AT513530B1 - Verfahren zum Bestimmen einer Riemenvorspannung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Einstellwerts für eine Riemenverspannung in einem Riementrieb (100), wobei eine Messgröße (n) bestimmt wird, die Messgröße ausgewertet und daraus eine Kenngröße bestimmt wird, ein Zusammenhang zwischen der Kenngröße und der Riemenvorspannung bestimmt wird und aus dem bestimmten Zusammenhang der Einstellwert für die Riemenvorspannung bestimmt wird.

Description

Beschreibung

VERFAHREN ZUM BESTIMMEN EINER RIEMENVORSPANNUNG

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Einstellwerts füreine Riemenvorspannung in einem Riementrieb, sowie ein Verfahren zur Überwachung derRiemenvorspannung eines Riementriebs.

STAND DER TECHNIK

[0002] Gespannte Riemen sind in unterschiedlichsten Ausführungen in Linearantrieben, insbe¬sondere in Riementrieben gebräuchlich. Kraftschlüssige Keilriemen werden beispielsweise inKraftfahrzeugen oder Waschmaschinen verwendet, wobei der Keilriemen durch Haft-Reibungskräfte mit den mechanischen Bauteilen verbunden bleibt. Formschlüssigen Riemensind mit den mechanischen Bauteilen verbunden, indem sie physisch ineinander greifen, bei¬spielsweise Zahnriemen oder Ketten, welche mit Zahnrädern verbunden sind. Zahnriemenan¬triebe finden beispielsweise in Querschneideranlagen oder Handlingachsen mit LinearschlittenVerwendung.

[0003] Die Kraftübertragung des Riemens hängt dabei davon ab, wie stark der Riemen ge¬spannt ist, charakterisiert durch die sogenannte Riemenvorspannung. Ein zu lose gespannterRiemen führt zu einem Flattern des Riemens, ein zu straff gespannter Riemen führt zu stärke¬ren Momentenschwankungen, was in beiden Fällen zu einer ungenaueren Kraftübertragungund einer schlechteren Geschwindigkeitskonstanz führt. Die Riemenvorspannung beeinflusstauch die Lebensdauer des Riemens. Ein nicht optimal gespannter Riemen verkürzt die Lebens¬dauer des Riemens. Daher ist es von erheblicher Bedeutung, dass der Riemen stets optimalgespannt ist.

[0004] Um die Riemenvorspannung zu ermitteln, kann man sich den Umstand zu Nutze ma¬chen, dass ein gespannter Riemen, analog zu einer gespannten Saite, ein schwingungsfähigesGebilde darstellt. Der Riemen kann beispielsweise durch Anschlägen in Schwingung versetztwerden. Misst man die statische Eigenfrequenz dieser Schwingung, kann man aus dieser Ei¬genfrequenz, der Masse, der Länge und der Breite des Riemens die sogenannte Trumkraftberechnen. Die Trumkraft ist dabei die statische Spannkraft des Riemens und somit ein Maß fürdie Riemenvorspannung.

[0005] Die optimale Riemenvorspannung wird üblicherweise vom Hersteller angegeben. Umdiese optimale Riemenvorspannung einzustellen, kann man die Riemenvorspannung so langeverändern und die entsprechende Eigenfrequenz messen, bis die damit berechnete Riemen¬vorspannung den Angaben des Herstellers entspricht.

[0006] Diese Methoden, um die Riemenvorspannung zu messen und die optimale Riemenvor¬spannung einzustellen, sind allerdings sehr umständlich und mit einigen Nachteilen behaftet.Die Eigenfrequenzbestimmung kann nur bei abgeschaltetem und stillstehendem Riementriebdurchgeführt werden. Der Riemen muss für die Messung zugänglich sein. Da Riemen für ge¬wöhnlich aber nicht offen zugänglich sind, ist es unter Umständen notwendig, die Maschine, inwelcher sich der Riementrieb befindet, zu öffnen und Abdeckungen und Verkleidungen desRiementriebs zu entfernen. Ein spezieller Messaufbau und ein Messgerät werden benötigt. Manist abhängig von den Rieht- und Sollwerten des Riemens, die vom Hersteller bereitgestelltwerden. Man kann die optimale Riemenvorspannung nicht selbst ermitteln, sondern ist abhän¬gig von der Angabe des Herstellers. Eine Langzeitüberwachung der Riemenvorspannung ist miterheblichem Aufwand verbunden und nur im Rahmen einer besonderen Wartungsaktivitätmöglich. Für jede einzelne Überprüfung der Riemenvorspannung muss der Antrieb deaktiviert,die Maschine und der Riementrieb geöffnet und der benötigte Messaufbau bereitgestellt wer¬den. Eine permanente Langzeitüberwachung während des normalen Betriebs der Maschine, inwelcher sich der Riemenantrieb befindet, im Allgemeinen und des Riementriebs im Speziellenist somit kaum realisierbar.

[0007] DE 603 15 071 T2 betrifft eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Riemens. DurchDrehen einer Spindel, welche durch eine Lastzelle verläuft, wird eine Riemenspannung einesRiemens verändert. Es werden damit eine Spindelposition und somit eine Riemenlast geregelt.Eine optimierte Riemenlast wird auf der Spindelpositions-Kennlinie gegenüber einem beliebigenEingangsparameter abgebildet. Diese Spindelpositions-Kennlinie wird entweder errechnet oderin einem Speicher ausgewählt oder gesucht. Ein spezifischer Steuerungs-Eingangswert wirderhalten, der wiederum die Spindelkraft regelt und somit eine Soll-Riemenspannung einstellt.Diese Spindelpositions-Kennlinie ist lediglich ein Zusammenhang zwischen diesem beliebigenEingangsparameter und der optimierten Riemenlast. Wie die Spindelpositions-Kennlinie genaubestimmt wird und was unter dem beliebigen Eingangsparameter genau zu verstehen ist, wirdin der genannten Druckschrift nicht erläutert. Demgemäß wird ein Zusammenhang zwischen deroptimierten Riemenlast und dem beliebigen Eingangsparameter verwendet. Somit muss a priorieine Beziehung zwischen dem Eingangsparameter und der optimierten Riemenlast bekanntsein, um die optimierte Riemenlast auf der Spindelpositions-Kennlinie gegenüber dem beliebi¬gen Eingangsparameter abzubilden.

[0008] DE 10 2010 001 734 B3 beschreibt eine Möglichkeit, um eine aktuelle Riemenspannungeines Riemens einer Maschine zu bestimmen, wobei ein Einstellwert für eine Riemenvorspan¬nung nicht bestimmt wird.

[0009] US 4,478,595 A beschreibt eine Riemenspannungsvorrichtung zur automatischen An¬passung einer Spannkraft eines Riemens in einem Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von einemDrehmoment. Eine Drehzahl N eines Motors wird bestimmt, aus der das Drehmoment M be¬stimmt wird. Aus einem vorgegebenen Verhältnis zwischen dem Drehmoment M und eineroptimalen Riemenspannung wird die optimale Riemenspannung TR abgelesen. Damit wirdlediglich eine optimale Riemenspannung TR aus einer bereits bekannten, vorgegebenen Bezie¬hung zwischen der optimalen Riemenspannung TR und dem Drehmoment M für ein aktuellesDrehmoment abgelesen.

[0010] DE 10 2008 050 248 beschreibt ein Verfahren zur Montage eines Riemens an einemRiementrieb. Eine Zahnstange wird solange verkippt, bis eine vorgegebene Riemenvorspann¬kraft erreicht ist. Die Riemenvorspannkraft, welche bei Montage des Riemens eingestellt wer¬den soll, muss somit a priori bereits bekannt sein.

[0011] Es ist daher wünschenswert, die Riemenvorspannung in einem Riementrieb auf flexible,einfache und kostengünstige Weise zu bestimmen, ohne dabei zusätzliche Messgerät zu benö¬tigen, insbesondere auch unabhängig von Sollwerten des Herstellers.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

[0012] Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Bestimmen eines Einstellwerts für eineRiemenvorspannung in einem Riementrieb sowie ein Verfahren zur Überwachung der Riemen¬vorspannung eines Riementriebs mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vor¬geschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie dernachfolgenden Beschreibung.

[0013] In einem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Einstellwert für eine Riemenvorspan¬nung in einem Riementrieb bestimmt. Riemen können hierbei formschlüssig, wie beispielsweiseein Zahnriemen oder eine Kette, aber auch kraftschlüssig, wie im Falle eines Keilriemens aus¬gebildet sein. Während des laufenden Betriebs des Riementriebs wird eine für den Riementriebtypische Messgröße über die Zeit bestimmt. Durch Auswertung der Messgröße wird eine Kenn¬größe bestimmt. Eine Änderung der Riemenvorspannung bewirkt dabei gleichzeitig eine Ände¬rung der Kenngröße. Der Zusammenhang zwischen der Kenngröße und der Riemenvorspan¬nung wird daher bestimmt. Anhand dieses Zusammenhangs kann der Einstellwert der Riemen¬vorspannung bestimmt werden.

[0014] Durch die Erfindung wird eine automatische Einstellung der Riemenvorspannung ineinem Riementrieb auf aufwandsarme und unkomplizierte Weise ermöglicht. Der optimaleEinstellwert für die Riemenvorspannung wird automatisch ermittelt und ist nicht a priori bekannt.

[0015] Eine für den Riementrieb typische Messgröße wird über die Zeit bestimmt und ausge¬wertet. Durch diese Auswertung wird eine Kenngröße bestimmt. Eine Änderung der Riemenvor¬spannung bewirkt dabei gleichzeitig eine Änderung der Kenngröße. Somit besteht ein Zusam¬menhang zwischen der Kenngröße und der Riemenvorspannung. Dieser Zusammenhang mussnicht a priori bekannt sein, sondern wird erfindungsgemäß bestimmt. Anhand dieses Zusam¬menhangs wird der optimale Einstellwert für die Riemenvorspannung bestimmt.

[0016] Die für den Riementrieb typische Messgröße wird ohnehin zum Betreiben des Riemen¬triebs bestimmt. Eine zusätzliche Messeinrichtung wird nicht benötigt. Bereits vorhandeneMesseinrichtungen bzw. ohnehin bestimmte Werte der Messgröße können für das erfindungs¬gemäße Verfahren verwendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann für einen her¬kömmlichen Riementrieb ohne Umbaumaßnahmen verwendet werden.

VORTEILE DER ERFINDUNG

[0017] Das erfindungsgemäße Verfahren weist erhebliche Vorteile gegenüber dem Stand derTechnik auf. Das Verfahren kann jederzeit durchgeführt werden, der Riemenantrieb muss dafürnicht extra ausgeschaltet werden und still stehen. Die Drehzahl des Riementriebs spielt dabeikeine Rolle und kann beliebig gewählt werden. Der Riemen des Riementriebs muss auch nichtzugänglich sein. Es ist also nicht nötig, den Riementrieb zu öffnen, es müssen keinerlei Abde¬ckungen oder Verkleidungen des Riementriebs entfernt werden. Auch eine Maschine, welchemittels des Riementriebs betrieben wird, muss nicht abgeschaltet werden, das Verfahren kannwährend des laufenden Betriebs sowohl des Riementriebs, als auch der Maschine durchgeführtwerden. Weiterhin ist man auch unabhängig von Herstellerangaben, wie die optimale Riemen¬vorspannung, und nicht auf diese angewiesen.

[0018] Bevorzugterweise wird ein Istwert einer Bewegungsgröße des Riementriebs als Mess¬größe bestimmt. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine Rege¬lung wenigstens einer Bewegungsgröße des Riementriebs durchgeführt. Ein Soll- oder einIstwert der geregelten Bewegungsgröße oder eine Differenz zwischen einem Soll- und einemIstwert der geregelten Bewegungsgröße wird als Messgröße bestimmt. Ist- und Sollwerte vonBewegungsgrößen eines Antriebs sind üblicherweise mit einfachen Mitteln zu bestimmen,sowohl im Falle einer Regelung der Bewegungsgröße als auch ohne eine solche Regelung. Siesind beispielsweise in einer Antriebssteuerung ohnehin bekannt.

[0019] Vorteilhafterweise stellen eine Position, eine Geschwindigkeit, eine Drehzahl, ein Mo¬ment oder ein Antriebsstrom eines Bestandteils (z.B. eines Motors, Zahnrads oder des Rie¬mens) des Riementriebs die Bewegungsgröße des Riementriebs dar. Im Idealfall werden dieseBewegungsgrößen ohnehin für andere Verfahren zum Betreiben des Riementriebs gemessen.Ein zusätzliches Messgerät ist also nicht nötig, es könnten die bereits vorhandenen Messein¬richtungen, bzw. die ohnehin bereits gemessenen Werte der Bewegungsgrößen als Messgrößegenutzt werden.

[0020] In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Kenngröße nichtim Zeitbereich bestimmt. Das Auswerten der Messgröße umfasst dabei eine Transformation derMessgröße, welche über die Zeit gemessen wird. Vorzugsweise wird die Messgröße durch eineFrequenztransformation, insbesondere eine Fourier-Transformation oder eine Fast-Fourier-Transformation, in den Frequenzbereich transformiert. Da die Riemenvorspannung direkt mitder Eigenfrequenz des Riemens in Verbindung steht, kann der Zusammenhang des Einstell¬werts für die Riemenvorspannung und der Kenngröße im Frequenzbereich einfacher bestimmtwerden. Vorteilhafterweise kann auch eine Ordnungstransformation durchgeführt werden,wodurch die zeitbezogene Messgröße in eine drehzahlbezogene Größe umgewandelt wird. DieDrehzahl des Riementriebs entspricht der ersten Ordnung, die harmonischen der Drehzahlbilden die höheren Ordnungen aus. Ein Zeitsignal aus unabhängigen Augenblickswerten wirddurch die Ordnungsanalyse in Abhängigkeit einer äquidistanten, der Drehzahl proportionalenBezugsachse bereitgestellt.

[0021] Als Kenngröße kann bevorzugt der Wert eines Integrals über die ausgewertete Mess¬größe bestimmt werden. Änderungen der Riemenvorspannung beeinflussen insbesondere dieAmplituden bestimmter Frequenzen (insbesondere um die Zahneingriffsfrequenz) eines Fre¬quenzspektrums bzw. bestimmter Ordnungen im Ordnungsspektrum. Wird eine frequenz-,fourier-, fast-fourier- oder ordnungstransformierte Messgröße als Kenngröße bestimmt, kanndaher vorteilhafterweise nur über einen abgeschlossenen Bereich um diese relevanten Fre¬quenzen bzw. Ordnungen integriert werden. Auch der Root Mean Square (RMS) Wert, also derquadratische Mittelwert, der ausgewerteten Messgröße kann als Kenngröße bestimmt werden.Vorteilhafterweise kann der quadratische Mittelwert im relevanten Frequenz- bzw. Ordnungsbe¬reich bestimmt werden. Vorteilhafterweise kann die Auswertung der Messgröße im Zeitbereicheine Filterung, insbesondere eine Bandpass-Filterung, umfassen, um einen Bereich um dieserelevanten Frequenzen herum herauszufiltern. Diese Filtermethode kann alternativ oder zusätz¬lich bei einer späteren Frequenztransformation genutzt werden.

[0022] Es erleichtert das Auffinden eines optimalen Riemenvorspannwerts, wenn für mehrereunterschiedliche Einstellwerte der Riemenvorspannung die zugehörigen Werte der Kenngrößebekannt sind, um den Zusammenhang zwischen Kenngröße und Riemenvorspannung bestim¬men zu können. Vorteilhafterweise wird hierfür die Riemenvorspannung kontinuierlich variiertund für den jeden Einstellwert der Riemenvorspannung wird die Messgröße bestimmt undausgewertet und der jeweilige Wert der Kenngröße bestimmt. Vorteilhafterweise wird die Rie¬menvorspannung durch einen Riemenvorspannungsregler oder -steiler automatisch variiert.Das Verfahren läuft dann vollkommen automatisch ab, es ist nicht nötig, dass ein Benutzer dieRiemenvorspannung manuell verändert.

[0023] Durch Variieren der Riemenvorspannung und bestimmen des jeweiligen Werts derKenngröße ergibt sich die Kenngröße als eine Funktion von der Riemenvorspannung. Vorteil¬hafterweise ergibt sich der optimale Einstellwert der Riemenvorspannung aus einem Extremum,z.B. aus einem Minimum, der Abhängigkeit der Kenngröße von der Riemenvorspannung. Aufdiese Weise kann die optimale Riemenvorspannung selbst bestimmt werden, es ist somit nichtnötig, sich auf die Angaben des Herstellers verlassen zu müssen.

[0024] Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Überwachung der Riemenvorspannungeines Riementriebs, welches auf denselben Erkenntnissen beruht. Eine Messgröße wird überdie Zeit bestimmt und ausgewertet. Daraus wird eine Kenngröße bestimmt und ausgewertet,woraus schließlich ein Qualitätsparameter bestimmt wird. Durch den Zusammenhang zwischenRiemenvorspannung und Kenngröße kann durch Überwachung der Kenngröße die Riemenvor¬spannung überwacht werden. Der Qualitätsparameter wird so gewählt, dass von ihm auf dieQualität der Riemenvorspannung geschlossen werden kann. Als Qualität der Riemenvorspan¬nung ist insbesondere zu verstehen, ob sich der Wert der Riemenvorspannung in einem zuläs¬sigen Toleranzbereich bewegt. Über- bzw. unterschreitet der Qualitätsparameter einen zulässi¬gen, vordefinierten Schwellwert, so verlässt die Riemenvorspannung gleichermaßen den zuläs¬sigen Toleranzbereich. In diesem Fall kann eine vordefinierte Aktion durchgeführt werden,beispielsweise kann der Benutzer durch eine Warnmeldung informiert werden oder der Riemen¬trieb kann automatisch abgeschaltet werden. Erreicht der Qualitätsparameter den vordefiniertenSchwellwert nicht, wird keine Aktion durchgeführt und die Bestimmung und Auswertung desQualitätsparameters wird nach einem bestimmten Zeitintervall erneut durchgeführt. Durch dasVerfahren kann auf einfachste Weise die Qualität der Riemenvorspannung während des lau¬fenden Betriebs des Riementriebs permanent überwacht werden.

[0025] Dabei wird ein Ausgangswert der Kenngröße für die Bestimmung des Qualitätsparame¬ters gewählt. Der Ausgangswert kann beispielsweise der Wert der Kenngröße sein, der beiInbetriebnahme des Riementriebs eingestellt wurde oder der zuletzt bestimmte Wert der Kenn¬größe oder der Wert der Kenngröße, bei dem die Riemenvorspannung den optimalen Einstell¬wert, insbesondere gemäß der Erfindung, besitzt. Durch das Verfahren kann auf einfache Wei¬se eine permanente Qualitätsüberwachung der Riemenvorspannung realisiert werden. Aucheine Langzeitüberwachung der Riemenvorspannung ist denkbar. Wird als Ausgangswert derKenngröße 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.

[0026] Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Riemenantriebs, ist,insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durch¬zuführen.

[0027] Auch die Implementierung der Erfindung in Form von Software ist vorteilhaft, da diesbesonders geringe Kosten ermöglicht, insbesondere wenn eine ausführende Recheneinheitnoch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträ¬ger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten,Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programmsüber Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.

[0028] Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibungund der beiliegenden Zeichnung.

[0029] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläu¬ternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderenKombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegendenErfindung zu verlassen.

[0030] Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematischdargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrie¬ben.

FIGURENBESCHREIBUNG

[0031] Figur 1 zeigt schematisch einen Zahnriementrieb.

[0032] Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Verfahrens zum Bestimmen eines Ein¬ stellwerts für eine Riemenvorspannung in einem Riementrieb.

[0033] Figur 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Verfahrens zur Überwachung der Rie¬ menvorspannung eines Riementriebs.

[0034] Figur 4a - 4c zeigen das Frequenzspektrum einer ausgewerteten Messgröße für unterschiedliche Riemenvorspannungen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

[0035] In Figur 1 ist ein für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneter Riementrieb 100schematisch dargestellt. Der Riementrieb ist als Zahnriementrieb ausgebildet und weist einenZahnriemen 110 auf, welcher zwischen zwei Zahnrädern 120 und 130 zur formschlüssigenKraftübertragung gespannt ist. Das Zahnrad 120 ist mit einem Motor 122 verbunden. Das Zahn¬rad 130 ist mit einem Maschinenaggregat 131, z.B. einer rotierenden Walze, verbunden. DerMotor 122 dient somit zum Antrieb des Maschinenaggregats 131.

[0036] Durch einen Regler 121 wird der Motor 122 geregelt. Der Regler 121 regelt insbesonde¬re die Drehzahl des Motors 122. Der Regler 121 misst dazu den Istwert der Drehzahl n (durch132 illustriert) des Motors 122 und somit die Drehzahl des Zahnrads 120.

[0037] Der Regler 122 ist Bestandteil einer Recheneinheit 140. Die Recheneinheit 140 emp¬fängt z.B. Sollwerte für die Drehzahl des Motors 122 und der Regler 121 regelt die Drehzahldes Motors 122 so, dass der gemessene Istwert der Drehzahl dem vorgegebenen Sollwertentspricht.

[0038] Die Recheneinheit 140 ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindungdazu eingerichtet, einen Einstellwert der Riemenvorspannung des Zahnriemens 110 zu be¬stimmen.

[0039] Die Recheneinheit 140 steht in Kommunikation mit einem Riemenvorspannungssteller150, gekennzeichnet durch das Bezugszeichen 142. Die Recheneinheit 140 übermittelt bei¬spielweise einen Wert der Riemenvorspannung, auf den der Zahnriemen eingestellt werdensoll, an den Riemenvorspannungssteller 150. Der Riemenvorspannungssteller 150 stellt denZahnriemen 110 auf den übermittelten Wert der Riemenvorspannung ein, indem er beispielwei¬se den Abstand zwischen den Zahnrädern 120, 130 oder die Anstellung einer (nicht dargestell¬ten) Spannrolle gegen den Riemen verändert.

[0040] In Figur 2 ist das Verfahren zum Bestimmen eines Einstellwerts für eine Zahnriemenvor¬spannung in einem Zahnriementrieb nach Figur 1 schematisch als Blockschaltbild dargestellt. InSchritt 10 wird die Riemenvorspannung des Zahnriemens durch den Riemenvorspannungsreg¬ler auf einen Wert eingestellt.

[0041] In Schritt 20 wird der Istwert der Drehzahl des Zahnriementriebs, der von dem Regler122 an die Recheneinheit 140 übermittelt wird, als Messgröße bestimmt. Die Drehzahl wird überdie Zeit gemessen und ist somit ein Zeitsignal aus unabhängigen Augenblickswerten. Durchden Zusammenhang zwischen Riemenvorspannung und Eigenfrequenz des Riemens ist es vonVorteil, eine Kenngröße im Frequenzbereich zu benutzen. In Schritt 30 wird die Drehzahl aus¬gewertet, indem eine Fast-Fourier- Transformation durchgeführt wird. Als ausgewertete Mess¬größe erhält man ein Spektrum im Frequenzbereich. Änderungen der Riemenvorspannungbewirken im Frequenzspektrum Änderungen der Amplituden insbesondere um die Zahnein¬griffsfrequenz herum. Als Zahneingriffsfrequenz wird das Produkt aus Zähneanzahl des Zahn¬rads 120 und Drehzahl des Zahnrads 120 bezeichnet.

[0042] In den Figuren 4a, 4b und 4c sind als Beispiel zwei Frequenzspektren für unterschiedli¬che Riemenvorspannungen dargestellt. Dabei ist eine Intensität I gegen die Frequenz f aufge¬tragen. Der relevante Bereich um die Zahneingriffsfrequenz herum ist in den Figuren 4a, 4b und4c durch das Rechteck hervorgehoben. Figur 4a ist das Frequenzspektrum zugehörig zu einerim Wesentlichen optimal eingestellten Riemenvorspannung dargestellt, in Figur 4b das Fre¬quenzspektrum zugehörig zu einer zu niedrigen Riemenvorspannung, in Figur 4c das Fre¬quenzspektrum zugehörig zu einer zu hohen Riemenvorspannung. Im Falle einer zu hohenoder zu niedrigen Riemenvorspannung ist die Amplitude der Zahneingriffsfrequenz bzw. dasIntegral sehr viel größer als im Fall einer optimalen Riemenvorspannung. Für eine zu hoheRiemenvorspannung sind außerdem die Amplituden der Frequenzen um die Zahneingriffsfre¬quenz herum kleiner als im Fall einer optimalen Riemenvorspannung.

[0043] In Schritt 40 in Figur 2 wird der Wert eines Integrals über das Frequenzspektrum alsKenngröße bestimmt. Als Integrationsbereich wird vorzugsweise der Bereich um die Zahnein¬griffsfrequenz herum gewählt, der in Figur 4 durch das Rechteck hervorgehoben ist. Der Integ¬rationsbereich beinhaltet somit nur die für den Zusammenhang zwischen Riemenvorspannungund Kenngröße besonders relevanten Frequenzen. Für unterschiedliche Riemenvorspannun¬gen ergeben sich unterschiedliche Werte der Kenngröße.

[0044] Alternativ kann das Auswerten der Drehzahl in Schritt 30 auch eine Ordnungstransfor¬mation aufweisen. Die zeitbezogene Drehzahl wird dabei in eine drehzahlbezogene Größe inAbhängigkeit von der Ordnung umgewandelt. Wie auch der Frequenzbereich bietet der Ord¬nungsbereich, welcher von der Drehzahl des Zahnriementriebs bestimmt wird, gleichermaßenVorteile für die Kenngröße. Analog zu der Fast-Fourier-transformierten Drehzahl kann auch auseiner ordnungstransformierten Drehzahl in Schritt 40 die Kenngröße durch Integration übereinen Bereich des Ordnungsspektrums bestimmt werden. Auch im Ordnungsbereich können dieIntegrationsgrenzen so gewählt werden, dass nur über die relevanten Ordnungen integriertwird.

[0045] In Schritt 250 wird ein Zusammenhang zwischen der Kenngröße und der Riemenvor¬spannung bestimmt. Gegebenenfalls muss die Riemenvorspannung variiert werden und fürunterschiedliche Riemenvorspannungen die jeweiligen Werte des Integrals über den Bereichum die Zahneingriffsfrequenz bestimmt werden, um den Zusammenhang zwischen Kenngrößeund Riemenvorspannung präzise zu bestimmen. Dabei weist die Recheneinheit 140 den Rie¬ menvorspannungssteiler 150 an, den Zahnriemen 110 auf eine neue Riemenvorspannungeinzustellen. Dieser Vorgang ist in Figur 2 durch das Bezugszeichen 252 gekennzeichnet. Esversteht sich, dass die Variation auch manuell erfolgen kann.

[0046] Nachdem ein ausreichend großer Bereich der Riemenvorspannung abgedeckt wurde,werden im Schritt 250 die Werte der Integrale als eine Funktion von der Riemenvorspannungausgewertet. Aus dieser Funktion wird der Einstellwert der Riemenvorspannung bestimmt.Vorteilhafterweise ergibt sich der Einstellwert für die Riemenvorspannung aus einem Minimumder Funktion.

[0047] In Figur 3 ist das Verfahren zu Überwachung der Riemenvorspannung in dem Zahnrie¬mentrieb aus Figur 1 schematisch als Blockschaltbild dargestellt. Die Schritte 10, 20, 30 und 40verlaufen analog zu Figur 2. In Schritt 350 wird der Wert des Integrals als Kenngröße ausgewer¬tet und daraus ein Qualitätsparameter bestimmt.

[0048] Der Qualitätsparameter wird dabei vorteilhafterweise als die Differenz zwischen demaktuellen Wert der Kenngröße und einem Ausgangswert oder einem Vorgabewert bestimmt. Fürden 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 desQualitätsparameters insbesondere überwacht werden, ob der Riemen noch optimal gespannt istoder im Laufe der Zeit locker geworden ist und nachjustiert werden muss.

[0049] In Schritt 360 wird überprüft, ob der Qualitätsparameter einen vordefinierten Schwellwerterreicht, z.B. unter- oder überschreitet. Ist dies der Fall, wird in Schritt 371 eine vordefinierteAktion, z.B. das Ausgeben einer Warnmeldung, durchgeführt. Mit Hilfe des Verfahrens kannauch eine Not-Abschaltung realisiert werden. Beziehen sich Qualitätsparameter und Schwell¬wert beispielsweise auf einen kritischen Wert, der nicht überschritten werden darf, kann derZahnriementrieb in Schritt 371 auch automatisch abgeschaltet werden, um z.B. den Riemen¬trieb, den Motor 121 oder die Maschine 131 vor Schäden zu schützen. Vorteilhafterweise kön¬nen auch mehrere Schwellwerte verwendet werden, beispielsweise ein erster Schwellwert, dereine Warnmeldung ausgibt, und ein zweiter Schwellwert, der eine Abschaltung initiiert.

[0050] Erreicht der Qualitätsparameter den Schwellwert nicht, bewegt sich die Riemenvorspan¬nung also im zulässigen Toleranzbereich, wird keine Aktion durchgeführt, sondern es werdennach einem bestimmten Zeitintervall die Schritte 20, 30, 40, 350 und 360 erneut durchgeführt,durch Bezugszeichen 372 gekennzeichnet.

[0051] I m Falle mehrerer Schwellwerte wird beispielsweise bei Erreichen eines ersten Schwell¬wertes die entsprechende Aktion schon im Schritt 360 und nicht erst im Schritt 371 ausgeführt.

Claims (19)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zum Bestimmen eines Einstellwerts für eine Riemenvorspannung in einem Rie¬mentrieb (100), wobei während des Betriebs des Riementriebs (100) eine Messgröße (n)über die Zeit bestimmt wird (20), die Messgröße (n) ausgewertet (30) und daraus eineKenngröße bestimmt wird (40), ein Zusammenhang zwischen der Kenngröße und derRiemenvorspannung bestimmt wird (250) und aus dem bestimmten Zusammenhang derEinstellwert 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 Bewegungs¬größe des Riementriebs (100) durchgeführt wird und ein Sollwert einer Bewegungsgrößedes Riementriebs (100) oder ein Istwert einer Bewegungsgröße des Riementriebs (100)oder eine Differenz zwischen einem Sollwert und einem Istwert einer Bewegungsgröße desRiementriebs (100) als Messgröße (n) bestimmt wird (132).
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 3, wobei eine Position, eine Geschwindigkeit, eineDrehzahl, 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 Integ¬rals über die Abweichungen der Werte der Messgröße vom Mittelwert der Werte der Mess¬größe oder einer mittleren absoluten Abweichung der Werte der Messgröße vom Mittelwertder 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 um¬fasst.
7. 7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Auswerten der Messgröße(30) eine Fourier-Transformation, insbesondere eine Fast-Fourier-Transformation derMessgröße umfasst.
8. 8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen der Kenngröße(40) das Bestimmen eines Werts eines Integrals über einen Bereich der ausgewertetenMessgröße oder eines quadratischen Mittelwerts von Werten der ausgewerteten Messgrö¬ße umfasst.
9. 9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen der Kenngröße(40) in einem abgeschlossenen Intervall der ausgewerteten Messgröße, insbesondere umeine Zahneingriffsfrequenz herum, umfasst.
10. 10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Auswerten der Messgröße(30) eine Filterung der bestimmten Messgröße, insbesondere eine Bandpass-Filterung umeine Zahneingriffsfrequenz herum, umfasst.
11. 11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen des Zusam¬menhangs zwischen der Kenngröße und der Riemenvorspannung (250) ein Variieren derRiemenvorspannung (252) und ein Bestimmen der Kenngröße (40) für mehrere unter¬schiedliche Riemenvorspannungen umfasst.
12. 12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Einstellwert für die Rie¬menvorspannung anhand eines Extremums in dem bestimmten Zusammenhang zwischender Kenngröße und der Riemenvorspannung bestimmt wird.
13. 13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Riemenvorspannung indem Riementrieb (100) auf den Einstellwert eingestellt wird.
14. 14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Riementrieb (100) Teileiner Querschneideranlage oder einer Handlingachse mit Linearschlitten ist.
15. 15. Verfahren zur Überwachung der Riemenvorspannung eines Riementriebs (100), wobeiwährend des Betriebs des Riementriebs (100) eine Messgröße (n) über die Zeit bestimmtwird (20), die Messgröße ausgewertet wird (30) und daraus eine Kenngröße bestimmt wird(40), die Kenngröße ausgewertet wird und daraus ein Qualitätsparameter bestimmt wird(350), eine vordefinierte Aktion durchgeführt wird (371), wenn der Qualitätsparameter einenSchwellwert erreicht, wobei der Qualitätsparameter eine Differenz der Kenngröße von ei¬nem Ausgangswert der Kenngröße ist und wobei der Ausgangswert der Kenngröße zu ei¬nem Einstellwert für die Riemenvorspannung gehört, die gemäß einem Verfahren nach ei¬nem der Ansprüche 1 bis 14 bestimmt worden ist.
16. 16. Recheneinheit (140), dazu eingerichtet ein Verfahren nach einem der vorstehenden An¬sprüche durchzuführen.
17. 17. Riementriebmaschine mit einem Riementrieb (100) umfassend eine Recheneinheit (140)nach Anspruch 16.
18. 18. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die eine Recheneinheit (140) veranlassen,ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 durchzuführen, wenn sie auf der Re¬cheneinheit (140), insbesondere nach Anspruch 16, ausgeführt werden.
19. 19. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogrammnach Anspruch 18. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen