Übertragungselement Zahnriemen-Vielfalt – es muss nicht immer Standard sein

Autor / Redakteur: Dr.-Ing. Jürgen Vollbarth / Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Breco zeigt am Beispiel seiner unterschiedlichen Zahnriemen, wie sich eine exakte Konstruktion, passende Geometrien sowie geeignete Materialien positiv auf jeweilige Anforderungen auswirken. Es lohnt sich also, die Zahnriemen-Vielfalt genauer zu betrachten.

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Das bogenförmig verzahnte Profil der Breco-BATK-Zahnriemen sorgen für einen geräuscharmen Lauf.
Das bogenförmig verzahnte Profil der Breco-BATK-Zahnriemen sorgen für einen geräuscharmen Lauf.
(Bild: Breco)

Sie sind in 3D-Druckern im Einsatz, erzeugen lineare x-, y- und z-Verfahrbewegungen in Maschinen, realisieren Hubbewegungen in Hochregallagern oder in Aufzügen der Flugzeugtechnik: Polyurethan-Zahnriemen. Aufgrund ihrer hohen Funktionalität sind sie in vielen unterschiedlichen Bereichen der Industrie zu finden. Ein großer Teil dieser Anwendungen lässt sich mit Zahnriemen aus einem umfangreichen Standardsortiment realisieren.

Zusätzlich erfordern Applikationen mit höheren Anforderungen aber ein entsprechend angepasstes Produktprogramm. Derartige Anforderungen können eine höhere Übertragungsgenauigkeit, geringere Geräuschentwicklung, gleichmäßigeres Laufverhalten oder die Eignung für den Bereich des Lebensmittelkontaktes sein.

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Welche Eigenschaften, Geometrien und Materialien für die Entwicklung der passenden Zahnriemen wichtig sind, zeigt der folgende Überblick:

1. hohe Positioniergenauigkeit

Sind höhere Anforderungen an die Positioniergenauigkeit eines Linearantriebes mit Zahnriemen gestellt, so können diese für die absolute Positioniergenauigkeit oder die Wiederholgenauigkeit gelten. Für beide Parameter sind eine hohe Steifigkeit und eine hohe geometrische Genauigkeit des eingesetzten Zahnriemens erforderlich. Hierbei kommen insbesondere Zugträger mit sehr großer Steifigkeit bei ausreichender Biegewechselfestigkeit zum Einsatz.

Für die hohe geometrische Genauigkeit eines Zahnriemens ist unter anderem die exakte Position dieser Zugträger im Riemenkörper verantwortlich. Dabei gilt es, den in Fachkreisen als u-Wert bekannten Abstand zwischen der tragenden Funktionsfläche der Riemenverzahnung und der neutralen Faser des Zugträgers exakt einzuhalten. Ein qualitativ hochwertiger Zahnriemen lässt hier nur ganz wenige 1/100 mm als Abweichung vom Vorgabewert zu. Bedingt durch die spezielle Werkzeugkonstruktion halten Breco-Zahnriemen diese Vorgaben und somit die geometrische Genauigkeit der Antriebselemente sicher ein.

2. geringe Geräuschentwicklung

Dass Zahnriemengetriebe bei großen Verfahrgeschwindigkeiten durchaus einen hohen Geräuschpegel entwickeln können, ist im Wesentlichen bekannt. Deshalb gilt es, bei der Forderung nach geringer Geräuschentwicklung, auf Zahnriemenprofile zurückzugreifen, welche hierfür Vorteile bieten. Die im Standard verfügbaren geraden Profile, wie das T-, AT-, HTD-, STD- oder RPP-Profil, greifen immer diskontinuierlich, Teilung für Teilung, in die Zahnscheibe ein. Dabei erzeugen diese Profile infolge dieses Eingriffsverhaltens teilweise erhebliche aerodynamische und mechanische Schwingungen. Die Schwingungen führen zu starken Anregungen von Luft- und Körperschall.

Diese Nachteile kompensieren schräg- oder bogenförmig verzahnte Profile, wie beispielsweise das Bogenprofil der Breco-BATK-Zahnriemen. Infolge der beim Zahneingriff des Riemens in die Zahnscheibe vorhandenen Überdeckung werden sowohl die Verdrängung des schallerzeugenden Luftvolumens als auch die schwingungsanregenden Polygonbewegungen zeitlich gedehnt. In der Folge laufen diese Getriebe im Vergleich zu einem gerade verzahnten Antrieb mit einem bis zu 10dB(A) niedrigeren Laufgeräusch.

3. geeignet für Lebensmittelkontakt

Zunehmend rücken die Themen Lebensmittelkonformität bzw. Lebensmittelkontakt in den Bereich der Anforderungen an Linearantriebe. Im Zuge dessen müssen, neben allen anderen Komponenten des Antriebes, auch die zu verbauenden Zahnriemen die geltenden Richtlinien erfüllen. Um dies sicher zu stellen, kommen entsprechend zugelassene Polyurethane zum Einsatz. Die im Zahnriemen zwingend notwendigen Zugträger bestehen, wenn sie an die Riemenoberfläche treten können, aus Edelstahl oder werden vom Polyurethan komplett eingeschlossen. Letztere Eigenschaft besitzen die Brecoprotect-Zahnriemen mit vollständig im Riemenkörper eingelassenen Zuträgern. Infolge des speziellen Riemenaufbaus entfallen bei dieser Produktreihe die sonst in Polyurethan-Zahnriemen üblichen Wickelnasennuten.

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