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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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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.
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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.
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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 Eimüdungsfestigkeit
verbessert wird.
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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 1B dargestellt ist, die gemäß einem
Schnitt entlang der Linie 1B-1B in der perspektivischen Ansicht
von 1 genommen ist.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 anzugehen, um das Verfahren zu praktizieren und auch
einen verbesserten Endlosmetallriemen zu schaffen, der mit Hilfe
des Verfahrens hergestellt wurde.
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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.
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Das folgende sind bevorzugte Beispiele
des vorliegenden Verfahrens:
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- (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.
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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.
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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 kumpressiven 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.
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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).
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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 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.
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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 Endiosmetallriemens, 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.
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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.
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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.
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Beispielsweise kann das oben beschriebene Verfahren
anhand einer der folgenden Vorrichtungen praktiziert werden:
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- (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.
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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.
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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.
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Demzufolge stellt das vorliegende
Verfahren eine hohe Zuverlässigkeit
hinsichtlich der geometrischen Genauigkeit und der Abmaßgenauigkeit
des Riemens sicher.
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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.
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Die vorliegende Erfindung schafft
auch einen Endlosmetallriemen, der gemäß dem oben beschriebenen Verfahren
hergestellt wurde.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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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:
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1A eine
perspektivische Ansicht eines Endlosmetallriemens veranschaulicht;
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1B eine
Querschnittsansicht des Endlosmetallriemens gemäß der Linie 1B-1B von 1A veranschaulicht;
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2 eine
Draufsicht einer Vorrichtung veranschaulicht, um ein Verfahren zur
Herstellung des Endlosmetallriemens gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung durchzuführen;
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3 eine
Frontaufrißansicht
der Vorrichtung von 2 veranschaulicht;
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4 ein
Graph ist, der Anderungen in der Umfangslänge und der Restspannung des
Endlosmetallriemens veranschaulicht, und zwar gemäß dem Herstellungsverfahren
für den
Riemen entsprechend der ersten und der zweiten Ausführungsform;
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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;
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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;
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7 eine
Seitenaufrißansicht
(Draufsicht) einer Vorrichtung zur Herstellung eines Endlosmetallriemens
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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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;
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9 eine
Seitenaufrißansicht
(Draufsicht) einer Vorrichtung zur Herstellung eines Endlosmetallriemens
gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung wiedergibt;
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10 eine
Seitenaufrißansicht
(Draufsicht) einer Vorrichtung zur Herstellung eines Endlosmetallriemens
gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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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) testgestellt wurde; und
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12 einen
Endlosmetallriemen veranschaulicht, der in einen Vielfachringzustand
verformt wurde.
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Die 1 bis 12 beschreiben ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Herstellung eines Endlosmetallriemens.
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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.
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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.
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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 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:
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- – Vorbelastungsradius
der Krümmung
R: 20 mm
- – Ausstoßluftdruck:
0,3 Mpa
- – Durchmesser
der Strahlverfestigungsteilchen: 70 μm
- – Härte der
Strahlverfestigungsteilchen: HV700
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Die Strahlverfestigungsbedingung
ist für
die innere Umfangsfläche
die gleiche wie für
die äußere Umfangsfläche des
Endlosmetallriemens 6.
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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 Hörte der
Strahlverfestigungsteilchen), jedoch insbesondere der Strahlverfestigungszeit
bzw. Zeitdauer.
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Die Strahlverfestigungsbehandlung
wird mit Hilfe einer Vorrichtung durchgeführt, die in den 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.
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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.
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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 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.
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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.
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Das Prinzip der Spannungsverfestigung
wird nun unter Hinweis auf 6 erläutert.
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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 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 8 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 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.
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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 Anderung 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.
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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.
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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 hewirken. Es ist schwierig, die Schwankung innerhalb von 0,02%
der mittleren Umfangslänge
von 720 mm, nämlich
innerhalb von 0,144 mm, zu halten.
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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 Ei 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.
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Während
sich die Schwankung der Umfangslänge
des Riemens 6 auf Grund der Strahlverfestigungsbehandlung
in einem Bereich von etwa 0,1-0,2% bewegt, neigt die Zunahmerate
der Umfangslänge
dazu, allmählich
abzunehmen, und zwar mit Fortsetzung der Strahlverfestigungsbehandlung unter
einer konstanten Bedingung, wie dies in 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 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 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 4 vorangeht,
zeigt an, daß die
Restspannung eine kompressive Spannung ist
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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.
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Der Graph von 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.
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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.
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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.
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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.
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Beispielhafte Merkmale der ersten
und der zweiten Ausführungsform
der Erfindung werden als nächstes
zur Hervorhebung der Erfindung beschrieben.
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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.
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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 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:
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- – 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.
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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.
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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.
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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.
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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 bei der 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.
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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.
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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.
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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.
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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:
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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.
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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.
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Die dritte bis fünfte Ausführungsform der Erfindung sind
so ausgebildet, um einen starken Ausstoß der Strahlverfestigungsteilchen 15 an
lokalen Umfangsabschnitten des Riemens zu verhindern.
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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.
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Wie in 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 Offnen 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.
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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 8 wiedergegeben. Wie
aus 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.
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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
Strahlveifestigungsteilchen 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 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.
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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.
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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 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 Umdrehingsdrehzahl
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.
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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.
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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 besteuert 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.
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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 11 veranschaulicht.
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Gemäß 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 Rahrmen der Erfindung.