer distance of the tabs KL, to which a socket BU is fixed.
  • the chain links can then all be identical.
  • the cranked Buchsen everydaykette G is guided with such an orientation to the drive sprocket A that each chain link KG the drive sprocket A in operation first with its socket side (contrary to the direction of movement seen so the "beginning" of the chain link) and then with its bolt side (“end” ) reached.
  • the drive sprocket A shown in Figure 1 has for this purpose initially in a conventional manner a wheel body R and 120, which is rotatably mounted about a rotation axis X. Along its outer circumference, the wheel body evenly distributed radially projecting teeth Z and 110 on. The number or the distance of the teeth Z is selected according to the pitch of the driven joint chain G. Furthermore, the power flow from the wheel body R to the link chain G as usual passes through these teeth.
  • each intermediate body ZK has the following components:
  • a substantially radially extending web with a "chain-pressure surface” 151 which at the moment of the drive contact with the chain links KG (more precisely, the outer surface of the chain joint GE) receives and thus transmits the required tensile force on the chain link. This can be recognized by the position marked "P1".
  • a “tooth pressure surface” W2 which comes into contact with a surface W1 on the associated tooth Z during the force transmission. Since in the illustrated embodiment during this contact a low-wear Rolling motion is executed, the respective surfaces are also referred to as “rolling surfaces” W1, W2.
  • a body referred to as "carrier” 153 which provides inter alia for storage on the wheel body R.
  • the rolling surface W1 on the tooth Z follows the kinematically prescribed circular movement about the axis of rotation X. This results in a rolling (rolling) of the rolling surface W1 of the tooth on the tooth-pressure surface W2 of the intermediate body ZK, wherein during the rolling motion, the driving force from the tooth to the Transferring intermediate body. Since only one rolling movement - but no sliding - takes place, the wear is minimal. For further reduction of wear, the rolling surfaces W1, W2 may optionally be designed to be hardened.
  • the teeth Z may optionally have a pressure projection 11, which carries the rolling surface W1, and a holder 112 for this pressure projection.
  • These components can be separate components from the wheel body R, which are subsequently mounted on the wheel body (for example, screwed tight). This makes it possible to produce the wheel body R from inexpensive material and the particularly loaded tooth components of a cured material, which can also be replaced if necessary.
  • the geometric shape of the rolling surfaces W1, W2 to tooth Z or intermediate body ZK is made so that the kinematically predetermined circular motion of the tooth Z leads to a linear possible further movement of the contacted chain link KG. This has the advantage that the under train load chain links must perform as good as no wear-prone kinking movement.
  • the intermediate bodies ZK are in each case captively fastened to the wheel body R via holding rods 155.
  • the support rods 155 have slots 156 through which a guide pin 121 fixed to the wheel body R projects.
  • stop pins 122 are provided on the wheel body, which limit the pivoting movement of the support rods 155.
  • At least one (tension) spring 157 is provided for each intermediate body ZK, which is articulated on the one hand in an abutment point 123 on the wheel body R and on the other hand on the intermediate body ZK.
  • the intermediate body ZK is biased in the force-free state in a predetermined rest position (see position P3), in which it is optimally positioned for the upcoming engagement in the joint chain G.
  • the described articulated chain drive has the following advantages: No frictional wear, as the product of frictional force and friction path is zero (limits with respect to load capacity are only possible through the permissible Hertzian pressure depending on material and heat treatment).
  • the structure is insensitive to dirt (no elaborate gasket required).
  • Teeth Z and intermediate body ZK are relatively inexpensive realized in stainless materials, the wheel body R can be performed in mild steel.
  • All types of chains e.g., gall chains
  • the pitch of the drive is adaptable to a worn (elongated) chain when positionally variable teeth are used and their radius (or pitch circle) is increased on the wheel body.
  • the teeth Z may be screwed to the wheel body, for example.
  • the wheel body no longer needs a shaft-hub connection, but can be attached directly and permanently to the drive shaft (e.g., by welding).
  • the attachment to the shaft can thus be designed cheaper than a normal sprocket.
  • the tabs KL of the chain links can be used for support. This is very inexpensive, very simple and very robust.
  • FIGS. 4 to 6 A drive sprocket A or 200 is shown in FIGS. 4 to 6, which represents a modification of the previously described embodiment. Functionally and structurally, the drive sprocket 200 substantially equals the drive sprocket 100, so that not all details have to be described again.
  • the main difference is that in the wheel body R additional slots 225 are provided, in each of which a pin 258 of an intermediate body ZK engages.
  • the pins are in the slots usually with significant clearance (ie, virtually free) movable and are effectively limited only by stop at the slot ends in their mobility. This realization of a stop makes it possible to give the teeth 210 a higher structural strength.
  • the intermediate bodies ZK are stabilized (and stored captive), since the pin 258 connects their flanks on both sides of the wheel body R.
  • FIGS. 7 to 9 show a third embodiment of a drive sprocket A or 500, which is designed for use as an intermediate drive.
  • the driven link chain G thus no longer wraps around this wheel, but runs above the wheel substantially straight.
  • the rectilinear movement is to be supported by the drive sprocket 500 as possible without wear and without interference.
  • the drive sprocket 500 is formed substantially similar to the wrap-around drive sprocket 100 described above (identical or similar components to the drive sprocket 100 have references increased by 400). It has the following components:
  • a wheel body R or 520 with a rotation axis X A wheel body R or 520 with a rotation axis X.
  • At least one spring 557 which biases the intermediate body in the force-free state in a defined rest position.
  • the function of these components is substantially similar to the drive sprockets already described, i. H.
  • the teeth Z exert pressure on the intermediate bodies ZK, which they pass on to the joint chain G.
  • a difference of the drive sprocket 500 is that the intermediate bodies 550 have sensing elements 559 (here in the form of rollers). These act together with a fixed slide guide, which consists in the example shown of two rails S1 and S2. The interaction takes place during the force-transmitting phase and ensures that the intermediate bodies 550 perform substantially only a translation parallel to the direction of extension of the joint chain G (x-direction). As a result, on the one hand force-loaded friction movements between the intermediate bodies 550 and the joint chain G and the teeth are avoided, on the other hand also wear-prone bending movements of the chain under force load.
  • the shaping of the rolling surfaces W1 and W2 of the teeth 510 or of the intermediate bodies 550 can take place such that a rolling contact (without sliding) takes place between these components and / or that a polygonal effect is compensated.
  • the described (quasi) noise-free intermediate drive provides the ideal implementation of the rotational movement of the drive shaft of a motor in a linear, polygon fürspat movement of the chain.
  • Figure 10 shows a drive sprocket A and 600, which can be used as a reversible intermediate drive for link chains G.
  • its structure is similar to the drive sprocket 500 described above, wherein identical or similar components have been increased by 100 reference numerals.
  • the teeth Z and 610 of the drive sprocket 600 on two opposing rolling surfaces W1 and W1 'on may alternatively cooperate with corresponding tooth pressure surfaces W2 and W2 'on the intermediate body ZK or 650.
  • the intermediate body 650 encompasses the tooth 610 in a clip-like manner with one end of its carrier 653.
  • two opposing chain pressure surfaces 651 and 651 ' are provided on the intermediate body 650, between which a Tarsitzsteg 652 is located. Depending on the direction of rotation of the wheel body R, one or the other of these chain pressure surfaces comes into force-transmitting contact with the chain links.
  • a sensing element 659 is provided, which is guided in a stationary slide guide consisting of two rails S1 and S2.
  • this link guide is slightly bent in order to counteract the risk of slipping of the joints of the intermediate bodies 650.
  • the infeed and outfeed of rails S1, S2 are curved to reduce the speed of the chains in the y-direction and to minimize shock and noise.
  • a tension spring 657a and a compression spring 657b are provided, which are articulated on one side in points 623, 624 on the wheel body R and on the other hand on the intermediate body 650. These springs serve to bias the intermediate body in a defined rest position.
  • FIGS. 11 to 15 show a further embodiment of a drive sprocket A or 300 around which a link chain G is guided in the looping operation.
  • the basic operation is similar to the first drive sprocket 100, wherein the same or similar components by 200 increased reference numerals.
  • the drive sprocket 300 has a wheel body R or 320 with radially projecting teeth Z and 310, wherein this wheel body is shown separately in FIG. 15 for better visibility (together with a section along the line S-S).
  • an intermediate body ZK or 350 is provided and arranged on the wheel body R so that it (in limits) is freely movable in the xy plane.
  • a side view and a front view of an intermediate body ZK are shown separately in Figures 13 and 14.
  • the drive sprocket 300 differs from previous embodiments in that the wheel body R consists of two plates (or sidewalls RW1 and RW2) spaced axially (i.e., in the direction of the rotation axis X) and enclosing therebetween a clearance ZR (see cross-sectional view of Fig. 12).
  • the two side walls RW1 and RW2 can be identical and can be cut out, for example, from a sheet metal plate of suitable thickness. Their axial distance they get by spacers (not shown), which are typically arranged in the space ZR in the vicinity of the axis of rotation X.
  • the gap ZR between the two side walls RW1 and RW2 is used to accommodate there a part of the intermediate body ZK.
  • the mobility of the intermediate body ZK can be ensured in the xy plane, while simultaneously cause the side walls RW1 and RW2 lateral stabilization of the position of the intermediate body.
  • a guide of the intermediate body ZK is achieved in a simple manner, which ensures a robust behavior when engaging an intermediate body in the joint chain G.
  • the side walls RW1 and RW2 protect the intermediate body ZK from coming into contact with the link plates KL of a chain link and thereby being disturbed in its trajectory.
  • this chain-printing surface 351 is formed (inter alia) by a thickening 352 (in the direction of the axis of rotation X).
  • the intermediate body is too wide for immersion in the intermediate space ZR between the side walls RW1, RW2 of the wheel body.
  • the thickenings 352 therefore rest on the end faces of the side walls RW1 and RW2, whereby a further support and guidance of the intermediate body ZK is effected and these in particular receive a defined starting position when engaging in the articulated chain G.
  • the intermediate bodies ZK can be cut in a simple manner from a sheet material of suitable strength.
  • the thickenings 352 can then be attached to the cut sheet metal parts z. B. are fixed by welding.
  • the part of the intermediate body ZK produced in this way is subsequently hardened.
  • the intermediate bodies ZK have an inner (completely closed) eye opening AO.
  • a transverse pin QB is guided during assembly of the drive sprocket A, which is then connected to the two side walls RW1 and RW2 of the wheel body R (eg by welding).
  • the intermediate body ZK is captively mounted on the wheel body R, on the other hand takes place via the transverse pin QB the power transmission from the wheel body R to the intermediate body ZK.
  • the aforementioned power transmission takes place in the contact area between the transverse pin QB and the eye opening AO.
  • the contacting surfaces are in turn designed as rolling surfaces W1 on the transverse pin QB or W2 on the intermediate body ZK and shaped so that the desired movement of the intermediate body ZK is established during the power transmission and the rotation of the drive sprocket.
  • Further control of the movement of the intermediate body ZK via sensing elements, which are realized here by axially projecting from both sides of the intermediate body rollers 359.
  • these rollers 359 come into contact with guide slots S1 and S2 mounted in a stationary manner (on both sides) next to the wheel body R, whereby the intermediate body ZK experiences a forced guidance.
  • the expert can determine the optimum shaping of the guide slots S1 and S2 theoretically or by simple tests in accordance with the predetermined target criteria (eg a straight movement of the articulated chain G in the drive region).
  • the drive sprocket 300 has the advantage that it can be manufactured in a simple manner with few individual parts, while at the same time ensuring an extremely robust operating behavior.
  • the essential components i. H. the wheel body R and the intermediate body ZK, simply cut out of sheets and mounted in a few steps. This makes it possible to use the entire drive sprocket as a wearing part.
  • support cams 330 are further recognizable, which in pairs between successive teeth Z of the wheel body R on both sides axially outward are arranged projecting.
  • the support cams 330 are typically made of hardened steel and positioned to contact a chain link entering the drive sprocket A before the subsequent intermediate body ZK contacts that chain link. In FIG. 11, this can be recognized by the support cam 330 located in the upper vertex position P1.
  • the pitch circle radius of the support cam 330 (starting from the rotation axis X) is approximately perpendicular to the load strand of the link chain G in this position.
  • the support cam 330 strikes the chain link in this position due to its positioning at a low speed in the y direction typically moved down in negative y-direction.
  • Figure 16 shows in a section similar to Figure 12 (i.e., along the line XII-XII of Figure 11) two alternative embodiments of support cams SN1 and SN2.
  • the basic function of this support cam is the same as that of the support cam 330 in Figure 12, d. H. the damping of the entry of a chain link KG in the drive sprocket.
  • the illustrated support cams SN1, SN2 consist of an L-shaped (SN1) or C-shaped (SN2) metal body, which can be produced by edges of a metal sheet.
  • the metal body is fixed to the wheel body R, for example, by welding or by screw (s) (not shown).
  • a spacer sleeve DH is preferably inserted between these walls.
  • the support cams SN1 and SN2 are preferably made of spring steel, which may additionally be heat treated. Due to their "light" shape and the choice of material is achieved that they can yield elastically in a contact with a chain link KG (slightly).
  • the described support cams SN1, SN2 can be used in various embodiments of drive sprockets.
  • conventional drive sprockets can hereby be executed or retrofitted.
  • FIG. 17 to 21 another embodiment of a drive sprocket A and 700 is shown, which transmits the above-described for the drive sprocket 300 new design features on an intermediate drive.
  • a wheel body R or 720 rotatably mounted about an axis X has radially projecting teeth Z and 710, respectively Intermediate body ZK or 750 drivingly engage in a stretched joint chain G.
  • the wheel body R consists of two sidewalls RW1 and RW2 (see Fig. 18) defining therebetween a clearance ZR in which the intermediate bodies ZK are (partially) arranged.
  • the intermediate bodies for this purpose in turn have eye openings AO, through which a transverse pin QB is guided, which is fixed axially at both ends to the teeth Z of the side walls RW1 and RW2.
  • the intermediate bodies ZK have thickenings 752 in the axial direction, the chain pressure surfaces 751 of which come into contact with the joints GE of the chain and can be seated on the end faces of the side walls RW1 and RW2.
  • the power transmission from the transverse pin QB on the intermediate body ZK is again via rolling surfaces W1 and W2 on the cross pin QB and the intermediate bodies ZK.
  • rollers 759. come in the region of the chain engagement with the guide rails S1 and S2 in touch.
  • the intermediate bodies are further biased by springs 757 into a rest position.
  • the springs 757 are typically provided on both sides of the wheel body R.
  • FIG. 22 shows a further drive sprocket A or 800 for an intermediate drive, which represents a modification of the drive sprocket 700 described above.
  • the difference is that the stationary slotted guides or rails S1 and S2 are designed and extended in such a way that they provide a defined position of the intermediate bodies during the entire rotation in cooperation with the cam rollers 859 on the intermediate bodies ZK or 850. In this way can be dispensed with the attachment of spring elements.
  • FIG. 23 illustrates the use of a drive sprocket A according to the invention as an intermediate drive in a chain elevator elevator 1000.
  • the elevator at least one articulated chain G is provided with cups B for the vertical conveyance of goods.
  • the link chain G is guided around a guide wheel KR1.
  • the link chain is deflected by a wheel KR2.
  • a drive sprocket A (for example according to the embodiments of FIGS. 7 to 10) is turned on in the upward-facing load strand of the articulated chain G in order to effect an additional drive at an intermediate level.
  • the enormous tensile forces acting due to the weight of the chains, the cup, as well as the loading of the cup B in such elevators, evenly distributed and their tips are reduced.
  • the upper sprocket KR1 where the chain links buckle, the tensile load between the chain links significantly reduced and the joint wear is thus reduced. Due to the intermediate drive A and the possible reduction of the (maximum) tensile forces, it is also possible to use a lighter articulated chain G and / or to realize larger delivery heights.
  • Figure 24 shows a modified embodiment of a Kettenbecherwerk- elevators 2000, in which, in contrast to Figure 1 1, the lower guide wheel KR2 is omitted.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Antriebskettenrad (A, 100) für eine Gelenkkette (G), welches mindestens einen verschiebebeweglich gelagerten Zwischenkörper (ZK, 150) aufweist, der im Betriebszustand im Kraftübertragungsweg zwischen einem rotierenden Radkörper (R, 120) und der angetriebenen Gelenkkette (G) liegt.

Description

Gelenkkettenantrieb, insbesondere mit vereinfachtem Aufbau der Radkörper
Die Erfindung betrifft ein Antriebskettenrad für eine Gelenkkette, einen Gelenkkettenantrieb und einen Kettenbecherwerk-Elevator mit einem solchen Antriebskettenrad sowie ein Verfahren zum Antrieb einer Gelenkkette. Ferner betrifft sie einen Stütznocken für ein Antriebskettenrad.
Gelenkketten werden als flexible Zugmittel zur Übertragung von Kräften eingesetzt. Sie bestehen aus starren Kettengliedern, welche sukzessive in Gelenken schwenkbar miteinander gekoppelt sind. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Gelenken wird dabei als Teilung der Gelenkkette bezeichnet. Gelenkketten werden in der Regel geschlossen hergestellt und dann endlos umlaufend um mindestens zwei Räder geführt. Die Gelenkkette wirkt dabei als Antriebskette zur Übertragung mechanischer Leistung von einer Welle auf die andere, wenn eines der beiden Räder angetrieben und seine Drehung vermöge der Gelenkkette auf das andere Rad übertragen wird. Eine weitere häufig anzutreffende Anwendung von Gelenkketten besteht darin, dass von der Kette beziehungsweise von zwei oder mehreren parallel verlaufenden Gelenkketten ein Fördergut (Rohmaterial, Bauteile etc.) über eine bestimmte Strecke gefördert wird. Derartige Gelenkketten werden als Förderketten bezeichnet.
Der Antrieb von Gelenkketten erfolgt in den meisten Fällen durch rotierende Antriebskettenräder mit radial abstehenden Fortsätzen oder Zähnen, die in die Gelenkkette eingreifen und eine Zugkraft auf die Kettenglieder ausüben. Die Kette kann dabei das Antriebsrad sowohl umschlingen, das heißt am Antriebsrad eine Richtungsumkehr von typischerweise 90° bis 180° erfahren, als auch gestreckt am Antriebsrad vorbeilaufen, so dass Letzteres nur entlang einer kurzen Wegstrecke in die Gelenkkette eingreift. Problematisch bei den bekannten Gelenkkettenantrieben ist der so genannte Polygoneffekt, welcher dadurch entsteht, dass die Zähne des Antriebsrades auf den Ecken eines Polygons liegen und bei einer Drehung mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit der wirksame radiale Abstand der Gelenkkette zum Drehpunkt des Antriebsrades somit einer periodischen Schwankung unterliegt. Ferner kommt es durch die Abweichung von der idealen Kreisform zu einer Relativbewegung zwischen der Gelenkkette und dem gerade kraftübertragend hierein eingreifenden Zahn, was aufgrund der dabei wirksamen Zugkräfte zu einem hohen Verschleiß führt.
Um das Zusammenwirken der Antriebskettenräder mit der Gelenkkette zu verbessern, sind Lösungen vorgeschlagen worden, bei denen die in die Kette eingreifenden Zähne schwenkbeweglich um eine Achse am Radkörper gelagert sind (DE 199 45 921 A1 , DE 181 448, DE 159 407). Problematisch bleibt allerdings weiterhin, dass durch die Reibung während der Kraftübertragung ein erhöhter Verschleiß der Gelenkketten eintritt.
Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel zum möglichst verschleißarmen Antrieb von Gelenkketten bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Antriebskettenrad nach Anspruch 1 , durch einen Gelenkkettenantrieb nach Anspruch 22, durch einen Stütznocken nach Anspruch 29, durch einen Kettenbecherwerk-Elevator nach Anspruch 31 , sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 32 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Gemäß ihrem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Antriebskettenrad für eine Gelenkkette, welches die folgenden Komponenten enthält: a) Einen Radkörper, welcher um eine Achse drehbar gelagert werden kann. Der Radkörper kann dazu beispielsweise eine Nabe aufweisen, durch die eine Welle geführt werden kann, oder er kann integral mit einer solchen Welle ausgebildet sein. b) Mindestens ein Bauteil, welches im Folgenden als "Zwischenkörper" bezeichnet wird und welches verschiebebeweglich gegenüber dem vorgenannten Radkörper gelagert ist. Diese Lagerung soll ferner so gestaltet sein, dass der Zwischenkörper im Betriebszustand des Antriebskettenrades (zumindest zeitweise) im Kraftübertragungsweg vom Radkörper zur Gelenkkette zu liegen kommt. Zumindest ein Teil des Kraftflusses vom Radkörper zur Gelenkkette (vorzugsweise der überwiegende Teil von ca. 60-100 %) kann somit vom Radkörper über den Zwischenkörper auf die Gelenkkette übertragen werden.
Die Lagerung des Zwischenkörpers kann auf quasi jede beliebige Weise erfolgen, solange sichergestellt ist, dass der Zwischenkörper zur richtigen Zeit am richtigen Ort ist (d. h. im Kraftübertragungsweg zwischen Radkörper und Gelenkkette).
Wesentlich ist ferner die Verschiebebeweglichkeit des Zwischenkörpers gegenüber dem Radkörper. Diese beinhaltet, dass sich der Zwischenkörper relativ zum Radkörper - zumindest in Grenzen - translatorisch bewegen kann und nicht (wie bei den Zähnen der aus dem Stand der Technik bekannten Antriebskettenräder) auf eine rein rotatorische Relativbewegung eingeschränkt ist. Allerdings kann die Bewegung des Zwischen körpers relativ zum Radkörper optional auch rotatorische Komponenten enthalten, wobei derartige Rotationen in der Regel jedoch nicht um eine relativ zum Radkörper fixe Achse erfolgen.
Die Verschiebebeweglichkeit des Zwischen körpers wird in der Regel nicht völlig beliebig sein, sondern durch Anschläge oder dergleichen auf gewisse Grenzen festgelegt sein. Ferner wird die Verschiebebewegung in der Regel auf eine Ebene senkrecht zur Drehachse des Radkörpers beschränkt sein.
Das beschriebene Antriebskettenrad hat den Vorteil, dass aufgrund der verschiebebeweglichen, "schwimmenden" Lagerung des Zwischenkörpers Freiheitsgrade in der mechanischen Kraftübertragungskette vom Radkörper zur Gelenkkette gewonnen werden, mit deren Hilfe die Rotation des Radkörpers kinematisch in eine verschleißtechnisch günstige Bewegung der Gelenkkette umgewandelt werden kann. Insbesondere können im Wesentlichen geradlinige Bewegungen der angetriebenen Kettenglieder realisiert werden, so dass das besonders verschleißträchtige Abknicken von Kettengliedern unter Kraftbelastung weitgehend vermieden wird. Des Weiteren können verschleißträchtige Gleitbewegungen unter Kraftbelastung zwischen der Gelenkkette und dem Antriebskettenrad vermieden bzw. minimiert werden.
Wie bereits erwähnt kann der Zwischenkörper prinzipiell auf quasi beliebige Art gelagert werden. So könnte er beispielsweise unverbunden mit dem Radkörper neben diesem angeordnet sein und über einen eigenen Mechanismus im passenden Zeitpunkt in den Wirkungsbereich zwischen Gelenkkette und Radkörper eingeführt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Zwischenkörper jedoch (verschiebebeweglich) am Radkörper selbst gelagert. Er wird dann von der Rotationsbewegung des Radkörpers mitgenommen, was gewährleistet, dass er sieh immer am richtigen Wirkungsort befindet. Typischerweise ist der Zwischenkörper dabei am Außenumfang des Radkörpers gelagert. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Zwischenkörper unverlierbar am Radkörper gelagert ist, beispielsweise über ein geeignetes Gestänge, eine Kulissenführung, Federn oder dergleichen.
Die vorteilhaften Eigenschaften des Antriebskettenrades würden bereits dann eintreten, wenn nur ein einziger Zwischenkörper vorgesehen bzw. am Antriebskettenrad gelagert wäre. Vorzugsweise ist jedoch eine Mehrzahl von N > 1 Zwischenkörpern vorgesehen, die gleichmäßig über den Umfang des Radkörpers verteilt angeordnet sind. Bei einer entsprechend dimensionierten Gelenkkette kann dann die Kraftübertragung auf jedes angetriebene Kettenglied über einen derartigen Zwischenkörper erfolgen. In der Regel sind die mehreren Zwischenkörper bei einer solchen Ausführungsform im Wesentlichen gleichartig ausgebildet und am Radkörper gelagert, wobei es theoretisch jedoch auch denkbar ist, verschieden gestaltete Zwischenkörper vorzusehen.
Der (mindestens eine) am Radkörper gelagerte Zwischenkörper ist vorzugsweise durch ein Federelement in eine im unbelasteten Zustand angenommene Ruheposition relativ zum Radkörper vorgespannt. Dies sorgt dafür, dass momentan nicht mit der Gelenkkette zusammenwirkende Zwischenkörper sich in einer definierten Lage befinden, aus der heraus sicher ein Eingriff in die Gelenkkette erfolgen kann.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist der Zwischenkörper (mindestens) ein Abtastelement auf, das im Betriebszustand mit einer vom Radkörper unabhängigen, zum Beispiel ortsfest angebrachten Kulissenführung zusammenwirken kann. Auf diese Weise können dem Zwischenkörper quasi beliebige Bewegungen aufgeprägt werden.
Grundsätzlich ist vom Zwischenkörper nur gefordert, dass dieser (irgendwie) im Kraftübertragungsweg vom Radkörper zur Gelenkkette liegt. So könnte der Zwischenkörper beispielsweise nur eines von mehreren mechanischen Gliedern sein, die der Reihe nach Kraft vom Radkörper zur Gelenkkette übertragen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Zwischenkörper jedoch eine Zone bzw. Fläche auf, die im Betriebszustand in direkten Kontakt zur Gelenkkette treten kann, insbesondere zum Gelenk eines Kettengliedes. Aufgrund dieses direkten Kontaktes zur Gelenkkette und der dabei üblicherweise erfolgenden Kraftübertragung wird diese Fläche im Folgenden als "Ketten-Druckfläche" bezeichnet. Die Beweglichkeit des Zwischen körpers ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass an der Ketten-Druckfläche keine Relativbewegung zwischen der Gelenkkette und dem Zwischenkörper auftritt bzw. allenfalls eine wälzende Bewegung, die im Vergleich zu Gleitbewegungen mit einem erheblich geringeren Verschleiß verbunden ist.
Gemäß einer Weiterbildung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform weist der Zwischenkörper zusätzlich einen Hilfsanschlag auf, welcher im Betriebszustand in (direkten oder indirekten) Kontakt zur Gelenkkette treten kann, beispielsweise zu der Lasche eines Kettengliedes. Ein Kontakt zwischen der Gelenkkette und dem Zwischenkörper kann somit an mindestens zwei Punkten erfolgen, nämlich der Ketten- Druckfläche und dem Hilfsanschlag. Vorzugsweise liegen diese beiden Punkte dabei an demselben (angetriebenen) Kettenglied an, so dass die relative Lage des Zwischenkörpers zu diesem Kettenglied unveränderlich ist. Dies hat den Vorteil, dass keine Relativbewegung zwischen Kettenglied und Zwischenkörper auftritt, wodurch eine wesentliche Ursache für Kettenverschleiß und Kettenradverschleiß entfällt.
Für die Kraftübertragung vom Radkörper auf den Zwischenkörper sind prinzipiell verschiedene Realisierungen denkbar. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Radkörper mindestens einen Zahn aufweist, über welchen im Betriebszustand Kraft (direkt oder indirekt) vom Radkörper auf den Zwischenkörper übertragen werden kann. Der Begriff "Zahn" ist in diesem Zusammenhang sehr allgemein zu verstehen als Bezeichnung eines Bauteils, einer Komponente oder einer Region des Radkörpers, durch welche(s) der Kraftfluss vom Radkörper auf die Gelenkkette geleitet wird. Typischerweise ist der Zahn - ähnlich wie Zähne von herkömmlichen Antriebskettenrädern - ein radial vom Umfang des Radkörpers abstehender und fest mit dem Radkörper verbundener Vorsprung. Des Weiteren ist typischerweise eine Mehrzahl von Zähnen vorgesehen, die gleichmäßig über den Umfang des Radkörpers verteilt angeordnet sind. In der Regel wird dann bei jedem dieser Zähne ein zugehöriger Zwischenkörper am Radkörper gelagert sein.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann die Kraftübertragung vom Zahn auf den Zwischenkörper mittelbar erfolgen, d. h. über weitere Zwischenstationen oder Bauteile. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn der Zwischenkörper eine Fläche oder Zone aufweist, die im Betriebszustand in direkten Kontakt zum Zahn des Radkörpers treten kann. Aufgrund dieses Kontaktes zum Zahn und der dabei typischerweise erfolgenden Kraftübertragung wird diese Fläche im Folgenden als "Zahn-Druckfläche" bezeichnet.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Zwischenkörper sowohl die beschriebene Zahn-Druckfläche als auch die Ketten-Druckfläche aufweist, sind diese Flächen vorzugsweise so angeordnet, dass im Betriebszustand während der Kraftübertragung ein Drehmoment auf den Zwischenkörper ausgeübt wird. Mit anderen Worten liegen die vom Zahn auf die Zahn-Druckfläche ausgeübte Kraft und die vom Zwischenkörper auf die Gelenkkette ausgeübte Kraft (bzw. deren Gegenkraft) im Betriebszustand nicht auf einer Linie, woraus das erwähnte Drehmoment resultiert. Durch dieses Drehmoment kann gezielt eine Bewegung des Zwischenkörpers verursacht werden, welche diesen in eine definierte Lage überführt. Eine solche Lage ist beispielsweise erreicht, wenn sich der oben beschriebene Hilfsanschlag (falls vorhanden) an die Gelenkkette anlegt. Die Anordnung der Druckflächen wird allerdings in der Regel so erfolgen, dass das beschriebene Drehmoment klein ist, denn es soll nur die gewünschte Bewegung des Zwischen körpers erzeugen, jedoch keine spürbare Wirkung auf die Gelenkkette haben.
Während der Kraftübertragung vom Zahn auf den direkt hiermit in Kontakt stehenden Zwischenkörper wird es in der Regel zu Relativbewegungen zwischen diesen beiden Bauteilen kommen. Dem dabei auftretenden Verschleiß kann durch eine besondere Härtung der Kontaktflächen und/oder durch eine Austauschbarkeit der Kontaktflächen begegnet werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Zahn und der Zwischenkörper jeweils Wälzflächen aufweisen, die im Betriebszustand kraftübertragend in Wälzkontakt treten können. Im Unterschied zu Gleitkontakten hat ein solcher Wälzkontakt einen geringeren Verschleiß der beteiligten Bauteile zur Folge.
Die vorstehend erwähnten Wälzflächen an Zahn und Zwischenkörper sind vorzugsweise so geformt, dass sich im Betrieb eine vorgegebene Sollbewegung des Zwischenkörpers ergibt. Insbesondere kann die Form der Wälzflächen so sein, dass sich das vom Zwischenkörper angetriebene Kettenglied der Gelenkkette auf einer im Wesentlichen geraden Bahn bewegt, welche die Erstreckung des Lasttrums der Gelenkkette fortsetzt. In diesem Falle wird ein kraftbelastetes Abknicken der Gelenkkette weitgehend vermieden, was den Gelenkverschleiß der Gelenkkette reduziert.
Das erfindungsgemäße Antriebskettenrad kann optional so ausgestaltet sein, dass es reversierbar ist, also in beiden Drehrichtungen antreibend arbeiten kann. Zu diesem Zweck weist der Zwischenkörper vorzugsweise zwei Ketten-Druckflächen auf, von denen im Betrieb je nach Drehrichtung des Radkörpers eine in Kontakt zur Gelenkkette treten kann.
Zusätzlich oder alternativ weist der Zwischenkörper zwei Zahn-Druckflächen auf, von denen im Betriebszustand je nach Drehrichtung des Radkörpers eine in Kontakt zu einem Zahn des Radkörpers treten kann.
Wie bereits erwähnt kann der Zahn des Radkörpers und/oder der Zwischenkörper vorzugsweise gehärtet ausgebildet sein und/oder beispielsweise aus Edelstahl bestehen. Zusätzlich oder alternativ können diese Teile auch austauschbar am Radkörper gelagert sein und somit relativ leicht erneuerbare Verschleißteile darstellen. Des Weiteren kann bei einer Weiterbildung der Erfindung der Zahn positionsverstellbar am Radkörper gelagert sein, um das Antriebskettenrad an eine Änderung der Teilung der verwendeten Gelenkkette (beispielsweise aufgrund von Verschleiß nach längerem Betrieb) anpassbar zu machen.
Gemäß einer weiteren optionalen Ausgestaltung der Erfindung ist der mindestens eine Zwischenkörper zumindest teilweise im Zwischenraum zwischen zwei axial beabstandeten Seitenwänden des Radkörpers angeordnet. Voraussetzung hierfür ist natürlich, dass der Radkörper einen derartigen Zwischenraum und derartige Seitenwände mit einem Abstand in Achsrichtung aufweist. Dies kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass bei einem aus Vollmaterial hergestellten Radkörper in die radial außen gelegenen Stirnflächen Schlitze als Zwischenräume eingefräst werden. Durch die Lagerung des Zwischenkörpers in einem Zwischenraum wird zum einen eine gute und sichere Führung erreicht. Diese ist umso besser, je größer der prozentuale Flächenanteil des Zwischenkörpers ist, der sich im Zwischenraum befindet. Die Lagerung des Zwischenkörpers sollte dabei ein ausreichendes Spiel aufweisen, damit sich der Zwischenkörper noch gut entsprechend seiner Aufgabe bewegen kann (in einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Radkörpers). Neben einer sicheren Lagerung des Zwischenkörpers ist ein weiterer Vorteil, dass der im Zwischenraum befindliche Teil des Zwischenkörpers vor einem Kontakt mit der Gelenkkette geschützt und damit weniger Störeinflüssen in Bezug auf seine Bewegung ausgesetzt ist. Bei einer Weiterbildung der vorstehenden Ausführungsform weist der Zwischenkörper eine Augenöffnung auf, durch die ein Querbolzen (beliebigen Querschnitts) mit Spiel hindurchgreift, wobei der Querbolzen mit mindestens einer der vorstehend genannten Seitenwände des Radkörpers verbunden ist. Der Querbolzen sorgt durch seinen Eingriff in die Augenöffnung zum einen dafür, dass der Zwischenkörper sicherer am Radkörper gelagert wird. Falls die Augenöffnung eine innere Öffnung im Zwischenkörper ist (also keine Verbindung zum Rand des Zwischenkörpers besteht) und falls der Querbolzen mit beiden gegenüberliegenden Seitenwänden des Radkörpers verbunden ist, wird der Zwischenkörper sogar unverlierbar zwischen den beiden Seitenwänden festgehalten. Die Größe der Augenöffnung und das verbleibende Spiel gegenüber dem Querbolzen bestimmen und begrenzen die Beweglichkeit des Zwischenkörpers. Bei einer entsprechenden Dimensionierung der Augenöffnung und des Querbolzens kann weiterhin erreicht werden, dass der Kraftfluss vom Radkörper auf den Zwischenkörper über den Querbolzen erfolgt, wobei in diesem Falle der Querbolzen an den Rand der Augenöffnung anstoßen wird. Durch eine entsprechende Formgebung von Augenöffnung und Querbolzen kann dabei Einfluss auf die resultierende Bewegung des Zwischen körpers während seines Kontakts zur Gelenkkette genommen werden. Insbesondere kann die Ausgestaltung so erfolgen, dass eine verschleißarme Wälzbewegung zwischen Querbolzen und Zwischenkörper auftritt und sich der effektive Radius des Querbolzens (in Bezug auf die Drehachse) in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Radkörpers so verändert, dass eine gewünschte bzw. optimale Bewegung der Kettenglieder resultiert.
Bei einer anderen Weiterentwicklung der obigen Ausführungsform weist der Zwischenkörper mindestens eine Verdickung auf, welche nicht in den Zwischenraum zwischen den Seitenwänden des Radkörpers hineinpasst. Vorzugsweise hat der Zwischenkörper derartige Verdickungen symmetrisch an beiden sich in Achsrichtung gegenüberliegenden Außenwänden. Die Verdickung ist vorzugsweise so angeordnet, dass sie mit dem Radkörper in Kontakt kommen kann. Da die Verdickung aufgrund ihrer Größe nicht in den Zwischenraum eintauchen kann, wird bei einem solchen Kontakt typischerweise eine Kraft vom Radkörper auf die Verdickung (und damit auf den Zwischenkörper) ausgeübt, wodurch auf die Bewegung des Zwischen körpers Einfluss genommen werden kann. Vorzugsweise wird so mit Hilfe der Verdickung sichergestellt, dass die Zwischenkörper zu Beginn ihres Kontaktes zur Gelenkkette eine definierte Startposition annehmen.
Der Radkörper kann optional aus zwei axial beabstandeten Platten aufgebaut sein, wobei diese Platten typischerweise durch Abstandshalter einerseits auf dem gewünschten axialen Abstand gehalten und andererseits miteinander verbunden werden. Mit einem solchen Aufbau des Radkörpers aus zwei Platten ist es herstellungstechnisch besonders einfach, einen Zwischenraum zwischen zwei beabstandeten Seitenwänden (den Platten) zu schaffen, in welchem gemäß den vorstehend erläuterten Ausführungsformen der Erfindung der Zwischenkörper angeordnet werden kann.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist mindestens ein Stütznocken am Radkörper derart angeordnet, dass der Stütznocken im Betriebszustand ein in das Antriebskettenrad gerade einlaufendes Kettenglied einer Gelenkkette kontaktiert, bevor der nächste Zwischenkörper dieses Kettenglied kontaktiert. Der "nächste Zwischenkörper " ist in diesem Zusammenhang der Zwischenkörper, welcher bei der ausgeführten Umdrehung als nächster Zwischenkörper die aktuelle Winkelposition des Stütznockens annimmt. Der Stütznocken beeinflusst das Zusammentreffen des Kettengliedes mit dem folgenden Zwischenkörper. Dabei können insbesondere aufeinander zu gerichtete Geschwindigkeitskomponenten der Bewegungen von Kettenglied und Zwischenkörper verringert werden, um den Einlauf des Kettengliedes in den Zwischenkörper sanfter zu gestalten und hiermit verbundene Geräusche zu reduzieren.
Bei einer Weiterbildung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist der Stütznocken am Radkörper so angeordnet, dass er das genannte einlaufende Kettenglied in einem Punkt kontaktiert, in dem sein Teilkreis-Radius in etwa senkrecht auf der Erstreckungsrichtung des Lasttrums der Kette steht. In einem solchen Falle ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Stütznockens senkrecht zur Erstreckung der Gelenkkette besonders klein, wodurch es zu einem stark gedämpften Aufeinandertreffen von Kettenglied und Stütznocken kommt.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung einen Gelenkkettenantrieb, welcher eine Gelenkkette sowie ein damit zusammenwirkendes Antriebskettenrad der oben beschriebenen Art enthält. Das heißt, dass das Antriebskettenrad einen um eine Achse drehbar lagerbaren Radkörper aufweist sowie mindestens einen Zwischenkörper, welcher verschiebebeweglich gegenüber dem Radkörper gelagert ist, so dass er im Betriebszustand im Kraftübertragungsweg vom Radkörper zur Gelenkkette zu liegen kommt. Durch die spezielle Ausgestaltung des Antriebskettenrades erzielt ein derartiger Gelenkkettenantrieb einen nahezu verschleißfreien Betrieb.
Die konkrete kinematische und/oder dynamische Auslegung des Gelenkkettenantriebes kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Insbesondere kann die Gelenkkette in Umschlingung (beispielsweise um ca. 90° bis ca. 180°) um das Antriebskettenrad geführt sein. Alternativ kann das Antriebskettenrad jedoch auch als ein Zwischenantrieb wirken, wobei es in ein im Wesentlichen gerade verlaufendes Stück der Gelenkkette eingreift. Wie im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert wird, sind verschiedene spezielle Ausgestaltungen des Antriebskettenrades für den Einsatz in Umschlingung oder als Zwischenantrieb besonders geeignet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung des Gelenkkettenantriebes sind dessen Antriebskettenrad und Gelenkkette so aufeinander abgestimmt, dass eine Kraftübertragung vom Antriebskettenrad auf die Gelenkkette im Betriebszustand nur an maximal zwei Kettengliedern gleichzeitig erfolgt. Vorzugsweise erfolgt diese Kraftübertragung im Wesentlichen (d. h. zu mehr als 70 % einer Radumdrehung von 360°) nur an einem einzigen Kettenglied. Bei einer Umschlingung des Antriebskettenrades durch die Gelenkkette kann diese Bedingung dadurch erreicht werden, dass der wirksame Teilkreis des Antriebskettenrades (etwas) kleiner ist als der ideale Teilkreis der Gelenkkette. Hinter den ersten vom Antriebskettenrad gegriffenen Kettengliedern liegen die übrigen Kettenglieder dann lose (unbelastet) auf dem Antriebskettenrad auf. Dies hat verschleißtechnisch den Vorteil, dass im Wesentlichen kein Abknicken der Gelenkkette unter Kraftbelastung stattfindet.
Gemäß einer anderen Weiterbildung des Gelenkkettenantriebes umfasst dieser eine ortsfeste Kulisse, die im Betriebszustand mit dem Zwischenkörper des Antriebskettenrades zusammenwirkt. Dies kann insbesondere über ein am Zwischenkörper angeordnetes Abtastelement (z. B. eine Rolle) erfolgen, welches die ortsfeste Kulisse abfährt. Wenn das Antriebskettenrad als Zwischenantrieb eingesetzt wird, kann die Kulisse insbesondere so geformt sein, dass sie eine möglichst geradlinige Bewegung des Zwischenkörpers in Richtung der Gelenkkette bewirkt.
Gelenkketten sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Grundsätzlich können alle Ketten, die mit herkömmlichen Kettenrädern antreibbar sind, auch im erfindungsgemäßen Gelenkkettenantrieb eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist indes der Einsatz von sogenannten "Buchsenförderketten" (z. B. nach DIN 8165/8167). Bei diesen ist der Gelenkpunkt zwischen zwei Kettengliedern durch eine Buchse bzw. Hülse (die fest mit dem ersten Kettenglied verbunden ist) und einen durch diese Buchse geführten Bolzen (der fest mit dem zweiten Kettenglied verbunden ist) realisiert. Die Kraftübertragung zwischen zwei Kettengliedern erfolgt bei Buchsenförderketten somit vorteilhafterweise nicht punktuell, sondern entlang der Linie bzw. Fläche, in der sich Bolzen und Buchse berühren. Gerade bei kraftbelasteten Relativbewegungen zwischen den Kettengliedern kann auf diese Weise der entstehende Verschleiß minimiert werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Gelenkkettenantrieb ist die Ausführung von Antriebskettenrad und Buchsenförderkette vorzugsweise so gewählt, dass das Antriebskettenrad nur an solchen Buchsen kraftübertragend angreift, die entgegen der Bewegungsrichtung der Kette gesehen am Anfang des zugehörigen Kettengliedes liegen. Dies hat den Vorteil, dass auf das das Antriebskettenrad früher erreichende Nachbar-Kettenglied (dessen Bolzen durch die angetriebene Buchse führt) praktisch keine Zugkraft übertragen wird. Es kann daher im Wesentlichen unbelastet und damit verschleißarm abknicken.
Vorzugsweise wird für die vorstehende Ausführungsform eine Buchsenförderkette der "gekröpften" Ausführungsform verwendet, bei welcher jedes Kettenglied zwischen seinen zwei parallelen Laschen am Ende des Kettengliedes einen Bolzen und am (nach innen gekröpften) Anfang des Kettengliedes eine Buchse aufweist. Bei einer solchen gekröpften Buchsenförderkette kann durch die Ausrichtung der Kette gewährleistet werden, dass alle Buchsen entgegen der Zugrichtung der Kette gesehen am Anfang des zugehörigen Kettengliedes liegen. Wenn die Buchsenförderkette dagegen nicht gekröpft ist, sondern durch eine alternierende Folge von Innen-Kettengliedern (bestehend aus zwei parallelen Laschen mit an beiden Laschenenden dazwischen fixierten Buchsen) und Außen- Kettengliedern (bestehend aus zwei parallelen Laschen mit an beiden Laschenenden dazwischen fixierten Bolzen) gebildet wird, liegt nur jede zweite Buchse am Anfang des zugehörigen Kettengliedes. Das Antriebskettenrad dürfte dann also nur an diesen Buchsen angreifen.
Gemäß einer anderen Weiterbildung des Gelenkkettenantriebes weist dessen Antriebskettenrad mindestens einen Zahn der oben beschriebenen Art auf, wobei dieser Zahn weiterhin zwischen zwei Laschen eines Kettengliedes der Gelenkkette eingreifen kann. Auf diese Weise kann durch entsprechend breite Dimensionierung des Zahns zusätzlich eine Seitenführung der Gelenkkette erreicht werden. Vorzugsweise wird bei dieser Ausführungsform der Zwischenkörper (um beispielsweise 5%) schmaler ausgebildet als der Zahn, um eine verschleißträchtige und den Zahn an seiner idealen Bewegung eventuell hindernde Reibung zwischen ihm und dem Kettenglied zu minimieren.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Stütznocken für das Antriebskettenrad einer Gelenkkette, welcher das Einlaufen von Kettengliedern in den rotierenden Radkörper des Antriebskettenrades günstig beeinflussen kann. Der Stütznocken kann optional an einem Antriebskettenrad der oben erläuterten Art vorgesehen sein, er kann darüber hinaus jedoch auch bei anderen Antriebskettenrädern eingesetzt werden. Er ist dadurch gekennzeichnet, dass er einen Metallkörper aufweist, welcher an einem um eine Achse drehbar lagerbaren Radkörper des Antriebskettenrades derart angeordnet ist, dass er ein in das Antriebskettenrad einlaufendes Kettenglied federnd kontaktiert. Mit anderen Worten ist der Metallkörper im Abschnitt zwischen seinem Befestigungspunkt und dem Kontaktpunkt zur Gelenkkette so (schwach) dimensioniert, dass er einer typischen Kraftbelastung am Kontaktpunkt elastisch nachgeben kann. Der Stütznocken kann so insbesondere geräuschdämpfend auf den Einlauf einer Gelenkkette wirken. Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang, dass außer dem Metallkörper keine weiteren Zusatzkomponenten oder -materialien zur Erzielung der Federwirkung notwendig sind, d. h. der Stütznocken kann im einfachsten Fall nur aus dem Metallkörper bestehen.
Der Metallkörper des beschriebenen Stütznockens kann insbesondere aus einem C-förmig oder L-förmig gebogenen Blech bestehen. Aufgrund der länglichen Form solcher Körper ergibt sich dann in einfacher Weise die gewünschte Federeigenschaft.
Der Metallkörper kann beispielsweise aus Stahl bestehen, insbesondere aus Federstahl, welcher wärmebehandelt sein kann. Des Weiteren werden Stütznocken vorzugsweise beidseitig an einem Radkörper und/oder bei jedem Zahn des Radkörpers vorgesehen. Die Befestigung am Radkörper kann beispielsweise durch Schweißen, Löten oder Verschrauben erfolgen.
Die Erfindung betrifft ferner einen Kettenbecherwerk-Elevator mit folgenden Komponenten: a) (Mindestens) einer Gelenkkette, die mit Bechern zur Aufnahme von Fördergut ausgestattet ist. b) Einer Umlenkung, um die die Gelenkkette so geführt ist, dass die freien Kettenabschnitte (Lasttrum, Leertrum) im Wesentlichen senkrecht verlaufen. c) Mindestens ein Antriebskettenrad der oben beschriebenen Art, das in einen freien Kettenabschnitt (des Lasttrums) eingreift.
Durch das Antriebskettenrad kann ein verschleißarmer bzw. verschleißfreier Zwischenantrieb im aufsteigenden Lasttrum der Gelenkkette realisiert werden. Bei gleicher Auslegung der Kette kann auf diese Weise eine größere Förderhöhe des Kettenbecherwerk-Elevators erreicht werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Antrieb einer Gelenkkette mit einem Radkörper. Bei diesem Verfahren wird im Kraftübertragungsweg zwischen dem Radkörper und der Gelenkkette ein Zwischenkörper angeordnet, der sich während der Kraftübertragung relativ zum Radkörper verschiebt.
Das Verfahren betrifft in allgemeiner Form die Verwendung eines Antriebskettenrades der oben beschriebenen Art. Für weitere Informationen zu den Einzelheiten, Vorteilen und Weiterbildungen des Verfahrens wird daher auf die obige Beschreibung verwiesen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens steht der Zwischenkörper während der Kraftübertragung in Kontakt zu einem Kettenglied der Gelenkkette und verschiebt sich dabei so, dass sich das Kettenglied im Wesentlichen geradlinig bewegt. Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren beispielhaft erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines ersten erfindungsgemäßen Antriebskettenrades im Umschlingungsbetrieb;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie N-Il von Figur 1 ;
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie Ill-Ill von Figur 1 ;
Fig. 4 eine Seitenansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Antriebskettenrades im Umschlingungsbetrieb, bei dem die Zähne eine größere Gestaltfestigkeit aufweisen;
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V von Figur 4;
Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie Vl-Vl von Figur 4;
Fig. 7 eine Seitenansicht eines dritten erfindungsgemäßen Antriebskettenrades, das als Zwischenantrieb eingesetzt wird;
Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII von Figur 7;
Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX von Figur 7;
Fig. 10 eine Seitenansicht eines vierten erfindungsgemäßen Antriebskettenrades, das als reversi erbarer Zwischenantrieb einsetzbar ist;
Fig. 11 eine Seitenansicht eines vierten erfindungsgemäßen Antriebskettenrades im Umschlingungsbetrieb;
Fig. 12 einen Schnitt entlang der Linie XII-XII von Figur 11 ;
Fig. 13 eine separate Seitenansicht des Zwischen körpers von Figur 11 ;
Fig. 14 eine separate Frontansicht des Zwischen körpers von Figur 1 1 ;
Fig. 15 eine separate Seitenansicht des Radkörpers von Figur 11 ;
Fig. 16 eine Schnitt anlog zu Figur 12, wobei jedoch zwei alternative
Ausführungsformen von Stütznocken dargestellt sind;
Fig. 17 eine Seitenansicht eines fünften erfindungsgemäßen Antriebskettenrades, das als Zwischenantrieb eingesetzt wird;
Fig. 18 einen Schnitt entlang der Linie XVI-XVI von Figur 17;
Fig. 19 eine separate Seitenansicht des Zwischen körpers von Figur 17;
Fig. 20 eine separate Frontansicht des Zwischen körpers von Figur 17;
Fig. 21 eine separate Seitenansicht des Radkörpers von Figur 17;
Fig. 22 eine Seitenansicht eines sechsten erfindungsgemäßen
Antriebskettenrades, das als Zwischenantrieb eingesetzt wird und eine umlaufende Kulissenführung aufweist; Fig. 23 eine schematische Seitenansicht eines Kettenbecherwerk-Elevators gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem unteren Umlenkrad;
Fig. 24 eine schematische Seitenansicht eines Kettenbecherwerk-Elevators gemäß der vorliegenden Erfindung ohne ein unteres Umlenkrad.
In den Figuren werden identische oder ähnliche Komponenten mit Bezugziffern versehen, die sich um Vielfache von 100 unterscheiden. Ferner haben wichtige Komponenten zusätzlich zu den Bezugziffern noch Buchstabenkürzel zur Kennzeichnung unabhängig von der jeweiligen Ausführungsform.
Gelenkketten werden wegen ihrer Robustheit und relativ geringen Kosten bei vielen, meist industriellen Prozessen eingesetzt. Hohe Bedeutung haben vor allem die Kettenantriebe, bei denen die Kette das Kettenrad umschlingt und dabei von diesem angetrieben wird ("Antriebskettenrad"). Ferner werden Ketten zur Förderung von Gütern eingesetzt. Lange Förderstrecken ergeben dabei jedoch durch Reibung und/oder zu erbringende Hubarbeit hohe Zugkräfte in den Ketten. Die Ketten sind hierfür zu dimensionieren, was sie schwer und teuer macht.
Die eingesetzten Gelenkketten müssen im Normalfall geschmiert werden und unterliegen in der Regel erheblichem Verschleiß. Hier will die vorliegende Erfindung Abhilfe schaffen.
In Figur 1 ist diesbezüglich in einer Seitenansicht ein mit den Bezugszeichen A bzw. 100 bezeichnetes Antriebskettenrad gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Ferner ist in der Figur ein Teil der angetriebenen Gelenkkette G angedeutet.
Die Gelenkkette G besteht in bekannter Weise aus einer Reihe von einzelnen Kettengliedern KG, die an ihren Enden in einem Gelenk GE schwenkbeweglich miteinander verbunden sind. Zwischen den Gelenken GE erstrecken sich parallel zueinander jeweils zwei Laschen KL.
Der erfindungsgemäße Gelenkkettenantrieb lässt sich im Prinzip mit allen Arten von Gelenkketten zusammen verwenden. In den folgenden Beispielen wird indes speziell eine Buchsenförderkette G zugrunde gelegt. Bei dieser wird das Kettengelenk GE zwischen zwei Kettengliedern KG gebildet durch: eine hülsenförmige Buchse BU, die mit den Laschen KL des ersten Kettengliedes fest verbunden ist, sowie durch einen Bolzen BL, der durch diese Buchse BU geführt und mit den Laschen des zweiten Kettengliedes fest verbunden ist.
Optional kann die Buchse noch von einer Rolle (nicht dargestellt) umgeben sein. Ferner wird eine gekröpfte Ausführungsform der Buchsenförderkette G angenommen, bei welcher die Laschen KL der Kettenglieder KG (senkrecht zur Zeichenebene in Figur 1 ) verspringen. Auf diese Weise hat jedes Kettenglied ein Ende mit weitem Abstand der Laschen KL, an dem ein Bolzen BL fixiert ist, und einen Anfang mit engerem Abstand der Laschen KL, an dem eine Buchse BU fixiert ist. Die Kettenglieder können dann alle identisch ausgebildet sein. Die gekröpfte Buchsenförderkette G wird mit einer derartigen Orientierung um das Antriebskettenrad A geführt, dass jedes Kettenglied KG das Antriebskettenrad A im Betrieb zuerst mit seiner Buchsenseite (entgegen der Bewegungsrichtung gesehen also dem "Anfang" des Kettengliedes) und dann mit seiner Bolzenseite ("Ende") erreicht.
Bei herkömmlichen Antriebskettenrädern mit feststehenden Zähnen tritt ein Verschleiß der angetriebenen Gelenkkette hauptsächlich dadurch auf, dass unter Kraftbelastung eine Relativbewegung (Gleitbewegung) zwischen den Zähnen und den Kettengliedern sowie ein Abknicken der Kettenglieder unter Kraftbelastung erfolgt. Dies soll mit den erfindungsgemäßen Antriebskettenrädern vermieden werden.
Das in Figur 1 dargestellte Antriebskettenrad A besitzt zu diesem Zweck zunächst in herkömmlicher Weise einen Radkörper R bzw. 120, welcher um eine Drehachse X drehbar gelagert ist. Entlang seines Außenumfanges weist der Radkörper gleichmäßig verteilt radial abstehende Zähne Z bzw. 110 auf. Die Anzahl bzw. der Abstand der Zähne Z ist entsprechend der Teilung der anzutreibenden Gelenkkette G gewählt. Des Weiteren verläuft der Kraftfluss vom Radkörper R zur Gelenkkette G wie üblich über diese Zähne.
Anders als üblich wirken die Zähne Z beim Antriebskettenrad A jedoch nicht direkt auf die Kettenglieder KG, sondern mittelbar über jeweils einen "Zwischenkörper" ZK bzw. 150. Die Zwischenkörper ZK sind dabei (in Grenzen) frei verschiebebeweglich bzw. "schwimmend" gegenüber dem Radkörper R vor den zugehörigen Zähnen Z gelagert. Jeder Zwischenkörper ZK weist die folgenden Komponenten auf:
Einen im Wesentlichen radial verlaufenden Steg mit einer "Ketten-Druckfläche" 151 , welche im Moment des Antriebes Kontakt zu den Kettengliedern KG (genauer gesagt zur Außenfläche des Kettengelenkes GE) aufnimmt und so die erforderliche Zugkraft auf das Kettenglied überträgt. Dies ist an der mit "P1 " gekennzeichneten Position erkennbar.
Eine "Zahn-Druckfläche" W2, welche während der Kraftübertragung mit einer Fläche W1 am zugehörigen Zahn Z in Kontakt kommt. Da bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel während dieses Kontaktes eine verschleißarme Wälzbewegung ausgeführt wird, werden die betreffenden Flächen im Folgenden auch als "Wälzflächen" W1 , W2 bezeichnet.
Einen im Wesentlichen tangential verlaufenden Aufsitzsteg 152, auf dem die Buchsen BU der Kettenglieder lose aufliegen, wenn die Kraftübertragung beendet ist (hinter Position P2).
Einen als "Träger" 153 bezeichneten Körper, der unter anderem für die Lagerung auf dem Radkörper R sorgt.
Einen am Ende des Trägers 153 angeordneten Hilfsanschlag 154, der hier als Rolle ausgebildet ist.
Wenn ein Zahn Z zusammen mit dem vor ihm liegenden Zwischenkörper ZK bei der Drehung des Radkörpers R an der Position P1 in die Gelenkkette G eingreift, kommt die Ketten-Druckfläche 151 mit der Buchse BU eines Kettengliedes in Kontakt. Der in der Radebene (x,y-Ebene) lokal frei bewegliche Zwischenkörper ZK kann dabei zunächst ausweichen, wobei er sich unter Wirkung des entstehenden Drehmomentes um den (wandernden) Kontaktpunkt zum Zahn Z dreht. Diese Ausweichbewegung des Zwischenkörpers ZK endet, wenn er mit dem Hilfsanschlag 154 an den Laschen KL des kontaktierten Kettengliedes anstößt. Ab diesem Zeitpunkt nimmt der Zwischenkörper ZK relativ zum kontaktierten Kettenglied eine konstante Position an. Während der nachfolgenden Kraftübertragung auf das Kettenglied findet daher keine Relativbewegung (weder gleitend noch wälzend) zwischen dem Zwischenkörper ZK und der kontaktierten Buchse BU des Kettengliedes statt. Dies minimiert den im Kontaktbereich auftretenden Verschleiß.
Die Wälzfläche W1 am Zahn Z folgt der kinematisch vorgeschriebenen Kreisbewegung um die Drehachse X. Hierdurch kommt es zu einem Abrollen (Wälzen) der Wälzfläche W1 des Zahnes auf der Zahn-Druckfläche W2 des Zwischenkörpers ZK, wobei während der Wälzbewegung die Antriebskraft vom Zahn auf den Zwischenkörper übertragen wird. Da nur eine Wälzbewegung - jedoch kein Gleiten - stattfindet, ist der Verschleiß minimal. Zur weiteren Verschleißminderung können die Wälzflächen W1 , W2 optional noch gehärtet ausgebildet sein.
Die Zähne Z können optional einen Druckvorsprung 1 11 aufweisen, welcher die Wälzfläche W1 trägt, sowie eine Halterung 112 für diesen Druckvorsprung. Diese Komponenten können vom Radkörper R separate Bauteile sein, welche nachträglich auf dem Radkörper montiert (z. B. festgeschraubt) werden. Hierdurch ist es möglich, den Radkörper R aus kostengünstigem Material herzustellen und die besonders belasteten Zahnkomponenten aus einem gehärteten Material, welches zudem bei Bedarf ausgetauscht werden kann. Die geometrische Formgebung der Wälzflächen W1 , W2 an Zahn Z bzw. Zwischenkörper ZK ist so vorgenommen, dass die kinematisch vorgegebene Kreisbewegung des Zahnes Z zu einer möglichst geradlinigen Weiterbewegung des kontaktierten Kettengliedes KG führt. Dies hat den Vorteil, dass die unter Zugbelastung stehenden Kettenglieder so gut wie keine verschleißträchtige Knickbewegung ausführen müssen.
Sobald sich das Antriebskettenrad A um etwa eine Teilung (d. h. 45° in Figur 1 ) weitergedreht hat, greift ein neuer Zahn in die Gelenkkette G ein, und der zuvor antreibende Zahn Z und Zwischenkörper ZK werden entlastet. In Figur 1 ist dies daran erkennbar, dass hinter der Position P2 der Kontakt zwischen der Ketten-Druckfläche 151 des Zwischenkörpers ZK und der Gelenkkette verloren geht. Die Abknickbewegung der Kettenglieder erfolgt daher im (ganz bzw. fast) unbelasteten Zustand, wodurch der Gelenkverschleiß der Gelenkkette minimiert wird. Erreicht wird diese Entlastung durch eine geeignete Dimensionierung von Antriebskettenrad A und Gelenkkette G. Gemäß dieser Dimensionierung ist der von den Zwischenkörpern ZK beschriebene effektive Teilkreis kleiner als der ideale Teilkreis, welcher zur Teilung der Gelenkkette G gehört. Aufgrund ihres etwas größeren Abstandes eilen somit die Kettengelenke GE den Zähnen Z bzw. Zwischenkörpern ZK des Antriebskettenrades A etwas voraus. Eine Kraftübertragung auf die Gelenkkette erfolgt deshalb nur an den ersten eingreifenden Zähnen im Bereich der Position P1.
In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Zwischenkörper ZK jeweils über Haltestangen 155 unverlierbar am Radkörper R befestigt. Die Haltestangen 155 weisen Schlitze 156 auf, durch die ein am Radkörper R befestigter Führungsstift 121 ragt. Des Weiteren sind am Radkörper Anschlagstifte 122 vorgesehen, welche die Schwenkbewegung der Haltestangen 155 begrenzen.
Ferner ist für jeden Zwischenkörper ZK mindestens eine (Zug-)Feder 157 vorgesehen, welche einerseits in einem Anschlagpunkt 123 am Radkörper R und andererseits am Zwischenkörper ZK angelenkt ist. Durch diese Feder wird der Zwischenkörper ZK im kräftefreien Zustand in eine vorgegebene Ruheposition (s. Position P3) vorgespannt, in der er optimal für den bevorstehenden Eingriff in die Gelenkkette G positioniert ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass die in den Figuren erkennbaren Teile wie Federn, Haltestangen etc. in der Regel symmetrisch auf beiden Seiten des Radkörpers vorgesehen sind.
Der beschriebene Gelenkkettenantrieb hat folgende Vorteile: Kein reibender Verschleiß, da das Produkt aus Reibkraft und Reibweg Null ist (Grenzen bezüglich der Belastbarkeit ergeben sich nur durch die zulässige Hertzsche Pressung in Abhängigkeit von Werkstoff und Wärmebehandlung).
Der Aufbau ist unempfindlich gegenüber Schmutz (keine aufwändige Dichtung erforderlich).
Im Normalfall ist keine Schmierung erforderlich.
Zähne Z und Zwischenkörper ZK sind relativ kostengünstig in rostfreien Werkstoffen realisierbar, der Radkörper R kann in Normalstahl ausgeführt werden.
Alle Arten von Ketten (z.B. Gallketten) können verschleißfrei oder erheblich verschleißreduziert betrieben werden.
Durch eine geeignete Anpassung der Wälzflächen an Zähnen Z und Zwischenkörpern ZK kann eine Polygonreduktion bzw. eine perfekte Polygonkompensation erreicht werden.
Die Teilung des Antriebes ist anpassbar an eine verschlissene (gelängte) Kette, wenn positionsveränderliche Zähne verwendet werden und deren Radius (bzw. Teilkreis) auf dem Radkörper vergrößert wird. Die Zähne Z können beispielsweise am Radkörper angeschraubt sein.
Bei Verschleiß muss nicht mehr das komplette Antriebskettenrad auswechselbar sein, sondern es werden (wenn überhaupt) nur die Zwischenkörper ZK und Zähne Z ausgewechselt.
Der Radkörper braucht nicht mehr eine Welle-Nabe Verbindung, sondern kann direkt und unlösbar auf der Antriebswelle befestigt werden (z.B. durch Schweißen). Die Befestigung auf der Welle kann also kostengünstiger als bei einem normalen Kettenrad gestaltet werden.
Im Falle des umschlingenden Kettenantriebes können die Laschen KL der Kettenglieder zur Abstützung benutzt werden. Dies ist sehr kostengünstig, sehr einfach und sehr robust.
In den Figuren 4 bis 6 ist ein Antriebskettenrad A bzw. 200 dargestellt, welches eine Modifikation der zuvor beschriebenen Ausführungsform darstellt. Funktional und konstruktiv gleicht das Antriebskettenrad 200 im Wesentlichen dem Antriebskettenrad 100, so dass nicht alle Einzelheiten erneut beschrieben werden müssen. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass im Radkörper R zusätzlich Schlitze 225 vorgesehen sind, in die jeweils ein Stift 258 eines Zwischenkörpers ZK eingreift. Die Stifte sind in den Schlitzen in der Regel mit deutlichem Spiel (d. h. quasi frei) beweglich und werden effektiv nur durch Anschlag an den Schlitzenden in ihrer Beweglichkeit begrenzt. Diese Realisierung eines Anschlages ermöglicht es, den Zähnen 210 eine höhere Gestaltfestigkeit zu geben. Ferner werden auch die Zwischenkörper ZK stabilisiert (und unverlierbar gelagert), da der Stift 258 ihre Flanken zu beiden Seiten des Radkörpers R verbindet.
In den Figuren 7 bis 9 ist eine dritte Ausführungsform eines Antriebskettenrades A bzw. 500 dargestellt, welches für den Einsatz als Zwischenantrieb ausgelegt ist. Die angetriebene Gelenkkette G umschlingt dieses Rad also nicht mehr, sondern verläuft oberhalb des Rades im Wesentlichen geradlinig. Die geradlinige Bewegung soll durch das Antriebskettenrad 500 möglichst verschleißfrei und ohne Störung unterstützt werden. Zu diesem Zweck ist das Antriebskettenrad 500 im Wesentlichen ähnlich wie das oben beschriebene umschlungene Antriebskettenrad 100 ausgebildet (identische oder ähnliche Bauteile wie beim Antriebskettenrad 100 tragen um 400 erhöhte Bezugszeichen). Es weist folgende Komponenten auf:
Einen Radkörper R bzw. 520 mit einer Drehachse X.
Radial abstehende, über den Umfang verteilte Zähne Z bzw. 510 mit Druckvorsprüngen 51 1 und zugehörigen Halterungen 512, wobei an den Druckvorsprüngen Wälzflächen W1 vorgesehen sind.
Zwischenkörper ZK bzw. 550 mit einer Ketten-Druckfläche 551 , einem Aufsitzsteg 552, einem Träger 553, und einer Zahn-Druckfläche W2, die mit der Wälzfläche W1 der Zähne zusammenwirkt.
Beidseitig mindestens eine Feder 557, welche den Zwischenkörper im kräftefreien Zustand in eine definierte Ruheposition vorspannt.
Die Funktion dieser Komponenten ist im Wesentlichen ähnlich wie bei den bereits beschriebenen Antriebskettenrädern, d. h. die Zähne Z üben Druck auf die Zwischenkörper ZK auf, welchen diese an die Gelenkkette G weitergeben.
Ein Unterschied des Antriebskettenrades 500 besteht darin, dass die Zwischenkörper 550 Abtastelemente 559 (hier in Form von Rollen) aufweisen. Diese wirken mit einer ortsfesten Kulissenführung zusammen, die im dargestellten Beispiel aus zwei Schienen S1 und S2 besteht. Das Zusammenwirken erfolgt während der kraftübertragenden Phase und sorgt dafür, dass die Zwischenkörper 550 im Wesentlichen nur eine Translation parallel zur Erstreckungsrichtung der Gelenkkette G ausführen (x-Richtung). Dadurch werden zum einen kraftbelastete Reibbewegungen zwischen den Zwischenkörpern 550 und der Gelenkkette G sowie den Zähnen vermieden, zum anderen auch verschleißträchtige Knickbewegungen der Kette unter Kraftbelastung. Die Formgebung an den Wälzflächen W1 und W2 der Zähne 510 bzw. der Zwischenkörper 550 kann so erfolgen, dass zwischen diesen Komponenten ein Wälzkontakt (ohne Gleiten) stattfindet und/oder dass ein Polygoneffekt ausgeglichen wird.
Der beschriebene (quasi) geräuschfreie Zwischenantrieb schafft die ideale Umsetzung der rotatorischen Bewegung der Antriebswelle eines Motors in eine lineare, polygonwirkungsfreie Bewegung der Kette.
Figur 10 zeigt ein Antriebskettenrad A bzw. 600, welches als reversierbarer Zwischenantrieb für Gelenkketten G einsetzbar ist. Grundsätzlich ist sein Aufbau ähnlich wie beim vorstehend beschriebenen Antriebskettenrad 500, wobei identische oder ähnliche Bauteile um 100 erhöhte Bezugszeichen erhalten haben.
Um den Antrieb der Gelenkkette G in beide Richtungen zu ermöglichen, weisen die Zähne Z bzw. 610 des Antriebskettenrades 600 zwei einander gegenüberliegende Wälzflächen W1 bzw. W1' auf. Diese können alternativ mit korrespondierenden Zahn- Druckflächen W2 bzw. W2' am Zwischenkörper ZK bzw. 650 zusammenwirken. Der Zwischenkörper 650 umgreift zu diesem Zweck den Zahn 610 klammerartig mit einem Ende seines Trägers 653.
Des Weiteren sind am Zwischenkörper 650 zwei einander gegenüberliegende Ketten- Druckflächen 651 und 651 ' vorgesehen, zwischen denen ein Aufsitzsteg 652 liegt. Je nach Drehrichtung des Radkörpers R kommt die eine oder die andere dieser Ketten- Druckflächen mit den Kettengliedern kraftübertragend in Kontakt.
Ferner ist wiederum an jedem Zwischenkörper 650 ein Abtastelement 659 vorgesehen, das in einer aus zwei Schienen S1 und S2 bestehenden, ortsfesten Kulissenführung geführt wird. Im dargestellten Beispiel ist diese Kulissenführung leicht gebogen, um der Gefahr eines Abgleitens der Gelenke von den Zwischenkörpern 650 zu begegnen. Der Ein- und der Auslauf der Schienen S1 , S2 sind geschwungen ausgeführt, um die Geschwindigkeit der Ketten in y-Richtung reduzieren und Stöße und Geräusche zu minimieren.
Schließlich sind noch eine Zugfeder 657a und eine Druckfeder 657b vorgesehen, welche einerseits in Punkten 623, 624 am Radkörper R und andererseits am Zwischenkörper 650 angelenkt sind. Diese Federn dienen dazu, den Zwischenkörper in eine definierte Ruheposition vorzuspannen.
Wie bereits erwähnt sind Teile wie Federn, Haltestangen, Schienen etc. in der Regel symmetrisch beidseitig des Radkörpers vorgesehen. In den Figuren 11 bis 15 ist eine weitere Ausführungsform eines Antriebskettenrades A bzw. 300 dargestellt, um das eine Gelenkkette G im Umschlingungsbetrieb geführt ist. Die grundsätzliche Funktionsweise ist ähnlich wie beim ersten Antriebskettenrad 100, wobei gleiche oder ähnliche Komponenten um 200 erhöhte Bezugszeichen aufweisen.
Das Antriebskettenrad 300 weist einen Radkörper R bzw. 320 mit radial abstehenden Zähnen Z bzw. 310 auf, wobei dieser Radkörper in Figur 15 zur besseren Erkennbarkeit separat dargestellt ist (zusammen mit einem Schnitt entlang der Linie S-S). Im Bereich eines jeden Zahnes Z ist ein Zwischenkörper ZK bzw. 350 vorgesehen und so am Radkörper R angeordnet, dass er (in Grenzen) in der xy-Ebene frei beweglich ist. Eine Seitenansicht und eine Frontansicht eines Zwischen körpers ZK sind in den Figuren 13 und 14 separat dargestellt.
Das Antriebskettenrad 300 unterscheidet sich von früheren Ausführungsformen dadurch, dass der Radkörper R aus zwei axial (d. h. in Richtung der Drehachse X) beabstandeten Platten oder Seitenwänden RW1 und RW2 besteht, die zwischen sich einen Zwischenraum ZR einschließen (vgl. Schnittdarstellung von Figur 12). Die beiden Seitenwände RW1 und RW2 können dabei identisch ausgebildet sein und zum Beispiel aus einer Blechplatte geeigneter Dicke ausgeschnitten werden. Ihren axialen Abstand erhalten sie durch Distanzelemente (nicht dargestellt), die typischerweise im Zwischenraum ZR in der Nähe der Drehachse X angeordnet sind.
Im Bereich der Zähne Z wird der Zwischenraum ZR zwischen den beiden Seitenwänden RW1 und RW2 dazu genutzt, dort einen Teil des Zwischen körpers ZK unterzubringen. Durch ein genügend großes Spiel in Axialrichtung kann dabei die Beweglichkeit des Zwischenkörpers ZK in der xy-Ebene gewährleistet werden, während gleichzeitig die Seitenwände RW1 und RW2 eine seitliche Stabilisierung der Lage des Zwischenkörpers bewirken. So wird in einfacher Weise eine Führung der Zwischenkörper ZK erreicht, die ein robustes Verhalten beim Eingreifen eines Zwischenkörpers in die Gelenkkette G sicherstellt. Insbesondere schützen die Seitenwände RW1 und RW2 den Zwischenkörper ZK davor, mit den Kettenlaschen KL eines Kettengliedes in Berührung zu kommen und dadurch in seiner Bewegungsbahn gestört zu werden. In Kontakt mit dem Gelenk GE eines einlaufenden Kettengliedes kommt nur eine Ketten-Druckfläche 351 an der Stirnseite der Zwischenkörper ZK. Im dargestellten Beispiel wird diese Ketten-Druckfläche 351 dabei (unter anderem) durch eine Verdickung 352 (in Richtung der Drehachse X) gebildet. Im Bereich der Verdickung 352 ist der Zwischenkörper zu breit für ein Eintauchen in den Zwischenraum ZR zwischen den Seitenwänden RW1 , RW2 des Radkörpers. An bestimmten Stationen der Rotationsbewegung (z. B. P1 in Figur 11 ) sitzen die Verdickungen 352 daher auf den Stirnseiten der Seitenwände RW1 und RW2 auf, wodurch eine weitere Stützung und Führung der Zwischenkörper ZK bewirkt wird und diese insbesondere eine definierte Startposition beim den Eingriff in die Gelenkkette G erhalten.
Die Zwischenkörper ZK können in einfacher Weise aus einem Blechmaterial geeigneter Stärke ausgeschnitten werden. Die Verdickungen 352 können dann an den ausgeschnittenen Blechteilen z. B. durch Schweißen befestigt werden. Vorteilhafterweise wird der so hergestellte Teil des Zwischenkörpers ZK anschließend gehärtet.
Wie insbesondere aus der separaten Darstellung in Figur 13 erkennbar ist, haben die Zwischenkörper ZK eine innere (rundum geschlossene) Augenöffnung AO. Durch diese Augenöffnung wird beim Zusammenbau des Antriebskettenrades A ein Querbolzen QB geführt, welcher dann mit den beiden Seitenwänden RW1 und RW2 des Radkörpers R verbunden wird (z. B. durch Schweißen). Hierdurch wird zum einen der Zwischenkörper ZK unverlierbar am Radkörper R gelagert, zum anderen findet über den Querbolzen QB die Kraftübertragung vom Radkörper R auf den Zwischenkörper ZK statt.
Die vorgenannte Kraftübertragung erfolgt im Kontaktbereich zwischen dem Querbolzen QB und der Augenöffnung AO. Die sich dabei berührenden Flächen sind wiederum als Wälzflächen W1 am Querbolzen QB bzw. W2 am Zwischenkörper ZK ausgebildet und so geformt, dass sich während der Kraftübertragung und der Rotation des Antriebskettenrades die gewünschte Bewegung des Zwischenkörpers ZK einstellt. Eine weitere Steuerung der Bewegung des Zwischenkörpers ZK erfolgt über Abtastelemente, die hier durch beidseits axial vom Zwischenkörper abstehende Rollen 359 realisiert sind. Im Bereich des Einlaufens in eine Gelenkkette G und in der Kraftübertragungszone kommen diese Rollen 359 mit ortsfest (beidseits) neben dem Radkörper R angebrachten Führungskulissen S1 und S2 in Kontakt, wodurch der Zwischenkörper ZK eine Zwangsführung erfährt. Die optimale Formgebung der Führungskulissen S1 und S2 kann der Fachmann dabei theoretisch oder durch einfache Versuche entsprechend den vorgegebenen Zielkriterien (z. B. einer geraden Bewegung der Gelenkkette G im Antriebsbereich) festlegen.
Das Antriebskettenrad 300 hat den Vorteil, dass es mit wenigen Einzelteilen in einfacher Weise hergestellt werden kann, wobei gleichzeitig ein äußerst robustes Betriebsverhalten gewährleistet ist. Insbesondere können die wesentlichen Bestandteile, d. h. der Radkörper R und die Zwischenkörper ZK, einfach aus Blechen ausgeschnitten und in wenigen Schritten montiert werden. Dies ermöglicht es, das gesamte Antriebskettenrad als Verschleißteil zu verwenden.
In den Figuren sind weiterhin Stütznocken 330 erkennbar, welche paarweise zwischen aufeinander folgenden Zähnen Z des Radkörpers R beidseitig axial nach außen abstehend angeordnet sind. Die Stütznocken 330 sind typischerweise aus gehärtetem Stahl hergestellt und so positioniert, dass sie mit einem in das Antriebskettenrad A einlaufenden Kettenglied in Kontakt kommen, bevor der nachfolgende Zwischenkörper ZK dieses Kettenglied kontaktiert. In Figur 11 ist dies bei dem in der oberen Scheitelposition P1 befindlichen Stütznocken 330 erkennbar. Der Teilkreis-Radius des Stütznockens 330 (ausgehend von der Drehachse X) steht in dieser Position etwa senkrecht zum Lasttrum der Gelenkkette G. Der Stütznocken 330 trifft aufgrund seiner Positionierung mit einer kleinen Geschwindigkeit in y-Richtung auf das Kettenglied, das sich in dieser Position typischerweise in negative y-Richtung nach unten bewegt. Das Aufeinandertreffen von Kettenglied und Stütznocken 330 verläuft daher relativ geräuscharm. Nach seinem Kontakt zum Kettenglied prägt der Stütznocken 330 dem Kettenglied die Geschwindigkeit des Radkörpers R auf, so dass das Kettenglied für den kurz darauf erfolgenden Kontakt zum nächsten Zwischenkörper ZK synchronisiert ist und auch dieser Kontakt geräuschgedämpft verläuft.
Figur 16 zeigt in einem Schnitt anlog zu Figur 12 (d. h. entlang der Linie XII-XII von Figur 11 ) zwei alternative Ausführungsformen von Stütznocken SN1 und SN2. Die grundsätzliche Funktion dieser Stütznocken ist dieselbe wie die des Stütznockens 330 in Figur 12, d. h. die Dämpfung des Einlaufens eines Kettengliedes KG in das Antriebskettenrad. Die dargestellten Stütznocken SN1 , SN2 bestehen aus einem L-förmigen (SN1 ) bzw. C-förmigen (SN2) Metallkörper, welcher durch Kanten eines Bleches herstellbar ist. Der Metallkörper ist am Radkörper R beispielsweise durch Schweißen oder mittels Schraube(n) (nicht dargestellt) befestigt. Zur Stabilisierung des Abstandes zwischen den Seitenwänden RW1 und RW2 des Radkörpers ist vorzugsweise zwischen diesen Wänden eine Distanzhülse DH eingefügt.
Die Stütznocken SN1 und SN2 sind vorzugsweise aus Federstahl hergestellt, welcher zusätzlich wärmebehandelt sein kann. Durch ihre "leichte" Form und die Materialwahl wird erreicht, dass sie bei einem Kontakt zu einem Kettenglied KG (geringfügig) elastisch nachgeben können.
Die beschriebenen Stütznocken SN1 , SN2 können bei verschiedenen Ausführungsformen von Antriebskettenrädern eingesetzt werden. Insbesondere können auch konventionelle Antriebskettenräder hiermit ausgeführt bzw. nachgerüstet werden.
In den Figuren 17 bis 21 ist eine weitere Ausführungsform eines Antriebskettenrades A bzw. 700 dargestellt, welches die vorstehend für das Antriebskettenrad 300 erläuterten neuen Konstruktionsmerkmale auf einen Zwischenantrieb überträgt.
Grundsätzlich ist es wiederum so, dass ein um eine Achse X drehbar gelagerter Radkörper R bzw. 720 radial abstehende Zähne Z bzw. 710 hat, die über Zwischenkörper ZK bzw. 750 antreibend in eine gestreckte Gelenkkette G eingreifen. Wie bei dem Antriebskettenrad 300 besteht der Radkörper R aus zwei Seitenwänden RW1 und RW2 (vgl. Figur 18), die zwischen sich einen Zwischenraum ZR begrenzen, in dem die Zwischenkörper ZK (teilweise) angeordnet sind. Die Zwischenkörper weisen zu diesem Zweck wiederum Augenöffnungen AO auf, durch die ein Querbolzen QB geführt ist, der axial an beiden Enden an den Zähnen Z der Seitenwände RW1 und RW2 befestigt ist. Des Weiteren weisen die Zwischenkörper ZK Verdickungen 752 in Axialrichtung auf, deren Ketten-Druckflächen 751 mit den Gelenken GE der Kette in Kontakt kommen und auf den Stirnflächen der Seitenwände RW1 und RW2 aufsitzen können. Die Kraftübertragung vom Querbolzen QB auf die Zwischenkörper ZK erfolgt wiederum über Wälzflächen W1 und W2 am Querbolzen QB bzw. den Zwischenkörpern ZK.
Zur zusätzlichen Führung sind ferner Abtastelemente vorgesehen, hier in Form von axial beidseitig an den Zwischenkörpern angeordneten Rollen 759. Diese Rollen kommen im Bereich des Ketteneingriffes mit den Führungsschienen S1 und S2 in Berührung. Um diejenigen Zwischenkörper, die gerade nicht Kontakt zur Gelenkkette G haben, in einer definierten Position zu halten, sind die Zwischenkörper ferner mit Federn 757 in eine Ruheposition vorgespannt. Die Federn 757 sind typischerweise beidseitig am Radkörper R vorgesehen.
Figur 22 zeigt ein weiteres Antriebskettenrad A bzw. 800 für einen Zwischenantrieb, welches eine Abwandlung des vorstehend beschriebenen Antriebskettenrades 700 darstellt. Der Unterschied besteht darin, dass die ortsfesten Kulissenführungen bzw. Schienen S1 bzw. S2 so ausgebildet und verlängert sind, dass sie während der gesamten Umdrehung in Zusammenwirkung mit den Abtastrollen 859 an den Zwischenkörpern ZK bzw. 850 für eine definierte Position der Zwischenkörper sorgen. Auf diese Weise kann auf die Anbringung von Federelementen verzichtet werden.
In Figur 23 ist der Einsatz eines erfindungsgemäßen Antriebskettenrades A als Zwischenantrieb bei einem Kettenbecherwerk-Elevator 1000 dargestellt. Bei dem Elevator ist mindestens eine Gelenkkette G mit Bechern B zur vertikalen Förderung von Gütern vorgesehen. An ihrem höchsten Punkt ist die Gelenkkette G um ein Umlenkrad KR1 geführt. Am untersten Punkt wird die Gelenkkette von einem Rad KR2 umgelenkt.
Erfindungsgemäß ist ein Antriebskettenrad A (beispielsweise gemäß den Ausführungsformen der Figuren 7 bis 10) in den aufwärts strebenden Lasttrum der Gelenkkette G eingeschaltet, um auf einer Zwischenhöhe einen zusätzlichen Antrieb zu bewirken. Hierdurch können die enormen Zugkräfte, die aufgrund des Eigengewichtes der Ketten, der Becher, sowie der Beladung der Becher B in derartigen Elevatoren wirken, gleichmäßiger verteilt und ihre Spitzen reduziert werden. Weiterhin ist vorteilhaft, dass im oberen Kettenrad KR1 , wo die Kettenglieder abknicken, die Zugbelastung zwischen den Kettengliedern erheblich verringert und der Gelenkverschleiß damit vermindert ist. Durch den Zwischenantrieb A und die damit mögliche Reduzierung der (maximalen) Zugkräfte ist es ferner möglich, eine leichtere Gelenkkette G zu verwenden und/oder größere Förderhöhen zu realisieren.
Wie aus Figur 23 erkennbar ist, ist an der Eingriffstelle des Antriebskettenrades A ein leichtes Abknicken der Gelenkkette G vorgesehen, um mit einer (kleinen) radialen Kraftkomponente die Gelenkkette G sicher in die Verzahnung zu drücken. Selbstverständlich ist es auch möglich, zwei oder mehr Antriebskettenräder A als Zwischenantriebe vorzusehen.
Figur 24 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines Kettenbecherwerk- Elevators 2000, bei dem im Unterschied zu Figur 1 1 das untere Umlenkrad KR2 weggelassen ist.

Claims

Patentansprüche
1. Antriebskettenrad (A, 100, 200, 300, 500, 600, 700, 800) für eine Gelenkkette (G), enthaltend: a) einen um eine Achse (X) drehbar lagerbaren Radkörper (R); b) mindestens einen Zwischen körper (ZK, 150, 250, 350, 550, 650, 750, 850), welcher verschiebebeweglich gegenüber dem Radkörper gelagert ist, so dass er im Betriebszustand im Kraftübertragungsweg vom Radkörper zur Gelenkkette zu liegen kommt.
2. Antriebskettenrad (A, 100, 200, 300, 500, 600, 700, 800) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischen körper (ZK, 150, 250, 350, 550, 650, 750, 850) am Radkörper (R) - vorzugsweise unverlierbar - gelagert ist.
3. Antriebskettenrad (A, 100, 200, 300, 500, 600, 700, 800) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Zwischenkörpern (ZK, 150, 250, 350, 550, 650, 750, 850) vorhanden ist, die gleichmäßig über den Umfang des Radkörpers (R) verteilt angeordnet sind.
4. Antriebskettenrad (A, 100, 200, 300, 500, 600, 700, 800) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischen körper (ZK, 150, 250, 350, 550, 650, 750, 850) durch ein Federelement (157, 257, 557, 657a, 657b, 757) in eine Ruheposition vorgespannt ist.
5. Antriebskettenrad (A, 300, 500, 600, 700, 800) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischen körper (ZK, 350, 550, 650, 750, 850) ein Abtastelement (359, 559, 659, 759, 859) aufweist, das im Betriebszustand mit einer Kulissenführung (S1 , S2) zusammenwirken kann.
6. Antriebskettenrad (A, 100, 200, 300, 500, 600, 700, 800) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischen körper (ZK, 150, 250, 350, 550, 650, 750, 850) eine Ketten -Druckfläche (151 , 251 , 351 , 551 , 651 , 651 ', 751 , 851 ) aufweist, die im Betriebszustand in direkten Kontakt zur Gelenkkette (G) treten kann.
7. Antriebskettenrad (A, 100, 200) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischen körper (ZK, 150, 250) zusätzl ich einen Hilfsanschlag (154, 254) aufweist, welcher im Betriebszustand in direkten Kontakt zur Gelenkkette (G) treten kann.
8. Antriebskettenrad (A, 100, 200, 300, 500, 600, 700, 800) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radkörper (R) mindestens einen Zahn (Z, 110, 210, 310, 510, 610, 710, 810) aufweist, über welchen im Betriebszustand Kraft vom Radkörper (R) auf den Zwischenkörper (ZK, 150, 250, 350, 550, 650, 750, 850) übertragen werden kann.
9. Antriebskettenrad (A, 100, 200, 300, 500, 600, 700, 800) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischen körper (ZK, 150, 250, 350, 550, 650, 750, 850) eine Zahn-Druckfläche (W2, W2') aufweist, die im Betriebszustand in direkten Kontakt zum Zahn (Z, 110 , 210, 310, 510, 610, 710, 810) des Radkörpers (R) treten kann.
10. Antriebskettenrad (A, 100, 200, 300, 500, 600, 700, 800) nach Anspruch 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahn-Druckfläche (W2, W2') und die Ketten-Druckfläche (151 , 251 , 351 , 551 , 651 , 651 ', 751 , 851 ) so angeordnet sind, dass im Betriebszustand während der Kraftübertragung ein Drehmoment auf den Zwischen körper (ZK, 150, 250, 350, 550, 650, 750, 850) ausgeübt wird.
11. Antriebskettenrad (A, 100, 200, 300, 500, 600, 700, 800) nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahn (Z, 110, 210, 310, 510, 610, 710, 810) und der Zwischen körper (ZK, 150, 250, 350, 550, 650, 750, 850) jeweils Wälzflächen (W1 , W1', W2, W2') aufweisen, die im Betriebszustand in Wälzkontakt treten können, um Kraft vom Radkörper (R) auf den Zwischenkörper (ZK, 150, 250, 350, 550, 650, 750, 850) zu übertragen.
12. Antriebskettenrad (A, 100, 200, 300, 500, 600, 700, 800) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzflächen (W1 , W1 ', W2, W2') so geformt sind, dass sich eine vorgegebene Sollbewegung des Zwischenkörpers (ZK, 150, 250, 350, 550, 650, 750, 850) im Betriebszustand ergibt.
13. Antriebskettenrad (A, 600) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischen körper (ZK, 650) zwei Ketten - Druckflächen (651a, 651 b) aufweist, von denen im Betriebszustand je nach Drehrichtung des Radkörpers (R) eine in Kontakt zur Gelenkkette (G) treten kann.
14. Antriebskettenrad (A, 600) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischen körper (ZK, 650) zwei Zahn- Druckflächen (W2, W2') aufweist, von denen im Betriebszustand je nach Drehrichtung des Radkörpers (R) eine in Kontakt zum Zahn (Z, 610) des Radkörpers (R) treten kann.
15. Antriebskettenrad (A, 100, 200, 300, 500, 600, 700, 800) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahn (Z, 110, 210, 310, 510, 610, 710, 810) und/oder der Zwischen körper (ZK, 150, 250, 350, 550, 650, 750, 850) austauschbar und/oder positionsverstellbar am Radkörper (R) gelagert sind.
16. Antriebskettenrad (A, 300, 700, 800) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischen körper (350, 750, 850) zumindest teilweise im Zwischenraum (ZR) zwischen zwei axial beabstandeten Seitenwänden (RW1 , RW2) des Radkörpers (R) angeordnet ist.
17. Antriebskettenrad (A, 300, 700, 800) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischen körper (350, 750, 850) eine Augenöffnung (AO) aufweist, durch die ein Querbolzen (QB) mit Spiel hindurchgreift, welcher mit mindestens einer Seitenwand (RW1 , RW2) des Radkörpers (R) verbunden ist.
18. Antriebskettenrad (A, 300, 700, 800) nach mindestens einem der Ansprüche 16 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischen körper (350, 750, 850) mindestens eine Verdickung (352, 752, 852) aufweist, welche nicht in den Zwischenraum (ZR) passt, wobei die Verdickung vorzugsweise dem Zwischenkörper eine definierte Position beim Eingriff in die Gelenkkette verleiht.
19. Antriebskettenrad (A, 300, 700, 800) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radkörper (R) aus zwei axial beabstandeten Platten (RW1 , RW2) aufgebaut ist.
20. Antriebskettenrad (A, 300) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Stütznocken (330, SN1 , SN2) am Radkörper (R) derart angeordnet ist, dass er ein in das Antriebskettenrad einlaufendes Kettenglied (KG) kontaktiert, bevor der nächste Zwischenkörper (350) das Kettenglied kontaktiert.
21. Antriebskettenrad (A, 300) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Stütznocken (330, SN1 , SN2) das Kettenglied (KG) in einem Punkt kontaktiert, in dem sein zugehöriger Teilkreis-Radius in etwa senkrecht zur Richtung des Lasttrums der Gelenkkette (G) steht.
22. Gelenkkettenantrieb, enthaltend eine Gelenkkette (G) und ein damit zusammenwirkendes Antriebskettenrad (A, 100, 200, 300, 500, 600, 700, 800) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 21.
23. Gelenkkettenantrieb nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkkette (G) in Umschlingung um das Antriebskettenrad (A, 100, 200, 300) geführt ist, oder dass das Antriebs - kettenrad (A, 500, 600, 700, 800) als Zwischenantrieb in ein im Wesentlichen gerade verlaufendes Stück der Gelenkkette (G) eingreift.
24. Gelenkkettenantrieb nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebs kettenrad (A, 100, 200, 300, 500, 600, 700, 800) und die Gelenkkette (G) so dimensioniert sind, dass eine Kraftübertragung vom Antriebskettenrad auf die Gelenkkette im Betriebszustand nur an maximal zwei Kettengliedern (KG) erfolgt.
25. Gelenkkettenantrieb nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine ortsfeste Kulisse (S1 , S2) vorhanden ist, die im Betriebszustand mit dem Zwischenkörper (ZK, 350, 550, 650, 750, 850) zusammenwirkt.
26. Gelenkkettenantrieb nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkkette (G) eine Buchsenförderkette ist.
27. Gelenkkettenantrieb nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebs kettenrad (A, 100, 200, 300, 500, 600, 700, 800) nur an solchen Buchsen (BU) kraftübertragend angreift, die entgegen der Zugrichtung der Kette gesehen am Anfang des zugehörigen Kettengliedes (KG) liegen.
28. Gelenkkettenantrieb nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebs kettenrad (A, 100, 200, 300, 500, 600, 700, 800) mindestens einen Zahn (Z, 110, 210, 310, 510, 610, 710, 810) hat, der jeweils zwischen zwei Laschen (KL) eines Kettengliedes (KG) eingreifen kann.
29. Stütznocken (SN1 , SN2) für das Antriebskettenrad (A, 300) einer Gelenkkette (G), insbesondere für ein Antriebskettenrad (A, 300) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stütznocken (SN1 , SN2) einen Metallkörper aufweist, welcher an einem um eine Achse (X) drehbar lagerbaren Radkörper (R) derart angeordnet ist, dass er ein in das Antriebskettenrad einlaufendes Kettenglied (KG) federnd kontaktiert.
30. Stütznocken (SN1 , SN2) nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallkörper aus einem C-förmig oder L-förmig gebogenen Blech besteht.
31. Kettenbecherwerk-Elevator (1000, 2000), enthaltend a) eine mit Bechern (B) ausgestattete Gelenkkette (G); b) eine Umlenkung (KR1 ), um die die Gelenkkette (G) so geführt ist, dass die freien Kettenabschnitte im Wesentlichen senkrecht verlaufen; c) mindestens ein Antriebskettenrad (A) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 21 , das in einen freien Kettenabschnitt eingreift.
32. Verfahren zum Antrieb einer Gelenkkette (G) mit einem rotierenden Radkörper (R), dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftübertragu ngsweg zwischen dem Radkörper (R) und der Gelenkkette (G) ein Zwischen körper (ZK, 150, 250, 350, 550, 650, 750, 850) angeordnet wird, der sich während der Kraftübertragung relativ zum Radkörper (R) verschiebt.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischen körper (ZK, 150, 250, 350, 550, 650, 750, 850) während der Kraftübertragung in Kontakt zu einem Kettenglied (KG) der Gelenkkette (G) steht und sich so verschiebt, dass sich das Kettenglied im Wesentlichen geradlinig bewegt.
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