具有皮帶鎖的同步皮帶的制造方法與工藝

本發明涉及一種同步皮帶，特別是齒形帶，其具有第一端部、第二端部、背側、前側，并具有布置在所述背側和/或所述前側上的多個齒，其中所述第一端部具有至少一個切出部，其中所述第二端部具有至少一個能夠插入到所述切出部中的手指部，并且其中所述第一端部和所述第二端部彼此能夠通過連接機構可拆卸地連接。

背景技術：
同步皮帶、特別是齒形帶在許多不同的設計中已知。齒形帶為強制鎖定驅動元件或運輸元件，其配備有等間隔的齒。齒形帶通常經過若干個皮帶輪，其中皮帶輪可以具有齒隙，齒隙之間的距離匹配齒形帶上的齒之間的距離。這樣，齒形帶的齒可以接合在皮帶輪上的齒隙中，以產生強制鎖定連接。和扁平帶或V形帶不同，憑借該強制鎖定接合，齒形帶同步運行并且其功能是高效率的。齒形帶經常由塑料制成。為了提高抗拉強度，許多齒形帶包括具有顯著的抗拉強度的金屬或纖維的加強機構。這種拉緊機構例如可以為嵌入到皮帶的基礎材料(例如塑料)中的金屬絲。同步皮帶和齒形帶經常被設計為環形帶，也就是說沒有“開始端”且沒有“末端”的閉合帶。環形帶的優點是，皮帶沒有薄弱點并且在其整個長度上擁有完全一樣的性能。特別是，環形帶貫穿其整個長度具有幾乎恒定的(抗拉)剛度，從而當將負載放置在皮帶上時，在皮帶的整個長度上均勻地發生延展。這可以使皮帶特別有效地同步運行。然而，環形帶的缺點是，安裝并且拆除它們可能是困難的。為了安裝或拆除環形帶，必須將皮帶作為單個部件從上到下地安裝在皮帶輪上。因此，一直存在一個長期的期望，能夠以與鎖扣皮帶相同的方式打開并閉合這種驅動皮帶。這種用于打開并閉合皮帶的裝置也稱為“皮帶鎖”。例如，從DE4442927A1和DE2322343A已知用于打開并閉合皮帶的設置。兩個文獻包括類似的方法，以在皮帶的端部上設置舌片和切除部，因此舌片和切除部可以彼此插入其中。孔設置在齒中并且橫向于皮帶的縱向方向延伸穿過在皮帶寬度的方向上的齒的整個長度。將鎖定銷推動穿過孔，以在皮帶的兩個端部之間產生強制鎖定連接。從DE102004025170A1已知另一種皮帶鎖。在這里也提出在齒形帶的兩個端部上設置舌片和切除連接部。周向的凹部形成在連接器中。由片材金屬制成的彈性連接夾被設計成圍繞連接器伸出，接合在凹部中，并且這樣做而將齒形帶的兩個端部以強制鎖定的方式連接在連接器中。一個另外的已知的用于連接齒形帶的兩個端部的設置圖示在圖1、圖2A和圖2B中，并且因此在說明書的指定保留的部分得以更詳細地解釋。與所描述的皮帶鎖有關的缺點是以下事實：皮帶鎖周圍的區域沒有任何連續的拉緊元件，從而具有比在皮帶的其余部分中更小的抗拉強度。因此，當施加恒定的拉緊載荷時，鎖周圍的區域經受比皮帶的其余部分更大的伸長。這特別是起因于以下事實：對于皮帶的(抗拉)剛度是必要的拉緊元件由于必要地設計而在鎖的區域中分開。然而，鎖本身并不能有規律地將該抗拉剛度提高到皮帶的其余部分的抗拉剛度。皮帶在皮帶鎖的區域中不成比例的伸長具有若干個缺點。第一，不均勻分布的伸長使得齒變成不均勻地間隔。因此，齒在皮帶輪上的齒隙中的接合是不精確的，并且表面變得更加易受磨損。第二，用于運輸的皮帶的不均勻的伸長使得安裝在皮帶上的元件之間的距離在載荷下將不均勻地改變。這種安裝的元件例如可以為成形部分或轉接件，運輸容器可以緊固至該成形部分或轉接件。一個問題可能出現：當皮帶未加載時，安裝的元件彼此之間處于恒定的距離，而當皮帶在加載下時，安裝的元件彼此之間沒有處于恒定的距離。特別是，該問題可能出現：安裝的元件之間的距離在鎖的周圍區域中以比皮帶的其余部分更大的速率增大。因此，運輸容器之間的恒定距離是所期望的且是必要的，原因之一是確保容器可以被可靠地加載和卸載。

技術實現要素：
因此本發明的目的是設計并改進在引言中所描述的同步皮帶，并在前序中更詳細地解釋，從而防止在皮帶鎖的區域中的過度伸長。該目的是通過本發明的同步皮帶而實現，該同步皮帶具有第一端部、第二端部、背側、前側，并具有布置在所述背側和/或所述前側上的多個齒，其中所述第一端部具有至少一個切出部，其中所述第二端部具有至少一個能夠插入到所述切出部中的手指部，并且其中所述第一端部和所述第二端部彼此能夠通過連接機構可拆卸地連接，以及在未拉緊的連接狀態下第一端部的齒相對于第二端部的齒具有偏移。關于這一點，偏移被理解為意味著第一皮帶端部上的齒的位置在皮帶的縱向方向上相對于第二皮帶端部的齒錯列或偏移。該偏移將出現在未加載的狀態下，也就是說在皮帶處于未縱向拉緊的狀態下。當然，偏移僅僅出現在連接的狀態下，也就是說皮帶的兩個端部彼此連接并形成閉合的環的狀態。該偏移導致了尺寸不足；當未在拉緊下時，皮帶因此在鎖的區域中略微太短。該偏移用來克服皮帶在鎖的區域中(也就是說在連接兩個端部的區域中)具有減小的抗拉剛度的缺點。因為依賴于使用該偏移的應用，因而同步皮帶可以在任何情況中在某一預拉緊或操作拉緊下操作。在已知的皮帶中，該拉緊導致了皮帶在皮帶鎖的區域中不可接受的伸長。與之相比，在皮帶的其余部分中的伸長是可忽略的。本發明考慮到以下原則：皮帶應當在皮帶鎖的區域中“縮短”某一長度，并且該長度應當在操作的期間盡可能準確地匹配皮帶在皮帶鎖的區域中的所期望的伸長。該縮短可以通過齒側翼在皮帶鎖的區域中的偏移實現。換句話說，根據本發明，當皮帶未處于拉緊下時，皮帶的一個端部上的齒側翼未對準皮帶的另一個端部上的齒側翼。該偏移不會消失并且皮帶不會達到其所期望的標稱長度，直到其加載有拉伸應力。關鍵的齒側翼在加載的狀態下也再次進入對準。因而皮帶關于某一預拉緊載荷和操作載荷是最佳的。根據本發明的有利變型，設置偏移的長度在0.1mm與1.5mm之間。實驗已經顯示出，指示在該范圍中的偏移對于皮帶的很多典型操作拉緊能夠產生非常好的結果。在本發明的一個另外的變型中，提出了同步皮帶具有作為連接機構的背板和/或插入件。背板和插入件用來產生特別可靠的夾緊連接，例如通過螺釘來產生。例如，背板可以用來經由非常大的表面積將通過螺紋連接產生的拉力引入到皮帶中。以這樣的方式，作用在皮帶上的壓縮載荷可以被盡可能低地保持，并且皮帶的變形或損壞得以防止。例如，背板可以由鋼制成。插入件可以由與皮帶齒類似或相同的材料制成，并且可以具有內螺紋，例如鋼的內螺紋。優選地，背板和插入件在皮帶的整個寬度上延伸，覆蓋所有的齒。為了保持皮帶的柔性，專用的背板和插入件可以被分配到每一個單獨的齒。本發明的另一個教導提供了手指部在其所述背側上具有用于容置所述背板的凹槽。凹槽有助于定位背板，從而用作安裝輔助件。凹槽還形成用于背板的形狀配合端部止動部，由此致使兩個皮帶端部還更可靠的連接。優選地，凹槽的深度對應于背板的厚度，從而產生了皮帶的完全光滑的背側。這降低了循環的皮帶與鄰近的部件的表面碰撞或者沿著鄰近的部件的表面摩擦的風險。手指部被理解為是指突出部，其可以是矩形的、傾斜的或者甚至圓形的。特別是，手指部可以比它們的寬度長。根據本發明的另一個變型，手指部在其所述前側上具有用于容置所述插入件的凹部。凹部還有助于定位插入件，從而用作安裝輔助件。凹部還形成插入件與皮帶之間的形狀配合連接。最后，優選地，凹部的深度還等于插入件的厚度，以便維持齒的形狀。凹部被理解為是指一種設計成容置插入件的凹槽類型。在本發明的另一個改進中，設置所述凹部和/或所述凹槽在所述皮帶的縱向方向上相對所述齒偏心布置。凹部和/或凹槽特意地關于齒偏離中心布置，以便形成非對稱的布置。凹部和/或凹槽的偏心布置是極其簡單的結構方式，以產生兩個皮帶端部上的齒之間的偏移。特別是，凹部和/或凹槽的偏心布置可以用來精確地限定所需要的偏移，從而不需要在安裝處手動調整該偏移。本發明的另一個教導提供了，所述第一端部和/或所述第二端部的所述手指部具有從所述皮帶的所述背側延伸到所述前側的通孔。通孔從后到前的路線表示穿過該皮帶的最短路徑。因此，和在文獻DE4442927A1和DE2322343A的引言中所描述的孔不同，根據本發明的孔不必穿過齒的整個長度；反而，它們橫向穿過齒。保持孔盡可能短的優點在于，具有非常高的保持力的夾緊連接得以形成，而不必擔心皮帶的變形。根據本發明的另一個改進，同步皮帶具有連接元件。為了緊固連接元件，同步皮帶優選具有通孔。通孔和連接元件能夠使皮帶用作用于運輸的機構。例如，連接元件可以為成形部分或轉接件，運輸容器可以緊固至該成形部分或轉接件。在本發明的另一個變型中，設置手指部和切出部為6個到14個齒長，特別是為8個到12個齒長。手指部和切出部的長度決定皮帶鎖的長度。一方面，皮帶鎖的長度應當保持在限制范圍內，這是由于皮帶的抗拉強度在該區域中較低。另一方面，如果皮帶鎖太小，則不能保證皮帶的兩個端部之間的可靠連接。6個到14個齒長的長度，特別是8個到12個齒長的長度已經證實了表現出特別好的折中方案。最后，在本發明的另一個改進中提出，同步皮帶由塑料制成，并且包括由金屬、特別是鋼制成的拉緊元件。塑料由于其低成本、高彈性和其在成形方面超常的多功能性而是特別適合的。鋼的拉緊元件對于其非常高的抗拉強度是顯著的。兩種材料的性能可以通過將鋼的拉緊元件嵌入塑料中而有利地結合。可替選地，拉緊元件可以由能夠承受拉伸載荷的任何其它的材料(例如玻璃纖維(Kevlar)、碳纖維或紡織纖維)制成。附圖說明以下，將參照僅僅示出一個優選實施方式的附圖對本發明進行更詳細地解釋。附圖中：圖1示出了現有技術已知的同步皮帶的透視圖，該同步皮帶具有連接元件且處于未安裝狀態；圖2A示出了處于安裝狀態的圖1的同步皮帶的側視圖；圖2B示出了處于安裝狀態的圖1的同步皮帶的俯視圖；圖3A示出了根據本發明處于安裝狀態未拉緊下的具有偏移的同步皮帶的側視圖；圖3B示出了圖3A的處于安裝狀態未拉緊下的同步皮帶的俯視圖；圖3C為圖3A的處于安裝狀態未拉緊下的同步皮帶的來自下方的視圖；圖3D為在圖3A中同步皮帶的用“IIID”指定的區域的細節視圖；圖3E為在圖3C中同步皮帶的用“IIIE”指定的區域的細節視圖；圖4A示出了根據本發明的處于安裝狀態且在拉緊下的同步皮帶的側視圖；圖4B示出了圖4A的處于安裝狀態且在拉緊下的同步皮帶的俯視圖；圖4C為圖4A的處于安裝狀態且在拉緊下的同步皮帶的來自下方的視圖；圖4D為在圖4A中同步皮帶的用“IVD”指定的區域的細節視圖；圖4E為在圖4C中同步皮帶的用“IVE”指定的區域的細節視圖。具體實施方式圖1示出了現有技術已知的同步皮帶1的透視圖，所述同步皮帶1具有連接元件且處在未安裝狀態下。連接元件為螺釘2、背板3和插入件4。圖1中所示出的同步皮帶1為具有第一端部5和第二端部6的齒形帶。同步皮帶1的第一端部5具有兩個手指部7和三個切出部8。其中一個切出部8布置在兩個手指部7之間，而其它兩個切出部8布置到手指部7的一側。同樣地，同步皮帶1的第二端部6具有三個手指部7和兩個切出部8，其中兩個切出部8以圖1中所示出的方式布置在三個手指部7之間。同步皮帶1的第一端部5和第二端部6成形成彼此互補。這意味著，第一端部5的手指部7準確配合到第二端部6上的切出部8中。同樣地，第二端部6的手指部7完美地配合在第一端部5上的切出部8中。當將兩個端部5、6中的一個推入到另一個中時，從而手指部7和切出部8彼此完美地互補，以形成光滑的、未間斷的表面(還參見圖2B)。同步皮帶1具有平坦的背側9和前側10。齒11布置在前側10上。手指部7在前側10上具有凹部12，該凹部12在齒11的中間橫向于皮帶1的縱向方向延伸。凹部12用來容置插入件4。手指部7還在其背側上具有凹槽13。凹槽13用來容置背板3，并且它們還關于齒11中心地延伸。背板3配備有通孔14。類似地，第一端部5的手指部7具有通孔15。最后，插入件4具有與螺釘2對準的小孔16。皮帶1的兩個端部5、6可以通過將一個端部的手指部7推到相應的另一個端部的切出部8中來彼此連接。之后，將背板3定位在凹槽13中，且將插入件4插入在凹部12中。只要背板3一就位并且特別是一接合插入件4，就產生了皮帶1的兩個端部5、6之間的形狀配合連接。形狀配合連接通過螺釘連接來補充。為此，將螺釘2穿過通孔14、通孔15并螺接到小孔16中。以這種方式，除了形狀配合連接，還在皮帶1的兩個端部5、6之間建立了力配合連接，也就是說，夾緊連接。圖2A和圖2B示出了處于安裝狀態中的圖1的同步皮帶1的背側9的側視圖(圖2A)和俯視圖(圖2B)。早前參照圖1所描述的特征在圖2A和圖2B以及所有之后的附圖中用相同的附圖標記指定。圖3A示出了根據本發明處于安裝狀態中但未拉緊的具有偏移17的同步皮帶1的側視圖。該同步皮帶1與圖1至圖2B的皮帶之間的一個區別是，在第一端部5上的手指部7的齒11與第二端部6上的手指部7的齒11之間設置偏移17。換句話說，齒11的側翼在皮帶鎖的區域中沒有彼此對準，而是關于彼此錯列。例如，這可以通過將凹部12和/或凹槽13沒有準確地處在齒的中間，而是偏心地處在齒的中間來實現。對于以下情況這具有類似的效果：假設將兩個端部5、6的手指部7被推動到相應的另一端部6、5的切出部8中“過遠”，則將實現偏移。因此，設置偏移17的結果是：在皮帶鎖的區域中，限定數目的齒11(在圖3A中：10個齒)之間的距離A被縮短了長度X，該長度X對應于偏移17。因此，在圖3A中所示出的同步皮帶1在沒有負載的狀態下尺寸不足。區別于圖1至圖2B中所示出的同步皮帶1的另一點在于，圖3A中所呈現的同步皮帶1具有連接元件18，其緊固在同步皮帶1中設置的通孔19中。連接部件可以通過連接元件18來與同步皮帶1連接。例如，如果皮帶1未用作驅動帶而是用作運輸帶，則這是必要的。在圖3A中所示出的同步皮帶1的情況下，連接元件18處于彼此的距離A處，該距離A對應于10個齒11的距離。一個例外應用于皮帶鎖的區域，其中距離A由于偏移17而縮短了長度X。該縮短長度X在圖3B中也是明顯的，圖3B示出了圖3A的處于安裝狀態但未加載下的同步皮帶1的俯視圖。圖3C示出了圖3A的處于安裝狀態但未加載下的同步皮帶1的來自下方的視圖。來自下方的描述視圖表示來自前側10(也就是說齒11的那側)的下方的視圖。清楚明顯的是，在皮帶鎖的區域中，齒11的側翼沒有對準，而是偏移。圖3D示出了在圖3A中同步皮帶1的用“IIID”指定的區域的細節視圖。與之相比，圖3E示出了在圖3C中同步皮帶1的用“IIIE”指定的區域的細節視圖。圖3D和圖3E中的放大視圖特別清楚地示出了，第一端部5上的手指部7的齒11關于第二端部6上的手指部7的齒11偏移17。特別是，齒的側翼并未彼此對齊布置。在圖4A中，示出了根據本發明的處于安裝狀態且在拉緊下的同步皮帶1的側視圖。例如由于預拉緊，圖4A中呈現的同步皮帶1被暴露于拉力F，該拉力F通常在操作期間出現。由于同步皮帶1在皮帶鎖的區域中的抗拉剛度顯著低于存在于皮帶1的其余部分中的抗拉剛度，因而拉力F使得皮帶在皮帶鎖的區域中延展，而皮帶1的其余部分中的伸長可忽略。一方面，在皮帶鎖的區域中的增大的伸長可歸因于通常存在于皮帶1中的拉緊元件在那兒分開這一事實，另一方面，由于盡管兩個端部5、6之間緊密連接，但兩個端部5、6上的手指部7之間的非常小的相對運動不能完全被消除。這有以下結果：在未拉緊的狀態下，偏移17不再存在于圖4A中所示出的在拉緊的狀態中，并且現在圍成皮帶鎖的區域的兩個連接元件18也位于彼此的距離A處。在拉緊的狀態下，由偏移17所引起的尺寸A-X從而變成所期望的標稱尺寸A。代替偏移17，具有長度近似等于偏移17的長度的間隙20出現在手指部7的端部與切出部8的端部之間。圖4B為圖4A的處于安裝狀態且在拉緊下的同步皮帶1的朝向背側9觀看的俯視圖。在該附圖中也可以看到，在拉力F的影響下，皮帶1在皮帶鎖的區域中不再有偏移，并且布置在該區域中的兩個連接元件18處于彼此的距離A處。已經形成的間隙20也清楚可見。圖4C示出了圖4A的同步皮帶1的來自下方(從前側10所看到)的視圖。在該圖示中也可以看到的是，在拉力F的影響下，皮帶不再有偏移，并且在皮帶鎖的區域中，齒11的側翼彼此再次對準。間隙20也清楚可見。圖4D示出了在圖4A中同步皮帶1的用“IVD”指定的區域的細節視圖。與之相比，圖4E示出了在圖4C中同步皮帶1的用“IVE”指定的區域的細節視圖。圖4D和圖4E中的放大視圖特別清楚地示出了，在拉力F的影響下，齒11已經移到它們的所期望的操作位置，并且在該位置中，齒11之間不再有任何的偏移。換句話說，齒11的側翼現在彼此再次對齊。最后，圖4D和圖4E清楚地示出了，間隙20也形成在齒11與相應的插入件4之間。間隙20形成在相應的插入件4的未加載側，而插入件4的加載側位于與齒11平齊。