EP4569245A1 - Antriebsriemen - Google Patents

Antriebsriemen

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Publication number
EP4569245A1
EP4569245A1 EP23745068.9A EP23745068A EP4569245A1 EP 4569245 A1 EP4569245 A1 EP 4569245A1 EP 23745068 A EP23745068 A EP 23745068A EP 4569245 A1 EP4569245 A1 EP 4569245A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive belt
tension member
polymeric material
contacting element
longitudinal direction
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.)
Pending
Application number
EP23745068.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Franke
Nico BIRKNER
Joanna Kubiak
Tim Fiss
Susann Borchers
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Contitech Deutschland GmbH
Original Assignee
Contitech Deutschland GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Contitech Deutschland GmbH filed Critical Contitech Deutschland GmbH
Publication of EP4569245A1 publication Critical patent/EP4569245A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F16G1/06—Driving-belts made of rubber
    • F16G1/08—Driving-belts made of rubber with reinforcement bonded by the rubber
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    • F16H—GEARING
    • F16H19/00—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion
    • F16H19/02—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion
    • F16H19/06—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising flexible members, e.g. an endless flexible member

Definitions

  • the invention relates to a drive belt according to the preamble of claim 1.
  • Drive belts are used in many applications and areas to drive and transmit power in work machines, means of transport, vehicles, etc., both as revolving drive belts in a pull belt drive and as drive belts of finite length in a linear drive or in an elevator system.
  • parts of the respective device are moved with the help of the drive belts used there, for example in the case of a carriage of a work machine that moves in several directions, such as a milling machine, a stacker crane or even a driven print head of a 3-D printer.
  • a so-called “cable drag” is also carried, essentially between the moving part of the machine and the drive or the central control device, which also carries the signals from the fixed operating devices connected there are processed.
  • the term “cable drag”, originally a company name, is now used in the sense of a generally understandable generic name and refers to an energy chain with which longer cables, energy supplies and control lines are tracked on supporting, movable, chain-like holders of a moving machine or a mobile device.
  • the cable drag here travels with the moving part of the machine, may also have to be redirected and requires appropriate installation space.
  • various embodiments of sliding contacts can be used, for example in the form of current-carrying rails. Sliding contacts are particularly sensitive to contamination, which is why maintenance of the sliding contacts for reliable power and/or signal transmission is very complex and expensive.
  • EP 3 462 055 B1 discloses an elevator system with a carrying belt as a drive belt with tension members for signal or data transmission.
  • the signals or data are fed in or read out between signal line elements and further lines or signal processing devices via contacts at the respective end connection or fastening points of the signal line elements via a cable clamp.
  • the method for contacting the tension members is very complex, since each individual tension member must be manually freed from the surrounding elastomeric material before electrical contact is made with the cable clamp. Such complex contacting of the tension members leads to correspondingly high manufacturing costs.
  • the invention is based on the object of providing a drive belt in which the tension members are contacted quickly and/or cost-effectively and/or can be automated.
  • the present application relates to a drive belt, comprising a first line element embedded in a polymeric material for transmitting electrical energy, the first line element being formed by at least one tension member extending in the longitudinal direction of the drive belt, preferably a plurality of tension members arranged parallel to one another extending in the longitudinal direction of the drive belt is formed.
  • the drive belt can be designed, for example, as a toothed belt, flat belt, V-belt or V-ribbed belt.
  • the drive belt may be an open drive belt with a predetermined length and two ends. In a particularly advantageous manner, the drive belt can be provided in any length by cutting, without incurring costs for individual tools for the production of a length-specific drive belt.
  • the tension member which can be made of an electrically conductive material, preferably metal, can also carry current in addition to the actual task of power transmission.
  • power can be conducted from an energy source via the drive belt to a consumer, for example an electric motor of an actuator, without the need for additional cables to carry power.
  • the drive belt may preferably be formed as a finite section having a predetermined length with a first end and a second end.
  • the polymeric material of the drive belt is a polyurethane.
  • the drive belt can be designed as a toothed belt, V-belt or V-ribbed belt.
  • the drive belt has at least one contacting element to which the first line element is electrically connected at the end.
  • the drive belt can preferably have the contacting element at the first end and at the second end. It turns out to be particularly advantageous that the contacting element provides electrically conductive contacting of the tension member can be done without manually stripping the tension member from the polymeric material surrounding the tension member. It also proves to be advantageous that an interface can be provided via the contacting element, with which the first line element or the tension member can be connected in an electrically conductive manner to further devices for feeding in and/or drawing current.
  • the contacting element has at least one pair, preferably a plurality of pairs arranged in the transverse direction with fork-shaped tines extending in the vertical direction for receiving at least one tension member extending in the longitudinal direction of the drive belt, preferably a plurality in the longitudinal direction of the drive belt extending tension beams arranged parallel to one another.
  • the contacting element is inserted into the polymeric material in a vertical direction. Preferably it can
  • Contacting element have pairs of fork-shaped prongs in the number of tension members present.
  • the contacting element can be electrically conductively connected to the tension member of the drive belt without the tension member having to be freed from the polymeric material of the drive belt.
  • the distance between two fork-shaped tines of a pair in the transverse direction from one another can at most correspond to the diameter of the tension member.
  • the distance between two fork-shaped tines of a pair in the transverse direction preferably corresponds to 80 percent of the diameter of the tension member.
  • a particularly good electrically conductive contact can be established between the tension member and the contacting element when the distance between two fork-shaped prongs is smaller than the diameter of the tension member.
  • a possible deformation of the tension member to the distance between the pair of fork-shaped tines between which the tension member can be accommodated advantageously increases the contact area between the tension member and the pair of fork-shaped tines of the contacting element.
  • the pairs of fork-shaped tines can be arranged from one another at the distance between the tension members be. In this way it can be ensured that each pair of fork-shaped tines is assigned a feed carrier and/or the tension carrier is not damaged when the contacting element is inserted into the polymeric material, the drive belt is not damaged and/or the position of the tension carrier in the drive belt is changed.
  • a pair of fork-shaped tines can also accommodate or contact several tension members.
  • the polymeric material and/or the contacting element can be heated.
  • the polymeric material can soften due to the influence of heat, which can reduce the resistance of the polymeric material to the insertion of the fork-shaped prongs of the contacting element.
  • the fork-shaped prongs of the contacting element can have knife-like cutting edges, which additionally simplify penetration of the contacting element into the polymeric material.
  • the contacting element has at least one cylindrical sleeve for receiving a tension member.
  • the cylindrical sleeve is inserted in the longitudinal direction into the polymeric material and encloses the tension member over a partial length in the longitudinal direction, the cylindrical sleeve being pressed onto the tension member.
  • the drive belt has cylindrical sleeves in the number of tension members present, so that each tension member has a cylindrical sleeve as a contacting element.
  • the cylindrical sleeve can be electrically conductively connected to the tension member of the drive belt without the tension member having to be freed from the polymeric material of the drive belt.
  • the polymeric material and/or the cylindrical sleeve can be heated.
  • the polymeric material may soften under the influence of heat, which may reduce the resistance of the polymeric material to insertion of the cylindrical sleeve.
  • the contacting element has at least one dome which is inserted into the tension member in the longitudinal direction.
  • the polymeric material of the drive belt and/or the dome can be heated.
  • the polymeric material can soften due to the influence of heat, which can reduce the resistance of the polymeric material to expanding the diameter of the tension member when the dome is inserted into the tension member.
  • the dome is preferably designed with a tapered outer contour, for example conical, so that the force for inserting the dome into the tension member can be additionally reduced.
  • the drive belt has domes in the number of tension members present, so that each tension member has a dome as a contacting element. It turns out to be particularly advantageous that the contact area between the tension member and the dome inserted therein is particularly large in order to form an electrically conductive connection. By inserting the dome into the tension member, all contact of the dome with the electrically insulating polymeric material of the drive belt can be avoided. In other words, the contact resistance between the dome and the tension member can be kept as low as possible, which means that electrical losses when carrying current can also be low.
  • the contacting element has at least one clip, which is particularly U-shaped and is inserted into the polymeric material in a vertical direction and surrounds the tension member in a contacting manner.
  • the contacting element can be designed as a U-shaped wire.
  • the wire can be designed with a U-shaped radius that corresponds to the outer diameter of the tension member.
  • the wire can be U shaped with a first wire end and a second wire end in a vertical direction in the polymer Material of the drive belt are introduced so that a tension member is received between the first wire end and the second wire end.
  • the wire can pass through the drive belt in a vertical direction so that the first wire end and the second wire end protrude from the drive belt on the opposite side.
  • the wire can be heated, for example by applying an electrical voltage, whereby the polymeric material of the drive belt can be softened or melted, whereby the U-shaped part of the wire can be moved with little effort through the polymeric material to the tension cord and an electrically conductive contact can be formed between the wire and the tension cord.
  • the penetration point of the wire into the polymeric material of the drive belt can be resealed by heating the wire and the polymeric material surrounding the wire as previously described.
  • the tension member can be connected in an electrically conductive manner via the first wire end and the second wire end to other devices for feeding in and/or drawing current.
  • the drive belt has clips or wires equal to the number of tension members present, so that each tension member is assigned a clip or a wire as a contacting element.
  • Figures 1 a and 1 b show a schematic representation of a drive belt according to the invention in cross section according to a first exemplary embodiment for contacting a first line element.
  • Figures 2a, 2b and 2c show a schematic representation of a drive belt according to the invention according to a second exemplary embodiment for contacting a first line element.
  • Figures 3a and 3b show a schematic representation of a drive belt according to the invention according to a third exemplary embodiment for contacting a first line element in a side view.
  • Figures 4a and 4b show a schematic representation of a drive belt according to the invention in cross section according to a fourth exemplary embodiment for contacting a first line element.
  • the above-mentioned figures are described in Cartesian coordinates with a longitudinal direction X, a transverse direction Y oriented perpendicular to the longitudinal direction Y is also referred to as width Y and the vertical direction Z is also referred to as height Z.
  • the longitudinal direction X and the transverse direction Y together form the horizontal, X, Y, which can also be referred to as the horizontal plane X, Y.
  • the longitudinal direction X, the transverse direction Y and the vertical direction Z can also be collectively referred to as spatial directions X, Y, Z or as Cartesian spatial directions
  • Figure 1 a shows a first embodiment of the drive belt 1 according to the invention with a contacting element 12 with six pairs of fork-shaped prongs 14.
  • the contacting element 12 is designed to be connected to the tension member 4 in an electrically conductive manner.
  • the fork-shaped tines 14 extend in the vertical direction Z and are arranged in the form of six pairs in a transverse direction Y. In other words, the illustrated embodiment has six pairs or twelve fork-shaped tines 14.
  • the drive belt 1 shown schematically has six tension members 4, which are embedded in a polymeric material 2, preferably polyurethane.
  • the tension members 4 form a first line element 4 for power transmission and have a metallic material.
  • the tension members 4 extend in the longitudinal direction X of the drive belt 1 and are arranged at a distance from one another in the transverse direction Y.
  • the distance between two fork-shaped tines 14 of a pair in the transverse direction Y corresponds to 80 percent of the diameter of the tension member.
  • the pairs of fork-shaped tines 14 are arranged at the distance between the tension members 4. That's how it is for every couple Fork-shaped tines 14 are assigned a feeder 4.
  • the tension members 4 are not damaged when the contacting element 12 is inserted into the polymeric material 2 of the drive belt 1.
  • the polymeric material 2 of the drive belt 1 and the contacting element 12 are heated by a heat source 5. The heating causes the polymeric material 2 to soften and provides less resistance to penetration of the contacting element 12 into the polymeric material 2, whereby the contacting element 12 can be inserted into the polymeric material 2 in the vertical direction Z with little effort.
  • FIG. 1 b shows the drive belt 1 and the contacting element 12 from FIG. 1 a, the contacting element 12 being inserted into the polymeric material 2 of the drive belt 1 and being electrically conductively connected to the tension member 4.
  • the pairs of fork-shaped tines 14 each accommodate a tension member 4 between them.
  • the contacting element 12 can be electrically conductively connected to the tension members 4 of the drive belt 1 without the tension members 4 having to be freed from the polymeric material 2 of the drive belt 1. Because the distance between the pairs of fork-shaped tines 14 is smaller than the diameter of the tension members 4, the tension members 4 are deformed between the pairs of fork-shaped tines 14, whereby the contact area between the tension member 4 and the pair of fork-shaped tines 14 of the contacting element 12 increases .
  • FIG 2a shows a further embodiment of the drive belt 1 according to the invention in the form of a toothed belt in a side view.
  • the contacting element 12 is designed as a cylindrical sleeve 16 for receiving a tension member 4.
  • the cylindrical sleeve 16 is inserted in the longitudinal direction X into the polymeric material 2 of the drive belt 1 and encloses the tension member 4 over a partial length in the longitudinal direction Sleeve 16 is heated by the heat source 5.
  • Figure 2b shows the exemplary embodiment from Figure 2a shown in a cross section. It can be seen that each tension member 4 is assigned a cylindrical sleeve 16 as a contacting element 12.
  • Figure 2c shows that the cylindrical sleeves 16 are plastically deformed in the vertical direction Z by the introduction of a force F into the drive belt 1 and are electrically conductively connected to the tension members 4. There is no polymeric material 2 in the contact area between the tension member 4 and the cylindrical sleeve 16.
  • FIG 3a shows a further embodiment of the drive belt 1 according to the invention in the form of a toothed belt in a side view, the contacting element 12 being designed as a dome 18.
  • the dome 18 is heated by a heat source 5.
  • the polymeric material 2 can soften due to the influence of heat, which reduces the resistance of the polymeric material 2 to an expansion of the diameter of the tension member 4 when the dome 18 is inserted into the tension member 4.
  • the diameter of the dome 18 expands in a cone shape, so that the force required to insert the dome 18 into the tension member 4 is additionally reduced.
  • the drive belt 1 has domes 18 in the number of tension members 4 present, so that each tension member 4 has a dome 18 as a contacting element 12.
  • Figure 3b shows the drive belt 1 from Figure 3a, with the dome 18 being inserted into the tension member 4 in the longitudinal direction X.
  • the tension member 4 has expanded in diameter in the area around the dome 18.
  • the cathedral 18 is essentially surrounded by the tension beam. Due to the contact of the dome 18 with the tension member 4, an electrically conductive connection is formed between the dome 18 and the tension member 4.
  • FIG. 4a shows a further embodiment of the invention
  • the wire 20 is shaped as a U with a first Wire end and a second wire end are inserted in the vertical direction Z into the polymeric material 2 of the drive belt 1, so that a tension member 4 is received between the first wire end and the second wire end.
  • the wire 20 passes through the drive belt 1 in the vertical direction Z, so that the first wire end and the second wire end protrude from the drive belt 1 on the opposite side.
  • the wire 20 is heated, for example by applying an electrical voltage to the first wire end and the second wire end, whereby the polymeric material 2 of the drive belt 1 softens or melts, whereby the U-shaped part of the wire 20 passes through the polymer with little effort Material 2 is moved through to the tension cord 4.
  • the drive belt 1 has wires 20 in the number of tension members 4, so that each tension member 4 is assigned a wire 20 as a contacting element 12.
  • FIG 4b shows the drive belt 1 from FIG the wire 20 and the tension cord 4 is formed.
  • the U-shaped radius of the wire 20 corresponds to the outer diameter of the tension member 4.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsriemen (1), aufweisend ein in ein polymeres Material (2) eingebettetes erstes Leitungselement (4) zur Übertragung von elektrischer Energie, wobei das erste Leitungselement (4) durch wenigstens einen sich in Längsrichtung (X) des Antriebsriemens (1) erstreckenden Zugträger (4), vorzugsweise eine Vielzahl sich in Längsrichtung (X) des Antriebsriemens (1) erstreckenden parallel zueinander angeordneten Zugträgern (4) gebildet ist. Der Antriebsriemen (1) weist wenigstens ein Kontaktierungselement (12) auf, mit dem das erste Leitungselement (4) endseitig elektrisch verbunden ist.

Description

Beschreibung
Antriebsriemen
Die Erfindung betrifft einen Antriebsriemen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Antriebsriemen dienen in vielerlei Anwendungen und Bereichen dem Antrieb und der Kraftübertragung bei Arbeitsmaschinen, Transportmitteln, Fahrzeugen, etc., und zwar sowohl als umlaufende Antriebsriemen in einem Zugriementrieb als auch als Antriebsriemen endlicher Länge in einem Linearantrieb oder in einer Aufzugsanlage.
Insbesondere bei den linearen Antrieben werden mit Hilfe der dort eingesetzten Antriebsriemen Teile der jeweiligen Einrichtung bewegt, so beispielsweise bei einem in mehreren Richtungen bewegten Schlitten einer Arbeitsmaschine, etwa einer Fräsmaschine, eines Regalbediengerätes oder auch bei einem angetriebenen Druckkopf eines 3-D-Druckers.
Üblicherweise wird bei solchen Linearantrieben zur Energieübertragung und bzw. oder zur Übertragung von Mess- und Steuersignalen zusätzlich ein so genannter „Kabelschlepp“ mitgeführt, im Wesentlichen zwischen dem bewegten Teil der Arbeitsmaschine und dem Antrieb bzw. der zentralen Steuerungseinrichtung, die auch die Signale der ebenfalls dort angeschlossenen feststehenden Bedieneinrichtungen verarbeitet. Der Begriff „Kabelschlepp“, ursprünglich ein Firmenname, wird mittlerweile im Sinne einer allgemein verständlichen generischen Bezeichnung verwendet und bezeichnet eine Energieführungskette, mit der längere Kabel, Energiezuführungen und Steuerleitungen auf unterstützenden, beweglichen, kettenartigen Halterungen einer bewegten Maschine oder einer fahrbaren Einrichtung nachgeführt wird. Der Kabelschlepp fährt hier also mit dem bewegten Teil der Arbeitsmaschine mit, muss ggf. auch umgelenkt werden und benötigt entsprechenden Bauraum. Alternativ können verschiedenste Ausführungsformen von Schleifkontakten, beispielsweise in Form von stromführenden Schienen zum Einsatz kommen. Schleifkontakte sind gegenüber Verschmutzungen besonders empfindlich, weshalb die Wartung der Schleifkontakte für eine zuverlässige Strom- und bzw. oder Signalübertragung sehr aufwändig und teuer ist.
Eine solche Energieführungskette unterliegt natürlich den entsprechenden Vorschriften in Bezug auf die Instandhaltung und Wartung und muss regelmäßig überprüft werden, ebenso wie der eigentliche Antrieb über Antriebsriemen. Die Einhaltung solcher Vorschriften erfordert daher regelmäßige Kontrolle und Wartung auch der Energieführungskette und beinhaltet also einen erheblichen zusätzlichen Aufwand.
Die EP 3 462 055 B1 offenbart eine Aufzugsanlage mit einem Traggurt als Antriebsriemen mit Zugträgern zur Signal- oder Datenübertragung. Das Einspeisen oder Auslesen der Signale oder Daten zwischen Signalleitungselementen und weitergehenden Leitungen oder Signalverarbeitungseinrichtungen erfolgt über Kontaktierungen an den jeweiligen endseitigen Anschluss- oder Befestigungspunkten der Signalleitungselemente über eine Kabelklemme. Nachteiliger Weise ist das Verfahren zur Kontaktierung der Zugträger sehr aufwändig, da jeder einzelne der Zugträger vor der elektrischen Kontaktierung mit der Kabelklemme manuell von dem umgebenen elastomeren Material befreit werden muss. Eine derartig aufwendige Kontaktierung der Zugträger führt zu entsprechend hohen Herstellungskosten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsriemen bereitzustellen, wobei die Kontaktierung der Zugträger schnell und bzw. oder kostengünstig und bzw. oder automatisierbar erfolgen.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich durch einen Antriebsriemen mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 . Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart. Weitere Vorteile und Merkmale sind der allgemeinen Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen zu entnehmen.
Die vorliegende Anmeldung betrifft einen Antriebsriemen, aufweisend ein in ein polymeres Material eingebettetes erstes Leitungselement zur Übertragung von elektrischer Energie, wobei das erste Leitungselement durch wenigstens einen sich in Längsrichtung des Antriebsriemens erstreckenden Zugträger, vorzugsweise eine Vielzahl sich in Längsrichtung des Antriebsriemens erstreckenden parallel zueinander angeordneten Zugträgern gebildet ist. Der Antriebsriemen kann zum Beispiel als Zahnriemen, Flachriemen, Keilriemen oder Keilrippenriemen ausgebildet sein. Der Antriebsriemen kann ein nicht geschlossener Antriebsriemen mit einer vorbestimmten Länge und zwei Enden sein. Auf besonders vorteilhafte Weise kann der Antriebsriemen durch Zuschneiden in beliebigen Längen bereitgestellt werden, ohne dass für die Herstellung eines längenspezifischen Antriebsriemens Kosten für individuelle Werkzeuge anfallen.
Mit anderen Worten gesagt kann der Zugträger, welcher aus einem elektrisch leitfähigen Material, vorzugsweise aus Metall gebildet sein kann, neben der eigentlichen Aufgabe der Kraftübertragung zusätzlich Strom führen. Auf diese Weise kann Strom von einer Energiequelle über den Antriebsriemen zu einem Verbraucher, beispielsweise einem Elektromotor eines Stellantriebs geleitet werden, ohne dass zusätzliche Kabel zur Stromführung erforderlich sind. Der Antriebsriemen kann vorzugsweise als ein endlicher Abschnitt mit einer vorbestimmten Länge mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das polymere Material des Antriebsriemens ein Polyurethan. Der Antriebsriemen kann als Zahnriemen, Keilriemen oder Keilrippenriemen ausgebildet sein.
Der Antriebsriemen weist wenigstens ein Kontaktierungselement auf, mit dem das erste Leitungselement endseitig elektrisch verbunden ist. Der Antriebsriemen kann vorzugsweise jeweils an dem ersten Ende und an dem zweiten Ende das Kontaktierungselement aufweisen. Es zeigt sich als besonders vorteilhaft, dass mit dem Kontaktierungselement eine elektrisch leitfähige Kontaktierung des Zugträgers ohne ein manuelles Abisolieren des Zugträgers von dem den Zugträger umgebenen polymeren Material erfolgen kann. Es zeigt sich auch als vorteilhaft, dass über das Kontaktierungselement eine Schnittstelle bereitgestellt werden kann, mit der das erste Leitungselement bzw. der Zugträger mit weiteren Einrichtungen zur Stromeinspeisung und bzw. oder zur Stromentnahme elektrisch leitfähig verbunden werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Kontaktierungselement wenigstens ein Paar, vorzugsweise eine Vielzahl von in Querrichtung angeordneten Paaren mit sich in vertikaler Richtung erstreckender gabelförmiger Zinken zur Aufnahme wenigstens eines sich in Längsrichtung des Antriebsriemens erstreckenden Zugträgers, vorzugsweise einer Vielzahl sich in Längsrichtung des Antriebsriemens erstreckenden parallel zueinander angeordneten Zugträgem auf. Das Kontaktierungselement ist in vertikaler Richtung in das polymere Material eingeführt. Vorzugsweise kann das
Kontaktierungselement Paare gabelförmiger Zinken in der Anzahl der vorhandenen Zugträger aufweisen. Mit anderen Worten gesagt kann das Kontaktierungselement elektrisch leitfähig mit dem Zugträger des Antriebsriemens verbunden werden, ohne dass der Zugträger von dem polymeren Material des Antriebsriemens befreit werden muss. Der Abstand zweier gabelförmiger Zinken eines Paares in Querrichtung zueinander kann dabei höchstens dem Durchmesser des Zugträgers entsprechen. Vorzugsweise entspricht der Abstand zweier gabelförmiger Zinken eines Paares in Querrichtung zueinander 80 Prozent des Durchmessers des Zugträgers. Auf besonders vorteilhafte Weise kann bei einem Abstand zweier gabelförmiger Zinken kleiner des Durchmessers des Zugträgers ein besonders guter elektrisch leitfähiger Kontakt zwischen dem Zugträger und dem Kontaktierungselement hergestellt werden. Durch eine eventuelle Deformation des Zugträgers auf den Abstand des Paares gabelförmiger Zinken, zwischen denen der Zugträger aufgenommen werden kann, vergrößert sich auf vorteilhafte Weise die Kontaktfläche zwischen dem Zugträger und dem Paar gabelförmiger Zinken des Kontaktierungselementes. In dem Kontaktbereich zwischen dem Zugträger und dem Paar gabelförmiger Zinken befindet sich kein polymeres Material. Die Paare gabelförmiger Zinken können zueinander in dem Abstand der Zugträger angeordnet sein. So kann sichergestellt werden, dass jedem Paar gabelförmiger Zinken ein Zuträger zugeordnet ist und bzw. oder der Zugträger beim Einführen des Kontaktierungselementes in das polymere Material das Antriebsriemens nicht beschädigt wird und bzw. oder die Position des Zugträgers im Antriebsriemen verändert wird. Ein Paar gabelförmiger Zinken kann jedoch auch mehrere Zugträger aufnehmen bzw. kontaktieren. Um das Einführen des Kontaktierungselementes in das polymere Material des Antriebsriemens mit möglichst geringer Kraft zu ermöglichen kann das polymere Material und bzw. oder das Kontaktierungselement erwärmt werden. Das polymere Material kann durch den Wärmeeinfluss erweichen, wodurch sich der Widerstand des polymeren Materials gegen das Einführen der gabelförmigen Zinken des Kontaktierungselements verringern kann. Zusätzlich können die gabelförmigen Zinken des Kontaktierungselements messerähnliche Schneiden aufweisen, die zusätzlich ein Eindringen des Kontaktierungselements in das polymere Material vereinfachen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Kontaktierungselement wenigstens eine zylindrische Hülse zur Aufnahme eines Zugträgers auf. Die zylindrische Hülse ist in Längsrichtung in das polymere Material eingeführt und umschließt den Zugträger auf einer Teillänge in Längsrichtung , wobei die zylindrische Hülseauf den Zugträger verpresst ist. Besonders bevorzugt weist der Antriebsriemen zylindrische Hülsen in der Anzahl der vorhandenen Zugträger auf, sodass jeder Zugträger eine zylindrische Hülse als Kontaktierungselement aufweist. Mit anderen Worten gesagt kann die zylindrische Hülse elektrisch leitfähig mit dem Zugträger des Antriebsriemens verbunden werden, ohne dass der Zugträger von dem polymeren Material des Antriebsriemens befreit werden muss. Um das Einführen der zylindrischen Hülse in das polymere Material des Antriebsriemens mit möglichst geringer Kraft zu ermöglichen kann das polymere Material und bzw. oder die zylindrische Hülse erwärmt werden. Das polymere Material kann durch den Wärmeeinfluss erweichen, wodurch sich der Widerstand des polymeren Materials gegen das Einführen der zylindrischen Hülse verringern kann. Durch ein Einleiten einer Kraft in den Antriebsriemen in vertikaler Richtung wird die zylindrische Hülse mit dem Zugträger verpresst. So kann die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der zylindrischen Hülse und dem Zugträger verbessert und unter dynamischer Belastung des Antriebsriemens dauerhaft sichergestellt werden. In dem Kontaktbereich zwischen dem Zugträger und der zylindrischen Hülse befindet sich kein polymeres Material.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Kontaktierungselement wenigstens einen Dom auf, der in Längsrichtung in den Zugträger eingeführt ist. Um das Einführen des Dorns in den Zugträger des Antriebsriemens mit möglichst geringer Kraft zu ermöglichen kann das polymere Material des Antriebsriemens und bzw. oder der Dom erwärmt werden. Das polymere Material kann durch den Wärmeeinfluss erweichen, wodurch sich der Widerstand des polymeren Materials gegen ein Aufweiten des Durchmessers des Zugträgers beim Einführen des Doms in den Zugträger verringern kann. Der Dom ist bevorzugt mit einer zulaufenden Außenkontur, z.B. kegelförmig, ausgebildet, sodass die Kraft zum Einführen des Doms in den Zugträger zusätzlich verringert werden kann. Besonders bevorzugt weist der Antriebsriemen Dome in der Anzahl der vorhandenen Zugträger auf, sodass jeder Zugträger einen Dom als Kontaktierungselement aufweist. Es zeigt sich als besonders vorteilhaft, dass die Kontaktfläche zwischen Zugträger und dem darin eingeführten Dom zur Bildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung besonders groß ist. Durch Einführen des Doms in den Zugträger kann sämtlicher Kontakt des Doms mit dem elektrisch isolierenden polymeren Material des Antriebsriemens vermieden werden. Mit anderen Worten gesagt kann der Kontaktwiderstand zwischen Dom und Zugträger besonders vorteilhaft möglichst geringgehalten werden, wodurch elektrische Verluste bei Stromführung ebenfalls gering ausfallen können.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Kontaktierungselement wenigstens eine insbesondere U-förmig ausgebildete Klammer auf, die in vertikaler Richtung in das polymere Material eingeführt ist und den Zugträger kontaktierend umgibt. Mit anderen Worten gesagt kann das Kontaktierungselement als ein U-förmiger Draht ausgebildet sein. Der Draht kann dabei mit einem U-förmigen Radius ausgebildet sein, der dem Außendurchmesser des Zugträgers entspricht. Der Draht kann als U geformt mit einem ersten Drahtende und einem zweiten Drahtende in vertikaler Richtung in das polymere Material des Antriebsriemens eingeführt werden, sodass ein Zugträger zwischen dem ersten Drahtende und dem zweiten Drahtende aufgenommen wird. Der Draht kann den Antriebsriemen in vertikaler Richtung durchgreifen, sodass das erste Drahtende und das zweite Drahtende auf der gegenüberliegenden Seite aus dem Antriebsriemen herausragen. Der Draht kann, beispielsweise durch das Anlegen einer elektrischen Spannung erwärmt werden, wodurch das polymere Material des Antriebsriemens erweicht oder aufgeschmolzen werden kann, wodurch der U-förmig geformte Teil des Drahts mit geringem Kraftaufwand durch das polymere Material hindurch bis zu dem Zugstrang bewegt werden kann und ein elektrisch leitfähiger Kontakt zwischen dem Draht und dem Zugstrang gebildet werden kann. Die Eindringstelle des Drahts in dem polymeren Material des Antriebsriemens kann durch ein Erwärmen des Drahts und das den Draht umgebene polymere Material, wie zuvor beschrieben, wieder verschlossen werden. Der Zugträger kann über das erste Drahtende und das zweite Drahtende mit weiteren Einrichtungen zur Stromeinspeisung und bzw. oder zur Stromentnahme elektrisch leitfähig verbunden werden. Besonders bevorzugt weist der Antriebsriemen Klammem bzw. Drähte in der Anzahl der vorhandenen Zugträger auf, sodass jedem Zugträger eine Klammer bzw. ein Draht als Kontaktierungselement zugeordnet ist.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die vorstehend erläuterten Ausgestaltungen der Erfindung jeweils für sich oder in einer beliebigen technisch sinnvollen Kombination auch untereinander jeweils mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 kombinierbar sind.
Anhand der Figuren werden im Folgenden Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und näher erläutert.
Die Figuren 1 a und 1 b zeigen eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebsriemens im Querschnitt gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels zur Kontaktierung eines ersten Leitungselements. Die Figuren 2a, 2b und 2c zeigen eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebsriemens gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels zur Kontaktierung eines ersten Leitungselements. Die Figuren 3a und 3b zeigen eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebsriemens gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels zur Kontaktierung eines ersten Leitungselements in einer Seitenansicht.
Die Figuren 4a und 4b zeigen eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebsriemens im Querschnitt gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels zur Kontaktierung eines ersten Leitungselements.
Die Beschreibung der o.g. Figuren erfolgt in kartesischen Koordinaten mit einer Längsrichtung X, einer zur Längsrichtung X senkrecht ausgerichteten Querrichtung Y sowie einer sowohl zur Längsrichtung X als auch zur Querrichtung Y senkrecht ausgerichteten vertikalen Richtung Z. Die Längsrichtung X kann auch als Tiefe X, die Querrichtung Y auch als Breite Y und die vertikale Richtung Z auch als Höhe Z bezeichnet werden. Die Längsrichtung X und die Querrichtung Y bilden gemeinsam die Horizontale, X, Y, welche auch als horizontale Ebene X, Y bezeichnet werden kann. Die Längsrichtung X, die Querrichtung Y und die vertikale Richtung Z können gemeinsam auch als Raumrichtungen X, Y, Z bzw. als kartesische Raumrichtungen X, Y, Z bezeichnet werden.
Figur 1 a zeig eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsriemens 1 mit einem Kontaktierungselement 12 mit sechs Paaren gabelförmiger Zinken 14. Das Kontaktierungselement 12 ist ausgebildet, elektrisch leitfähig mit dem Zugträger 4 verbunden zu werden. Die gabelförmigen Zinken 14 erstrecken sich in vertikaler Richtung Z und sind in einer Querrichtung Y in Form von sechs Paaren angeordnet. Das dargestellte Ausführungsbeispiel weist mit anderen Worten gesagt sechs Paare bzw. zwölf gabelförmige Zinken 14 auf. Der schematisch dargestellte Antriebsriemen 1 weist sechs Zugträger 4 auf, welche in ein polymeres Material 2, vorzugsweise Polyurethan, eingebettet sind. Die Zugträger 4 bilden ein erstes Leitungselement 4 zur Strom Übertragung und weisen einen metallischen Werkstoff auf. Die Zugträger 4 erstrecken sich in Längsrichtung X des Antriebsriemens 1 und sind in Querrichtung Y zueinander beabstandet angeordnet. Der Abstand zweier gabelförmiger Zinken 14 eines Paares in Querrichtung Y zueinander entspricht 80 Prozent des Durchmessers der Zugträgers. Die Paare gabelförmiger Zinken 14 sind zueinander in dem Abstand der Zugträger 4 angeordnet. So ist jedem Paar gabelförmiger Zinken 14 ein Zuträger 4 zugeordnet. Durch ein Ausrichten der gabelförmigen Zinken 14 zu den Zugträgem 4 werden die Zugträger 4 bei einem Einführen des Kontaktierungselementes 12 in das polymere Material 2 des Antriebsriemens 1 nicht beschädigt. Das polymere Material 2 des Antriebsriemens 1 und das Kontaktierungselement 12 werden durch eine Wärmequelle 5 erhitzt. Das Erhitzen bewirkt, dass das polymere Material 2 erweicht und einem Eindringen des Kontaktierungselements 12 in das polymere Material 2 einen geringeren Widerstand entgegensetzt, wodurch das Einführen des Kontaktierungselements 12 in das polymere Material 2 in vertikaler Richtung Z mit geringem Kraftaufwand erfolgen kann.
Figur 1 b zeigt den Antriebsriemen 1 und das Kontaktierungselement 12 aus Fig. 1 a, wobei das Kontaktierungselement 12 in das polymere Material 2 des Antriebsriemens 1 eingeführt wurde und elektrisch leitfähig mit dem Zugträger 4 verbunden ist. Die Paare gabelförmiger Zinken 14 nehmen jeweils einen Zugträger 4 zwischen sich auf. Das Kontaktierungselement 12 kann elektrisch leitfähig mit den Zugträgern 4 des Antriebsriemens 1 verbunden werden, ohne dass die Zugträger 4 von dem polymeren Material 2 des Antriebsriemens 1 befreit werden müssen. Dadurch, dass der Abstand der Paare gabelförmiger Zinken 14 zueinander kleiner ist als der Durchmesser der Zugträger 4, werden die Zugträger 4 zwischen den Paaren gabelförmiger Zinken 14 verformt, wodurch sich die Kontaktfläche zwischen dem Zugträger 4 und dem Paar gabelförmiger Zinken 14 des Kontaktierungselementes 12 vergrößert.
Figur 2a zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsriemens 1 in Form eines Zahnriemens in der Seitenansicht. Das Kontaktierungselement 12 als eine zylindrische Hülse 16 zur Aufnahme eines Zugträgers 4 ausgebildet. Die zylindrische Hülse 16 wird in Längsrichtung X in das polymere Material 2 des Antriebsriemens 1 eingeführt und umschließt den Zugträger 4 auf einer Teillänge in Längsrichtung X. Um das Einführen der zylindrischen Hülse 16 zu erleichtern, wird das polymere Material 2 des Antriebsriemens 1 und die zylindrische Hülse 16 durch die Wärmequelle 5 erhitzt. Figur 2b zeigt das Ausführungsbeispiel aus Figur 2a in einem Querschnitt dargestellt. Dabei ist zu erkennen, dass jedem Zugträger 4 jeweils eine zylindrische Hülse 16 als Kontaktierungselement 12 zugeordnet ist.
Figur 2c zeigt, dass die zylindrischen Hülsen 16 durch das Einleiten einer Kraft F in den Antriebsriemen 1 in vertikaler Richtung Z plastisch verformt und elektrisch leitfähig mit den Zugträgern 4 verbunden sind. In dem Kontaktbereich zwischen dem Zugträger 4 und der zylindrischen Hülse 16 befindet kein polymeres Material 2.
Figur 3a zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsriemens 1 in Form eines Zahnriemens in einer Seitenansicht, wobei das Kontaktierungselement 12 als ein Dom 18 ausgebildet ist. Um die für das Einführen des Doms 18 in Längsrichtung X in den Zugträger 4 des Antriebsriemens 1 erforderliche Kraft möglichst gering zu halten, wird der Dom 18 durch eine Wärmequelle 5 erwärmt. Das polymere Material 2 kann durch den Wärmeeinfluss erweichen, wodurch sich der Widerstand des polymeren Materials 2 gegen ein Aufweiten des Durchmessers des Zugträgers 4 beim Einführen des Doms 18 in den Zugträger 4 verringert. Der Durchmesser des Doms 18 erweitert sich kegelförmig, sodass die erforderliche Kraft zum Einführen des Doms 18 in den Zugträger 4 zusätzlich verringert wird. Der Antriebsriemen 1 weist Dome 18 in der Anzahl der vorhandenen Zugträger 4 auf, sodass jeder Zugträger 4 einen Dom 18 als Kontaktierungselement 12 aufweist.
Figur 3b zeigt den Antriebsriemen 1 aus Figur 3a, wobei der Dom 18 in Längsrichtung X in den Zugträger 4 eingeführt ist. Der Zugträger 4 hat sich in dem Bereich um den Dom 18 herum in dem Durchmesser aufgeweitet. Der Dom 18 ist im Wesentlichen von dem Zugträger umgeben. Durch den Kontakt des Doms 18 mit dem Zugträger 4 ist zwischen dem Dom 18 und dem Zugträger 4 eine elektrisch leitfähige Verbindung gebildet.
Figur 4a zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Antriebsriemens 1 im Querschnitt, wobei das Kontaktierungselement 12 als ein
U-förmiger Draht 20 ausgebildet ist. Der Draht 20 ist als U geformt mit einem ersten Drahtende und einem zweiten Drahtende in vertikaler Richtung Z in das polymere Material 2 des Antriebsriemens 1 eingeführt, sodass ein Zugträger 4 zwischen dem ersten Drahtende und dem zweiten Drahtende aufgenommen wird. Der Draht 20 durchgreift den Antriebsriemen 1 in vertikaler Richtung Z, sodass das erste Drahtende und das zweite Drahtende auf der gegenüberliegenden Seite aus dem Antriebsriemen 1 herausragen. Der Draht 20 wird, beispielsweise durch das Anlegen einer elektrischen Spannung an dem ersten Drahtende und dem zweiten Drahtende erwärmt, wodurch das polymere Material 2 des Antriebsriemens 1 erweicht oder aufschmilzt, wodurch der U-förmig geformte Teil des Drahts 20 mit geringem Kraftaufwand durch das polymere Material 2 hindurch bis zu dem Zugstrang 4 bewegt wird. Der Antriebsriemen 1 weist Drähte 20 in der Anzahl der Zugträger 4 auf, sodass jedem Zugträger 4 ein Draht 20 als Kontaktierungselement 12 zugeordnet ist.
Figur 4b zeigt den Antriebsriemen 1 aus Figur 4a, wobei die Drähte 4 in vertikaler Richtung Z in das polymere Material 2 des Antriebsriemens 1 so weit eingeführt sind, dass die Zugträger 4 durch die Drähte 20 U-förmig umgeben sind und ein elektrisch leitfähiger Kontakt zwischen dem Draht 20 und dem Zugstrang 4 gebildet wird. Der U-förmige Radius des Drahts 20 entspricht dem Außendurchmesser des Zugträgers 4.
Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung)
1 Antriebsriemen
2 Polymeres Material
4 Erstes Leitungselement, Zugträger
5 Wärmequelle
12 Kontaktierungselement
14 Gabelförmige Zinken
16 zylindrische Hülse
18 Dorn
20 Draht
F Kraft
X Längsrichtung; Tiefe Y Querrichtung; Breite
Z vertikale Richtung; Höhe
X, Y Horizontalen; horizontale Ebene

Claims

Patentansprüche
1. Antriebsriemen (1 ), aufweisend ein in ein polymeres Material (2) eingebettetes erstes Leitungselement (4) zur Übertragung von elektrischer Energie, wobei das erste Leitungselement (4) durch wenigstens einen sich in Längsrichtung (X) des Antriebsriemens (1 ) erstreckenden Zugträger (4), vorzugsweise eine Vielzahl sich in Längsrichtung (X) des Antriebsriemens (1 ) erstreckenden parallel zueinander angeordneten Zugträgern (4) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsriemen (1 ) wenigstens ein Kontaktierungselement (12) aufweist, mit dem das erste Leitungselement (4) endseitig elektrisch verbunden ist.
2. Antriebsriemen (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktierungselement (12) wenigstens ein Paar mit sich in vertikaler Richtung (Z) erstreckender gabelförmiger Zinken (14) zur Aufnahme wenigstens eines sich in Längsrichtung (X) des Antriebsriemens (1 ) erstreckenden Zugträgers (4) aufweist, wobei das Kontaktierungselement (12) in vertikaler Richtung (Z) in das polymere Material (2) eingeführt ist.
3. Antriebsriemen (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktierungselement (12) wenigstens eine zylindrische Hülse (16) zur Aufnahme eines Zugträgers (4) aufweist, wobei die zylindrische Hülse (16) in Längsrichtung (X) in das polymere Material (2) eingeführt ist und den Zugträger (4) auf einer Teillänge in Längsrichtung (X) umschließt, wobei die zylindrische Hülse (16) auf den Zugträger (4) verpresst ist. Antriebsriemen (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktierungselement (12) wenigstens einen Dom (18) aufweist, der Längsrichtung (X) in den Zugträger (4) eingeführt ist. Antriebsriemen (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktierungselement (12) wenigstens eine insbesondere U-förmig ausgebildete Klammer aufweist, die in vertikaler Richtung (Z) in das polymere Material (2) eingeführt ist, und den Zugträger (4) kontaktierend umgibt. Linearantrieb mit einem Antriebsriemen (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5. Regalbediengerät mit einem Linearantrieb nach Anspruch 6.
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