Fragen und Antworten

Zahnriemen sind formschlüssige Riemen. Sie werden auch Synchronriemen oder Steuerriemen genannt. Zahnriemen haben eine verzahnte Lauffläche, welche in eine dazu passende, gezahnte Riemenscheibe greift.

Die gezahnten Riemen gibt es aus Polyurethan (PU), Gummi oder Synthesekautschuk (Neopren). Mit Polyurethan Zahnriemen können die größten Achsabstände realisiert werden. Durch den Formschluss des Zahnriemens mit der Zahnscheibe können hohe Kräfte übertragen werden und es besteht keine Schlupf-Gefahr. Die Kraftübertragung erfolgt vibrationsarm, zugfest und wartungsfrei. Zahnriemen sind sehr geräuscharm. Sie haben eine hohe Lebensdauer und sind alterungsbeständig. Durch ihre geringe Masse sind sie für hohe Drehzahlen geeignet. Dadurch, dass Zahnriemen bei Antrieben außerhalb des Motors angebracht sind, können Sie leicht kontrolliert und ausgetauscht werden. Sie benötigen keine Schmierung und sind daher wartungsfrei. Zahnriemen können enge Umschlingungswinkel realisieren. Im Gegensatz zur Kette sind keine öldruckbelasteten Kettenspanner nötig. Durch eine geringe Längendehnung stellen sie eine präzise Steuerungsmöglichkeit dar. Durch ihren Formschluss sind Zahnriemen sehr positioniergenau. Durch diese Vorteile werden Zahnriemen für Leistungsantriebe, Linearantriebe oder als Transportantriebe eingesetzt.

Im Inneren des Zahnriemens liegt der sogenannte Zugstrang, welcher meist aus Stahldrähten oder Aramidfasern besteht und die Zugkräfte aufnimmt. Aramidzugträger werden auch oft Kevlarzugträger genannt.

Um den passenden Zahnriemen zu bestimmen, sind vier Fragen zu beantworten:

1. Im ersten Schritt ist wichtig zu bestimmen aus welchem Material ihr benötigter Zahnriemen gefertigt ist.

Das Material kann standardmäßig entweder Neopren, Gummi oder Polyurethan sein. Neopren oder Gummizahnriemen sind in der Regel schwarz und haben ein Gewebe auf der Zahnseite. Während Zahnriemen aus Polyurethan (PU) meist weiß, grau oder blau sind und nur bei Bedarf eine Gewebebeschichtung (meist grün) auf Zahn- oder Rückenseite haben. Wir haben uns auf PU-Zahnriemen spezialisiert und bieten aktuell nur Zahnriemen aus Polyurethan an.

2. Im zweiten Schritt sollten Sie den Einsatzfall des Zahnriemens und damit die Fertigungsart definieren.

Je nachdem ob ihr Zahnriemen zur Leistungsübertragung benötigt wird oder eine Transportfunktion übernimmt eignen sich bestimmte Herstellverfahren.

Zahnriemen für Antriebe bzw. zur Leistungsübertragung sollten keine Schweißnaht besitzen und daher endlos gefertigt sein. Hier kommen also Flex- oder Wickelzahnriemen am besten in Frage. Wickelzahnriemen sind in Ihrer Länge je nach Hersteller bis 1500mm Länge möglich. Bei Längen größer 1500mm kommen Flexzahnriemen zum Einsatz. Aufgrund des Fertigungsverfahrens gibt es bei Flexzahnriemen allerdings Mindestabnahmemengen. Meist muss eine Gesamtbereite von 150mm abgenommen werden.

Für Linearantriebe kommen Zahnriemen in offener Meterware zum Einsatz.

Bei Transportaufgaben können sowohl Flex- und Wickelzahnriemen als auch endlos verschweißte Zahnriemen eingesetzt werden. Da bei den verschweißten Zahnriemen die Länge am variabelsten gewählt werden kann, machen diese bei Transportaufgaben am meisten Sinn.

3. Im dritten Schritt sollte der Profil-Typ des Zahnriemens bestimmt werden.

Je nach Hersteller gibt es unterschiedliche Zahnriemenprofile. Bei diesen Profilen unterscheiden sich jeweils die Zahnform und der Abstand der einzelnen Zähne zueinander. In unserem Webshop haben wir uns auf die gängigsten Zahnriemenprofile konzentriert, die zum Großteil standardisiert sind. Damit lassen sich diese Zahnriemen auch herstellerunabhängig bestimmen. Es gibt das T-Profil, das AT-Profil, das M-Profil und zöllische Profile. Je nach T-, AT- oder M-Profil unterscheidet sich die Zahnform. Die unterschiedlichen Zahnformen finden Sie weiter unten in den FAQs beschrieben.

4. Im vierten Schritt sollte die Teilung des Zahnriemens bestimmt werden.

Die Teilung ergibt sich aus dem Abstand „Zahnmitte zu Zahnmitte". Bei zölligen Zahnriemen ist dieses Maß ein zölliges Maß. Bei T, AT und HTD- bzw. M-Zahnriemen ist die Teilung ein metrisches Maß.

Ein AT5 Zahnriemen hat also ein AT-Profil und einen Zahnmittenabstand von 5mm.

Ein T20 Zahnriemen hat ein T-Profil und Zahnmittenabstand von 20mm.

Wurden die genannten 4 Fragen geklärt kann nun der Zahnriemen über die Angabe von Länge x Breite in Millimeter (bei T, AT- und M- bzw. HTD-Zahnriemen) und INCH bei zölligen Zahnriemen endgültig definiert werden.

Dieser Grundzahnriemen kann nun noch nach Ihren Wünschen oder Vorgaben beschichtet werden. Sprechen Sie uns hierfür gerne an.

Zahnriemen können bei Antrieben zur Leistungsübertragung eingesetzt werden. Oder sie finden bei Transportaufgaben Anwendung. Zur Leistungsübertragung eignen sich am besten Zahnriemen, welche bereits in der Herstellung endlos auf das endgültige Maß gefertigt wurden. Zu diesen Endloszahnriemen zählen Wickel- und Flexzahnriemen. Diese Zahnriemen haben keine Verschweißung und somit keine Schwachstelle, an welcher der Riemen reißen kann.

In Linearantrieben kommen offene Zahnriemen als Meterware zum Einsatz. Diese Meter- oder Rollenware kann auf ihr individuelles Maß zugeschnitten werden. Anwendungsbeispiele sind Linearachsen, Positionierantriebe oder Schwerlastheber.

Auch beim Warentransport kann der Einsatz von Zahnriemen sinnvoll sein. So kommen Zahnriemen bei Anwendungen zum Einsatz, welche eine genaue Positionierung erfordern. Dies ist zum Beispiel in der Elektronikindustrie häufig der Fall. Für diese Anwendung gibt es extra antistatische Zahnriemen. Auch bei Doppelgurtförderern oder mehrspurigen Zahnriemenförderern haben Zahnriemen Vorteile. So können hier zum Beispiel Werkstückträger effizient und genau transportiert werden. Sogar in der Lebensmittelindustrie werden häufig Zahnriemen eingesetzt. Hierfür eignen sich besonders Food-Zahnriemen aus Polyurethan ohne Wickelnase. Das bedeutet, dass der Zahnriemen komplett mit PU ummantelt ist und keine Vermutung ins Innere des Zahnriemens eindringen kann.

Endlos gefertigte Zahnriemen werden nicht endlos verschweißt, sondern bereits im Werk auf die endgültige Länge gefertigt. Je nachdem wie diese Endloszahnriemen gefertigt werden unterscheidet man in Wickel- oder Flex-Zahnriemen.

Mit Endloszahnriemen sind höhere Leistungsübertragungen als mit verschweißten Zahnriemen möglich. Im Inneren der Zahnriemen befinden sich Zugstränge aus Stahl oder Aramid. Durch den Zugträger sind die Zahnriemen dehnungsarm und ermüdungsbeständig. Es sind Riemengeschwindigkeiten bis 80 Meter pro Sekunde möglich.

Bei den endlosen Wickel-Zahnriemen werden die Zugstränge (z.B. Stahl) um einen Kern gewickelt und dann in einer Form mit Polyurethan umgossen. Die Verwendung von unterschiedlichen Polyurethan-Mischungen macht außerdem den Einsatz in speziellen Bereichen (z.B. Lebensmittelindustrie) möglich. Das zweite Herstellungsverfahren beschreibt den Produktionsprozess der Flex-Zahnriemen. Flex-Zahnriemen werden aus Thermoplastischen Polyurethan endlos extrudiert.

Verschweißte Zahnriemen werden aus Meterware hergestellt. Nach dem Ablängen auf das gewünschte Maß werden sie endlos verschweißt. Sie können, verglichen zu endlos gewickelten oder extrudierten (Flex) Zahnriemen, aufgrund der Verbindung nur circa 50% der Leistung übertragen. Die beiden Riemenenden werden vor dem Verschweißen fingerförmig ausgestanzt. Die Riemenenden werden je nach Profil und Breite zusammen in eine glatte und in eine gezahnte Form eingelegt. Unter Druck und Temperatur, sowie einer gewissen Heizzeit, werden die Riemenenden in der Form verschweißt. Nach dem Verfließen des thermoplastischen Polyurethans, wird die Form abgekühlt (Wasserkühlung beschleunigt den Abkühlprozess) und der endlos verbundene Zahnriemen ist fertig. Vor allem um große Achsabstände zu überbrücken, wie es oft in der Transport-, u. Fördertechnik der Fall ist, finden endlos verschweißte Zahnriemen ihre Anwendung. Ein weiterer Vorteil dieser Zahnriemen ist auch, dass sie ohne Längenbegrenzung geliefert werden können. Allerdings sind hier die Mindestlängen der verschiedenen Riemenprofile zu berücksichtigen.

Grundsätzliches Merkmal von T-Profilen ist die Trapezform. Der Zahn passt exakt in die Lücke. Das T-Profil ist eines der ersten Zahnriemenprofile. Im Standard sind hier aufzuzählen die T-Profile T2,5, T5, T10 und T 20. Die Zahl steht für den Zahnmittenabstand in Millimeter und wird auch Teilung genannt. Die Unterscheidung zwischen T5, T10, T20 definiert auch die Zahnhöhe je Typ. D.h. ein T5 beispielsweise hat eine Zahnhöhe von 1,2mm, ein T10 eine Zahnhöhe von 2,5mm und ein T20 eine Zahnhöhe von 8mm.

Generell sind die Polyurethan-Zahnriemen mit T-Profilen gut bei kompakten Anlagenkonstruktionen einsetzbar. Hier sind häufig exakte Positionier-u. Wiederholgenauigkeit der Anspruch, sowie Taktbetrieb.

Wie auch bei dem T-Profil besitzt das AT-Profil eine metrische Teilung. So gibt es das AT5, das AT10 und das AT20 Profil, wobei die Zahl den Zahnmittenabstand in Millimetern angibt. Bei dem AT-Zahnriemenprofil ist der Zahn im Vergleich zum T-Profil verstärkt. Durch den verstärkten bzw. breiteren Zahn können höhere Leistungen als mit dem T-Profil übertragen werden. Dies entspricht einem optimiertem Zahnprofil und sorgt dadurch für gleichmäßigere Kraftverteilung und geringere Zahndeformierung unter Last. Das AT-Profil sorgt für einen ruhigeren Riemenlauf im Vergleich zum T-Profil. Die Zahnriemen sind für Antriebe geeignet, bei denen es auf Präzision ankommt wo Sauberkeit eine Rolle spielt, sowie bei chemischen Einflüssen. Die Wirklänge ist definiert über die Anzahl der Zähne. Außerdem ist zu beachten, dass bei Standard AT-Profilen immer mindestens eine Zahnriemenscheibe eine Bordscheibe aufweisen sollte.

Das M- oder HTD Profil weißt ein rundes Zahnprofil auf. Durch die kurvenförmige Zahnprofilform verlagert sich die Spannungskonzentrationen am Zahnfuß in das Zentrum des Zahnes. Verglichen zu einem T-Zahnriemen ist der Zahn auch höher und hat daher eine höhere Festigkeit. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Zahn nicht so schnell überspringt, sondern immer gut ins Zahnrad eingreift. Insgesamt ist die Leistungsübertragung besser als bei T- und AT-Profilen. Eine Sonderform ist das STD-Profil. Es heißt auch Evolventenprofil. Dieses Profil ist so optimiert, dass es weniger Reibung in den STD-Scheiben erzeugt und damit leiser läuft. Auch wird oft von Omega-Profilen gesprochen, welche in HTD- bzw. RPP Scheiben laufen können. Die Zahnform ist bei diesem Profil so optimiert, dass die Luft zwischen Scheibe und Zahnriemen leichter entweichen kann als bei Standardprofilen. Dies führt zu einer hohen Laufruhe und deutlich verringerter Geräuschentwicklung beim Betrieb des Zahnriemens. Die Riemen werden für den Einsatz bei Hochleistungs-Industriemaschinen empfohlen. Dazu gehört u. a. die Werkzeug-, Papier- und Textilmaschinenindustrie. Sie werden überall dort eingesetzt, wo lange Lebensdauer und geringer Wartungsbedarf von größter Wichtigkeit sind.

So genannte zöllige PU-Zahnriemen, haben ein abgeflachtes, „trapezförmiges" Zahnprofil mit einer großen Zahnkopffläche. Sie sind endlos gefertigt mit zölliger Teilung nach DIN/ISO 5296 und in verschiedenen Größen erhältlich. Ihr Einsatz im Zoll-Maßsystem, ähnlich den Withworth-Gewinden bei Schrauben deren Steigung ebenfalls in inch bzw. Zoll angegeben wird, sind sie nach USA-Standard entwickelt. Das heißt: Die zöllige Teilung (t) entspricht aufgrund des Herkunftslands einer Teilung von 12,7mm bei einem Profil H mit ½ Zoll. Häufig finden diese Profile ihre Anwendung in der Fördertechnik.

Flexzahnriemen und Wickelzahnriemen sind beides Endloszahnriemen ohne Schweißverbindung. Sie unterscheiden sich jedoch in Ihrer Herstellungsart.

Bei Wickelzahnriemen (endlos gewickelte Zahnriemen) werden die Zugstränge spiralförmig um einen Kern gewickelt und dann in einer Form mit Polyurethan umgossen. Durch diese Formen sind nur bestimmte Zahnriemenlängen möglich. Bei uns sind aktuell Längen zwischen 120 und 2250mm möglich.

Bei Flex-Zahnriemen wird der Zugstrang über zwei Formräder spiralförmig aufgewickelt und das Polyurethan endlos extrudiert. Durch dieses Fertigungsverfahren lassen sich individuelle Längen zwischen 1550 und 23500mm fertigen. Bei dieser sehr individuellen Fertigungsmethode muss immer die Fertigungsbreite von 100 oder 150mm abgenommen werden. Diese Gesamtbreite kann dann auf Ihre gewünschte Breite aufgetrennt werden. Es ergeben sich also bestimmte Mindestabnahmemengen.