DE10150443A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Endlosmetallriemens und nach dem Verfahren hergestellter Endlosmetallriemen - Google Patents

Abstract

Es sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Endlosmetallriemens (6) offenbart, durch welches bzw. durch welche eine Umfangslänge des Riemens dadurch eingestellt wird, indem der Endlosmetallriemen (6) einer Strahlverfestigungsbehandlung unterworfen wird. Beispielsweise geschieht dies durch Messen der Umfangslänge vor der Strahlverfestigungsbehandlung und Bestimmen der Bedingung der Strahlverfestigungsbehandlung auf der Grundlage der gemessenen Länge und/oder durch Messen der Umfangslänge während der Strahlverfestigungsbehandlung und durch Beenden der Strahlverfestigungsbehandlung auf der Grundlage der gemessenen Länge.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Endlosmetallriemens und eine Vorrichtung zur Herstellung des Endlosmetallriemens und einen nach dem Verfahren hergestellten Endlosmetallriemen. Die vorliegende Erfindung ist bei der Herstellung eines Endlosmetallriemens eines CVT (kontinuierlich veränderliches Getriebe) in solcher Weise anwendbar, daß der Riemen einen hohen Genauigkeitsgrad in seiner Umfangslänge erreicht.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Ein Endlosmetallriemen wird auf zwei Rollen für eine Bewegung montiert. Wenn die Bewegung auf einer Rolle stattfindet, wird der Riemen einer Biegezugspannung an dessen äußerer Umfangsfläche ausgesetzt. Wenn der Riemen die Rolle zur nächsten Rolle hin verläßt, wird der Riemen gerade gerichtet und wird von der Zugspannung an seiner Außenumfangsfläche entlastet, was zu einem Biegevorgang führt. Während der Bewegung wird somit die äußere Umfangsfläche des Riemens wiederholt einer Zugspannung unterworfen, und zwar durch den Biegevorgang. Es ist daher wünschenswert, die Ermüdungsfestigkeit des Riemens gegenüber solchen wiederholten Zugspannungen zu verbessern.

Die offengelegten japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 61-42402 und 63-96258 schlagen einen Endlosmetallriemen vor, der die Ermüdungsfestigkeit an dessen Außenumfangsfläche verbessert. Spezifischer ausgedrückt, wird lediglich die Außenumfangsfläche des Endlosmetallriemens einer Strahlverfestigung unterzogen, um eine kompressive Restspannung an der Außenumfangsfläche zu erzeugen, wodurch die Ermüdungsfestigkeit verbessert wird.

Bei einem Endlosmetallriemen, der aus einem dünnen Metallblech hergestellt wurde, besitzt eine plastische Verformungsschicht, die benachbart zu jeder der äußeren und inneren Umfangsflächen ausgebildet ist, eine Dicke (z. B. etwa 20-25 µm), die im Hinblick auf die relativ kleine Gesamtdicke (z. B. etwa 0,2 mm) des Riemens nicht vernachlässigbar ist. Demzufolge leidet der Endlosmetallriemen an unerwünschten Änderungen in seiner Gesamtkonfiguration, wie beispielsweise einer Zunahme (z. B. ca. 2 mm) seiner Umfangslänge (z. B. etwa 720 mm), und an einer Änderung von dessen Balligkeitswert R. Der Balligkeitswert R wird durch einen Krümmungsradius des Riemens in dem Querschnitt in einer Ebene senkrecht zur Umfangsrichtung wiedergegeben, wie dies in der Querschnittsansicht von Fig. 1B dargestellt ist, die gemäß einem Schnitt entlang der Linie 1B-1B in der perspektivischen Ansicht von Fig. 1 genommen ist.

Der Endlosmetallriemen muß gewöhnlich eine hohe geometrische Genauigkeit und Abmaßgenauigkeiten erfüllen, und zwar in bezug auf die Umfangslänge und den Balligkeitswert R. Wenn jedoch die Strahlverfestigungsbehandlung bei dem Endlosmetallriemen angewendet wird, so verursacht diese eine Variation in der Abmaßgenauigkeit, die zu einer Variation in der Abmaßgenauigkeit des Riemens vor dem Strahlverfestigungsvorgang noch hinzukommt, was zu Funktionsproblemen des Riemens als Endprodukt führt.

Die Genauigkeit der Umfangslänge des Endlosmetallriemens ist extrem wichtig, speziell dort, wo der Riemen als Endprodukt aus einem vielschichtigen Riemen besteht, der aus einer Vielzahl von Endlosmetallschichten gebildet ist (z. B. neun Schichten). Dort, wo die Toleranz eines Spaltes oder eines Zwischenraumes zwischen den benachbarten Schichten 10 µm als Beispiel beträgt, liegt die Toleranz einer Variation in der Umfangslänge des Riemens bei ca. 60 µm, was das 2π-fache der Toleranz des Spaltes ist.

Bei der Strahlverfestigungsbehandlung ist die Strahlverfestigungsintensität (definiert durch die Ausstoßgeschwindigkeit und die Dichte der Strahlverfestigungsteilchen) unstabil, und zwar bei den Anfangs- und Endperioden der Strahlverfestigungsoperation. Eine Variation oder Schwankung in der Strahlverfestigungsintensität bei dem Strahlverfestigungszyklus führt zu einer örtlichen Verschlechterung der geometrischen Genauigkeit und der Abmaßgenauigkeit des Riemens, wie beispielsweise zu einer örtlichen Schwankung oder Variation der Umfangslänge und einer örtlichen Variation oder Schwankung des Balligkeitswertes R (Krümmungsradius im Querschnitt senkrecht zur Umfangsrichtung), da der Endlosmetallriemen eine kleine Dicke besitzt und leicht verformbar ist und da die Strahlverfestigungsoperation durchgeführt wird, während sich der Riemen dreht.

Die lokale Verschlechterung der geometrischen Genauigkeit und der Abmaßgenauigkeit des Endlosmetallriemens wird ferner durch eine Variation oder Schwankung in der Drehgeschwindigkeit des Riemens während der Strahlverfestigungsbehandlung verursacht. Dort, wo der Endlosmetallriemen während des Strahlverfestigungsvorganges auf den Rollen schlüpft, die für die Strahlverfestigungsbehandlung verwendet werden, erreichen die geometrische Genauigkeit und die Abmaßgenauigkeit des Riemens speziell große lokale Schwankungen.

Daher leidet ein Gerät zur Herstellung eines Endlosmetallriemens, wie es in den oben angeführten Veröffentlichungen offenbart ist, an einer relativ geringen Zuverlässigkeit in bezug auf die geometrische Genauigkeit und die Abmaßgenauigkeit des Riemens.

Im Hinblick auf die oben erläuterten Nachteile wurden eine Vielzahl von Endlosmetallschichten vorbereitet, um einen Vielschicht-Endlosmetallriemen herzustellen, indem ausgewählte Schichten solcher Endlosmetallschichten zusammengefügt wurden, derart, daß die Umfangslängen der ausgewählten Schichten einen Unterschied innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereiches haben. Jedoch erfordert dieses Verfahren einen großvolumigen Vorrat an Endlosmetallschichten und leidet auch an einem extrem niedrigen Herstellungswirkungsgrad.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Endlosmetallriemens zu schaffen, welches zu einer verbesserten Genauigkeit der Umfangslänge des Riemens führt, während dieser einer Strahlverfestigungsbehandlung unterzogen wird, die in herkömmlicher Weise eine Quelle für die Verschlechterung der Abmaßgenauigkeit des Riemens darstellt. Andere Ziele der Erfindung bestehen darin, ein Gerät oder Vorrichtung anzugeben, um das Verfahren zu praktizieren und auch einen verbesserten Endlosmetallriemen zu schaffen, der mit Hilfe des Verfahrens hergestellt wurde.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Endlosriemens geschaffen, bei dem eine Strahlverfestigungsbehandlung an dem Endlosmetallriemen angewendet wird, wobei die Strahlverfestigungsbehandlung einen Zustand der Strahlverfestigungsbehandlung enthält, der dazu dient, die Umfangslänge des Endlosmetallriemens einzustellen.

Das folgende sind bevorzugte Beispiele des vorliegenden Verfahrens:

• 1. Ein Verfahren, bei dem die Umfangslänge des Endlosmetallriemens vor der Strahlverfestigungsbehandlung gemessen wird und der Zustand der Strahlverfestigungsbehandlung auf der Grundlage der gemessenen Umfangslänge, also der vor der Strahlverfestigungsbehandlung gemessenen Umfangslänge, bestimmt wird, um dadurch die Umfangslänge des Endlosmetallriemens einzustellen.
• 2. Ein Verfahren, bei dem die Umfangslänge des Endlosmetallriemens gemessen wird, während der Endlosmetallriemen der Strahlverfestigungsbehandlung unterworfen wird, und wobei die Strahlverfestigungsbehandlung auf der Grundlage der während der Strahlverfestigungsbehandlung gemessenen Umfangslänge beendet wird, um dadurch die Umfangslänge des Endlosmetallriemens einzustellen.
• 3. Ein Verfahren, bei dem die Strahlverfestigungsteilchen daran gehindert werden, auf den Endlosmetallriemen für eine vorbestimmte Zeitdauer aufzuschlagen, und zwar nach dem Verstreichen eines Momentes der Initialisierung des Ausstoßes der Strahlverfestigungsteilchen.
• 4. Ein Verfahren, bei dem die Strahlverfestigungsbehandlung ausgeführt wird, während der Endlosmetallriemen in Drehung gehalten wird, so daß er sich auf einer Antriebsrolle und einer angetriebenen Rolle bewegt und wobei die Strahlverfestigungsbehandlung unterbrochen wird, wenn ein Schlupfvorgang des Endlosmetallriemens auf wenigstens einer der Rollen gemäß der Antriebsrolle und der angetriebenen Rolle detektiert wird.

Das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung verwendet eine Strahlverfestigungsbehandlung nicht nur zu dem Zweck, die Ermüdungsfestigkeit des Endlosmetallriemens zu verbessern, sondern auch zu dem Zweck, um eine Feineinstellung der Umfangslänge des Endlosmetallriemens vorzunehmen. Die Umfangslänge des Endlosmetallriemens wird dadurch eingestellt, indem der Zustand oder die Art der Strahlverfestigungsbehandlung (z. B. die Strahlverfestigungszeit) eingestellt wird. Somit ermöglicht das vorliegende Verfahren die Erzielung eines verbesserten Wirkungsgrades bei der Herstellung des Endlosmetallriemens bei gleichzeitig verbesserter Genauigkeit von dessen Umfangslänge.

Beispielsweise wird die Strahlverfestigungszeitdauer als Zustand, der einzustellen ist, ausgewählt. Ein Studium einer Änderung der Umfangslänge auf der Grundlage der Strahlverfestigungszeit hat ergeben, daß die Zunahmerate der Umfangslänge des Riemens allmählich mit Zunahme der Zeitdauer abnimmt, während welcher die Strahlverfestigungsteilchen gegen den Endlosmetallriemen ausgestoßen werden. Es wurde auch festgestellt, daß eine Zunahme der restlichen kompressiven Spannung, die auf die Oberfläche des Endlosmetallriemens wirkt, eine Sättigung zu einem relativ frühen Zeitpunkt während der Strahlverfestigungsbehandlung erreicht (ca. 9 Sekunden nach dem Moment der Initialisierung der Behandlung), und daß die Ermüdungsfestigkeit des Riemens, die einen hohen Grad einer Korrelation hinsichtlich der restlichen kompressiven Spannung besitzt, in ausreichender Weise durch die Strahlverfestigungsbehandlung für eine vergleichsweise kurze Zeitdauer (z. B. 9 Sekunden) erhöht werden kann. Demzufolge kann die Umfangslänge des Endlosmetallriemens fein eingestellt werden, während gleichzeitig eine hohe bzw. zufriedenstellende Ermüdungsfestigkeit des Endlosmetallriemens aufrechterhalten wird, indem die Strahlverfestigungsbehandlung selbst dann noch fortgesetzt wird, wenn eine zufriedenstellende Ermüdungsfestigkeit erhalten worden ist, indem man beispielsweise die Strahlverfestigungsbehandlung für 9 Sekunden oder mehr fortsetzt und die Strahlverfestigungsbehandlung bei einem geeigneten Zeitpunkt beendet, bei dem die Zunahmerate der Umfangslänge ausreichend niedrig liegt. In jedem Fall muß die Feineinstellung der Umfangslänge dadurch erzielt werden, indem die zusätzliche Strahlverfestigungszeit eingestellt wird, die auf die minimale Strahlverfestigungszeit (z. B. 9 Sekunden) eingestellt wird, die erforderlich ist, um die ausreichende Ermüdungsfestigkeit des Riemens sicherzustellen.

Da das vorliegende Verfahren die Einstellung der Umfangslänge von jedem Riemen durch Einstellen des Zustandes oder Bedingung der Strahlverfestigungsbehandlung erlaubt, läßt sich der Endlosmetallriemen, der mit Hilfe dieses Verfahrens hergestellt wurde, als geeignetes Element für einen vielschichtigen Endlosmetallriemen verwenden, der eine Vielzahl an Elementen in Form von vielen Endlosmetallschichten enthält. Daher erlaubt dieses Verfahren eine Verbesserung des Wirkungsgrades bei der Herstellung solch eines vielschichtigen Endlosmetallriemens, ohne daß dabei ein großes Vorratsvolumen an Endlosmetallschichten erhalten werden muß, wie dies beim Stand der Technik erforderlich ist (bei dem eine Auswahl einer Gruppe von Endlosmetallschichten erforderlich ist, deren Umfangslängen nahezu untereinander gleich sind).

Gemäß dem Verfahren (1), welches oben beschrieben ist, wird die Umfangslänge des Endlosmetallriemens vor der Strahlverfestigungsbehandlung gemessen, um einen vorbestimmten Zunahmebetrag der Umfangslänge, gemessen in bezug auf eine vorbestimmte Umfangslänge, zu erhalten. Beispielsweise kann die erforderliche Strahlverfestigungszeitdauer (während welcher die Strahlverfestigungsteilchen gegen den Endlosmetallriemen ausgestoßen werden) auf der Grundlage des vorbestimmten Zunahmebetrages der Umfangslänge bestimmt werden und auch in Einklang mit einer vorbestimmten Beziehung (z. B. einer Beziehung, die in dem Graphen von Fig. 4, die weiter unten beschrieben wird, veranschaulicht ist) zwischen dem Zunahmebetrag der Umfangslänge und der vorbestimmten Strahlverfestigungszeitdauer bestimmt werden. Indem man die Strahlverfestigungsbehandlung für die in dieser Weise bestimmte Zeitdauer durchführt, kann die Umfangslänge des Riemens auf einen vorbestimmten Wert fein eingestellt werden.

Gemäß dem oben beschriebenen Verfahren (2) wird die Umfangslänge des Endlosmetallriemens fortlaufend während der Strahlverfestigungsbehandlung gemessen und die Strahlverfestigungsbehandlung wird beendet, wenn die gemessene Umfangslänge gleich dem vorbestimmten Wert geworden ist. Wenn die vorbestimmte gleiche Beziehung zwischen dem Zunahmebetrag der Umfangslänge und der vorbestimmten Strahlverfestigungszeitdauer bei dem Verfahren (1), welches oben beschrieben ist, verwendet wird, kann die Umfangslänge des Endlosmetallriemens nach der Strahlverfestigungsbehandlung von dem vorbestimmten Wert abweichen, was von dem Zustand oder der Bedingung abhängt, welcher der Endlosmetallriemen ausgesetzt wurde, und zwar bei einer Nitrierbehandlung oder einer Softnitrierbehandlung vor der Strahlverfestigungsbehandlung. Bei dem Verfahren (2), bei dem die Strahlverfestigungsbehandlung beendet wird, wenn die Umfangslänge des Endlosmetallriemens, die fortlaufend während der Strahlverfestigungsbehandlung gemessen wird, gleich geworden ist mit dem vorbestimmten Wert, wird die endgültige Umfangslänge des Riemens nicht durch den Zustand oder Bedingung der Nitrierung oder Softnitrierungsbehandlung vor der Strahlverfestigungsbehandlung beeinflußt, so daß die endgültige Umfangslänge mit Hilfe der Strahlverfestigungsbehandlung fein eingestellt werden kann.

Gemäß dem oben beschriebenen Verfahren (3) werden die Strahlverfestigungsteilchen, die von einer Ausstoßdüse ausgestoßen werden, daran gehindert, auf den Endlosmetallriemen für eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Moment der Initialisierung des Ausstoßes der Strahlverfestigungsteilchen aus der Ausstoßdüse aufzuschlagen. Dieses Verfahren beherrscht eine Schwankung oder Instabilität der Strahlverfestigungsintensität, die eine Schwankung in der geometrischen Genauigkeit und der Abmaßgenauigkeit des Endlosmetallriemens bewirken kann. Demzufolge stellt das vorliegende Verfahren eine hohe Zuverlässigkeit der geometrischen Genauigkeit und der Abmaßgenauigkeit des Riemens sicher.

Gemäß dem oben beschriebenen Verfahren (4) wird das Schlupfen des Endlosmetallriemens auf der Rolle detektiert und es wird die Strahlverfestigungsbehandlung dann beendet, wenn das Schlupfen des Endlosmetallriemens detektiert worden ist. Dieses Verfahren verhindert eine Schwankung in der geometrischen Genauigkeit und in der Abmaßgenauigkeit des Endlosmetallriemens auf Grund einer unstabilen Drehung des Riemens. Demzufolge stellt das vorliegende Verfahren eine hohe Zuverlässigkeit der geometrischen Genauigkeit und der Abmaßgenauigkeit des Riemens sicher.

Beispielsweise kann das oben beschriebene Verfahren anhand einer der folgenden Vorrichtungen praktiziert werden:

• 1. Eine Vorrichtung umfaßt wenigstens zwei Rollen, auf denen der Endlosmetallriemen unter einer Spannung rotiert, umfaßt eine Ausstoßdüse zum Ausstoßen von Strahlverfestigungsteilchen gegen den Endlosmetallriemen während der Drehung des Endlosmetallriemens und während der Strahlverfestigungsbehandlung, und ein Instrument zum Messen einer Änderung einer Umfangslänge des Endlosmetallriemens während der Strahlverfestigungsbehandlung.
• 2. Eine Vorrichtung umfaßt wenigstens zwei Rollen, auf denen der Endlosmetallriemen unter einer Spannung rotiert, eine Ausstoßdüse zum Ausstoßen von Strahlverfestigungsteilchen gegen den Metallriemen während der Drehung des Endlosmetallriemens während der Strahlverfestigungsbehandlung, und eine Blockiereinrichtung, um zu verhindern, daß die Strahlverfestigungsteilchen auf den Endlosmetallriemen aufschlagen können.
  Beispielsweise umfaßt die Vorrichtung (2) eine Blockiereinrichtung, die oben beschrieben wurde, in Form eines der folgenden Geräte (3) oder (4).
• 3. Eine Vorrichtung, bei der die Blockiereinrichtung eine Abschlußeinrichtung enthält, um die Strahlverfestigungsteilchen zu blockieren, um das Ausstoßen der Strahlverfestigungsteilchen zu verhindern und das Aufschlagen derselben auf den Endlosmetallriemen zu verhindern.
• 4. Eine Vorrichtung, bei der die Blockiereinrichtung eine Pfad- oder Bahnänderungseinrichtung enthält, um die Bewegungsbahn der Strahlverfestigungsteilchen zu ändern, derart, daß die Strahlverfestigungsteilchen den Endlosmetallriemen nicht erreichen.
• 5. Eine Vorrichtung umfaßt wenigstens zwei Rollen, um den Endlosmetallriemen unter einer Spannung rotieren zu lassen, eine Ausstoßdüse, um die Strahlverfestigungsteilchen gegen den Metallriemen während der Drehung des Endlosmetallriemens und während der Strahlverfestigungsbehandlung auszustoßen, und umfaßt eine Detektoreinrichtung zum Detektieren eines Schlupfes des Endlosmetallriemens auf wenigstens einer der zwei Rollen.

Bei dem Gerät (1), welches oben beschrieben ist, kann eine Änderung der Umfangslänge des Endlosmetallriemens während der Strahlverfestigungsbehandlung gemessen werden, so daß die Strahlverfestigungsbehandlung beendet werden kann, wenn die gemessene Umfangslänge gleich dem vorbestimmten Wert geworden ist.

Bei den Vorrichtungen (2)-(4), die oben beschrieben sind, ist die Blockiereinrichtung vorgesehen, um zu verhindern, daß die Strahlverfestigungsteilchen auf den Endlosmetallriemen aufschlagen können. Diese Anordnung beherrscht eine Schwankung oder Instabilität der Strahlverfestigungsintensität, die eine Schwankung oder Variation in der geometrischen Genauigkeit und der Abmaßgenauigkeit des Endlosmetallriemens verursachen könnte.

Demzufolge stellt das vorliegende Verfahren eine hohe Zuverlässigkeit hinsichtlich der geometrischen Genauigkeit und der Abmaßgenauigkeit des Riemens sicher.

Bei der Vorrichtung (5), die oben beschrieben ist, ist die Detektoreinrichtung vorgesehen, um den Schlupf des Endlosmetallriemens auf den Rollen zu detektieren, so daß die Strahlverfestigungsbehandlung unterbrochen wird, wenn ein Schlupf des Endlosmetallriemens detektiert wird. Diese Vorrichtung verhindert eine Schwankung oder Variation in der geometrischen Genauigkeit und in der Abmaßgenauigkeit des Endlosmetallriemens auf Grund einer unstabilen Rotation des Riemens. Demzufolge stellt die vorliegende Vorrichtung eine hohe Zuverlässigkeit der geometrischen Genauigkeit und der Abmaßgenauigkeit des Riemens sicher.

Die vorliegende Erfindung schafft auch einen Endlosmetallriemen, der gemäß dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurde.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die oben angegebenen Ziele und weiteren Ziele, Merkmale und Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung der Erfindung ergeben sich klarer aus einem Studium der folgenden detaillierten Beschreibung von momentan bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:

Fig. 1A eine perspektivische Ansicht eines Endlosmetallriemens veranschaulicht;

Fig. 1B eine Querschnittsansicht des Endlosmetallriemens gemäß der Linie 1B-1B von Fig. 1A veranschaulicht;

Fig. 2 eine Draufsicht einer Vorrichtung veranschaulicht, um ein Verfahren zur Herstellung des Endlosmetallriemens gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchzuführen;

Fig. 3 eine Frontaufrißansicht der Vorrichtung von Fig. 2 veranschaulicht;

Fig. 4 ein Graph ist, der Änderungen in der Umfangslänge und der Restspannung des Endlosmetallriemens veranschaulicht, und zwar gemäß dem Herstellungsverfahren für den Riemen entsprechend der ersten und der zweiten Ausführungsform;

Fig. 5 ein Graph ist, der die Beziehungen zwischen der Amplitude der Spannung und der Zahl der Wiederholungen veranschaulicht, wenn der Endlosmetallriemen Strahlverfestigungsbehandlungen zu unterschiedlichen Zeiten bei dem Verfahren zur Herstellung der ersten und der zweiten Ausführungsform unterworfen wurde;

Fig. 6 eine Ansicht ist, die Verteilungen einer Spannung in der Richtung der Dicke des Endlosmetallriemens bei jedem Schritt gemäß einem Aufbringen einer Vorbelastung, einem Schritt der Durchführung einer Strahlverfestigungsbehandlung und einem Schritt der Beseitigung der Vorbelastung bei dem Verfahren zur Herstellung der ersten und der zweiten Ausführungsform veranschaulicht;

Fig. 7 eine Seitenaufrißansicht (Draufsicht) einer Vorrichtung zur Herstellung eines Endlosmetallriemens gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;

Fig. 8 ein Graph ist, der einen Unterschied zwischen Variationen des Balligkeitswertes R des Endlosmetallriemens veranschaulicht, dort, wo eine Blende jeweils vorhanden ist und fehlt, wenn der Riemen durch die Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung behandelt wird;

Fig. 9 eine Seitenaufrißansicht (Draufsicht) einer Vorrichtung zur Herstellung eines Endlosmetallriemens gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung wiedergibt;

Fig. 10 eine Seitenaufrißansicht (Draufsicht) einer Vorrichtung zur Herstellung eines Endlosmetallriemens gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 11 einen Graphen veranschaulicht, der einen Unterschied zwischen den Änderungsbeträgen der Umfangslänge des Endlosmetallriemens angibt, und zwar bei dem Fall, bei welchem der durch die Vorrichtung behandelte Riemen als normal und als fehlerhaft oder defekt (zum Schlupf neigend) festgestellt wurde; und

Fig. 12 einen Endlosmetallriemen veranschaulicht, der in einen Vielfachringzustand verformt wurde.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Fig. 1 bis 12 beschreiben ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Endlosmetallriemens.

Zuerst wird das Prinzip der vorliegenden Erfindung erläutert, welches für alle Ausführungsformen, die weiter unten erläutert werden, gemeinsam zutrifft. Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Endlosmetallriemens gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein dünner Metallstreifen an seinen sich gegenüberliegenden Enden zusammengeschweißt, um den Endlosmetallriemen 6 zu bilden. Beispielsweise wird der Endlosmetallriemen 6 aus einem Maraging-Stahl hergestellt und besitzt eine Dicke von ca. 0,2 mm, eine Breite von ca. 12 mm und eine Umfangslänge von ca. 720 mm.

Dann wird der Endlosmetallriemen 6 einer Oberflächenhärtungsbehandlung, wie beispielsweise einer Nitrierung oder Softnitrierbehandlung unterzogen. Durch diese Behandlung wird der Endlosmetallriemen 6 mit einer Nitridschicht mit einer Dicke von etwa 25 µm versehen, was als Beispiel angeführt sei.

Daran anschließend wird der Endlosmetallriemen 6 einer Strahlverfestigungsbehandlung unterworfen, um dessen Ermüdungsfestigkeit zu verbessern. Wenn ein Endlosmetallriemen der Strahlverfestigungsbehandlung lediglich seiner äußeren Umfangsfläche unterworfen wird, neigt der Riemen dazu, sich ausgeprägt in einen Vielfachreifenzustand zu verformen oder leidet an einer Vielfachreifenverformung, wie dies bei 6' in Fig. 12 angezeigt ist. Um diese Vielfachreifenverformung zu vermeiden, wird der Endlosmetallriemen 6 sowohl auf seiner inneren Umfangsfläche als auch auf seiner Umfangsfläche einer Strahlverfestigungsbehandlung unterzogen, und zwar gemäß dem Prinzip nach der vorliegenden Erfindung. Es ist zu bevorzugen, eine sog. "Spannungsverfestigung" zu bewirken, bei der Endlosmetallriemen 6 einer Strahlverfestigungsbehandlung in einem vorgespannten Zustand unterworfen wird, nämlich unter einer Vorlast in Form einer Zugspannung, die auf die Oberfläche des Riemens 6 wirkt bzw. auf diese aufgebracht wird. Jedoch ist die Spannungsverfestigung nicht wesentlich.

Beispielsweise wird die Strahlverfestigungsbehandlung anhand der folgenden Bedingungen durchgeführt:

• - Vorbelastungsradius der Krümmung R: 20 mm
• - Ausstoßluftdruck: 0,3 Mpa
• - Durchmesser der Strahlverfestigungsteilchen: 70 µm
• - Härte der Strahlverfestigungsteilchen: HV700
• - Die Strahlverfestigungsbedingung ist für die innere Umfangsfläche die gleiche wie für die äußere Umfangsfläche des Endlosmetallriemens 6.

Die Umfangslänge des Endlosmetallriemens 6 kann dadurch fein eingestellt werden, indem man in geeigneter Weise die spezifische Strahlverfestigungsbedingung steuert (z. B. die Strahlverfestigungszeit, den Ausstoßluftdruck, die Menge der Strahlverfestigungsteilchen, Durchmesser und Härte der Strahlverfestigungsteilchen), jedoch insbesondere der Strahlverfestigungszeit bzw. Zeitdauer.

Die Strahlverfestigungsbehandlung wird mit Hilfe einer Vorrichtung durchgeführt, die in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, die eine Antriebsrolle 1, eine erste angetriebene Rolle 3 und eine zweite angetriebene Rolle 2 umfaßt. Die erste angetriebene Rolle 3 ist dafür vorgesehen, um eine Vorlast in Form einer Zugspannung auf die innere Umfangsfläche des Endlosmetallriemens 6 aufzubringen, während die zweite angetriebene Rolle 2 dafür vorgesehen ist, um die Vorlast auf die äußere Umfangsfläche aufzubringen. Die Vorrichtung enthält ferner eine Ausstoßdüse 5 (Hilfsausstoßdüse zum Ausstoßen von Strahlverfestigungsteilchen 15 gegen einen Abschnitt der inneren Umfangsfläche des Endlosmetallriemens 6, welcher Abschnitt sich in Kontakt mit der ersten angetriebenen Rolle 3 befindet), und mit einer Ausstoßdüse 4 (Hauptausstoßdüse) zum Ausstoßen der Strahlverfestigungsteilchen 15 gegen einen Abschnitt der äußeren Umfangsfläche des Riemens 6, welcher Abschnitt sich in Kontakt mit der zweiten angetriebenen Rolle 2 befindet. Auf der ersten angetriebenen Rolle 3 wird der Riemen 6 entlang einer Kurve in einer Richtung gebogen, entgegen der Richtung, in welcher der Riemen 6 auf der zweiten angetriebenen Rolle 2 gebogen wird, so daß die Zugspannung auf die innere Umfangsfläche des Riemens 6 bei der ersten angetriebenen Rolle 3 aufgebracht wird und auf die äußere Umfangsfläche bei der zweiten angetriebenen Rolle 2 aufgebracht wird. Die Ausstoßdüsen 4, 5 für die äußere und die innere Umfangsfläche des Riemens 6 sind unabhängig voneinander betreibbar, um die Strahlverfestigungsoperationen zu gesteuerten Zeitlagen bzw. Zeiten zu steuern.

Die Hilfsausstoßdüse 5 ist so gelegen und ausgerichtet, daß die Ausstoßbahn der Strahlverfestigungsteilchen 15 zwischen dem Ausstoßende der Ausstoßdüse 5 und dem Abschnitt des Riemens 6, der sich in Kontakt mit der ersten angetriebenen Rolle 3 befindet, entweder nach oben hin oder nach unten hin um einen geeigneten Winkel θ, wie beispielsweise 30°, geneigt ist, und zwar in bezug auf die horizontale Ebene, um eine Interferenz der Strahlverfestigungsteilchen 15 mit einem Abschnitt des Riemens 6 zu verhindern, der allgemein dem Abschnitt gegenüberliegt, welcher sich in Kontakt mit der ersten angetriebenen Rolle 3 befindet und welcher zwischen der Ausstoßdüse 5 und der ersten angetriebenen Rolle 3 gelegen ist. Um eine effektive Komponente V.cos θ einer Ausstoßgeschwindigkeit V der Strahlverfestigungsteilchen 15 zu maximieren, ist es wünschenswert, den Neigungswinkel θ des Ausstoßpfades oder der Ausstoßbahn der Strahlverfestigungsteilchen 15 zu minimieren, und zwar unter Vermeidung der oben angesprochenen Interferenz der Strahlverfestigungsteilchen 15 mit dem Riemen 6. Dort, wo die Vorrichtung dazu befähigt ist, die Strahlverfestigungsteilchen 15 mit einer ausreichend hohen Geschwindigkeit V aus der Düse 5 auszustoßen, ist es nicht erforderlich, den Neigungswinkel θ einzuschränken.

Dem Endlosmetallriemen 6 wird eine geeignete Spannung mit Hilfe einer Feder 11 erteilt, um eine Reibungskraft zwischen dem Riemen 6 und der Antriebsrolle 1 zu erzeugen, die ausreichend bemessen ist, um ein Schlupfen des Riemens 6 auf der Antriebsrolle 1 zu verhindern, und ist auch beträchtlich kleiner als die Vorlast, die mit Hilfe der angetriebenen Rollen 2, 3 auf den Riemen 6 aufgebracht wird. Die zweite angetriebene Rolle 2 ist drehbar an einer bewegbaren Basis 10 montiert, welche mit der Feder 11 verbunden ist, wie dies in Fig. 3 veranschaulicht ist, so daß die Vorspannkraft der Feder 11 auf den Riemen 6 wirkt, und zwar als Zugkraft. (Die bewegbare Basis 10 kann so bewegt werden, daß sie gleitet.) Die erste angetriebene Rolle 3 an der Position, bei der der Riemen 6 der Strahlverfestigungsbehandlung unterworfen wird, und zwar an seiner inneren Umfangsfläche, ist drehbar an einer stationären Basis 7 angebracht und an dieser befestigt, an welcher eine Antriebswelle 13 der Antriebsrolle 1 montiert ist. Die Antriebswelle 13 wird durch einen Servomotor 12 angetrieben. Dort, wo die erforderliche geometrische Genauigkeit und Abmaßgenauigkeit des Riemens 6 des Endproduktes nicht so hoch liegen, kann der Servomotor 12 durch einen Motor eines anderen herkömmlichen Typs ersetzt werden. Die Düsen 4, 5 sind mit einem Ausstoßmechanismus eines Direktdruckluftgebläsetyps (nicht gezeigt) verbunden. Jedoch kann der Ausstoßmechanismus auch vom Ventilationsluftblastyp, Propellertyp oder von irgendeinem anderen Typ sein.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Endlosmetallriemen 6 einer sog. "Spannungsverfestigung" unterworfen, das heißt die Strahlverfestigungsbehandlung, die vorgenommen wird, wird unter einer Vorspannung bzw. Vorspannungszustand durchgeführt, und zwar mit einer Vorlast in Form einer Zugspannung, die auf diesen ausgeübt wird. Jedoch braucht die Strahlverfestigungsbehandlung nicht die Spannungsverfestigung zu sein.

Das Prinzip der Spannungsverfestigung wird nun unter Hinweis auf Fig. 6 erläutert.

Wenn ein Abschnitt des Endlosmetallriemens 6 auf jeder Rolle 1, 2, 3 wandert bzw. sich auf dieser bewegt, so wird dieser Abschnitt gebogen und es wirkt eine Vorlast A in Form einer Zugspannung auf die Außenseite der Biegung und in Form einer kompressiven Biegespannung auf der Innenseite des Bandes bzw. Biegung. In diesem vorgespannten Zustand wird dann der Riemen 6 der Strahlverfestigungsbehandlung unterworfen. Die Strahlverfestigungsteilchen 15 werden gegen die Abschnitte des Riemens 6 ausgestoßen, an denen die Vorspannungsbiegespannung wirkt. In Fig. 6 geben "V" und "eV" die Ausstoßgeschwindigkeit und eine Rückschlaggeschwindigkeit der Strahlverfestigungsteilchen 15 wieder. Ein Oberflächenabschnitt des Riemens 6, gegen welchen die Strahlverfestigungsteilchen 15 ausgestoßen wurden, wird verlängert und es wird eine Restkompressionsspannung B in dem verlängerten Oberflächenabschnitt erzeugt. Der Abschnitt des Riemens 6, der einer Strahlverfestigungsbehandlung unterworfen worden ist und der die Rollen 1, 2 und 3 verlassen hat, wird dann gerade gerichtet und die Vorlast in Form der Vorspannungsbiegespannung wird von diesem gerade gerichteten Abschnitt entfernt. Als ein Ergebnis wird eine kompressive Biegespannung entsprechend der beseitigten Zugbiegespannung A zu der restlichen kompressiven Spannung B hinzuaddiert, so daß eine große restliche kompressive Spannung C erzeugt wird, die aus einer Summe dieser Spannungen A und B besteht. Daher ist bei der Spannungsverfestigung die größer erzeugte restliche kompressive Spannung um einen Betrag, welcher der Zugvorlast A entspricht, größer als bei der herkömmlichen Strahlverfestigungsbehandlung, bei der die Zugvorbelastung A nicht auf den Riemen 6 aufgebracht wird. Daher wird die Ermüdungsfestigkeit des Riemens 6, welcher der Spannungsverfestigung gemäß der vorliegenden Erfindung unterworfen wurde, in vorteilhafter Weise verbessert.

Zum Zwecke einer Feineinstellung des Endlosmetallriemens 6 wird eine Änderung in der Umfangslänge des Riemens 6 auf der Grundlage eines Abstandes zwischen den Achsen der Antriebswelle 13 und einer Antriebswelle 14 für die zweite angetriebene Rolle 2 gemessen. Speziell wird ein Arm 9 an der bewegbaren Basis 10 befestigt und es wird ein Abstand der Bewegung des Armes 9 durch einen Wählindikator 8 gemessen, der an der stationären Basis 7 befestigt ist. Es wird eine Ablesung des Wählindikators 9 in Form eines elektrischen Signals erhalten.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die an späterer Stelle beschrieben wird, arbeiten der Arm 9 und der Wählindikator 9 zusammen, um eine Meßvorrichtung zum Messen der Änderung der Umfangslänge des Endlosmetallriemens 6 zu bilden. Diese Meßvorrichtung kann so ausgeführt sein, um die Rate der Änderung der Umfangslänge zu messen oder um direkt den Betrag der Änderung der Umfangslänge zu messen. Dort, wo die Rate der Änderung der Umfangslänge gemessen wird, kann der Änderungsbetrag der Umfangslänge dadurch erhalten werden, indem die Rate der Änderung in bezug auf die Zeit integriert wird, oder auf der Basis der Rate der Änderung erhalten werden und hinkommen zu einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Rate der Änderung und dem Änderungsbetrag. Diese Beziehung wird durch ein gespeichertes Datenspeicherabbild (map) wiedergegeben.

Gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt die Strahlverfestigungsbehandlung nicht nur eine Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit des Riemens 6, sondern auch eine Verbesserung der Feineinstellung der Umfangslänge des Riemens 6.

Ein Endlosmetallriemen, der eine relativ hohe Festigkeit zeitigen soll, wird allgemein einer Oberflächenhärtungsbehandlung, wie beispielsweise einer Nitrierbehandlung und einer Softnitrierbehandlung unterzogen. Jedoch neigt die Oberflächenhärtungsbehandlung dazu, eine Schwankung oder Veränderung in der Umfangslänge des Riemens 6 in bezug auf einen Mittelwert (das heißt 720 mm) zu bewirken. Es ist schwierig, die Schwankung innerhalb von 0,02% der mittleren Umfangslänge von 720 mm, nämlich innerhalb von 0,144 mm, zu halten.

Wenn die herkömmliche Einstellung der Umfangslänge des Riemens 6 vorgenommen wird, indem man beispielsweise den Riemen 6 zieht, um die Schwankung nach der Oberflächenhärtungsbehandlung des Riemens 6 zu beseitigen, leidet der Riemen 6 an Rißbildungen der gehärteten Schicht benachbart zu dessen Oberfläche oder einer Beseitigung der restlichen kompressiven Spannung, was zu einem erheblichen Ausmaß der Reduzierung der Festigkeit des Riemens 6 führt.

Während sich die Schwankung der Umfangslänge des Riemens 6 auf Grund der Strahlverfestigungsbehandlung in einem Bereich von etwa 0,1-0,2% bewegt, neint die Zunahmerate der Umfangslänge dazu, allmählich abzunehmen, und zwar mit Fortsetzung der Strahlverfestigungsbehandlung unter einer konstanten Bedingung, wie dies in Fig. 4 angezeigt ist. Indem man die Strahlverfestigungszeit innerhalb eines Bereiches festlegt, in welchem die Zunahmerate relativ niedrig ist, kann die Umfangslänge auf 0,02% oder niedriger fein eingestellt werden. Spezifisch liegt der Änderungsbetrag der Umfangslänge des Endlosmetallriemens 6 auf Grund der Strahlverfestigungsbehandlung bei ca. 1-3 mm und die Umfangslänge nimmt mit einer Zunahme der Strahlverfestigungszeit zu, während die Zunahmerate der Umfangslänge dazu neigt, mit der Strahlverfestigungszeit bzw. Strahlverfestigungszeitdauer abzunehmen, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Die Zunahmerate der Umfangslänge legt vergleichsweise nach Verstreichen von 9 Sekunden nach dem Initialisierungsmoment der Strahlverfestigungsbehandlung niedrig. Das heißt, die Zunahmerate liegt nicht höher als 0,02%, wenn die Strahlverfestigungszeit in geeigneter Weise auf etwa 9 Sekunden oder länger eingestellt wird, so daß die Umfangslänge fein eingestellt werden kann.

Andererseits wird eine Zunahme in der restlichen kompressiven Spannung, die auf die Oberfläche des Endlosmetallriemens 6 aufgebracht wird, bei einem relativ frühen Zeitpunkt während der Strahlverfestigungsbehandlung gesättigt (etwa 9 Sekunden nach dem Initialisierungsmoment der Strahlverfestigungsbehandlung beim Beispiel von Fig. 4). Es wurde somit herausgefunden, daß die Ermüdungsfestigkeit des Riemens 6, die einen hohen Korrelationsgrad zu der restlichen kompressiven Spannung besitzt, in ausreichender Weise durch die Strahlverfestigungsbehandlung für eine vergleichsweise kurze Zeitdauer erhöht werden kann. Das Minuszeichen, welches den Wert der Restspannung in dem Graphen von Fig. 4 vorangeht, zeigt an, daß die Restspannung eine kompressive Spannung ist. Es sei auch darauf hingewiesen, daß die restliche kompressive Spannung von 200 kg/mm² ausreichend ist, um effektiv die Ermüdungsfestigkeit des Riemens 6 zu verbessern.

Vom Standpunkt der Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit des Riemens 6 mit Hilfe der Strahlverfestigungsbehandlung aus ist es günstig, die Strahlverfestigungszeit zu minimieren, und zwar mit Sicherstellung der gewünschten Ermüdungsfestigkeit. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch die Neigung zu einer allmählichen Reduzierung der Zunahmerate der Umfangslänge des Riemens 6 bei der Bestimmung der Strahlverfestigungszeitdauer mit in Betracht gezogen. Das heißt, die Strahlverfestigungsbehandlung wird selbst nach dem Zeitpunkt fortgesetzt, bei dem eine ausreichende Ermüdungsfestigkeit erhalten worden ist, und wird zu einem geeigneten Zeitpunkt beendet, bei dem die Zunahmerate der Umfangslänge ausreichend niedrig liegt. Diese Anordnung erlaubt eine Feineinstellung der Umfangslänge des Riemens 6, ohne dabei die Ermüdungsfestigkeit des Riemens 6 zu vermindern.

Der Graph von Fig. 5 zeigt, daß eine Linie, welche die Ermüdungseigenschaft des Riemens 6 wiedergibt, nahezu die gleiche ist für Strahlverfestigungszeiten von 9 Sekunden, 18 Sekunden und 36 Sekunden. Dort, wo die Strahlverfestigungszeit etwa 9 Sekunden oder länger beträgt, hat die Strahlverfestigungszeit im wesentlichen keinen Einfluß auf die Ermüdungsfestigkeit des Riemens 6. Nachdem nämlich die Zunahme der restlichen kompressiven Spannung in den Sättigungsbereich gelangt ist, ändert sich die Ermüdungsfestigkeit des Riemens 6 mit der Strahlverfestigungszeitdauer nicht.

Die restliche kompressive Spannung, die auf die Oberfläche des Riemens 6 durch die Strahlverfestigungsbehandlung aufgebracht wird, stellt eine stabile Zunahme der Ermüdungsfestigkeit des Riemens 6 sicher und auch eine stabile Längung des Riemens 6 in der Umfangsrichtung.

Im allgemeinen bewirkt eine Behandlung, wie beispielsweise eine Nitrierung oder eine Softnitrierungsbehandlung oder andere Oberflächenhärtungsbehandlungen, um das Material zu verfestigen, daß das Material brüchig als auch gehärtet wird. Wenn demzufolge das Material, welches durch die Oberflächenhärtungsbehandlung verfestigt wurde, einer Zugspannung unterworfen wird, die eine Zugverformung induziert, so erfährt das Material relativ einfach eine Rißbildung an winzigen Vertiefungen und Vorsprüngen an dem Oberflächenabschnitt oder erfährt eine spröde Korngrenze oder Bruch an dem schwächsten Abschnitt, und zwar selbst bei einem kleinen Ausmaß einer Spannung. Jedoch zeitigt das Material, welches durch eine Oberflächenhärtungsbehandlung verfestigt wurde, einen größeren Widerstand an solchen defekten Oberflächenabschnitten hinsichtlich einer kompressiven Spannung als hinsichtlich einer Zugspannung und zeitigt dann seine ursprüngliche Festigkeit.

Die Längung des Riemens 6 in der Umfangsrichtung durch den Ausstoß der Strahlverfestigungsteilchen wird als ein Poisoneffekt in bezug auf die kompressive plastische Verformung induziert. Die Strahlverfestigungsbehandlung bewirkt eine einheitliche und fortlaufende örtliche kompressive plastische Verformung des Riemens 6, wodurch eine stabile Längung des Riemens 6 in der Umfangsrichtung ohne Rißbildung zugelassen wird.

Beispielhafte Merkmale der ersten und der zweiten Ausführungsform der Erfindung werden als nächstes zur Hervorhebung der Erfindung beschrieben.

Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung wurde die Umfangslänge des Endlosmetallriemens 6 vor der Strahlverfestigungsbehandlung gemessen. Der Zustand oder Bedingung der Strahlverfestigungsbehandlung wurde auf der Grundlage einer nachfolgend gemessenen Umfangslänge bestimmt, derart, daß eine eingestellte Umfangslänge des Riemens 6 eingestellt werden konnte.

Dreißig Probenstücke des Endlosmetallriemens 6, welche die oben beschriebenen Spezifikationen besaßen, wurden hergestellt. Bei einem ersten Vergleichsbeispiel zeitigten die Probenstücke vor der Strahlverfestigungsbehandlung Schwankungen von ca. ± 150 µm hinsichtlich deren Umfangslänge (Schwankung von 0.021% in bezug auf den Mittelwert von 720 mm, und eine Standardabweichung von 50 µm), und zwar auf Grund der Nitrierbehandlung (um eine nitrierte Schicht mit einer Dicke von etwa 25 µm zu bilden). Es konnte der gewünschte Zunahmebetrag der Umfangslänge, der mit Hilfe der Strahlverfestigungsbehandlung erzielt werden sollte, um die gewünschte Umfangslänge des Riemens 6 bei dem Endprodukt herzustellen, auf der Grundlage der gemessenen Umfangslänge des Riemens vor der Strahlverfestigungsbehandlung berechnet werden. Auf der Grundlage des berechneten Zunahmebetrages der Umfangslänge wurde die gewünschte Strahlverfestigungszeitdauer innerhalb eines Bereiches von 18-36 Sekunden erhalten, und zwar entsprechend der Beziehung, wie diese in dem Graphen von Fig. 4 dargestellt ist, zwischen dem Zunahmebetrag der Umfangslänge und der Strahlverfestigungszeitdauer. Die Strahlverfestigungsbehandlung wird während der vorbestimmten Zeitdauer hindurch ausgeführt, so daß die Umfangslänge des Riemens 6 auf den gewünschten Wert fein eingestellt werden kann. Eine andere Bedingung der Strahlverfestigungsbehandlung, die für sowohl die innere Umfangslänge als auch die äußere Umfangslänge des Riemens 6 durchzuführen ist, war wie folgt:

• - Vorbelastungskrümmungsradius R: 20 mm
• - Ausstoßluftdruck: 0,3 Mpa
• - Durchmesser der Strahlverfestigungsteilchen: 70 µm
• - Härte der Strahlverfestigungsteilchen: HV700

Als ein Ergebnis der Strahlverfestigungsbehandlung konnte die Schwankung oder Variation in der Umfangslänge auf ± 51 µm (ca. 0,007% des Mittelwertes und eine Standardabweichung von 17 µm) reduziert werden, nämlich auf ca. 1/3 der Schwankung des ersten Vergleichsbeispiels.

Um die Umfangslänge einzustellen, kann nicht nur die Strahlverfestigungszeitdauer, sondern können auch andere Bedingungen, wie beispielsweise der Ausstoßluftdruck und die Menge der Strahlverfestigungsteilchen eingestellt werden. Da jedoch die Zunahmerate hinsichtlich der Umfangslänge 9 Sekunden nach dem Initialisierungsmoment der Strahlverfestigungsbehandlung niedrig ist, ist die Einstellung der Umfangslänge durch Einstellen der Strahlverfestigungszeitdauer vergleichsweise einfach. In dieser Hinsicht ist es zu bevorzugen, die Strahlverfestigungszeitdauer einzustellen.

Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung wurde die Umfangslänge des Endlosmetallriemens 6 während der Strahlverfestigungsbehandlung gemessen und es wurde die Strahlverfestigungsbehandlung zu einem Zeitpunkt beendet, der auf der Grundlage der gemessenen Umfangslänge bestimmt wurde, so daß die Umfangslänge des Riemens 6 eingestellt werden konnte.

Bei der ersten Ausführungsform wurde die Schwankung der Umfangslänge des Riemens 6 nach der Strahlverfestigungsbehandlung auf 1/3 von derjenigen des ersten Vergleichsbeispiels reduziert, wurde jedoch nicht vollständig beseitigt. Diese Schwankung der Umfangslänge nach der Strahlverfestigungsbehandlung ergibt sich auf Grund einer Schwankung der Umfangslänge vor der Strahlverfestigungsbehandlung und auf Grund einer Schwankung der Strahlverfestigungsbedingung.

Um die Schwankung bei der zweiten Ausführungsform weiter zu reduzieren, wurde die Umfangslänge während der Strahlverfestigungsbehandlung fortlaufend gemessen und es wurde die Strahlverfestigungsbehandlung beendet, als die gemessene Länge den gewünschten Wert erreicht hatte. Die Probenstücke des Riemens 6 vor der Strahlverfestigungsbehandlung waren die gleichen wie diejenigen bei der ersten Ausführungsform. Die Strahlverfestigungsbedingungen bei der zweiten Ausführungsform waren die gleichen wie beider ersten Ausführungsform mit der Ausnahme hinsichtlich der fortlaufenden Messung der Umfangslänge und hinsichtlich der Beendigung der Strahlverfestigungsbehandlung, wenn die gewünschte Umfangslänge gemessen worden war. Die Strahlverfestigungsbehandlung wurde für wenigstens 9 Sekunden fortgesetzt und wurde beendet, als die gemessene Umfangslänge den gewünschten Wert erreicht hatte. Die Umfangslänge des Riemens 6, die durch die Behandlung erzielt wurde, und zwar bei jedem der dreißig Probenstücke, wurde mit Hilfe eines Meßinstruments gemessen.

Die Messung hat gezeigt, daß die Schwankung in der Umfangslänge nach der Strahlverfestigungsbehandlung auf ca. ± 30 µm reduziert wurde (ca. 0,004% des Mittelwertes und mit einer Standardabweichung von 10 µm). Somit konnte der Endlosmetallriemen 6 in solcher Weise hergestellt werden, daß die Schwankung der Umfangslänge auf etwa 1/5 oder kleiner als diejenige des ersten Vergleichsbeispieles reduziert wurde.

Die zweite Ausführungsform ist dafür geeignet, um die Umfangslänge des Riemens 6 während der Strahlverfestigungsbehandlung zu messen und um den Moment der Beendigung der Strahlverfestigungsbehandlung auf der Grundlage der gemessenen Umfangslänge zu bestimmen. Daher wird die endgültige Umfangslänge des behandelten Riemens 6 nicht durch die Nitrierungsbehandlung oder Softnitrierungsbehandlung vor der Strahlverfestigungsbehandlung beeinflußt, so daß die Genauigkeit der Umfangslänge bei der zweiten Ausführungsform über diejenige der ersten Ausführungsform hinaus verbessert werden kann. Während der Strahlverfestigungsbehandlung wird die Umfangslänge des Riemens mit Hilfe des Meßinstrumentes gemessen, welches den Arm 9 und den Wählindikator 8 enthält, wie dies oben beschrieben wurde.

Die Umfangslänge des Endlosmetallriemens 6, der gemäß dem Verfahren nach der ersten Ausführungsform hergestellt wird, kann durch die Strahlverfestigungsbehandlung gemäß der zweiten Ausführungsform fein eingestellt werden. In diesem Fall wurde die Ermüdungsfestigkeit des Endlosmetallriemens 6, der gemäß dem Verfahren nach der ersten Ausführungsform hergestellt wurde, verbessert, so daß die Zeitdauer der Strahlverfestigungsbehandlung gemäß der zweiten Ausführungsform 9 Sekunden oder kürzer sein kann.

Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform wird die Umfangslänge des Riemens 6 durch die Strahlverfestigungsbehandlung eingestellt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Strahlverfestigungsbehandlung die folgenden Eigenschaften aufweist:
Der Zustand, mit welchem die Strahlverfestigungsteilchen 15 ausgestoßen werden, ist bei dem Anfangsabschnitt und dem Endabschnitt des Strahlverfestigungszyklus unstabil, und zwar hinsichtlich der Ausstoßgeschwindigkeit und der Dichte der Strahlverfestigungsteilchen 15. Beispielsweise ist der Ausstoßzustand in dem anfänglichen Abschnitt des Strahlverfestigungszyklus unstabil, da die Strahlverfestigungsteilchen 15, die bei dem letzten Zyklus verwendet wurden, in den Ausstoßdüsen zurückgelassen wurden. Dort, wo der Ausstoßmechanismus vom Luft-Blas-Typ ist, ist insbesondere das Verhältnis des Volumens der Strahlverfestigungsteilchen 15 zur Luft untereinander nicht stabil. Dem zufolge wird die Ausstoßgeschwindigkeit der Strahlverfestigungsteilchen 15 beeinflußt und unterliegt Schwankungen. Diese Schwankung ist dort nicht von Bedeutung, wo ein Artikel, der einer Strahlverfestigungsbehandlung unterworfen werden soll, eine relativ große Dicke besitzt, beispielsweise dort, wo gewöhnliche Zahnräder der Strahlverfestigungsbehandlung unterworfen werden. Andererseits besitzt ein Metallriemen, wie beispielsweise der Endlosmetallriemen 6, der oben beschrieben ist, eine relativ kleine Dicke und kann daher in beträchtlicher Weise leicht verformt werden. Daher neigt eine Schwankung oder Variation der Ausstoßdichte dazu, eine örtliche Verschlechterung der geometrischen Genauigkeit und der Abmaßgenauigkeit des Riemens zu verursachen, und zwar dort, wo die Strahlverfestigungsbehandlung durchgeführt wird, während sich der Riemen dreht.

Um einen hohen Grad an geometrischer Genauigkeit und Abmaßgenauigkeit des Endlosmetallriemens 6, der oben beschrieben ist, zu erreichen, ist es wünschenswert, eine einheitliche Strahlverfestigungsoperation über den gesamten Umfang bzw. gesamte Umfangslänge des Riemens vorzunehmen. Die geometrische Genauigkeit und die Abmaßgenauigkeit in der Umfangsrichtung werden durch eine Variation oder Schwankung im Zustand des Ausstoßens der Strahlverfestigungsteilchen 15 und durch eine Variation oder Schwankung der Drehgeschwindigkeit des Riemens beeinflußt. Der Endlosmetallriemen 6 schlüpft über die Antriebsrolle, es werden örtliche Abschnitte des Riemens 6 einer intensiven Bestrahlung durch die Strahlverfestigungsteilchen 15 unterworfen, so daß die Genauigkeiten beträchtliche Schwankungen in der Umfangsrichtung haben.

Die dritte bis fünfte Ausführungsform der Erfindung sind so ausgebildet, um einen starken Ausstoß der Strahlverfestigungsteilchen 15 an lokalen Umfangsabschnitten des Riemens zu verhindern.

Das Verfahren und die Vorrichtung zur Herstellung eines Endlosmetallriemens gemäß der dritten und der vierten Ausführungsform sind dafür geeignet, um mit der Schwankung des Ausstoßzustandes der Strahlverfestigungsteilchen 15 fertig zu werden, während das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform dafür geeignet ist, um mit der Schwankung der Drehgeschwindigkeit des Riemens fertig zu werden.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, enthält die Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform Ausstoßdüsen 21, 22, eine Antriebsrolle 24, angetriebene Rollen 25, 26 und eine Feder 31, die ähnlich sind den Ausstoßdüsen 4, 5 der Antriebsrolle 1, den angetriebenen Rollen 2, 3 und der Feder 11, die in bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben wurden. Die Vorrichtung enthält ferner einen Blockiermechanismus oder eine Einrichtung, um zu verhindern, daß die Strahlverfestigungsteilchen 15 von den Ausstoßdüsen 21, 22 ausgestoßen werden und auf den Endlosmetallriemen 6 aufschlagen, und zwar während eines Zustandes des Ausstoßes der Strahlverfestigungsteilchen 15, der unstabil ist. Bei der vorliegenden dritten Ausführungsform erstreckt sich die Bewegungsbahn der Strahlverfestigungsteilchen 15 zwischen jeder Ausstoßdüse 21, 22 und den Riemen 6 über ein Fenster 30. Dieses Fenster 30 wird selektiv geöffnet und geschlossen, und zwar mit Hilfe des Blockierungsmechanismus, der eine Blende 27 in Form einer Platte und einen Luftzylinder 28 enthält. Die Blende 27 ist vor der entsprechenden Ausstoßdüse 21, 22 angeordnet, und zwar gesehen in der Ausstoßrichtung der Strahlverfestigungsteilchen 15. Der Luftzylinder 28 wird unter der Steuerung eines elektrisch gesteuerten solenoid-betriebenen Steuerventils (nicht gezeigt) betrieben, beispielsweise um die Blende 27 zwischen der offenen und der geschlossenen Position zu bewegen, um das Fenster 30 selektiv zu öffnen und zu schließen. Der Luftzylinder 28 zum Öffnen und zum Schließen des Fensters 30 kann durch einen Elektromotor ersetzt werden. Die Blende 27 wird in die geschlossene Position zum Verschließen des Fensters 30 versetzt, um die ausgestoßenen Strahlverfestigungsteilchen 15 an den Anfangsabschnitten und Endabschnitten des Strahlverfestigungszyklus zu blockieren. Dort, wo beispielsweise die Strahlverfestigungsteilchen 15 aus den Ausstoßdüsen 21, 22 für eine Gesamtzeit von 32 Sekunden in jedem Strahlverfestigungszyklus ausgestoßen werden, wird die Blende 27 in der geschlossenen Position gehalten, um das Fenster 30 für 4 Sekunden zu schließen, und zwar nach dem Initialisierungsmoment des Ausstoßes der Strahlverfestigungsteilchen 15 (Initialisierung des Zyklus), um die ausgestoßenen Strahlverfestigungsteilchen 15 daran zu hindern, auf den Riemen aufzuschlagen. 4 Sekunden nach dem Initialisierungsmoment des Ausstoßes der Strahlverfestigungsteilchen 15 wird die Blende 27 in die offene Position bewegt und wird in dieser offenen Position für 27 Sekunden gehalten, um das Fenster 30 zu öffnen und um die Möglichkeit zu schaffen, daß die ausgestoßenen Strahlverfestigungsteilchen 15 auf den Riemen 6 aufschlagen können. Wenn die 27 Sekunden verstrichen sind, wobei die Blende 27 in der offenen Position gehalten wurde, wird die Blende 27 in die geschlossene Position bewegt, um das Fenster 30 zu verschließen. Der Ausstoß der Strahlverfestigungsteilchen 15 wird 1 Sekunde, nachdem das Fenster 30 geschlossen worden ist, beendet.

Gemäß dem Verfahren nach der dritten Ausführungsform wurden 30 Probenstücke des Riemens 6 einer Strahlverfestigungsbehandlung unterworfen, um Endprodukte gemäß der vorliegenden Erfindung zu erhalten. Und es wurden auch 30 Stücke des Riemens 6 einer Strahlverfestigungsbehandlung unter der gleichen Bedingung wie bei der dritten Ausführungsform unterworfen mit der Ausnahme, daß die Strahlverfestigungsteilchen 15 für 27 Sekunden ohne Verwendung der Blende 27 ausgestoßen wurden, um Endprodukte gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel zu erhalten. Um eine Schwankung oder Variation des Balligkeitswertes R von jedem Endprodukt zu prüfen, wurde der Balligkeitswert R an 32 Stellen gemessen, die voneinander gleich beabstandet waren, und zwar in der Umfangsrichtung des Riemens 6. Ein Ergebnis der Messung ist in Fig. 8 wiedergegeben. Wie aus Fig. 8 hervorgeht, liegt die Genauigkeit des Balligkeitswertes R der Endprodukte gemäß der vorliegenden Erfindung beträchtlich höher als derjenige der Endprodukte gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel. Es wurde nämlich die Variation des Balligkeitswertes R der Endprodukte gemäß der vorliegenden Erfindung auf etwa 1/3 von demjenigen des zweiten Vergleichsbeispiels reduziert.

Wie oben beschrieben ist, enthält die Vorrichtung zur Herstellung des Endlosmetallriemens 6 gemäß der dritten Ausführungsform den Blockiermechanismus, der als eine Abschließvorrichtung oder als Einrichtung dient, die betätigt werden kann, um zu verhindern, daß die Strahlverfestigungsteilchen 15, die aus den Ausstoßdüsen 21, 22 ausgestoßen werden, auf den Endlosmetallriemen 6 aufschlagen. Das heißt die Abschluß- oder Verschließvorrichtung, die bei der dritten Ausführungsform vorgesehen ist, enthält die Blende 27, die in die Offenposition und in die Verschließposition bewegt wird, um selektiv das Fenster 30 zu öffnen und zu schließen, um selektiv den Ausstoß der Strahlverfestigungsteilchen 15 gegen den Riemen zu erlauben und zu verhindern. Die in der Verschlußvorrichtung verwendete Blende braucht nicht die Form einer Platte zu haben. Ferner braucht die Blende nicht so angeordnet zu werden, daß sie eine lineare Bewegung zwischen der offenen Position und der geschlossenen Position durchführt, sondern kann auch so angeordnet werden, daß sie eine Drehbewegung zwischen zwei Positionen ausführt, um selektiv den Ausstoß der Strahlverfestigungsteilchen 15 gegen den Endlosmetallriemen zuzulassen und zu verhindern.

Die in Fig. 9 gezeigte Vorrichtung zur Herstellung des Endlosmetallriemens gemäß einer vierten Ausführungsform enthält ebenfalls einen Blockiermechanismus für jede der Ausstoßdüsen 21, 22, um den Ausstoß der Strahlverfestigungsteilchen 15 gegen den Endlosmetallriemen 6 zu verhindern, während der Zustand des Ausstoßes der Strahlverfestigungsteilchen 15 unstabil ist. Spezifischer ausgedrückt, enthält die Vorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform den Blockiermechanismus in Form einer Pfadänderungsvorrichtung (oder Pfadänderungseinrichtung), die betreibbar ist, um den Bewegungspfad oder die Bewegungsbahn der Strahlverfestigungsteilchen 15 in solcher Weise abzulenken oder zu ändern, daß die Strahlverfestigungsteilchen 15 den Riemen 6 nicht erreichen. Die Pfadänderungsvorrichtung besteht aus einer Luftblasdüse 29, die stromabwärts von der Ausstoßdüse 21, 22 angeordnet ist und die auch so angeordnet ist, um ein Strömungsmittel, z. B. Luft, entlang einer Bahn auszustoßen, der die Bahn der Bewegung der Strahlverfestigungsteilchen 15 kreuzt. Es wird Luft von der Luftblasdüse 29 ausgestoßen, um die Bewegungsbahn der Strahlverfestigungsteilchen 15 abzulenken, um zu verhindern, daß die Strahlverfestigungsteilchen 15 auf den Riemen 6 auftreffen, und während des Zustandes, während welchem der Ausstoß der Strahlverfestigungsteilchen 15 nicht stabil ist.

An den Anfangs- und Endabschnitten von jedem Strahlverfestigungszyklus wird die Bewegungsbahn der Strahlverfestigungsteilchen 15 durch die Luft abgelenkt, die aus den Luftblasdüsen 29 ausgestoßen wird, so daß die ausgestoßenen Strahlverfestigungsteilchen 15 nicht auf den Riemen 6 aufschlagen. Dort, wo beispielsweise die Strahlverfestigungsteilchen 15 von den Ausstoßdüsen 21, 22 für eine Gesamtzeit von 32 Sekunden in jedem Strahlverfestigungszyklus ausgestoßen werden, wird Luft aus den Luftblasdüsen 29 für 4 Sekunden nach dem Initialisierungsmoment des Ausstoßes der Strahlverfestigungsteilchen 15 (Initialisierung des Zyklus) ausgestoßen, um zu verhindern, daß die ausgestoßenen Strahlverfestigungsteilchen 15 auf den Riemen 6 auftreffen. Vier Sekunden nach dem Initialisierungsmoment des Ausstoßes der Strahlverfestigungsteilchen 15 wird der Ausstoß der Luft aus den Luftblasdüsen 29 beendet, so daß die ausgestoßenen Teilchen 15 die Möglichkeit erhalten, auf den Riemen 6 für 27 Sekunden aufzuschlagen. Wenn 27 Sekunden bei Abwesenheit der Luft verstrichen sind, wird der Ausstoß der Luft aus den Luftblasdüsen 29 wieder aufgenommen.

Um die Ergebnisse gemäß der vorliegenden Erfindung zu erhalten, wurden 30 Probestücke eines Riemens 6 einer Strahlverfestigungsbehandlung gemäß dem Verfahren der vierten Ausführungsform unterworfen. Und es wurden auch 30 Stücke eines Riemens 6 einer Strahlverfestigungsbehandlung unter der gleichen Bedingung wie bei der vierten Ausführungsform unterzogen, mit der Ausnahme, daß die Strahlverfestigungsteilchen 15 für 27 Sekunden ohne Verwendung der Blende 27 ausgestoßen wurden, um Endprodukte gemäß eines dritten Vergleichsbeispieles zu erhalten. Um die Schwankung des Balligkeitswertes R von jedem Endprodukt zu prüfen, wurde der Balligkeitswert R an 32 Stellen gemessen, die in Umfangsrichtung des Riemens 6 zueinander gleich beabstandet waren. Ein Ergebnis der Messung ist ähnlich demjenigen von Fig. 8 und die Genauigkeit des Balligkeitswertes R der Endprodukte gemäß der vorliegenden Erfindung lag beträchtlich höher als diejenige der Endprodukte gemäß dem dritten Vergleichsbeispiel. Es wurde nämlich die Variation des Balligkeitswertes R der Endprodukte gemäß der vorliegenden Erfindung auf etwa 1/3 von demjenigen des dritten Vergleichsbeispiels reduziert.

Während die Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform an einem Reibungsverschleiß der Blende 27 leidet, und zwar auf Grund des Kontaktes mit den Strahlverfestigungsteilchen 15, ist die Vorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform mit solch einem Problem nicht behaftet. Darüber hinaus ist der Blockierungsmechanismus der vierten Ausführungsform in der Konstruktion einfacher und enthält auch kein bewegbares Teil, wie beispielsweise den Luftzylinder 28, der bei der dritten Ausführungsform verwendet wird. Daher ist der Blockiermechanismus von einer Verunreinigung durch Strahlverfestigungsteilchen 15 frei.

Wie oben beschrieben ist, wird die Vorrichtung gemäß der dritten und der vierten Ausführungsform mit dem Blockiermechanismus ausgestattet, um zu verhindern, daß die Strahlverfestigungsteilchen 15, die aus den Ausstoßdüsen 21, 22 ausgestoßen werden, auf den Endlosmetallriemen 6 aufschlagen bis die Strahlverfestigungsintensität, die durch die Ausstoßgeschwindigkeit und durch die Dichte der Strahlverfestigungsteilchen 15 festgelegt wird, stabil geworden ist. Daher ist der Blockiermechanismus wirksam, um eine Variation oder Schwankung in der Strahlverfestigungsintensität während des Strahlverfestigungszyklus zu vermeiden, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, eine Variation der geometrischen Genauigkeit und der Abmaßgenauigkeit des Endlosmetallriemens 6 zu reduzieren. Daher wird die Zuverlässigkeit der Genauigkeiten des Riemens verbessert.

Der Blockiermechanismus, der dafür vorgesehen ist, um zu verhindern, daß die Strahlverfestigungsteilchen 15, die aus den Ausstoßdüsen 21, 22 ausgestoßen werden, auf den Endlosmetallriemen aufschlagen, kann ein festes Teil enthalten, welches die Fähigkeit hat, die Strahlverfestigungsteilchen 15 zu blockieren, wie dies in der dritten Ausführungsform gezeigt ist, oder ein Strömungsmittel auszustoßen (z. B. Luft), welches dazu befähigt ist, die Bahn der Strahlverfestigungsteilchen 15 abzulenken, wie dies bei der vierten Ausführungsform gezeigt ist.

Fig. 10 veranschaulicht eine fünfte Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung. Die fünfte Ausführungsform verwendet Detektoren 32, 33 (eine Detektoreinrichtung), die den Schlupf des Endlosmetallriemens 6 auf der Antriebsrolle 24 und auf der ersten angetriebenen Rolle 26 detektiert. Die Detektoren 32, 33 bestehen aus Kopiervorrichtungen, die an die Antriebswellen des jeweiligen Antriebes und die angetriebenen Rollen 24, 26 über jeweils mit Nuten versehene Riemen 34, 45 verbunden sind. Die Drehgeschwindigkeiten der Antriebsrolle 24 und der angetriebenen Rolle 26 werden durch elektrische Ausgangssignale aus den Kodierern 32, 33 wiedergegeben. Die Detektoren 32, 33 sind mit einer Steuervorrichtung 100 (oder einem Kontroller) verbunden, so daß die Ausgangssignale der Kodierer durch die Steuervorrichtung 100 verarbeitet werden, um fortlaufend die Drehgeschwindigkeiten der Antriebsrolle 24 und der angetriebenen Rolle 26 zu berechnen. Bei Abwesenheit eines Schlupfes des Riemens 6 auf der Antriebsrolle 24 entspricht die Drehgeschwindigkeit der Antriebsrolle 24, die mit Hilfe des Detektors 32 festgestellt wird, der Drehgeschwindigkeit des Riemens 6.

Die Drehgeschwindigkeit des Riemens 6 kann auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeit der Antriebsrolle 24 und auf der Grundlage des Durchmessers der Antriebsrolle 24 berechnet werden. Wenn der Schlupf des Riemens 6 auf der Antriebsrolle 24 auftritt, liegt die Drehgeschwindigkeit des Riemens 6, wie diese auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeit der Antriebsrolle 26 (wiedergegeben durch das Ausgangssignal des Detektors 33) berechnet wird und anhand des Durchmessers der Antriebsrolle 26 berechnet wird, niedriger als die Umdrehungsdrehzahl. Wenn die Umdrehungsdrehzahl oder Umdrehungsgeschwindigkeit des Riemens 6, wie sie auf der Grundlage des Ausgangssignals des Detektors 33 berechnet wird, niedriger liegt als die Drehgeschwindigkeit, und zwar um mehr als einen vorbestimmten Schwellenwertsbetrag, so bestimmt die Steuervorrichtung 100, daß der Riemen 6 auf der Antriebsrolle 24 schlüpft, und erzeugt ein Alarmsignal und unterbricht die Strahlverfestigungsbehandlung. Gemäß der Erfindung kann das "Unterbrechen" auch so interpretiert werden, daß es eine "Diskontinuität" mit umfaßt.

Bei dieser beispielhaften fünften Ausführungsform wird der oben angesprochene Schwellenwertbetrag so bestimmt, daß er 1% der Drehgeschwindigkeit des Riemens 1 beträgt, und zwar unter Berücksichtigung der Meßfehler der Detektoren 32, 33. Der Detektor 32 zum Detektieren der Drehgeschwindigkeit der Antriebsrolle 24 ist nicht wesentlich und kann weggelassen werden, und zwar in solcher Weise, daß die Drehgeschwindigkeit des Servomotors zum Antreiben der Antriebsrolle 24 exakt gesteuert oder geregelt werden kann, um die Drehgeschwindigkeit der Antriebsrolle 24 (entsprechend der Drehgeschwindigkeit des Riemens) zu halten. In diesem Fall wird die Drehgeschwindigkeit des Riemens 6 auf der Grundlage des Ausgangssignals des Detektors 33 berechnet und wird mit der bekannten Drehgeschwindigkeit des Riemens 6 verglichen. Die Detektoren 32, 33 in Form der Kodierer können durch andere Drehzahlsensoren, wie beispielsweise Tachometergeneratoren, gemäß einer vorbestimmten Schwellengenauigkeit ersetzt werden. Während bei der vorliegenden Ausführungsform die Antriebsrolle 24 und die erste angetriebene Rolle 26 mit den Detektoren 32, 33 über mit Nuten ausgestattete Riemen 34, 35 verbunden sind, können die Detektoren auch für die zweite angetriebene Rolle 25 oder die erste und die zweite angetriebene Rolle 25, 26 als auch für die Antriebsrolle 24 vorgesehen sein.

Gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung wurden Probenstücke eines Endlosmetallriemens 6 einer Strahlverfestigungsbehandlung unterworfen und es wurde die Genauigkeit der Umfangslänge von jedem Probenstück beobachtet. Bei der Strahlverfestigungsbehandlung wurde der Ausstoß der Strahlverfestigungsteilchen 15 für 27 Sekunden in jedem Zyklus fortgesetzt. Die Genauigkeit der Umfangslänge zwischen dem Fall, bei dem die Strahlverfestigungsbehandlung gemäß den Ausgangssignalen der Detektoren 32, 33 gesteuert oder geregelt wurde, und dem Fall, bei dem die Strahlverfestigungsbehandlung nicht gemäß den Ausgangssignalen der Detektoren 32, 33 gesteuert oder geregelt wurde, wurden verglichen, um einen Unterschied festzustellen. Ein Steuerprogramm, welches normalerweise von der Steuervorrichtung 100 ausgeführt wird, um die Strahlverfestigungsbehandlung gemäß der fünften Ausführungsform zu steuern, wurde modifiziert, um lediglich ein Alarmsignal zu erzeugen, jedoch den Servomotor zum Antreiben der Antriebsrolle 24 nicht auszuschalten und auch den Strahlverfestigungszyklus nicht zu beenden, selbst wenn die Steuervorrichtung bestimmt hat, daß ein Schlupf des Riemens 6 auf der Antriebsrolle aufgetreten ist. Die gemessenen Umfangslängen der Probenstücke, die unter dem Schlupf des Riemens gelitten hatten, wurden mit solchen von Probenstücken verglichen, die nicht unter einem Schlupf des Riemens gelitten hatten.

Ca. 1% der Probenstücke litten unter dem Schlupf des Riemens und wurden mit "defekte Endprodukte" bezeichnet zum Unterschied zu den "normalen Endprodukten", die nicht unter dem Schlupf des Riemens gelitten hatten. Die Umfangslänge von jedem der 30 defekten Endprodukte und die Umfangslänge von jedem der 30 Produkte, die zufällig ausgewählt wurden, und zwar unter den normalen Endprodukten, wurden gemessen und miteinander verglichen. Das Ergebnis der Messung ist in Fig. 11 veranschaulicht.

Gemäß Fig. 11 neigt der Betrag der Zunahme in der Umfangslänge des Riemens auf Grund der Strahlverfestigungsbehandlung dazu, vergleichsweise klein zu werden, und zwar dort, wo der Schlupf des Riemens auftritt, und der Betrag der Variation oder Schwankung der Umfangslänge neigt dazu, relativ groß zu sein, dort, wo der Schlupf des Riemens aufgetreten ist. Insbesondere wurde die Standardabweichung der Umfangslänge der normalen Endprodukte, die gemäß der fünften Ausführungsform unter Verwendung der Ausgangsgröße der Detektoren 32, 33 erhalten wurden, um die Strahlverfestigungsbehandlung zu steuern, um ca. 34% reduziert, und zwar verglichen mit derjenigen der defekten Endprodukte, die unter dem Schlupf des Riemens gelitten hatten. Demnach trägt die Strahlverfestigungsbehandlung, die auf der Grundlage der Ausgangssignale der Detektoren 32, 33 gesteuert oder geregelt wurde, zu einer Verbesserung in der Genauigkeit der Umfangslänge der Endprodukte bei. Somit macht es die fünfte Ausführungsform möglich, die defekten Endprodukte zu beseitigen (oder die defekten Endprodukte wieder herzustellen, indem sie erneut einer Strahlverfestigungsbehandlung unterzogen werden, wo dies angebracht ist), so daß die normalen Endprodukte einen reduzierten Variationsbetrag der Umfangslänge mit einer hohen Zuverlässigkeit erreichen können. Ferner erlaubt es das Verfahren gemäß der fünften Ausführungsform, daß eine einheitliche Strahlverfestigungsbehandlung über die gesamte Umfangslänge des Riemens vorgenommen werden kann, unter Sicherstellung einer ausreichend hohen Festigkeit des Riemens.

Wie oben beschrieben ist, enthält die Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform Detektoren, um den Schlupf des Endlosmetallriemens auf den Rollen zu detektieren, so daß die Möglichkeit geschaffen wird, mit dem Schlupf des Riemens fertig zu werden, der eine Variation der geometrischen Genauigkeit und der Abmaßgenauigkeit des Riemens verursachen kann, und zwar auf Grund einer unstabilen Rotation des Riemens während der Strahlverfestigungsbehandlung.

Ein Endlosmetallriemen, der gemäß irgendeinem der Verfahren gemäß den Ausführungsformen der Erfindung hergestellt wurde, welche oben beschrieben worden sind, besitzt einen bemerkenswert hohen Grad an Abmaßgenauigkeit, und diese Verfahren können dazu verwendet werden, um ein hochqualitatives Endprodukt in Form eines vielschichtigen Riemens herzustellen (der beispielsweise aus 9 Schichten besteht). Beispielsweise kann der vielschichtige Riemen für ein kontinuierlich veränderbares Getriebe verwendet werden, welches in Fahrzeugen, wie beispielsweise Automobilen, eingebaut wird.

Ein anderer Aspekt der Erfindung gemäß dem Verfahren der ersten und der zweiten Ausführungsform kann darin gesehen werden, wenigstens eines der Verfahren gemäß der dritten, vierten und fünften Ausführungsform zu verbinden. Alternativ besteht ein weiterer Aspekt der Erfindung darin, das Verfahren der ersten Ausführungsform, das Verfahren der zweiten Ausführungsform, das Verfahren der dritten oder der vierten Ausführungsform und das Verfahren der fünften Ausführungsform zu kombinieren oder zu verbinden.

Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung 100 als ein programmierter Computer für allgemeine Zwecke implementiert. Es sei für Fachleute darauf hingewiesen, daß der Kontroller unter Verwendung einer einzelnen integrierten Schaltung für einen Spezialzweck (z. B. ASIC) mit einem Haupt- oder Zentralprozessorabschnitt für eine Gesamtsystemebenensteuerung implementiert werden kann und daß getrennte Abschnitte dafür vorgesehen sein können, um verschiedene unterschiedliche spezifische Berechnungen, Funktionen oder andere Prozesse unter der Steuerung des zentralen Prozessorabschnitts durchzuführen. Der Kontroller kann aus einer Vielzahl von getrennten dedizierten oder programmierbaren integrierten oder anderen elektronischen Schaltungen oder Vorrichtungen bestehen (z. B. hartverdrahtete Elektronik oder logische Schaltungen, wie beispielsweise diskrete Elementschaltungen oder programmierbare logische Vorrichtungen, wie z. B. PLDs, PLAs, PALs oder ähnlichem). Der Kontroller kann unter Verwendung eines geeigneten programmierten Computers für allgemeine Zwecke implementiert werden, z. B. unter Verwendung eines Mikroprozessors, eines Mikrocontrollers oder anderer Prozessorvorrichtungen (CPU oder MPU) entweder alleine oder in Verbindung mit einer oder mit mehreren peripheren (z. B. integrierte Schaltung) Daten- und Signalverarbeitungsvorrichtungen. Im allgemeinen kann irgendeine Vorrichtung oder Anordnung von Vorrichtungen als Kontroller verwendet werden, auf der bzw. auf denen eine Endlichzustandsmaschine läuft, die die Prozeduren, die hier beschrieben wurden, implementieren kann. Eine verteilte Verarbeitungsarchitektur kann für eine maximale Daten- /Signalverarbeitungsfähigkeit und -geschwindigkeit verwendet werden.

Obwohl die Erfindung unter Hinweis auf bevorzugte Ausführungsformen derselben beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen oder Konstruktionen beschränkt ist. Im Gegenteil kann die Erfindung so interpretiert werden, daß sie vielfache Abwandlungen und äquivalente Anordnungen mit umfaßt. Während darüber hinaus verschiedene Elemente der bevorzugten Ausführungsformen in verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen gezeigt sind, die als Beispiel dienen, können andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder lediglich ein einzelnes Element enthalten, ebenfalls realisiert werden und fallen in den Rahmen der Erfindung.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung eines Endlosmetallriemens (6), bei dem eine Strahlverfestigungsbehandlung des Endlosmetallriemens durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zustand oder Bedingung der Strahlverfestigungsbehandlung eingestellt wird, um eine Umfangslänge des Endlosmetallriemens einzustellen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Umfangslänge des Endlosmetallriemens (6) vor der Durchführung der Strahlverfestigungsbehandlung gemessen wird, und daß die Bedingung der Strahlverfestigungsbehandlung auf der Grundlage der gemessenen Umfangslänge festgelegt wird, um dadurch die Umfangslänge des Endlosmetallriemens einzustellen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Umfangslänge des Endlosmetallriemens (6) gemessen wird, während der Endlosmetallriemen der Strahlverfestigungsbehandlung unterzogen wird, und daß die Strahlverfestigungsbehandlung auf der Grundlage der gemessenen Umfangslänge während der Strahlverfestigungsbehandlung beendet wird, um dadurch die Umfangslänge des Endlosmetallriemens einzustellen.

4. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Strahlverfestigungsteilchen (15) für eine vorbestimmte Zeitdauer nach einem Initialisierungsmoment des Ausstoßes der Strahlverfestigungsteilchen daran gehindert werden, auf den Endlosmetallriemen (6) aufzuschlagen.

5. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Strahlverfestigungsbehandlung durchgeführt wird, während der Endlosmetallriemen (6) gedreht wird, so daß er auf einer Antriebsrolle (24) und einer angetriebenen Rolle (25, 26) wandert, wobei die Strahlverfestigungsbehandlung unterbrochen wird, wenn ein Schlupf des Endlosmetallriemens auf der Antriebsrolle detektiert wird.

6. Vorrichtung zur Herstellung eines Endlosmetallriemens (6) mit wenigstens zwei Rollen (1, 2, 3), auf denen der Endlosmetallriemen unter einer Spannung rotiert, und mit einer Ausstoßdüse (4, 5) zum Ausstoßen von Strahlverfestigungsteilchen (15) gegen den Endlosmetallriemen während der Drehung des Endlosmetallriemens und während der Strahlverfestigungsbehandlung, gekennzeichnet durch ein Instrument (8, 9) zum Messen einer Änderung einer Umfangslänge des Endlosmetallriemens (6) während der Strahlverfestigungsbehandlung.

7. Vorrichtung zur Herstellung eines Endlosmetallriemens (6) mit wenigstens zwei Rollen (24, 25, 26), auf denen sich der Endlosmetallriemen unter einer Spannung befindet, und mit einer Ausstoßdüse (21, 22) zum Ausstoßen von Strahlverfestigungsteilchen (15) gegen den Metallriemen während der Drehung des Endlosmetallriemens und während einer Strahlverfestigungsbehandlung, gekennzeichnet durch eine Blockiereinrichtung (27, 28, 29), welche die Strahlverfestigungsteilchen (15) daran hindert, auf den Endlosmetallriemen aufzuschlagen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Blockiereinrichtung eine Verschlußeinrichtung (27, 28) enthält, um zu verhindern, daß die ausgestoßenen Strahlverfestigungsteilchen auf den Endlosmetallriemen (6) aufschlagen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Blockiereinrichtung eine Bahnänderungseinrichtung (29) zur Änderung der Bewegungsbahn der Strahlverfestigungsteilchen (15) enthält, derart, daß die Strahlverfestigungsteilchen den Endlosmetallriemen nicht erreichen.

10. Vorrichtung zur Herstellung eines Endlosmetallriemens (6) mit wenigstens zwei Rollen (24, 25, 26), auf denen sich der Endlosmetallriemen unter einer Spannung dreht, und mit einer Ausstoßdüse (21, 22) zum Ausstoßen von Strahlverfestigungsteilchen (15) gegen den Metallriemen während der Drehung des Endlosmetallriemens und während der Strahlverfestigungsbehandlung, gekennzeichnet durch eine Detektoreinrichtung (32, 33) zum Detektieren eines Schlupfes des Endlosmetallriemens auf wenigstens einer der zwei Rollen.

11. Endlosmetallriemen, der mit Hilfe eines Verfahrens gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt wurde.