Polyurethan Zahnriemen für Antriebs- und Transportaufgaben

Polyurethan Zahnriemen für Antriebs- und Transportaufgaben

Polyurethan Zahnriemen für Antriebs- und Transportaufgaben

1951 besiegelten die Unternehmen Wilhelm Herm. Müller, Hilger u. Kern und Reiff Technische Produkte mit der Gründung einer Interessengemeinschaft eine strategische Partnerschaft. Die langfristige Vision: Dem Polyurethan-Zahnriemen zum technischen Durchbruch und zur Verbreitung als universell einsetzbares und leistungsfähiges Antriebselement zu verhelfen.

Polyurethan Zahnriemen für Antriebs- und Transportaufgaben

Bild: Mulco

Das war die Geburtsstunde der „Mulco Arbeitsgemeinschaft“. Heute ist die Mulco-Europe EWIV eine der führenden europäischen Gruppen auf dem Gebiet der Polyurethan-Zahnriementechnik. Ihr gehören die Zahnriemenhersteller ContiTech Antriebssysteme GmbH aus Hannover (mit ihrem Werk Dannenberg) und die 1967 gegründete Breco Antriebstechnik aus Porta Westfalica an, ­sowie elf namhafte Vertriebsunternehmen aus verschiedenen ­Ländern der Europäischen Union: Aratron, Binder Magnetic, ­Dinámica, Haberkorn, Hilger u. Kern, Anton Klocke, Wilhelm Herm. Müller, Reiff Technische Produkte, Roth Ingenieurtechnik, Walter Rothermundt und TransDev. Diese mittelständischen ­Unternehmen haben sich auf den technischen Handel mit mechanischer ­Antriebstechnik, Ingenieursdienstleistungen und die ­projektspezifische Fertigung und Veredelung von Zahnriemen ­spezialisiert. Sie bilden die Schnittstelle zwischen Zahnriemen-Hersteller und Zahnriemen-Anwender. Die Umsetzung zahlreicher Kundenforderungen durch die Vertriebspartner hat den technologischen Fortschritt bei beiden Zahnriemenherstellern wesentlich gefördert, so dass die Mulco-Gruppe heute über eines der umfangreichsten Lieferprogramme an Polyurethan-Zahnriemen für die ­Industrie verfügt.
Grundsätzlich haben sich zwei Herstellungsverfahren für Polyurethan-Zahnriemen etabliert: Bei ContiTech wird für die Produktion der Conti Synchroflex-Zahnriemen die Gießfertigung, bei ­Breco das Extrusionsverfahren angewendet. Beide Hersteller sind Mitglieder der heutigen Mulco-Europe EWIV und arbeiten im ­Bereich der Anwendungstechnik eng verzahnt mit den Mulco-­Vertriebspartnern zusammen.

Hohe Vielfalt: Synchroflex-Zahnriemen

Die Gießfertigung des Conti Synchroflex-Zahnriemens erlaubt eine extrem große Riemenvielfalt sowie kundenspezifische Lösungen. Mit mehr als 1 600 unterschiedlichen Gießformen und Werkzeugen, verschiedenen Zugträger-Materialien und Polyurethan-Mischungen können viele Tausend verschiedene Varianten produziert werden. Durch den Gießprozess ist der Zahnriemen ein exaktes Abbild der Gießform. Dies stellt eine hohe Teilungsgenauigkeit über den ganzen Riemen sicher, was zu einem winkelgetreuen, ruhigen Lauf führt. Zahnriemen mit Doppelverzahnung oder Nocken auf dem Zahnriemenrücken können mit der entsprechenden Innenkontur der Gussform hergestellt werden.
ContiTech verfügt als Alleinstellungsmerkmal im Markt über eine eigene Polyurethanherstellung und kann das PU abgestimmt auf die Zahnriemenanwendung mischen, verarbeiten und mit Additiven gezielt veredeln. Bereits das Standard-Programm beinhaltet Zahnriemen für den Betrieb bei niedrigen Temperaturen bis – 30 °C, in Reinräumen und in der Nahrungsmittelindustrie. Bemerkenswert sind auch zwei antistatisch wirkende Zahnriemen-Varianten, die u. a. beim Transport von elektronischen Bauteilen oder auch in leicht entflammbaren Umgebungen zum Einsatz kommen. Für ­präzise Positionierantriebe und stark reversierende Bewegungen stehen Zahnriemenscheiben mit reduziertem Flankenspiel (-SE) oder mit Null Flankenspiel (0-Flanke) zur Verfügung.

Polyurethan Zahnriemen für Antriebs- und Transportaufgaben

Kennzeichen des ATP-Profils ist die Unterteilung des trapezförmigen AT-Zahns in zwei belastbare Einzelzähne (Bild: Mulco)

Synchroflex-Profile und -Baureihen

Im Programm der Conti Synchroflex-Zahnriemen finden sich das Standardprofil T, das Hochleistungsprofil AT und dessen Weiterentwicklung ATP. Die Grundidee des ATP-Profils ist die Unterteilung des trapezförmigen Zahns in zwei belastbare Einzelzähne und an die höhere Zahntragfähigkeit entsprechend angepasste, verstärkte Zugträger. Bis zu 60 % erhöhte Leistungsfähigkeit, bis zu 10 dB(A) reduziertes Laufgeräusch und eine längere Lebensdauer durch 70 % vergrößerte tragende Zahnflächen liefert unter anderem diese Entwicklung.
Dritte und aktuell letzte Entwicklungsstufe stellt der Conti Synchroflex GEN III dar. Er wird mit beiden Profilen AT und ATP geliefert und ist der leistungsstärkste PU-Zahnriemen der Conti Synchroflex-Produktfamilie. Gegenüber dem AT/ATP-Standard bietet er nochmals bis zu 25 % mehr übertragbare Leistung. Eine höhere Packungsdichte der Zugträger macht dies möglich. Das speziell für den GEN III-Zahnriemen entwickelte Hochleistungs-Polyurethan ist im Vergleich zum Standard härter. Dadurch vergrößert sich die Anzahl der tragenden Zähne um ­
bis zu 30 %.

Beschichtungen und Nocken auf dem Zahnriemenrücken

Das Beschichten der Zahnriemenrücken mit den verschiedensten Materialien, wie Kautschuk, PVC, Leder, Gummi, Nitril oder Vlies erlaubt zahlreiche Einsatzmöglich-
keiten in der Transporttechnik. Die Auswahl der passenden Beschichtung erfolgt anhand der Eigenschaften des Transportgutes und der nötigen Haftung: hoher Reibwert für einen guten Mitnahmeeffekt, weich für empfindliches Transportgut oder hart für scharfkantiges Transportgut.
Transportnocken werden entweder bei der Zahnriemenherstellung mitgegossen oder auf den Riemenrücken geschweißt. Mehrere Hundert Nockenformen stehen zur Verfügung. Die Zahnriemen können in Kombination mit Transportnocken sogar mit Borsten versehen werden, um empfindliche Materialien wie Glas, Keramik, Papier o. ä. zu transportieren. Conti Synchroflex Polyurethan-Zahnriemen werden in Riemenlängen von 55 ­mm bis 6 000 mm Endloslänge produziert und finden bei der Leistungsübertragung, ­der Übertragung von Servofunktionen und bei Schalt- und Transportaufgaben Anwendung.

Polyurethan Zahnriemen für Antriebs- und Transportaufgaben

Große Flexibilität bei Transportaufgaben bietet der Breco ATN-Baukasten (Bild: Mulco)

Der Starke: Synchrochain Carbon

In Maschinen mit beengtem Bauraum können auch Hochleistungszahnriemen mit Stahlcord an ihre Grenzen kommen. Für diese Fälle entwickelte ContiTech den Hochleistungszahnriemen Conti Synchrochain Carbon mit Zugträgern aus Kohle­faser und dem neuen Profil CTD. Er ist einer der stärksten Polyurethan-Zahnriemen auf dem Markt und kann bei gleicher Baubreite bis zu fünf Mal mehr Leistung übertragen als konventionelle Zahnriemen. Bei gleicher geforderter Leistung lässt sich die ­Riemenbreite um bis zu 80 % reduzieren. Aufgrund der deutlich schmaleren Riemenscheiben sinken die Gesamtkosten des Antriebes signifikant. Das gelbe Gewebe auf der Zahnoberfläche macht den Zahn­riemen extrem abriebfest. Die Laufleistung erhöht sich um bis zu 100 % gegenüber Standard-Zahnriemen. Vorspannkraftverluste über der Lebensdauer treten so gut wie nicht auf, da sich der Carbon-Zugträger nicht plastisch verformt. Der Conti Synchrochain Carbon ist auch für Gegen­biegung im Mehrscheibenantrieb sehr gut geeignet und kann daher Kettenantriebe ideal ersetzen.

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Bifilare Spulung, am Beispiel des Brecoflex StandardPlus Zahnriemens (Bild: Mulco)

Polyurethan-Zahnriemen als Meterware

Bei Breco Antriebstechnik entwickelte man schon kurz nach der Unternehmensgründung 1967 ein innovatives Fertigungsverfahren für Zahnriemen aus thermoplastischem Polyurethan. Das Polyurethan wird um die Stahl-Zugträger extrudiert. Der ­kontinuierliche Prozess ermöglicht Zahnriemen-Meterware (Breco M)
 in beliebiger Länge.
Der Breco-Zahnriemen wird in der Lieferform als Meterware bevorzugt in Linearantrieben eingesetzt, wie z. B. in der Handhabungstechnik, in Industrierobotern, in Regal-Bediengeräten sowie in Schneid- und Zeichenplottern. Einen Schwerpunkt bei Breco bildet die Entwicklung und Produk­tion von Spezialriemen für die verschiedensten Transportaufgaben (ATN-System). Breco bietet etwa 30 Beschichtungen für ­allgemeine Transportaufgaben, sechs FDA-­konforme Beschichtungen für Lebensmitteltransport, drei reibungsmindernde Beschichtungen, fünf für höhere Kontakttemperaturen und ein antistatisches Gewebe.
Das Bestücken der Riemenrücken mit Mitnehmerprofilen aller Art ermöglicht die Lösung unterschiedlichster Transportaufgaben. Es können Nocken bzw. Mitnehmer auf den Riemenrücken aufgeschweißt oder mit dem Zahnriemen verschraubt werden. Im Riemenzahn sind hierzu auswechsel­bare Gewindeeinätze versenkbar. Sie dienen zur Profilbefestigung und erlauben ein schnelles Montieren und Austauschen der für den jeweiligen Transportzweck individuell gefertigten Profile. Auch Adapter mit aufschiebbaren Profilen gehören zum Standardprogramm. Diese Flexibilität bietet ­gegenüber anderen Profilbefestigungen, wie z. B. dem Schweißen, eine bisher nicht zu realisierende Einsatzbreite. Mit dem­selben Zahnriemen, aber bestückt mit ­anderen Profilen, lassen sich bei Bedarf ­unterschiedliche Güter in einem Transportsystem befördern. Auch nachträglich kann man die Profilbefestigungen umrüsten.

Polyurethan Zahnriemen für Antriebs- und Transportaufgaben

Hochleistungszahnriemen Brecoflexmove mit hoher Positioniergenauigkeit (Bild: Mulco)

Polyurethan-Zahnriemen endlos verschweißt

Zu Endlosriemen verschweißte Meterware ergeben beliebig lange Breco-V-Zahnriemen. In der Verbindungsstelle ist die halbierte Anzahl der Zug­träger am Kraftfluss beteiligt. Diese endlos verschweißten Zahnriemen werden bevorzugt in der Fördertechnik ­­bei großen Achsabständen eingesetzt. Für ­spezielle Transportaufgaben werden die Zahnriemen beschichtet oder mit Nocken bestückt.
Antriebe mit hoher Leistungsdichte sind das besondere Einsatzgebiet der Brecoflex-Zahnriemen. Bei diesem Fertigungsverfahren sind die Zugträger nicht unterbrochen, sondern werden gewindeförmig gespult und die Zahnriemen ebenfalls extrudiert. Die Generation der Brecoflex Zahnriemen StandardPlus wurde speziell für den Einsatz in hochpräzisen Positionieranwendungen entwickelt. Die bifilare Zugträgerspulung reduziert die Ablaufneigung der Zahn­riemen deutlich.

Bogenzahnriemen für weichen Zahneinlauf

Die bogenförmige Verzahnung der Breco- und Brecoflex-Zahnriemen BAT sorgt für einen „weicheren“ Zahneinlauf, verminderte Laufgeräusche und die Neigung zu Schwingungen. In der angegebenen Vorzugslaufrichtung zentriert sich der Riemen infolge der Bogenform des Zahnes auf den Scheiben selbstständig. Anlaufscheiben sind nicht erforderlich. Der BATK-Bogenzahnriemen ist im Vergleich zum BAT mit einem Führungskeil versehen, wodurch der Zahnriemen in beiden Laufrichtungen selbstführend ist. Der BATK-Zahnriemen ist vorwiegend für den Einsatz in der Linear- und Antriebstechnik bestimmt.

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Hochleistungszahnriemen Conti Synchrochain Carbon mit Zugträgern aus Kohlefaser und dem neuen Profil CTD (Bild: Mulco)

Für hohe Positioniergenauigkeit

Der Brecoflexmove ist speziell für Hochleistungsantriebe und Zugmittelgetriebe mit hoher Positioniergenauigkeit konzipiert worden. Dank eines neu entwickelten Stahlcord-Zugträgers mit höherer Reiß­festigkeit kann er sehr große Kräfte über­tragen. Die Zahnflankengeometrie wurde mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) so optimiert, dass sich die Flächenpressung am Zahn besser verteilt. Die dadurch reduzierte Reibarbeit zwischen Zahnriemen und Zahnscheibe minimiert den ­Verschleiß. Als zusätzlicher Verschleißschutz ist auf der Zahnseite eine Laminat-Beschichtung aufgebracht.
Breco- und Brecoflex-Zahnriemen sind mit Zugträgern aus Stahl, Edelstahl und sogenanntem E-Zugträger erhältlich. Diese Variante ist besonders flexibel, so dass im Vergleich zu Standard-Zugträgern auch kleinere Scheibendurchmesser und Umlenkungen realisiert werden können. Spezielle Polyurethane für sehr niedrige und sehr hohe Temperaturen sowie für Lebens-mittelkontakt (Brecoprotect) sind ebenso erhältlich. Auch die Fixierung des Transportgutes mittels Vakuum durch ­den Zahnriemen oder die Fixierung von Stahlblechen mittels Dauermagnete ist bereits seit vielen Jahren im Serieneinsatz – die Möglichkeiten sind fast unbegrenzt.
Ernst Hutzenlaub, der Gründervater der Mulco bewies 1951 nicht nur in technischer Hinsicht Weitblick. Mit seinem Konzept der strategischen Zusammenarbeit war er ein Vorreiter des heute so genannten Networking. Der Plan ging auf: heute ist der PU-Zahnriemen ein sehr leistungs­fähiges und an die jeweilige Aufgabe sehr gut adaptierbares Maschinenelement für den gesamten Maschinen- und Anlagenbau und findet in vielen weiteren Branchen wie der Medizintechnik oder der ­Optik Einsatz. Die große Vielfalt an spezialisierten Zahnformen, Zugträgern, Polyurethanen, Beschichtungen und Nocken wird auch in Zukunft eine intensive Beratung durch erfahrene Ingenieure zwingend erforderlich machen, um die technisch und wirtschaftlich optimale Lösung finden zu können.

www.mulco.de

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Veröffentlicht von

Redaktion ANTRIEBSTECHNIK

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