AT513530A2 - Verfahren zum Bestimmen einer Riemenvorspannung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Einstellwerts für eine Riemenverspannungin einem Riementrieb {100), wobei eine Messgröße {n) bestimmt wird, die Messgrößeausgewertet und daraus eine Kenngröße bestimmt wird, ein Zusammenhang zwischender Kenngröße und der Riemenvorspannung bestimmt wird und aus dem bestimmtenZusammenhang der Einstellwert für die Riemenvorspannung bestimmt wird.

Description

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Robert Bosch GmbH, Stuttgart 5 Verfahren zum Bestimmen einer Riemenvorspannung

Beschreibung 10 Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Einstellwerts für eine Riemenvorspannung in einem Riementrieb, sowie ein Verfahren zur Überwachung der Riemenvorspannung eines Riementriebs.

Stand der Technik 15

Gespannte Riemen sind in unterschiedlichsten Ausführungen in Linearantrieben, insbesondere in Riementrieben gebräuchlich. Kraftschlüssige Keilriemen werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen oder Waschmaschinen verwendet, wobei der Keilriemen durch Haft-Reibungskräfte mit den mechanischen Bauteilen verbunden bleibt. 20 Formschlüssigen Riemen sind mit den mechanischen Bauteilen verbunden, indem sie physisch ineinander greifen, beispielsweise Zahnriemen oder Ketten, welche mit Zahnrädern verbunden sind. Zahnriemenantriebe finden beispielsweise in Querschneideranlagen oder Handlingachsen mit Linearschlitten Verwendung. 25 Die Kraftübertragung des Riemens hängt dabei davon ab, wie stark der Riemen gespannt ist, charakterisiert durch die sogenannte Riemenvorspannung. Ein zu lose gespannter Riemen führt zu einem Flattern des Riemens, ein zu straff gespannter Riemen führt zu stärkeren Momentenschwankungen, was in beiden Fällen zu einer ungenaueren Kraftübertragung und einer schlechteren Geschwindigkeitskonstanz führt. Die Riemenvorspannung beeinflusst 30 auch die Lebensdauer des Riemens. Ein nicht optimal gespannter Riemen verkürzt die Lebensdauer des Riemens. Daher ist es von erheblicher Bedeutung, dass der Riemen stets optimal gespannt ist.

Um die Riemenvorspannung zu ermitteln, kann man sich den Umstand zu Nutze machen, 35 dass ein gespannter Riemen, analog zu einer gespannten Saite, ein schwingungsfähiges

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Gebilde darstellt. Der Riemen kann beispielsweise durch Anschlägen in Schwingung versetzt werden. Misst man die statische Eigenfrequenz dieser Schwingung, kann man aus dieser Eigenfrequenz, der Masse, der Länge und der Breite des Riemens die sogenannte Trumkraft berechnen. Die Trumkraft ist dabei die statische Spannkraft des Riemens und somit ein Maß für die Riemenvorspannung.

Die optimale Riemenvorspannung wird üblicherweise vom Hersteller angegeben. Um diese optimale Riemenvorspannung einzustellen, kann man die Riemenvorspannung so lange verändern und die entsprechende Eigenfrequenz messen, bis die damit berechnete Riemenvorspannung den Angaben des Herstellers entspricht.

Diese Methoden, um die Riemenvorspannung zu messen und die optimale Riemenvorspannung einzustellen, sind allerdings sehr umständlich und mit einigen Nachteilen behaftet. Die Eigenfrequenzbestimmung kann nur bei abgeschaltetem und stillstehendem Riementrieb durchgeführt werden. Der Riemen muss für die Messung zugänglich sein. Da Riemen für gewöhnlich aber nicht offen zugänglich sind, ist es unter Umständen notwendig, die Maschine, in welcher sich der Riementrieb befindet, zu öffnen und Abdeckungen und Verkleidungen des Riementriebs zu entfernen. Ein spezieller Messaufbau und ein Messgerät werden benötigt. Man ist abhängig von den Rieht- und Sollwerten des Riemens, die vom Hersteller bereitgestellt werden. Man kann die optimale Riemenvorspannung nicht selbst ermitteln, sondern ist abhängig von der Angabe des Herstellers. Eine Langzeitüberwachung der Riemenvorspannung ist mit erheblichem Aufwand verbunden und nur im Rahmen einer besonderen Wartungsaktivität möglich. Für jede einzelne Überprüfung der Riemenvorspannung muss der Antrieb deaktiviert, die Maschine und der Riementrieb geöffnet und der benötigte Messaufbau bereitgestellt werden. Eine permanente Langzeitüberwachung während des normalen Betriebs der Maschine, in welcher sich der Riemenantrieb befindet, im Allgemeinen und des Riementriebs im Speziellen ist somit kaum realisierbar.

Es ist daher wünschenswert, die Riemenvorspannung in einem Riementrieb auf flexible, einfache und kostengünstige Weise zu bestimmen, ohne dabei zusätzliche Messgerät zu benötigen, insbesondere auch unabhängig von Sollwerten des Herstellers.

Offenbarung der Erfindung

Seite 2 von 15 3/20 \ Μ ·· ·· ···· · ···· ······· ·· · Ϊ· · ······ · · • I · » · · « ······ · · · · j Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Bestimmen eines Einstellwerts für eine Rie-] menvorspannung in einem Riementrieb sowie ein Verfahren zur Überwachung der Riemen-1 Vorspannung eines Riementriebs mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche j vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie f 5 der nachfolgenden Beschreibung.

I | j In einem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Einstellwert für eine Riemenvorspan-j nung in einem Riementrieb bestimmt. Riemen können hierbei formschlüssig, wie bei* I spielsweise ein Zahnriemen oder eine Kette, aber auch kraftschlüssig, wie im Falle ;10 eines Keilriemens ausgebildet sein. Während des laufenden Betriebs des Riementriebs wird eine für den Riementrieb typische Messgröße über die Zeit bestimmt. Durch Auswertung der Messgröße wird eine Kenngröße bestimmt. Eine Änderung der Riemenvorspannung bewirkt dabei gleichzeitig eine Änderung der Kenngröße. Der I Zusammenhang zwischen der Kenngröße und der Riemenvorspannung wird daher i 115 bestimmt. Anhand dieses Zusammenhangs kann der Einstellwert der Riemenvorspan-

I jj nung bestimmt werden.

I | Vorteile der Erfindung ! 20 Das erfindungsgemäße Verfahren weist erhebliche Vorteile gegenüber dem Stand der j Technik auf. Das Verfahren kann jederzeit durchgeführt werden, der Riemenantrieb J muss dafür nicht extra ausgeschaltet werden und still stehen. Die Drehzahl des Rie- 1 mentriebs spielt dabei keine Rolle und kann beliebig gewählt werden. Der Riemen des

Riementriebs muss auch nicht zugänglich sein. Es ist also nicht nötig, den Riementrieb 25 zu öffnen, es müssen keinerlei Abdeckungen oder Verkleidungen des Riementriebs | entfernt werden. Auch eine Maschine, welche mittels des Riementriebs betrieben wird, 1 muss nicht abgeschaltet werden, das Verfahren kann während des laufenden Betriebs | J sowohl des Riementriebs, als auch der Maschine durchgeführt werden. Weiterhin ist % J man auch unabhängig von Herstellerangaben, wie die optimale Riemenvorspannung, Ϊ 30 und nicht auf diese angewiesen. | Bevorzugterweise wird ein Istwert einer Bewegungsgröße des Riementriebs als Messgröße bestimmt. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird j eine Regelung wenigstens einer Bewegungsgröße des Riementriebs durchgeführt. Ein 35 Soll- oder ein Istwert der geregelten Bewegungsgroße oder eine Differenz zwischen ! | Seite 3 von 15 I .

4/20 f · · I * · • · * • · · · · · • « • · · 1 ·· I « · • * * ♦ ί Ι einem Soll· und einem Istwert der geregelten Bewegungsgröße wird als Messgröße ; bestimmt. Ist- und Sollwerte von Bewegungsgrößen eines Antriebs sind üblicherweise mit einfachen Mitteln zu bestimmen, sowohl im Falle einer Regelung der Bewegungs- | große als auch ohne eine solche Regelung. Sie sind beispielsweise in einer Antriebs·

I ! 5 Steuerung ohnehin bekannt. ί

Vorteilhafterweise stellen eine Position, eine Geschwindigkeit, eine Drehzahl, ein Moment oder ein Antriebsstrom eines Bestandteils (z.B. eines Motors, Zahnrads oder des Riemens) des Riementriebs die Bewegungsgröße des Riementriebs dar. Im Idealfall werden diese 10 Bewegungsgrößen ohnehin für andere Verfahren zum Betreiben des Riementriebs gemes-; sen. Ein zusätzliches Messgerät ist also nicht nötig, es könnten die bereits vorhandenen I Messeinrichtungen, bzw. die ohnehin bereits gemessenen Werte der Bewegungsgrößen als Messgröße genutzt werden. 15 t \ i i i.

i | i 30

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Kenngröße nicht im Zeitbereich bestimmt. Das Auswerten der Messgröße umfasst dabei eine Transformation der Messgröße, welche über die Zeit gemessen wird. Vorzugsweise wird die Messgröße durch eine Frequenztransformation, insbesondere eine Fourier-Transformation oder eine Fast-Fourier-Transformation, in den Frequenzbereich transformiert. Da die Riemenvorspannung direkt mit der Eigenfrequenz des Riemens in Verbindung steht, kann der Zusammenhang des Einstellwerts für die Riemenvorspannung und der Kenngröße im Frequenzbereich einfacher bestimmt werden. Vorteilhafterweise kann auch eine Ordnungstransformation durchgeführt werden, wodurch die zeitbezogene Messgröße in eine drehzahlbezogene Größe umgewandelt wird. Die Drehzahl des Riementriebs entspricht der ersten Ordnung, die harmonischen der Drehzahl bilden die höheren Ordnungen aus. Ein Zeitsignal aus unabhängigen Augenblickswerten wird durch die Ordnungsanalyse in Abhängigkeit einer äquidistanten, der Drehzahl proportionalen Bezugsachse bereitgestellt. Als Kenngröße kann bevorzugt der Wert eines Integrals über die ausgewertete Messgröße bestimmt werden. Änderungen der Riemenvorspannung beeinflussen insbesondere die Amplituden bestimmter Frequenzen (insbesondere um die Zahneingriffsfrequenz) eines Frequenzspektrums bzw. bestimmter Ordnungen im Ordnungsspektrum. Wird eine frequenz-, fourier-, fast-fourier- oder ordnungstransformierte Messgröße als Kenngröße bestimmt, kann daher vorteilhafterweise nur über einen abgeschlossenen Seite 4 von 15 5/20 • · · · • · · • · · · · · • · · · · • · · · · · β · · · 1 • « « · ·

Bereich um diese relevanten Frequenzen bzw. Ordnungen integriert werden. Auch der Root Mean Square (RMS) Wert, also der quadratische Mittelwert, der ausgewerteten Messgröße kann als Kenngröße bestimmt werden. Vorteilhafterweise kann der quadratische Mittelwert im relevanten Frequenz- bzw. Ordnungsbereich bestimmt werden. 5 Vorteilhafterweise kann die Auswertung der Messgröße im Zeitbereich eine Filterung, insbesondere eine Bandpass-Filterung, umfassen, um einen Bereich um diese rele-j vanten Frequenzen herum herauszufiltern. Diese Filtermethode kann alternativ oder | zusätzlich bei einer späteren Frequenztransformation genutzt werden. j f 10 Es erleichtert das Auffinden eines optimalen Riemenvorspannwerts, wenn für mehrere unterschiedliche Einstellwerte der Riemenvorspannung die zugehörigen Werte der Kenngröße bekannt sind, um den Zusammenhang zwischen Kenngröße und Riemenvorspannung bestimmen zu können. Vorteilhaftenweise wird hierfür die Riemenvorspannung kontinuierlich variiert und für den jeden Einstellwert der Riemenvorspannung 15 wird die Messgröße bestimmt und ausgewertet und der jeweilige Wert der Kenngröße bestimmt. Vorteilhafterweise wird die Riemenvorspannung durch einen Riemenvor-j Spannungsregler oder -steiler automatisch variiert. Das Verfahren läuft dann vollkommen automatisch ab, es ist nicht nötig, dass ein Benutzer die Riemenvorspannung j manuell verändert. 20

Durch Variieren der Riemenvorspannung und bestimmen des jeweiligen Werts der i | Kenngröße ergibt sich die Kenngröße als eine Funktion von der Riemenvorspannung.

I \ Vorteilhafterweise ergibt sich der optimale Einstellwert der Riemenvorspannung aus j I einem Extremum, z.B. aus einem Minimum, der Abhängigkeit der Kenngröße von der 25 Riemenvorspannung. Auf diese Weise kann die optimale Riemenvorspannung selbst | 1 bestimmt werden, es ist somit nicht nötig, sich auf die Angaben des Herstellers verlas- i j sen zu müssen. f

I I Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Überwachung der Riemenvorspannung

Jl 30 eines Riementriebs, welches auf denselben Erkenntnissen beruht. Eine Messgröße | wird über die Zeit bestimmt und ausgewertet. Daraus wird eine Kenngröße bestimmt I Und ausgewertet, woraus schließlich ein Qualitätsparameter bestimmt wird. Durch den I Zusammenhang zwischen Riemenvorspannung und Kenngröße kann durch Überwa-I chung der Kenngröße die Riemenvorspannung überwacht werden. Der Qualitätspara- 35 meter wird so gewählt, dass von ihm auf die Qualität der Riemenvorspannung ge- \

Seite 5 von 15 * 6/20 % j 1

• · · · • · ·· ·· · · · · ······· ·· · • · · «♦···· · · «···«· · · f #*··«· · · · · schlossen werden kann. Als Qualität der Riemenvorspannung ist insbesondere zu verstehen, ob sich der Wert der Riemenvorspannung in einem zulässigen Toleranzbereich bewegt. Über- bzw. unterschreitet der Qualitätsparameter einen zulässigen, vordefinierten Schwellwert, so verlässt die Riemenvorspannung gleichermaßen den zulässi-5 gen Toleranzbereich. In diesem Fall kann eine vordefinierte Aktion durchgeführt werden, beispielsweise kann der Benutzer durch eine Warnmeldung informiert werden oder der Riementrieb kann automatisch abgeschaltet werden. Erreicht der Qualitätsparameter den vordefinierten Schwellwert nicht, wird keine Aktion durchgeführt und die | Bestimmung und Auswertung des Qualitätsparameters wird nach einem bestimmten 3 Zeitintervall erneut durchgeführt. Durch das Verfahren kann auf einfachste Weise die Qualität der Riemenvorspannung während des laufenden Betriebs des Riementriebs j permanent überwacht werden. I Vorteilhafterweise wird ein Ausgangswert der Kenngröße für die Bestimmung des Qua-

I 5 litätsparameters gewählt. Der Ausgangswert kann beispielsweise der Wert der Kenn-1 große sein, der bei Inbetriebnahme des Riementriebs eingestellt wurde oder der zuletzt

I f bestimmte Wert der Kenngröße oder der Wert der Kenngröße, bei dem die Riemenvorspannung den optimalen Einstellwert, insbesondere gemäß der Erfindung, besitzt. Durch das Verfahren kann auf einfache Weise eine permanente Qualitätsüberwachung der Riemenvorspannung realisiert werden. Auch eine Langzeitüberwachung der Riemenvorspannung ist denkbar. Wird als Ausgangswert der Kenngröße der Wert der ersten Messung benutzt, der kmO-Messung (Kilometer Null Messung), kann nachvollzogen werden, wie sich die Riemenvorspannung im Laufe der Zeit verändert hat. Insbesondere Alterungseffekte können somit nachvollzogen werden. I Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Riemenantriebs, ist, in-} sbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren ί durchzuführen.

Auch die Implementierung der Erfindung in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten ermöglicht, insbesondere wenn eine ausführende Recheneinheit noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist Geeignete Datenträger zur, Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über ) Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich. ‘ ” f“ ~~ ; *' <-

Seite 6 von 15 7/20 «φ ·· ·· · · · « • ♦ · · · · ♦ • « · · ·« · ·· « · · · « ♦ * ·#♦·«'· « ί Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und j der beiliegenden Zeichnung. j Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden | Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen ? Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.

Figurenbeschreibung 1 ! Figur 1 zeigt schematisch einen Zahnriementrieb. | Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Verfahrens zum Bestimmen eines Ein-} stellwerts für eine Riemenvorspannung in einem Riementrieb.

I 1 Figur 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Verfahrens zur Überwachung der Rie-i menvorspannung eines Riementriebs. * Figur 4a-4c zeigen das Frequenzspektrum einer ausgewerteten Messgröße für un-terschiedliche Riemenvorspannungen. 1 Detaillierte Beschreibung der Zeichnung

I 1 I ln Figur 1 ist ein für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneter Riementrieb 100 I schematisch dargestellt. Der Riementrieb ist als Zahnriementrieb ausgebildet und weist

I I einen Zahnriemen 110 auf, welcher zwischen zwei Zahnrädern 120 und 130 zur form-I schlüssigen Kraftübertragung gespannt ist. Das Zahnrad 120 ist mit einem Motor 122 f ' :. f verbunden. Das Zahnrad 130 ist mit einem Maschinenaggregat 131, z.B. einer rotie-

8/20 j Durch einen Regler 121 wird der Motor 122 geregelt. Der Regler 121 regelt insbeson- I dere die Drehzahl des Motors 122. Der Regler 121 misst dazu den Istwert der Dreh- % I zahl n (durch 132 illustriert) des Motors 122 und somit die Drehzahl des Zahnrads 120. I Der Regler 122 ist Bestandteil einer Recheneinheit 140. Die Recheneinheit 140 emp-I fängt z.B. Sollwerte für die Drehzahl des Motors 122 und der Regler 121 regelt die I Drehzahl des Motors 122 so, dass der gemessene Istwert der Drehzahl dem vorgegebenen Sollwert entspricht.

Die Recheneinheit 140 ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung da'zu eingerichtet, einen Einstellwert der Riemenvorspannung des Zahnriemens 110 zu bestimmen.

Die Recheneinheit 140 steht in Kommunikation mit einem Riemenvorspannungssteller 150, gekennzeichnet durch das Bezugszeichen 142. Die Recheneinheit 140 übermittelt beispielweise einen Wert der Riemenvorspannung, auf den der Zahnriemen eingestellt werden soll, an den Riemenvorspannungssteller 150. Der Riemenvorspannungssteller 150 stellt den Zahnriemen 110 auf den übermittelten Wert der Riemenvorspannung ein, indem er beispielweise den Abstand zwischen den Zahnrädern 120,130 oder die Anstellung einer (nicht dargestellten) Spannrolle gegen den Riemen verändert.. | In Figur 2 ist das Verfahren zum Bestimmen eines Einstellwerts für eine Zahnriemen- ! I Vorspannung in einem Zahnriementrieb nach Figur 1 schematisch als Blockschaltbild 1 dargestellt. In Schritt 10 wird die Riemenvorspannung des Zahnriemens durch den

'S I Riemenvorspannungsregler auf einen Wert eingestellt.

In Schritt 20 wird der Istwert der Drehzahl des Zahnriementriebs, der von dem Regler 122 an die Recheneinheit 140 übermittelt wird, als Messgröße bestimmt. Die Drehzahl wird über die Zeit gemessen und ist somit ein Zeitsignal aus unabhängigen Augenblickswerten. Durch den Zusammenhang zwischen Riemenvorspannung und Eigen-freqüenz des Riemens ist es von Vorteil, eine Kenngröße im Frequenzbereich zu benutzen. In Schritt 30 wird die Drehzahl ausgewertet, indem eine Fast-Fourier-Trärtsformation durchgeführt wird. Als ausgewertete Messgröße erhält man ein Spektrum im Frequenzbereich. Änderungen der Riemenvorspannung bewirken im Frequenzspektrum Änderungen der Amplituden insbesondere um die Zahneingriffsfre-

Seite 8 von 15 9/20 i ι iquenz herum. Als Zahneingriffsfrequenz wird das Produkt aus Zähneanzahl des Zahn- frads 120 und Drehzahl des Zahnrads 120 bezeichnet. £ | In den Figuren 4a, 4b und 4c sind als Beispiel zwei Frequenzspektren für unterschied-

Iliehe Riemenvorspannungen dargestellt. Dabei ist eine Intensität I gegen die Frequenz § |f aufgetragen. Der relevante Bereich um die Zahneingriffsfrequenz herum ist in den f I Figuren 4a, 4b und 4c durch das Rechteck hervorgehoben. Figur 4a ist das Frequenz-

Spektrum zugehörig zu einer im Wesentlichen optimal eingestellten Riemenvorspan- | nung dargestellt, in Figur 4b das Frequenzspektrum zugehörig zu einer zu niedrigen | Riemenvorspannung, in Figur 4c das Frequenzspektrum zugehörig zu einer zu hohen I Riemenvorspannung. Im Falle einer zu hohen oder zu niedrigen Riemenvorspannung J ist die Amplitude der Zahneingriffsfrequenz bzw. das Integral sehr viel größer als im | ' I Fall einer optimalen Riemenvorspannung. Für eine zu hohe Riemenvorspannung sind I außerdem die Amplituden der Frequenzen um die Zahneingriffsfrequenz herum kleiner als im Fall einer optimalen Riemenvorspannung.

In Schritt 40 in Figur 2 wird der Wert eines Integrals über das Frequenzspektrum als Kenngröße bestimmt. Als Integrationsbereich wird vorzugsweise der Bereich um die Zahrieingriffsfrequenz herum gewählt, der in Figur 4 durch das Rechteck hervorgeho-* ben ist. Der Integrationsbereich beinhaltet somit nur die für den Zusammenhang zwi-I sehen Riemenvorspannung und Kenngröße besonders relevanten Frequenzen. Für l unterschiedliche Riemenvorspannungen ergeben sich unterschiedliche Werte der I Kenngröße. (Alternativ kann das Auswerten der Drehzahl in Schritt 30 auch eine Ordnungstransformation aufweisen. Die zeitbezogene Drehzahl wird dabei in eine drehzahlbezogene Größe in Abhängigkeit von der Ordnung umgewandelt. Wie auch der Frequenzbereich bietet der Ordnungsbereich, welcher von der Drehzahl des Zahnriementriebs bestimmt wird, gleichermaßen Vorteile für die Kenngröße. Analog zu der Fast-Fourier-. transformierten Drehzahl kann auch aus einer ordnungstransformierten Drehzahl in I Schritt 40 die Kenngröße durch Integration über einen Bereich des Ordnungsspekt-

Irums bestimmt werden. Auch im Ordnungsbereich können die Integrationsgrenzen so gewählt werden, dass nur über die relevanten Ordnungen integriert wird.

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In Schritt 250 wird ein Zusammenhang zwischen der Kenngröße und der Riemenvor-jspahhung bestimmt. Gegebenenfalls muss die Riemenvorspannung variiert werden

Iund für unterschiedliche Riemenvorspannungen die jeweiligen Werte des Integrals über den Bereich um die Zahneingriffsfrequenz bestimmt werden, um den Zusammen- I“ häng zwischen Kenngröße und Riemenvorspannung präzise zu bestimmen. Dabei weist die Recheneinheit 140 den Riemenvorspannungssteller 150 an, den Zahnriemen 110 auf eine neue Riemenvorspannung einzustellen. Dieser Vorgang ist in Figur 2 i I durch das Bezugszeichen 252 gekennzeichnet. Es versteht sich, dass die Variation I auch manuell erfolgen kann. j Nachdem ein ausreichend großer Bereich der Riemenvorspannung abgedeckt wurde,

I f werden im Schritt 250 die Werte der Integrale als eine Funktion von der Riemenvor-I Spannung ausgewertet. Aus dieser Funktion wird der Einstellwert der Riemenvorspan-J nung bestimmt. Vorteilhafterweise ergibt sich der Einstellwert für die Riemenvorspan-I nung aus einem Minimum der Funktion.

In Figur 3 ist das Verfahren zu Überwachung der Riemenvorspannung in dem Zahnriementrieb aus Figur 1 schematisch als Blockschaltbild dargestellt. Die Schritte 10, 20, 30 und 40 verlaufen analog zu Figur 2. In Schritt 350 wird der Wert des Integrals als Kennjgröße ausgewertet und daraus ein Qualitätsparameter bestimmt.

Der Qualitätsparameter wird dabei vorteilhafterweise als die Differenz zwischen dem aktuellen Wert der Kenngröße und einem Ausgangswert oder einem Vorgabewert bestimmt Für den Ausgangswert wird der Wert der Kenngröße der ersten Messung gewählt, der sog. kmO-Messung. Als Vorgabewert kann ein Erfahrungswert gewählt werden. Somit kann mit Hilfe des Qualitätsparameters insbesondere überwacht werden, ob der Riemen noch optimal gespannt ist oder im Laufe der Zeit locker geworden ist und nachjustiert werden muss.

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In Schritt 360 wird überprüft, ob der Qualitätsparameter einen vordefinierten Schwellwert erreicht, z.B. unter- oder überschreitet. Ist dies der Fall, wird in Schritt 371 eine Vordefinierte Aktion, z.B. das Ausgeben einer Warnmeldung, durchgeführt. Mit Hilfe des;Verfahrens kann auch eine Not-Abschaltung realisiert werden. Beziehen sich Qua- „ isti-i. ν>Λ ftlitätsparameter und Schwellwert beispielsweise auf einen kritischen Wert, der nicht rschntten werden darf, kann der Zahnriementrieb in Schritt 371 auch automatisch

Seite 10 von 15 11 /20 bgeschaltet werden, um z.B. den Riementrieb, den Motor 121 oder die Maschine 131 or Schäden zu schützen. Vorteilhafterweise können auch mehrere Schwellwerte verwendet werden, beispielsweise ein erster Schwellwert, der eine Warnmeldung ausgibt, Ind ein zweiter Schwellwert, der eine Abschaltung initiiert.

Erreicht der Qualitätsparameter den Schwellwert nicht, bewegt sich die Riemenvor-Ipannung also im zulässigen Toleranzbereich, wird keine Aktion durchgeführt, sondern iss werden nach einem bestimmten Zeitintervall die Schritte 20, 30, 40, 350 und 360 erneut durchgeführt, durch Bezugszeichen 372 gekennzeichnet. ;lm Falle mehrerer Schwellwerte wird beispielsweise bei Erreichen eines ersten } jSchwellwertes die entsprechende Aktion schon im Schritt 360 und nicht erst im Schritt J371 ausgeführt.

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Claims (21)

1. • · · · ·* m · · 0 0 0 0 ·· 00 00 0·

   Ansprüche 1. Verfahren zum Bestimmen eines Einstellwerts für eine Riemenvorspannung in einem Riementrieb (100), wobei während des Betriebs des Riementriebs (100) eine Messgröße (n) über die Zeit bestimmt wird (20), die Messgröße (n) ausgewertet (30) und daraus eine Kenngröße bestimmt wird (40), ein Zusammenhang zwischen der Kenngröße und der Riemenvorspannung bestimmt wird (250) und aus dem bestimmten Zusammenhang der Einstellwert für die Riemenvorspannung bestimmt wird (250).
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Istwert einer Bewegungsgröße des Riementriebs (100) als Messgröße bestimmt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Regelung wenigstens einer Bewegungsgröße des Riementriebs (100) durchgeführt wird und ein Sollwert einer Bewegungsgröße des Riementriebs (100) oder ein Istwert einer Bewegungsgröße des Riementriebs (100) oder eine Differenz zwischen einem Sollwert und einem Istwert einer Bewegungsgröße des Riementriebs (100) als Messgröße (n) bestimmt wird (132).
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 3, wobei eine Position, eine Geschwindigkeit, eine Drehzahl, ein Moment oder ein Antriebsstrom eines Bestandteils des Riementriebs (100) die Bewegungsgröße (n) des Riementriebs (100) darstellt.
5. 5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Auswerten der Messgröße (30) das Bestimmen einer Varianz der Werte der Messgröße oder eines Werts eines Integrals über die Abweichungen der Werte der Messgröße vom Mittelwert der Werte der Messgröße oder einer mittleren absoluten Abweichung der Werte der Messgröße vom Mittelwert der Werte der Messgröße umfasst.
6. 6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Auswerten der Messgröße (30) eine Frequenztransformation oder eine Ordnungstransformation der Messgröße umfasst. ε % , Seite 12 von 15 /f ^, ’ -1 Ϊ* i ' 13/20 \ ijj* J Pt- ^ ft i Γ
7. 7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Auswerten der Messgröße (30) eine Fourier-Transformation, insbesondere eine Fast-Fourier-Transformation der Messgröße umfasst.
8. 8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen der Kenngröße (40) das Bestimmen eines Werts eines lntergrals über einen Bereich der ausgewerteten Messgröße oder eines quadratischen Mittelwerts von Werten der ausgewerteten Messgröße umfasst.
9. 9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen der Kenngröße (40) in einem abgeschlossenen Intervall der ausgewerteten Messgröße, insbesondere um eine Zahneingriffsfrequenz herum, erfolgt.
10. 10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Auswerten der 15 Messgröße (30) eine Filterung der bestimmten Messgröße, insbesondere eine Bandpass-Filterung um eine Zahneingriffsfrequenz herum, umfasst.
11. 11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen des Zusammenhangs zwischen der Kenngröße und der Riemenvorspannung (250) ein Variieren 20 der Riemenvorspannung (252) und ein Bestimmen der Kenngröße (40) für mehrere unterschiedliche Riemenvorspannungen umfasst.
12. 12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Einstellwert für die Riemenvorspannung anhand eines Extremums in dem bestimmten Zusammenhang zwi- 25 sehen der Kenngröße und der Riemenvorspannung bestimmt wird.
13. 13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Riemenvorspannung in dem Riementrieb (100) auf den Einstellwert eingestellt wird.
14. 14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Riementrieb (100) Teil einer Querschneideranlage oder einer Handlingachse mit Linearschlitten ist.
15. 15. Verfahren zur Überwachung der Riemenvorspannung eines Riementriebs (100), wobei während des Betriebs des Riementriebs (100) eine Messgröße (n) über die Zeit bestimmt 35 wird (20), die Messgröße ausgewertet wird (30) und daraus eine Kenngröße bestimmt wird Seite 13 von 15 14/20 ·· ·· ·· ···· · ···· ······· · · · • · I ··*··· · · » V * «.« · • •ο·«* · ♦ · · (40), die Kenngröße ausgewertet wird und daraus ein Qualitätsparameter bestimmt wird (350), eine vordefinierte Aktion durchgeführt wird (371), wenn der Qualitätsparameter einen Schwellwert erreicht.
16. 16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Qualitätsparameter die Kenngröße oder eine Differenz der Kenngröße von einem Ausgangswert der Kenngröße ist.
17. 17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Ausgangswert der Kenngröße zu einem Einstellwert für die Riemenvorspannung gehört, die gemäß einem Verfahren nach einem der 10 Ansprüche 1 bis 13 bestimmt worden ist. (
18. 18. Recheneinheit (140), dazu eingerichtet ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
19. 19. Riementriebmaschine mit einem Riementrieb (100) umfassend eine Recheneinheit (140) nach Anspruch 18.
20. 20. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die eine Recheneinheit (140) veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 durchzuführen, wenn sie auf der 20 Recheneinheit (140), insbesondere nach Anspruch 18, ausgeführt werden.
21. 21. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerpro

    3ER& PARTNER Reichsvatsstrasse 13 Telefax 513 37 09 gramm nach Anspruch 20. 7, Gkt 2013 i Seite 14 von 15 15/20