DE4446163A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Antriebsriemen mit geringem Drehwinkelfehler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Antriebsriemen mit geringem Drehwinkelfehler, bei dem der Drehwinkelfehler eines bestimmten Antriebsriemens gemessen wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Für den Riemenantrieb schwingungsempfindlicher Maschinen, wie z. B. Werkzeugmaschinen oder Druckmaschinen, müssen besonders laufruhige Antriebsriemen verwendet werden.

Verschiedene Untersuchungen der Ursachen von Drehschwingungen, z. B. von B. Gogolin ("Keilriemen - laufruhig selektiert?" in der Zeitschrift Antriebstechnik 28 (1989) Nr. 5, S. 61-64) und H. Peeken et al. ("Auswirkungen von Fertigungsabweichungen auf das Betriebsverhalten von Riementrieben" in Antriebstechnik 29 (1990) Nr. 4, S. 77-80), beschreiben die verschiedenen Arten von Riemenfehlern und die Möglichkeiten zu ihrer meßtechnischen Erfassung. Jedoch zeigen diese Untersuchungen außer der Selektion keine Möglichkeiten auf, zu besonders laufruhigen Antriebsriemen zu gelangen.

Gemäß den obigen Untersuchungen sind eine wesentliche Ursache von unerwünschten Maschinenschwingungen Drehwinkelfehler, d. h. Abweichungen in der Übertragung der Drehbewegung eines realen Riementriebs gegenüber einem idealen Riementrieb.

Die Drehwinkelfehler, die bei Riemen mit endlos gewickelten Zugsträngen auftreten, beruhen in erster Linie auf geometrischen Inhomogenitäten in Form von Abstandsschwankungen zwischen den Zugsträngen und der Lauffläche des Antriebsriemens, aber auch auf sonstigen Inhomogenitäten im Riemenaufbau. All diese Inhomogenitäten entstehen bereits bei der Riemenherstellung und lassen sich selbst durch verbesserte Techniken beim Wickeln und Vulkanisieren nicht völlig vermeiden.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, drehfehlerarme Antriebsriemen ohne Ausschuß zu gewinnen.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren, das im Stand der Technik einer Selektion von fehlerarmen Antriebsriemen vorausgeht, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Antriebsriemen im Anschluß an die Messung des Drehwinkelfehlers in einem Teil seiner Länge körperlich verändert wird, so der der Drehwinkelfehler einen tolerierbaren Wert unterschreitet.

Bei einer Vorrichtung zur Gewinnung von Antriebsriemen mit geringem Drehwinkelfehler, die eine Einrichtung zur Messung von Drehwinkelfehlern umfaßt, wird die obige Aufgabe durch eine Einrichtung zur drehbaren Aufnahme des Antriebsriemens, eine Materialabtrageinrichtung für den Antriebsriemen und Verstellmittel zur Bewegung der Materialabtrageinrichtung und einer Seite des Antriebsriemens aufeinander zu gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, der bei Antriebsriemen eines gegebenen Typs ein eindeutiger Zusammenhang zwischen Betrag und Phasenlage eines gemessenen Drehwinkelfehlers und dem Ort und dem Maß der zu seiner Beseitigung erforderlichen körperlichen Veränderung des Antriebsriemens existiert, wobei die körperliche Veränderung z. B. darin bestehen kann, den Antriebsriemen auf eine bestimmte Art und Weise zu schleifen. Der Umstand, der der genannte Zusammenhang existiert, überrascht besonders im Hinblick darauf, der nicht nur in Längsrichtung, sondern auch in Richtung der Breite eines Antriebsriemens unregelmäßige Abstandsschwankungen zwischen den Zugsträngen und der Lauffläche des Antriebsriemens vorkommen. Aufgrund der sowohl unbekannten als auch unberechenbaren Lage der Zugstränge im Antriebsriemen erscheint eine Beseitigung der Abstandsschwankungen durch mechanische Bearbeitung an sich unmöglich, da jede körperliche Veränderung des Antriebsriemens unvorhersagbare Änderungen des effektiven Abstandes zwischen den Zugsträngen und der Lauffläche und damit des Drehwinkelfehlers nach sich ziehen sollte. Dieser Zusammenhang läßt sich empirisch ermitteln und wird in der Folge dazu verwendet, auf Grund der Messung des Drehwinkelfehlers eines bestimmten Antriebsriemens zu bestimmen, wo und in welchem Umfang der Antriebsriemen verändert, also z. B. geschliffen werden muß, um diesen Drehwinkelfehler zu beseitigen. Hierbei wird nicht die möglicherweise unterschiedliche Lage der Zugstränge im Antriebsriemen im einzelnen berücksichtigt, sondern der hierdurch erzeugte globale Drehwinkelfehler.

Solange der Zusammenhang zwischen dem Drehwinkelfehler und der entsprechenden Bearbeitung bei einem bestimmten Riementyp noch nicht bekannt ist bzw. für eine erstmalige Bestimmung dieses Zusammenhangs, kann man sich auf der Basis des zuvor gemessenen Drehwinkelfehlers und der vereinfachenden Annahme, daß die genannten Abstandsschwankungen im wesentlichen einen sinusförmigen Verlauf mit der Periode eines Riemenumlaufs aufweisen, schrittweise dem erforderlichen Maß der Veränderung des Antriebsriemens annähern.

Die Erfindung entfaltet ihre Vorzüge besonders bei Antriebsriemen für Druckmaschinen. Antriebsriemen mit Drehwinkelfehlern, die auf fertigungsbedingten Abweichungen der Lage ihrer Zugstränge von der Ideallage beruhen, induzieren abtriebsseitige Drehwinkelschwankungen mit der Frequenz des Riemenumlaufs. Diese Drehwinkelschwankungen regen die Druckwerkszylinder einer Druckmaschine zu Drehschwingungen an, die zu Passerschwankungen und Dublieren führen können.

Insbesondere für Druckmaschinen mit mehreren Druckwerken werden aufgrund der großen Anzahl von Papierübergaben besonders drehfehlerarme Antriebsriemen benötigt. Während die Verbesserungen der Fertigungsverfahren von Antriebsriemen an ihre Grenzen gestoßen sind und Selektionsverfahren bei zunehmenden Anforderungen unwirtschaftlich werden, lassen sich demgegenüber gemäß der Erfindung mit verhältnismäßig geringem Aufwand im wesentlichen drehfehlerfreie Antriebsriemen gewinnen.

Es bestehen verschiedene Möglichkeiten, einen Antriebsriemen körperlich zu verändern, z. B. ein mehr oder weniger starkes Abnehmen von Material entlang der Riemenlänge. Wird, wie in den bevorzugten Ausführungsformen, durch Schleifen des Antriebsriemens Material abgenommen, so wird weiterhin bevorzugt, die Schleiftiefe entlang der Breite des Antriebsriemens konstant zu halten und entlang der Länge des Antriebsriemens entsprechend dem Charakter einer Sinuskurve zu variieren. Die letztere Maßnahme kommt dem an sich bekannten Umstand entgegen, der der Drehwinkelfehler Ober die Riemenlänge hinweg in erster Näherung einen sinusförmigen verlauf hat, und vermeidet gleichzeitig, der durch das Schleifen irgendwelche Unstetigkeitsstellen entstehen.

Bei einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Einrichtung zur Messung von Drehwinkelfehlern in an sich bekannter Weise einen Riementrieb, einen Positionsgeber, einen Drehwinkelgeber und eine Auswerteeinrichtung auf. Außerdem bildet der Riementrieb die drehbare Aufnahme für eine Bearbeitung des Antriebsriemens. Hierbei erfolgt die Messung des Drehwinkelfehlers und die körperliche Veränderung des Antriebsriemens durch Materialabtragung bei ein und derselben Aufspannung des Antriebsriemens.

Bei einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Einrichtung zur drehbaren Aufnahme des Antriebsriemens eine getrennt von der Meßeinrichtung angeordnete, exzentrisch gelagerte kreiszylindrische Aufnahmevorrichtung. In diesem Fall muß der Antriebsriemen zwar umgespannt werden, dafür ergibt sich der erwähnte Verlauf des Bearbeitungsprofils entsprechend dem Charakter einer Sinuskurve aber von selbst, ohne der die Bearbeitung entlang der Länge des Antriebsriemens besonders gesteuert werden muß.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Einrichtung zur Messung des Drehwinkelfehlers von Antriebsriemen nach dem Stand der Technik;

Fig. 2a bis Fig. 2c die veränderliche Lage von Zugsträngen in verschiedenen Querschnitten des gleichen Antriebsriemens;

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Gewinnung von Antriebsriemen mit geringem Drehwinkelfehler gemäß der Erfindung; und

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Teils einer weiteren Vorrichtung zur Gewinnung von Antriebsriemen mit geringem Drehwinkelfehler.

In Fig. 1 enthält eine Einrichtung 1 zur Messung von Drehwinkelfehlern eine Antriebsscheibe 2, die mit einem Antriebsmotor 3 verbunden ist, und eine Abtriebsscheibe 4, die mit einem Drehwinkelgeber 5 verbunden ist, der ein Drehwinkelsignal liefert.

Um die Antriebsscheibe 2 und die Abtriebsscheibe 4 herum verläuft ein zu prüfender Antriebsriemen 6, dessen Innenseite eine Lauffläche 7 bildet. Angrenzend an den Antriebsriemen 6 ist ein Positionsgeber 8 angeordnet, der einen Triggerimpuls liefert, wenn eine an der Außenseite des Antriebsriemens 6 vorgesehene Markierung 9 am Positionsgeber 8 vorbeiläuft.

Das Drehwinkelsignal und der Triggerimpuls werden einer Auswerteeinrichtung 10 zugeführt, welche daraus den Drehwinkelfehler des Antriebsriemens 6 berechnet, d. h. die Winkelabweichung der Drehbewegung der Abtriebsscheibe 4 von einer gleichmäßigen Drehbewegung der Antriebsscheibe 2. Der Drehwinkelfehler kann in Kurvenform bzw. nach seinem Betrag und nach seiner Phasenlage bezüglich der Markierung 9 angezeigt werden.

Die Hauptursache des Drehwinkelfehlers ergibt sich aus Fig. 2a bis 2c, welche die Lage von Zugsträngen 11 in einem Antriebsriemen 6 im Querschnitt und an drei verschiedenen Positionen in Längsrichtung des Antriebsriemens 6 zeigen. Wie man sieht, ist der Abstand zwischen den Zugsträngen 11 und der Lauffläche 7 des Antriebsriemens 6 sowohl in der Längsrichtung als auch in Richtung der Breite des Antriebsriemens 6 veränderlich.

Eine erste Vorrichtung zur Beseitigung des Drehwinkelfehlers besteht in einer Einrichtung 1 zur Messung von Drehwinkelfehlern, wie in Fig. 1 gezeigt, die außerdem eine Materialabtrageinrichtung 12 und eine Steuereinrichtung 13 enthält, wie in Fig. 3 gezeigt. In Fig. 3 sind mit Fig. 1 übereinstimmende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Die Materialabtrageinrichtung 12 umfaßt im vorliegenden Beispiel eine angrenzend an die Lauffläche 7 des Antriebsriemens 6 angeordnete Schleifscheibe 14 und eine Antriebs- und Verstelleinrichtung 15, mit der die Schleifscheibe 14 angetrieben und in Richtung eines Pfeils P auf die Lauffläche 7 zu oder davon weg verstellt werden kann.

Gegenüber der Schleifscheibe 14, mit dem Antriebsriemen 6 dazwischen, ist achsparallel zu der Schleifscheibe 14 eine Stützscheibe 16 drehbar gelagert, welche beim Schleifen ein Widerlager für den Antriebsriemen 6 bildet.

Der Antriebsriemen 6, die Antriebsscheibe 2, die Abtriebsscheibe 4 und die Schleifscheibe 14 sind zwar als unprofiliert dargestellt, es können aber auch profilierte Antriebsriemen 6 gemessen und bearbeitet werden, wenn die Antriebsscheibe 2, die Abtriebsscheibe 4 und die Schleifscheibe 14 entsprechend profiliert sind.

Wird mit der Einrichtung 1 ein Drehwinkelfehler gemessen und sind für den Typ des gerade aufgespannten Antriebsriemens 6 noch keine Erfahrungswerte vorhanden, wie sich der gemessene Drehwinkelfehler beseitigen läßt, so kann man zunächst wie folgt vorgehen.

Ausgehend von der vereinfachenden Annahme, daß sich die Lage der Zugstränge 11 nur entlang der Länge des Antriebsriemens 6 ändert, kann man anhand der Phasenlage des Maximums des gemessenen Drehwinkelfehlers bestimmen, an welcher Stelle der Lauffläche 7 Material abgetragen werden muß, damit die Abstandsschwankungen zwischen den Zugsträngen 11 und der Lauffläche 7 zumindest verringert werden. Durch aufeinanderfolgenden Materialabtrag, z. B. durch Schleifen des Antriebsriemens 6 mit geringer Zustellung und nachfolgendem Messen des Drehwinkelfehlers nähert man sich schrittweise dem Zustand, daß der Drehwinkelfehler einen tolerierbaren Wert unterschreitet.

Das obige Verfahren wird dann bei einer Anzahl von Antriebsriemen des gleichen Typs durchgeführt, wobei die genaue Art und Weise des Materialabtrags beibehalten wird und nur der Ort und die Tiefe des Materialabtrags variiert werden.

Eine bevorzugte Art des Materialabtrags ist die, daß dessen Tiefe entlang der Länge des Antriebsriemens 6 entsprechend einer Sinuskurve verändert wird, welche eine der Länge des Antriebsriemens 6 entsprechende Periode aufweist, da damit bereits der Hauptanteil des durch die genannten Abstandsschwankungen verursachten Drehwinkelfehlers kompensiert wird.

Für jeden bis zur Beseitigung des Drehwinkelfehlers bearbeiteten Antriebsriemen 6 werden der anfängliche, in erster Näherung sinusförmige Drehwinkelfehler, der durch seinen Betrag und seine Phase angegeben werden kann, und der Ort und die Tiefe des effektiven Materialabtrags nach der Beseitigung des Drehwinkelfehlers festgehalten.

Eine genügende Anzahl dieser Werte bildet eine Tabelle von Erfahrungswerten, aus der anschließend abgelesen werden kann, an welcher Stelle und in welchem Umfang ein Materialabtrag an einem Antriebsriemen 6 des untersuchten Typs erfolgen muß, damit der gemessene Drehwinkelfehler vollständig beseitigt wird. Auf diese Weise läßt sich die Fehlerbeseitigung sehr rationell durchführen.

Damit die Steuereinrichtung 13 die oben beschriebenen Vorgänge ganz oder teilweise selbsttätig durchführen kann, empfängt sie die Triggerimpulse des Positionsgebers 8 sowie Signale von der Auswerteeinrichtung 10, die den Drehwinkelfehler des gerade aufgespannten Antriebsriemens 6 angeben, und steuert den Antriebsmotor 3 und die Antriebs- und Verstelleinrichtung 15 entsprechend.

Wie bereits erwähnt wurde, sind die tatsächlichen Verhältnisse im Antriebsriemen 6, die zu Drehwinkelfehlern führen, relativ komplex. Bei Antriebsriemen, die mittels endlos gewickelter Zugstränge aufgebaut sind, führt eine körperliche Veränderung der angegebenen Art insbesondere durch eine Materialabtragung an der Lauffläche des Antriebsriemens zum gewünschten Erfolg. Bei Antriebsriemen mit andersgearteten Verstärkungsmitteln kann insbesondere auch im Hinblick auf die technische Durchführung der körperlichen Veränderung eine Materialabtragung am Riemenrücken zweckmäßig sein.

Während der Antriebsriemen 6 im oben beschriebenen Beispiel in dem gleichen Zustand geschliffen wird, in dem er in der Einrichtung 1 zur Messung von Drehwinkelfehlern aufgespannt ist, ist es gemäß einer zweiten Ausführungsform vorgesehen, den Antriebsriemen 6 separat zu schleifen.

Hierzu wird der Antriebsriemen 6 im Anschluß an seine Vermessung in der Einrichtung 1 zur Messung von Drehwinkelfehlern auf eine kreiszylindrische Aufnahmevorrichtung 17 aufgespannt, die in Fig. 4 schematisch dargestellt ist und nachstehend beschrieben wird.

Eine achsparallel zu der Aufnahmevorrichtung 17 rotierende Schleifscheibe 18 ist in Richtung eines Pfeils R auf die Lauffläche 7 zu und davon weg verstellbar.

Eine Drehachse 19 der Aufnahmevorrichtung 17 ist um deren Mittelpunkt 20 herum verstellbar und wird in einer bestimmten Position in bezug auf den Mittelpunkt 19 fixiert, so daß der Antriebsriemen 6 bei einer Rotation der Aufnahmevorrichtung 17 unter gleichzeitiger Zustellung der Schleifscheibe 18 ein in seiner Längsrichtung sinusförmiges Schleifprofil erhält.

Für die richtige Phasenlage des Antriebsriemens 6 ist natürlich auch die Aufspannposition wichtig, die mit Hilfe der Markierung 9 von Fig. 3 festgelegt werden kann. Soll die Lauffläche 7 geschliffen werden, so ist der Antriebsriemen 6 außerdem zu wenden.

Die Einstellparameter der Aufnahmevorrichtung 17, welche die Position und die Tiefe des Schleifprofils bestimmen, das zur Beseitigung des zuvor gemessenen Drehwinkelfehlers erforderlich ist, werden wie in der ersten Ausführungsform experimentell ermittelt und in der Folge dazu verwendet, weitere Antriebsriemen dieses Typs nach dem Messen in einem Zug fertigzuschleifen.

Claims (13)

1. Verfahren zur Gewinnung von Antriebsriemen mit geringem Drehwinkelfehler, bei dem der Drehwinkelfehler eines bestimmten Antriebsriemens gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsriemen (6) im Anschluß an die Messung des Drehwinkelfehlers in einem Teil seiner Länge körperlich verändert wird, so daß der Drehwinkelfehler im wesentlichen gleich Null wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsriemen (6) schrittweise körperlich verändert wird und nach jeder Veränderung der Drehwinkelfehler gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einer Anzahl von Antriebsriemen (6) des gleichen Typs durchgeführt wird und daraus ein Zusammenhang zwischen einem gemessenen Drehwinkelfehler und der zu seiner Beseitigung erforderlichen körperlichen Veränderung des Antriebsriemens (6) ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsriemen (6) dadurch körperlich verändert wird, daß Material davon abgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialabnahme in einem zusammenhängenden Teil der Länge des Antriebsriemens (6) erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Materialabnahme ein spanabhebendes Verfahren angewandt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Materialabnahme entlang der Breite des Antriebsriemens (6) konstant gehalten und entlang der Länge des Antriebsriemens entsprechend dem Charakter einer Sinuskurve variiert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Drehwinkelfehlers und die Materialabnahme bei ein und derselben Aufspannung des Antriebsriemens (6) durchgeführt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsriemen (6) im Anschluß an die Messung des Drehwinkelfehlers auf einer kreiszylindrischen Aufnahmevorrichtung (17) montiert wird, die Aufnahmevorrichtung exzentrisch gedreht wird und die so rotierende Aufnahmevorrichtung (17) und eine Materialabnahmeeinrichtung (18) radial aufeinander zu bewegt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialabnahme an der Lauffläche (7) des Antriebsriemens (6) durchgeführt wird.

11. Vorrichtung zur Gewinnung von Antriebsriemen mit geringem Drehwinkelfehler, die eine Einrichtung zur Messung von Drehwinkelfehlern umfaßt, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (2, 4; 17) zur drehbaren Aufnahme des Antriebsriemens (6), eine Materialabnahmeeinrichtung (12; 18) für den Antriebsriemen und Verstellmittel (15) zur Bewegung der Materialabnahmeeinrichtung (12; 18) und einer Seite des Antriebsriemens (6) aufeinander zu.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Einrichtung zur Messung von Drehwinkelfehlern einen Riementrieb, einen Positionsgeber, einen Drehwinkelgeber und eine Auswerteeinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur drehbaren Aufnahme des Antriebsriemens (6) durch den Riementrieb (2, 4) gebildet wird, und durch eine mit dem Positionsgeber (8) und der Auswerteeinrichtung (10) verbundene Steuereinrichtung (13) zur Steuerung eines Antriebsmotors (3) des Riementriebs (2, 4), der Verstellmittel (15) und/oder der Materialabnahmeeinrichtung (12).

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur drehbaren Aufnahme des Antriebsriemens (6) eine exzentrisch gelagerte kreiszylindrische Aufnahmevorrichtung (17) ist.