DE102007030142A1

DE102007030142A1 - Toothed belt for use in detection of length variations of a toothed belt formed as endless belt, has strip, which is made of electrical conducting material at breadth side running in belt longitudinal direction

Info

Publication number: DE102007030142A1
Application number: DE102007030142A
Authority: DE
Inventors: Rudi Kölling; Jürgen Dr. Vollbarth
Original assignee: Breco Antriebstechnik Breher GmbH and Co
Current assignee: Breco Antriebstechnik Breher GmbH and Co
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2009-01-02
Anticipated expiration: 2027-06-28
Also published as: DE102007030142B4

Abstract

The toothed belt (1) has a strip (5) made of electrical conducting material at the breadth side running in belt longitudinal direction. The strip is so formed and arranged in the belt that the strip has a constant resistance per unit length in belt longitudinal direction. The strip has a plastic base material with embedded carbon nano-tubes (CNT).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zahnriemen mit einem Riemen-Hauptkörper und auf einer Riemenseite in Längsrichtung gleichmäßig verteilten Zahnprofilen. Ferner bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung dieses Zahnriemens in einer Anordnung zum Erfassen von Zahnriemen-Längenänderungen.The The invention relates to a toothed belt with a belt main body and on a belt side in the longitudinal direction evenly distributed tooth profiles. Furthermore, the invention relates to the Use of this toothed belt in an arrangement for detecting Timing belt length changes.

Zahnriemen sind in betrieblichem Einsatz regelmäßig als Endlosriemen ausgebildet und über Zahnscheiben mit parallelen oder verschränkten Achsen umgelenkt. Sie dienen als Förderbänder oder Antriebsriemen und sind bei hohen Umlaufgeschwindigkeiten erheblichen Zug- und Biegebelastungen ausgesetzt. Ein Riß des Zahnriemens führt naturgemäß zu erheblichen Betriebsstörungen und unter Umständen zu schwerwiegenden Produktionsausfällen.toothed belt are in regular use regularly as endless belts trained and about toothed disks with parallel or entangled axes diverted. They serve as conveyor belts or drive belts and are at high rotational speeds considerable train and Exposed to bending loads. A crack of the belt naturally leads to considerable malfunctions and under certain circumstances to serious production losses.

Aus der EP 0 490 838 B1 ist die Überprüfung der Zulässigkeit des Abnutzungsgrades des Deckgewebes eines Antriebsriemens bekannt, der zwischen einer Antriebsscheibe und einer Abtriebsscheibe gespannt ist. Zu diesem Zweck wird die gezahnte Antriebsseite mit einem leitenden Deckgewebe versehen, das mit den Scheiben in Berührung kommt. Zwischen den beiden Scheiben wird eine Spannung angelegt, die zu einem Stromfluß über die betrieblich parallel geschalteten Riementrums führt. Der elektrische Widerstand zwischen den beiden Scheiben wird in angehaltenem Zustand des Riemens gemessen und mit einem Sollwiderstands-Wert verglichen, der einem vorgegebenen Abnutzungszustand des Gewebes des Riemens entspricht.From the EP 0 490 838 B1 the verification of the permissibility of the degree of wear of the covering fabric of a drive belt is known, which is stretched between a drive pulley and a driven pulley. For this purpose, the toothed drive side is provided with a conductive cover fabric, which comes into contact with the discs. Between the two discs, a voltage is applied, which leads to a current flow through the operationally parallel Riementrums. The electrical resistance between the two discs is measured in a stopped state of the belt and compared with a target resistance value corresponding to a predetermined state of wear of the fabric of the belt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Zahnriemen so auszubilden, dass ihm bei besonders guten Belastungseigenschaften verbesserte elektrische Eigenschaften innewohnen, die eine einfache Überwachung von kritischen Längenänderungen des Zahnriemens ermöglichen.Of the Invention is the object of the toothed belt in such a way that he has improved electrical performance with particularly good load characteristics Inherent in properties that provide easy monitoring critical length changes of the toothed belt enable.

Ausgehend von einem Zahnriemen der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgesehen,
dass an einer Breitseite des Zahnriemens wenigstens ein in Riemenlängsrichtung verlaufender Streifen aus elektrisch leitendem Material vorgesehen ist;
dass der elektrisch leitende Materialstreifen so ausgebildet und angeordnet ist, dass er in Riemenlängsrichtung einen im wesentlichen konstanten Widerstand pro Längeneinheit hat; und
dass der elektrisch leitende Materialstreifen ein Kunststoff-Basismaterial mit eingelagerten Carbon-Nano-Tubes enthält.Starting from a toothed belt of the type mentioned is provided to solve this problem according to the invention,
that on a broad side of the toothed belt at least one extending in the belt longitudinal direction strips of electrically conductive material is provided;
that the electrically conductive strip of material is formed and arranged so that it has a substantially constant resistance per unit length in the belt longitudinal direction; and
the electrically conductive strip of material contains a plastic base material with embedded carbon nanotubes.

Es ist bekannt, dass sogenannte Carbon-Nano-Tubes (CNT's) zu den stärksten und festesten Materialien gehören, stärker als Stahl und leichter als Aluminium sind. Daher sind CNT's zur Erhöhung der Zugfestigkeit und Biegefestigkeit von hochbelasteten Antriebsriemen an sich gut geeignet. Ein hochbelastbarer Antriebsriemen ist aus Patent Abstracts of Japan, No. 2003322217A bekannt. Eine Möglichkeit zur Überwachung von Längenänderungen ist nicht vorgesehen.It is known that so-called carbon nanotubes (CNTs) are among the strongest and strongest materials, stronger than steel and lighter than aluminum. Therefore, CNTs are well suited for increasing the tensile strength and flexural strength of highly loaded drive belts per se. A heavy duty drive belt is off Patent Abstracts of Japan, No. 2003322217A known. A possibility to monitor changes in length is not provided.

Bei dem erfindungsgemäßen Zahnriemen sind durch den Einsatz von Nano-Tubes in einem in Längsrichtung verlaufenden Streifen die Vorteile verbesserter Zug- und Biegeeigenschaften mit einer relativ hohen elektrischen Leitfähigkeit optimal kombiniert. Bei Dehnung des Zahnriemens ändern sich die elektrischen Eigenschaften des elektrisch leitenden Streifens. Solche Dehnung entsteht insbesondere durch Alterung, Ermüdung und hohe Belastungen. Bei Messung des elektrischen Widerstands kann der Belastungszustand des Zahnriemens erfasst werden. So wird der Zahnriemen quasi zu einem „intelligenten Zahnriemen", dem eine von außen erfassbare Längeninformation entsprechend einer Widerstandsänderung des abgetasteten Zahnriemens innewohnt. Die Anordnung eines gleichförmigen Streifens aus elektrisch leitfähigem Material, z. B. aus CNT-TPU (thermoplastisches Polyurethan) lässt sich ohne weiteres in herkömmliche Produktionsprozesse zur Herstellung von Zahnriemen einbinden.at the timing belt according to the invention are by the Use of nano-tubes in a longitudinal direction Strip the benefits of improved tensile and flexural properties a relatively high electrical conductivity optimal combined. When stretching the belt, the electrical change Properties of the electrically conductive strip. Such stretching arises in particular from aging, fatigue and high Charges. When measuring the electrical resistance of the load state of the toothed belt are detected. So the timing belt is almost too an "intelligent timing belt", the one from the outside detectable length information corresponding to a resistance change inherent in the scanned toothed belt. The arrangement of a uniform Strip of electrically conductive material, for. B. CNT-TPU (thermoplastic polyurethane) can be easily in conventional production processes for the production of Include toothed belt.

Die Festigkeits- und Biegeeigenschaften des elektrisch leitenden Materialstreifens lassen sich in Weiterbildung der Erfindung dadurch günstig beeinflussen, dass der leitende Materialstreifen als extrudierter Formkörper ausgebildet ist. Eine Herstellungsvereinfachung und besonders günstige Ausrichtung der CNT's ergibt sich in Weiterbildung der Erfindung dadurch, dass der Riemen-Hauptkörper, die Zahnprofile und der elektrische leitende Materialstreifen aus dem gleichen Materialgemisch bestehen und in einem gemeinsamen Extrusionsschritt hergestellt werden.The Strength and bending properties of the electrically conductive material strip can be beneficial in development of the invention influence that the conductive material strip as extruded Shaped body is formed. A manufacturing simplification and particularly favorable alignment of the CNT's results in development of the invention in that the belt main body, the Tooth profiles and the electrical conductive material strip from the consist of the same material mixture and in a common extrusion step getting produced.

Andere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Other advantageous embodiments and refinements of the invention are characterized in the subclaims.

Der erfindungsgemäße Zahnriemen findet als Bestandteil eines Riementriebs in einer Anordnung zum Erfassen von Längenänderungen Verwendung,
wobei an wenigstens zwei beabstandeten Stellen nahe dem elektrisch leitenden Materialstreifen Abtastmittel derart angeordnet sind, dass sie jeweils mit dem elektrisch leitenden Materialstreifen in Wechselwirkung treten können, wobei der Materialstreifen zwischen den Abtaststellen eine Messstrecke bildet,
mit den Abtastmitteln ein Abtastsignalgeber verbunden ist, der dazu bestimmt ist, ein über die Messstrecke gemessenes elektrisches Signal zu bestimmen,
der Abtastsignalgeber mit einem Eingang eines Vergleichers gekoppelt ist,
an einen zweiten Eingang des Vergleichers ein Referenzwertgeber angeschaltet ist und
wobei ferner dem Vergleicherausgang eine Auswerteeinrichtung nachgeschaltet ist, welche dazu bestimmt ist, aus dem Ausgangssignal des Vergleichers ein für Längenänderungen des Zahnriemens repräsentatives Signal zu erzeugen.The toothed belt according to the invention is used as part of a belt drive in an arrangement for detecting changes in length,
wherein scanning means are arranged at at least two spaced locations near the electrically conductive strip of material such that they can each interact with the electrically conductive strip of material, the strip of material forming a measuring section between the scanning points,
a scanning signal generator is connected to the scanning means, which is intended to determine an electrical signal measured over the measuring path,
the scanning signal generator is coupled to an input of a comparator,
to a second input of the comparator, a reference value transmitter is turned on and
wherein further downstream of the comparator output is an evaluation device which is intended to generate from the output signal of the comparator representative of a length changes of the toothed belt signal.

In dieser Anordnung kann im Prinzip die Erfassung von Längenänderungen des Zahnriemens im betrieblichen Einsatz, d. h. bei umlaufendem Zahnriemen erfolgen. Durch die kontinuierliche Überwachung der Zahnriemenlänge ist die Voraussetzung dafür geschaffen, dass die sich durch Längenänderung ankündigende gravierende Beschädigung des Zahnriemens rechtzeitig erkannt und der Zahnriemen ausgewechselt werden kann.In This arrangement can in principle the detection of changes in length of the toothed belt in operational use, d. H. with circulating toothed belt respectively. Through continuous monitoring of the timing belt length The prerequisite is created that through Length change announcing serious Damage to the timing belt detected in time and the Timing belt can be replaced.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Ausgestaltungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind.Further Details, advantages and embodiments will be apparent from the following description of the drawing, in the embodiments the invention are shown.

In der Zeichnung zeigen:In show the drawing:

1 eine schematische perspektische Ansicht auf einen Zahnriemen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a schematic perspective view of a toothed belt according to an embodiment of the invention;

2 eine Anordnung zur flächigen Beschichtung eines herkömmlichen Zahnriemens mit einem CNT-TPU-Streifen; 2 an arrangement for the surface coating of a conventional toothed belt with a CNT-TPU strip;

3 eine schematische Schnittansicht durch einen mit drei elektrisch-leitenden CNT-TPU-Streifen versehenen Zahnriemen; 3 a schematic sectional view through a toothed belt provided with three electrically conductive CNT TPU strips;

4 eine andere Ausführungsform eines Zahnriemens mit einem bündig eingebauten elektrisch leitenden Streifen; 4 another embodiment of a toothed belt with a flush mounted electrically conductive strip;

5 eine perspektivische Ansicht ähnlich 1 auf einen Zahnriemen mit einem elektrisch leitenden Materialstreifen, der einen trapezförmigen Querschnitt hat, bündig in die Zahnprofile eingebaut ist und diese rippenförmig miteinander verbindet; 5 a perspective view similar 1 on a toothed belt with an electrically conductive strip of material, which has a trapezoidal cross-section, is flush mounted in the tooth profiles and this connects rib-shaped with each other;

6 eine schematische Seitenansicht auf eine Anordnung zur Herstellung des Zahnriemens gemäß 5; und 6 a schematic side view of an arrangement for producing the toothed belt according to 5 ; and

7 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Erfassung von Längenänderungen im betrieblichen Einsatz des erfindungsgemäßen Zahnriemens. 7 a schematic representation of an arrangement for detecting changes in length in the operational use of the toothed belt according to the invention.

Der in 1 dargestellte Zahnriemen 1 besteht aus einem Grundriemen 2 mit einer zugfesten Armierungseinlage 3 und Zahnrippen 4 sowie einer flächigen Beschichtung 5. Die Beschichtung 5 besteht aus einem elektrischen leitfähigen Material und enthält ein Kunststoff-Basismaterial mit eingelagerten Carbon-Nano-Tubes (CNT's), die den Materialstreifen elektrisch leitend machen. Der elektrisch leitende Streifen 5 hat in Längsrichtung über die gesamte Länge eine im wesentlichen einheitliche Leitfähigkeit (spezifischen Widerstand). Zu diesem Zweck sind seine Querschnittabmessungen über die gesamte Länge im wesentlichen gleich. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel hat der leitende Streifen 5 die gleiche Breite wie der Grundriemen 2.The in 1 illustrated timing belt 1 consists of a basic belt 2 with a tension-resistant reinforcement insert 3 and dental ribs 4 as well as a flat coating 5 , The coating 5 consists of an electrically conductive material and contains a plastic base material with embedded carbon nanotubes (CNTs), which make the strip of material electrically conductive. The electrically conductive strip 5 has in the longitudinal direction over the entire length of a substantially uniform conductivity (resistivity). For this purpose, its cross-sectional dimensions are substantially equal over the entire length. At the in 1 illustrated embodiment, the conductive strip 5 the same width as the basic belt 2 ,

2 zeigt den letzten Schritt bei der Herstellung des Zahnriemens in der Ausführung gemäß 1. Dabei wird ein zuvor in herkömmlicher Weise hergestellter Grundriemen 2 auf seiner den Zähnen 4 entgegengesetzten Seite mit einer CNT's enthaltenden Kunststoffmasse, z. B. aus TPU, gleichmäßig beschichtet. Die Beschichtung wird mit Hilfe eines Formbandes 10 auf die Außenseite des Grundriemens aufgepresst, wobei die leitende Schicht fest und bleibend mit dem Grundriemen verbunden wird. 2 shows the last step in the manufacture of the timing belt in the embodiment according to 1 , This is a previously produced in a conventional manner basic belt 2 on his teeth 4 opposite side with a CNT's containing plastic mass, z. B. of TPU, evenly coated. The coating is made using a molding tape 10 pressed on the outside of the base belt, wherein the conductive layer is firmly and permanently connected to the base belt.

3 zeigt einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausührungsform 11 des erfindungsgemäßen Zahnriemens. Diese Ausühungsform unterscheidet sich von derjenigen gemäß 1 dadurch, dass drei leitende Streifen elektrisch isoliert voneinander und parallel zueinander auf der zahnlosen Breiteite des Zahnriemens angeordnet sind. Diese Anordnung mit mehreren parallelen leitenden Streifen gibt die Möglichkeit, im betrieblichen Einsatz des Zahnriemens 11 mehrere Messwerte an jedem einzelnen der parallelen Streifen 15a, 15b und 15c abzugreifen, wodurch die Zuverlässigkeit der Längenmessung verbessert werden kann. Bei Verwendung des Zahnriemens 11 als Förderband empfiehlt es sich, die Zwischenräume zwischen den Streifen 15a, 15b und 15c mit isolierendem Material, z. B. dem Material des Grundriemens zu verfüllen, um eine im wesentichen bündige Auflagefläche zu schaffen. 3 shows a section through a modified Ausührungsform 11 the toothed belt according to the invention. This embodiment differs from that according to 1 in that three conductive strips are arranged in electrical isolation from one another and parallel to one another on the toothless broad side of the toothed belt. This arrangement with several parallel conductive strips gives the possibility in operational use of the toothed belt 11 multiple readings on each one of the parallel strips 15a . 15b and 15c can be improved, whereby the reliability of the length measurement can be improved. When using the toothed belt 11 As a conveyor belt, it is recommended that the spaces between the strips 15a . 15b and 15c with insulating material, eg. B. to fill the material of the base belt to create a substantially flush bearing surface.

In 4 ist eine Schnittansicht durch eine andere Ausührungsform 21 des neuen Zahnriemens dargestellt, bei der der elektrisch leitende Streifen 25 derart versenkt in die den Zähnen gegenüberliegende Flachseite des Zahnriemens 21 eingeaut ist, dass seine Oberseite im wesentlichen bündig in die benachbarten flachen Seiten des Grundriemens übergeht.In 4 is a sectional view through another embodiment 21 of the new toothed belt, in which the electrically conductive strip 25 so sunk into the teeth opposite flat side of the belt 21 is in that its upper surface is substantially flush with the adjacent flat sides of the base belt.

In 5 ist eine andere vorteilhafte Ausführungsform 31 des neuen Zahnriemens schematisch dargestellt, und zwar in einer perspektivischen Ansicht eines Zahnriemen-Abschnitts. Der Zahnriemen 31 unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen dadurch, dass der elektrisch lei tende Streifen 35 in die Zahnprofile derart eingebaut ist, dass er die in Riemenlängsrichtung beabstandeten Zähne 34 rippenförmig miteinander verbindet. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der elektrisch leitendende Materialstreifen 35 mit einem trapezförmigen Querschnitt versehen, und sein Rippenrücken 37 schließt im wesentlichen bündig mit den Zahnköpfen 38 ab. Der trapez- oder keilförmige Querschnitt des elektrisch leitenden Materialstreifens 35 ist über die gesamte Streifenlänge einheitlich. Der Rippenrücken steht mit den beiden äußeren Zahnscheiben in elektrischem Kontakt. Die Kontaktzähne beider Zahnscheiben sind mit einer Abtasteinrichtung verbunden (7), welche den elektrischen Widerstand des elektrisch leitenden Streifens 35 zwischen den beiden Zahnscheiben erfasst und in elektrische Signale umsetzt. Letztere sind repräsentativ für die Istlänge des Riemens und/oder Längenänderungen. Durch die zwischen benachbarten Zähnen in Riemenlängsrichtung verlaufende Rippe 35 werden zusätzliche Vorteile erreicht. Einerseits erhält der Riemen zusätzliche Zugfestigkeit; andererseits werden die Zahnprofile unter gegenseitiger Abstützung stabilisiert; und schließlich kann bei komplementärer Gestaltung der Zahnscheiben eine zusätzliche Seitenführung des Zahnriemens erreicht werden, die unter den Zahnriemen vorstehende Bordscheiben zu beiden Seiten der Zahnscheiben überflüssig macht.In 5 is another advantageous embodiment 31 of the new toothed belt shown schematically, in a perspective view of a toothed belt section. The timing belt 31 differs from the embodiments described above in that the electric guiding strips 35 is installed in the tooth profiles such that it spaced apart in the belt longitudinal direction teeth 34 ribbed together. In the described embodiment, the electrically conductive material strip 35 provided with a trapezoidal cross-section, and his ribs back 37 Closes essentially flush with the tooth tips 38 from. The trapezoidal or wedge-shaped cross section of the electrically conductive material strip 35 is uniform over the entire strip length. The back of the rib is in electrical contact with the two outer toothed discs. The contact teeth of both toothed disks are connected to a scanning device ( 7 ) showing the electrical resistance of the electrically conductive strip 35 detected between the two toothed discs and converted into electrical signals. The latter are representative of the actual length of the belt and / or changes in length. By running between adjacent teeth in the belt longitudinal rib 35 additional benefits are achieved. On the one hand, the belt receives additional tensile strength; On the other hand, the tooth profiles are stabilized under mutual support; And finally, with complementary design of the toothed pulleys, an additional side guide of the toothed belt can be achieved, which makes superfluous under the toothed belt protruding flanged wheels on both sides of the toothed discs.

Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des Zahnriemens gemäß 5 wird anhand der 6 beschrieben. Dem Eintrittsspalt 61 einer Extrusionsanlage 60 werden die Armierung in Form von Zugsträngen 3 und der vorgefertigte elektrisch leitende Materialstreifen 35 mit trapezförmigem Profil parallel zueinander zugeführt und ein TPU-Standard-Material in den Spalt oberhalb der Zugstränge eingeführt. Das Formband 10 drängt die TPU-Masse durch die Zugstränge, und die von der anderen Seite wirksame Profilwalze 62 formt die Zahnprofile 34 aus. Im Austrittsspalt zwischen dem Formband 10 und der Profilwalze 62 tritt der fertig geformte Zahnriemen 31 aus, dessen Zahnlücken durch den rippenförmigen leitenden Materialstreifen 35 überbrückt sind.A preferred method for producing the toothed belt according to 5 is determined by the 6 described. The entrance slit 61 an extrusion line 60 Be the reinforcement in the form of tensile strands 3 and the prefabricated electrically conductive strip of material 35 fed with a trapezoidal profile parallel to each other and introduced a TPU standard material in the gap above the tensile cords. The form band 10 pushes the TPU mass through the tension cords, and the effective from the other side profile roller 62 shapes the tooth profiles 34 out. In the exit gap between the forming belt 10 and the profile roller 62 occurs the finished molded timing belt 31 from whose tooth gaps through the rib-shaped conductive material strip 35 are bridged.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 5 kann auch so abgewandelt werden, dass mehrere parallele keilförmige elektrisch leitende Materialstreifen in gegenseitigem Abstand und isoliert voneinander in die Zahnprofile eingebaut sind. Ferner kann der keilförmige elektrisch leitende Materialstreifen auch über den Zahnscheitel überstehen, was die elektrische Kontaktgabe zu den Zahnscheiben verbessern kann.The embodiment according to 5 can also be modified so that a plurality of parallel wedge-shaped electrically conductive material strips are installed at a mutual distance and isolated from each other in the tooth profiles. Furthermore, the wedge-shaped electrically conductive material strip can also project beyond the tooth peak, which can improve the electrical contact to the toothed disks.

Eine Anordnung zum Erfassen von Längenänderungen eines als Endlosriemen ausgebildeten Zahnriemens gemäß Ausführungsformen nach 1, 3 und 4 ist schematisch in 7 in Zuordnung zu einem Riementrieb dargestellt.An arrangement for detecting changes in length of a belt formed as an endless belt according to embodiments according to 1 . 3 and 4 is schematic in 7 shown in association with a belt drive.

Der Riementrieb besteht in dem einfachen Ausführungsbeispiel gemäß 7 aus einer von einem Motor M angetriebenen ersten Zahnscheibe 18, dem an der Außenseite mit elektrisch leitendem CNT-TPU-Material versehenen Zahnriemen 1 und einer mitlaufenden Zahnscheibe 19. Eine Riemen-Straffer-Vorrichtung 20 greift an dem unteren Riementrum an und hebt das untere Riementrum zum Ausgleich von Längenänderungen an. Eine entsprechende Riemen-Straffer-Vorrichtung kann auch auf das obere Trum einwirken.The belt drive consists in accordance with the simple embodiment 7 from a driven by a motor M first toothed pulley 18 , the toothed belt provided on the outside with electrically conductive CNT-TPU material 1 and a revolving toothed disc 19 , A belt pretensioner device 20 engages the lower belt and raises the lower belt to compensate for changes in length. A corresponding belt pretensioner device can also act on the upper run.

Eine elektrische Überwachungsanordnung 50 ist schematisch als Blockschaltbild dargestellt. Zu der Überwachungsanordnung 50 gehören durch Pfeile A und B symbolisierte Abtastmittel, die in größerem Abstand voneinander mit dem elektrisch leitenden Material des Zahnriemens 1 im Bereich des unteren Zahnriementrums in Wechselwirkung stehen. Bei Verwendung eines endlosen Streifens aus elektrisch leitendem Material besteht die Messstrecke aus zwei parallel geschalteten Abschnitten, wobei eine Hauptmessstrecke auf direktem Wege zwischen den Abtaststellen A und B am unteren Trum verläuft und eine Nebenmessstrecke von dem restlichen Teil des Endloszahnriemens 1 einschließlich des Umfangs der Scheiben 18 und 19 und des oberen Trums des Zahnriemens 1 gebildet ist. Bei geeigneter Unterbrechung des elektrisch leitenden Materialsstreifens kann die Messstrecke auf die direkte Verbindung zwischen den Abtaststellen A und B beschränkt werden, wobei dann das Abtast signal im Verlauf eines Zahnriemenumlaufs zumindest einmal unterbrochen wird.An electrical monitoring arrangement 50 is shown schematically as a block diagram. To the monitoring arrangement 50 include symbolized by arrows A and B sensing means, which are at a greater distance from each other with the electrically conductive material of the toothed belt 1 interact in the area of the lower tooth belt. When using an endless strip of electrically conductive material, the measuring section consists of two parallel-connected sections, with a main measuring section runs directly between the sampling points A and B at the lower run and a secondary measuring section of the remaining part of the endless belt 1 including the circumference of the discs 18 and 19 and the upper run of the toothed belt 1 is formed. With a suitable interruption of the electrically conductive strip of material, the measuring section can be limited to the direct connection between the sampling A and B, in which case the sampling signal in the course of a toothed belt circulation is interrupted at least once.

Die Abtastanordnung 50 hat einen Abtastsignalgeber, der bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ein elektrisches Signal an die Abtaststelle A anlegt und dessen Signalantwort an der Abtaststelle B abtastet. Der Abtastsignalgeber 51 setzt das Antwortsignal um in ein für die Länge des Zahnriemens 1 über die Messstrecke charakteristisches Signal, das über eine Leitung 52 zu einem Vergleicher 53 übertragen wird. Ein Referenzwertgeber 54 erzeugt ein für die Länge des Neuriemens charakteristisches Referenzsignal, das über eine Leitung 55 an einen zweiten Eingang des Vergleichers 53 angelegt wird. Zur Justierung des Referenzwertgebers 54 wird nach der Installation des neuen Zahnriemens 1 über einen zweiten Ausgang 56 des Abtastsignalgebers ein Justiersignal an den Referenzwertgeber angelegt; der Referenzwertgeber 54 speichert dieses Signal und überträgt eine Entsprechung über die Leitung 55 zum Vergleicher.The scanning arrangement 50 has a scanning signal generator, which applies an electrical signal to the sampling point A in the described embodiment and samples its signal response at the sampling point B. The scanning signal generator 51 sets the response signal in for the length of the toothed belt 1 signal characteristic over the measuring section, via a cable 52 to a comparator 53 is transmitted. A reference value transmitter 54 generates a reference signal characteristic of the length of the neuriemensis via a line 55 to a second input of the comparator 53 is created. For adjustment of the reference value transmitter 54 will be after the installation of the new belt 1 via a second exit 56 the scanning signal generator applied an adjustment signal to the reference value transmitter; the reference value transmitter 54 stores this signal and transmits a correspondence over the line 55 to the comparator.

Dem Vergleicher 53 nachgeschaltet ist eine Auswerteeinrichtung 57, die ein Differenzsignal Δl an eine Anzeige 58 überträgt. Das Differenzsignal wird aus der Differenz zwischen dem Längensignal des Neuriemens (Leitung 55) und dem Istwert (Leitung 52) des Längensignals im Zuge der späteren Abtastung des benutzten und gedehnten Riemens gebildet. Vorzugsweise wird der Auswerteeinrichtung 57 ein zuvor eingestelltes Grenzwertsignal Δlmax als Sollwert zur Verfügung gestellt. Bei Erreichen dieses Grenzwertsignals wird über eine Schalteinrichtung 59 der Motor M abgeschaltet.The comparator 53 Downstream is an evaluation 57 , which sends a difference signal Δl to a display 58 transfers. The difference signal is calculated from the difference between the length signal of Neuriemens (line 55 ) and the actual value (line 52 ) of the length signal in the course of later scanning of the used and stretched belt. Preferably, the evaluation device 57 a previously set limit signal .DELTA.lmax provided as a setpoint. Upon reaching this limit signal is via a switching device 59 the motor M is switched off.

Die Abtastanordnung 50 eignet sich in gleicher Weise für die Abtastung eines elektrischen Signals zwischen den Zahnscheiben 18 und 19 bei Verwendung eines Zahnriemens 31 in der Ausführungsform gemäß 5. Lediglich die Abtaststellen A und B sind auf den Umfang der beiden Zahnscheiben 18 und 19 verlegt. Die oberen und unteren Trums bilden zwei elektrisch parallel geschaltete Messstrecken.The scanning arrangement 50 is equally suitable for sampling an electrical signal between the toothed discs 18 and 19 when using a toothed belt 31 in the embodiment according to 5 , Only the sampling points A and B are on the circumference of the two toothed discs 18 and 19 laid. The upper and lower runs form two measuring sections connected in parallel electrically.

Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind zahlreiche Abwandlungen möglich. So kann der Abtastsignalgeber 51 so ausgebil det sein, dass er mehrere parallele elektrisch leitende Materialstreifen überwacht, die den Signalstreifen zugeordneten Einzelsignale miteinander vergleicht und gegebenenfalls ein mittleres Abtastsignal an die Leitung 52 ausgibt. Die Einzelsignale können auch in einem gesonderten Verarbeitungsschritt miteinander verglichen werden, um eine über die Riemenbreite ungleichmäßige Abnutzung durch unterschiedliche Längenänderungen zu erfassen. Anstelle des unmittelbaren Abschaltens des Motors M kann auch ein Warnsignal ausgegeben werden, welches das Bedienungspersonal auf den bedenklichen Abnutzungszustand des Zahnriemens aufmerksam macht.Within the scope of the inventive concept, numerous modifications are possible. So the Abtocktsignalgeber 51 Be so ausgebil det that it monitors a plurality of parallel electrically conductive material strips, which compares the signal strip associated with individual signals with each other and optionally a middle sampling signal to the line 52 outputs. The individual signals can also be compared with one another in a separate processing step in order to detect an uneven wear across the belt width due to different changes in length. Instead of the immediate shutdown of the motor M, a warning signal can be issued, which alerts the operator to the questionable state of wear of the toothed belt.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0490838 B [0003]
- JP 2003322217 A [0006]

Claims

Timing belt ( 1 ; 11 ; 21 ; 31 ) with a belt main body ( 2 ) and on a belt side in the longitudinal direction evenly distributed tooth profiles ( 4 ), characterized in that on a broad side of the toothed belt at least one running in the belt longitudinal direction strip ( 5 ; 15a ; 15b ; 15c ; 25 ; 35 ) is provided of electrically conductive material; that the electrically conductive strip of material is formed and arranged so that it has a substantially constant resistance per unit length in the belt longitudinal direction; and that the electrically conductive strip of material contains a plastic base material with embedded carbon nanotubes (CNTs).

Timing belt according to claim 1, characterized that the electrically conductive strip of material as extruded molded body is trained.

Toothed belt according to claim 2, characterized in that the belt main body ( 2 ), the tooth profiles ( 4 ) and the electrically conductive strip of material ( 5 ) consist of the same material mixture and are produced in a common extrusion step.

Toothed belt according to claim 1 or 2, characterized in that the electrically conductive strip of material ( 5 ; 15a ; 15b ; 15c ; 25 ; 35 ) on the tooth profiles ( 4 ) opposite side of the toothed belt ( 1 ; 11 ; 21 ; 31 ) is attached.

Toothed belt according to claim 1 or 2, characterized in that the electrically conductive strip of material ( 25 ) flush in the toothed belt ( 21 ) is installed.

Toothed belt according to claim 4 or 5, characterized in that a plurality of electrically conductive material strips ( 5 ; 15a ; 15b ; 15c ; 25 ; 35 ) on a broad side of the toothed belt ( 11 ) are arranged at a mutual distance parallel to each other.

Timing belt according to claim 1, characterized in that the electrically conductive strip of material ( 35 ) in the tooth profiles ( 34 ) is installed in such a way that it connects the tooth profiles which are evenly distributed in the belt longitudinal direction rib-shaped with each other.

Toothed belt according to claim 7, characterized in that the electrically conductive strip of material ( 35 ) has a trapezoidal cross section, wherein the rib back substantially flush with the tooth tips ( 38 ) completes.

Toothed belt according to claim 7 or 8, characterized in that the belt main body made of standard material and the electrically conductive material strip ( 35 ) are prepared by coextrusion.

Timing belt according to one of claims 1 to 9, characterized in that in the base belt ( 2 ) parallel, the tensile strength increasing steel strands ( 3 ) are installed.

Arrangement for detecting changes in length of a toothed belt designed as an endless belt ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, which comprises toothed disks ( 18 . 19 ) is deflected with parallel or entangled axes, wherein at at least two spaced locations near the electrically conductive strip of material ( 5 ; 15a ; 15b ; 15c ; 25 ; 35 ) Scanning means A and B are arranged such that they can each interact with the electrically conductive material strip in interaction, the strip of material between sampling at least forms a measuring section, with the scanning means a Abtastsignalgeber ( 51 ), which is intended to determine a signal measured over the measuring path, the scanning signal transmitter with an input of a comparator ( 53 ) is coupled to a second input of the comparator, a reference value transmitter ( 54 ) and wherein furthermore the comparator output has an evaluation device ( 57 ), which is intended to generate from the output signal of the comparator a signal representative of changes in length of the toothed belt (Δl).