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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Montage eines Zahnriemens an einem Riementrieb sowie weiterhin auf eine hierfür geeignete Vorrichtung.
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An Riementrieben wird üblicherweise ein Spann- oder Verstellmechanismus vorgesehen, mit dem die Riemenspannung verändert werden kann. Der Zahnriemen kann so zunächst lose aufgelegt und dann gespannt werden. Solche Verstellmechanismen benötigen viel Platz, sind technisch aufwändig und unter Umständen störanfällig. Es ist daher erstrebenswert, Riementriebe ohne Spann- oder Verstellmechanismus auszuführen. Allerdings ist dann die Montage des Zahnriemens aufwändig. Bisher werden Zahnriemen an Riementrieben mit nicht verstellbarem Achsabstand manuell montiert. Dieser Vorgang ist verhältnismäßig kompliziert, woraus eine entsprechend hohe Montagezeit resultiert.
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In der
JP 61- 96 250 A ist ein automatisches Riemenspannverfahren gezeigt, wobei eine kreisförmige Riemenführung in einem zylindrischen Abstreifer so angelegt wird, dass sie durch die Federkraft derart mittels einer Feder gegen eine Riemenscheibe gedrückt wird, wodurch der Zahnriemen gespannt wird.
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Die
DE 10 2004 039 225 A1 offenbart ein Verfahren zum Aufziehen eines Antriebsriemen mittels einer benachbart zu einer ersten Riemenscheibe positionierten Hilfsscheibe, wobei der Zahnriemen auf die Hilfsscheibe und alle weiteren Riemenscheiben aufgezogen wird und anschließend mittels kontrollierter Verschiebung der Hilfsscheibe auf die erste Riemenscheibe überführt wird.
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Eine Vorrichtung zum automatischen Auflegen von Antriebsriemen ist weiter in der
DD 2 96 331 A5 gezeigt, wobei einem Riementrieb ein Antriebsmotor zugeordnet ist mittels welchem der Abstand der Antriebsriemenscheibe relativ zu einer Riemenscheibe der Antriebsspindel veränderlich ist.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Montage eines Zahnriemens an einem Riementrieb zu vereinfachen.
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Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, eine automatische Montage in der Großserienfertigung zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst sowie durch eine Vorrichtung nach Anspruch 9. Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der Zahnriemen wird zunächst an verzahnten, in ihrem Achsabstand verstellbaren Montagescheiben montiert. Die Montagescheiben mit dem aufgelegten Zahnriemen werden dann zu den Riemenscheiben des Riementriebs ausgerichtet. Anschließend wird der Zahnriemen auf die Riemenscheiben des Riementriebs hinübergeschoben.
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Durch die Möglichkeit, den Achsabstand zwischen den werkzeugseitigen Montagescheiben zu verringern, lässt sich ein Zahnriemen schnell und problemlos auf diese auflegen. Der Zahnriemen kann dann an den Montagescheiben in eine der Einbausituation entsprechende Position gebracht und in dieser auf den Riementrieb überführt werden.
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Zur Erleichterung der Überführung des Riementriebs ist es zweckmäßig, die Verzahnung der Montagescheiben mit einem geringfügigen Übermaß auszuführen, so dass beim Hinüberschieben ein Verhaken des Zahnriemens ausgeschlossen ist.
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Dieses Verfahren lässt sich automatisieren und damit in der Großserienfertigung einsetzen.
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Zur Erleichterung der Überführung des Zahnriemens auf die Riemenscheiben wird der Zahnriemen in Umlauf versetzt. Die zum Verschieben des Zahnriemens benötigten Axialkräfte bleiben so gering.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Patentansprüchen angegeben.
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Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 9 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine angetriebene verzahnte Montagescheibe und mindestens eine weitere verzahnte Montagescheibe. Dabei sind der Achsabstand zwischen den Montagescheiben verstellbar und die Montagescheiben axial verfahrbar. Weiterhin sind mindestens ein Abstreifer vorgesehen, der derart konfiguriert ist, um einen auf einer Montagescheibe aufliegenden Zahnriemen axial von dieser abzustreifen, sowie erste Positioniervorrichtungen an den Montagescheiben zum temporären Eingriff mit komplementären zweite Positioniervorrichtungen an dem Riementrieb.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet eine vorteilhafte Durchführung des oben genannten Verfahrens.
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Vorzugsweise ist die mindestens eine weitere Montagescheibe frei drehbar gelagert. Hierdurch wird ausgeschlossen, dass ein nicht korrekt aufgelegter Zahnriemen beim Verfahren der Montagescheiben in die mit dem Riementrieb korrespondierende Stellung versehentlich verspannt wird.
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In vorteilhafter Ausgestaltung weist die angetriebene Montagescheibe den größten Durchmesser aller Montagescheiben aufweist.
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Der Abstreifer ist vorzugsweise an der Montagescheibe mit dem größten Durchmesser angeordnet, so dass ein Abstreifer ausreichend ist, um den Zahnriemen auf den Riementrieb zu überführen. Der Abstreifer kann auch an der angetriebenen Montagescheibe angeordnet sein, sofern diese nicht den größten Durchmesser aufweist.
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Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung liegt die Eingriffsposition der ersten Positioniervorrichtungen der angetriebenen Montagescheibe axial vor der Eingriffsposition der ersten Positioniervorrichtungen der frei drehbar gelagerten Montagescheibe bzw. -scheiben. Dies erleichtert die Ausrichtung der einzelnen Montagescheiben zu den Riemenscheiben des Riementriebs.
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Der Riementrieb kann beispielsweise mit zwei Riemenscheiben ausgebildet werden, wozu dann entsprechend werkzeugseitig zwei Montagescheiben vorgesehen werden. Bei einer größeren Anzahl von Riemenscheiben wird eine entsprechende Anzahl von Montagescheiben vorgesehen, wobei in der Regel lediglich eine der Montagescheiben in ihrem Achsabstand zu den anderen Montagescheiben verstellbar ausgeführt wird.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Ansicht eines Montagewerkzeugs mit zwei Montagescheiben vor einem Riementrieb, wobei der Achsabstand zwischen den Montagescheiben verringert und ein Zahnriemen aufgelegt ist,
- 2 eine schematische Ansicht entsprechend 1, wobei die Montagescheiben in eine Position gefahren sind, in der der Achsabstand dem Achsabstand der Riemenscheiben am Riementrieb entspricht,
- 3 eine Ansicht mit axial ausgefahrenen Montagescheiben in einer ersten Eingriffsposition, in der die angetriebene Montagescheibe mit der zugehörigen Riemenscheibe verrastet,
- 4 eine Ansicht mit axial weiter ausgefahrenen Montagescheiben in einer zweiten Eingriffsposition, in der die freilaufende Montagescheibe mit der zugehörigen Riemenscheibe verrastet,
- 5 eine Ansicht mit maximal ausgefahrenen Montagescheiben,
- 6 eine Ansicht zur Veranschaulichung der Überführung des Zahnriemens auf den Riementrieb mittels eines Abstreifers bei umlaufendem Zahnriemen,
- 7 eine Ansicht mit vollständig auf den Riementrieb überführtem Zahnriemen, und in
- 8 eine Ansicht mit zurückgefahrenem Montagewerkzeug.
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Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Vorrichtung, mit der ein Zahnriemen 1 an einem Riementrieb montiert werden kann. Der Zahnriemen 1 kann dabei eine Schrägverzahnung oder eine Geradverzahnung aufweisen.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Riementrieb eine erste Riemenscheibe 2 mit größerem Durchmesser und eine zweite Riemenscheibe 3 mit kleinerem Durchmesser auf. Der Riementrieb ist ohne Verstell- oder Spannmechanismus ausgeführt. Die Riemenscheiben 2 und 3 weisen somit einen fest vorgegebenen, nicht verstellbaren Achsabstand zueinander auf, wodurch eine manuelle Montage des Zahnriemens 1 schwierig ist.
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Die nachfolgend näher erläuterte Vorrichtung gestattet eine automatisierte Montage des Zahnriemens 1 insbesondere an solchen Riementrieben. Sie kann jedoch auch dazu eingesetzt werden, Zahnriemen 1 an Riementrieben mit Verstellmechanismus zu montieren.
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Der Riementrieb des Ausführungsbeispiels umfasst lediglich zwei Riemenscheiben. Jedoch kann die Vorrichtung durch entsprechende Anpassung auch für die Montage von Zahnriemen an Riementrieben mit einer größeren Anzahl von Riemenscheiben eingesetzt werden.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Montagevorrichtung entsprechend der Anzahl der Riemenscheiben 2 und 3 eine erste Montagescheibe 4 und eine zweite Montagescheibe 5 auf. Jede Montagescheibe ist mit einer Verzahnung versehen, die mit der Verzahnung des Zahnriemens 1 kämmt. Dabei besitzen die Montagescheiben 4 und 5 die gleiche Verzahnung wie die jeweils zugehörigen Riemenscheiben 2 bzw. 3 in Bezug auf Zähnezahl, Modul, Teilung und Schrägungswinkel. Jedoch sind die verzahnungsspezifischen Durchmesser wie der Kopfkreisdurchmesser, der Wirkkreisdurchmesser und der Fußkreisdurchmesser geringfügig größer als an den Riemenscheiben 2 und 3. Vorzugsweise liegen die Durchmesser maximal 50% des zulässigen Toleranzfelds über der zulässigen, größten Toleranz. Bei einem Kopfkreisdurchmesser von beispielsweise 30,0 mm mit einer Toleranz von +0,03 mm an einer Riemenscheibe bedeutet dies, dass der Kopfkreisdurchmesser der entsprechenden Montagescheibe 30,045 mm beträgt. Diese geometrische Abweichung von den eigentlichen Riemenscheiben hat den Vorteil, dass bei der unten erläuterten Überführung des Zahnriemens 1 von den Montagescheiben 4 und 5 auf die Riemenscheiben 2 und 3 der Zahnriemen 1 „die Treppe abwärts“ geschoben wird und somit nicht verhakt oder hängen bleiben kann.
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Während die erste Montagescheibe 4, welche hier den größeren Durchmesser aufweist, durch einen nicht näher dargestellten Motor in Drehung versetzt werden kann, ist die zweite Montagescheibe 5 frei drehbar gelagert, so dass diese über den Zahnriemen 1 in Drehung versetzt werden kann.
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Zum einfachen Auflegen des Zahnriemens 1 ist der Achsabstand der Montagescheiben 4 und 5 verstellbar, wie dies aus einem Vergleich der 1 und 2 ersichtlich ist. Zudem sind die Montagescheiben 4 und 5 in Richtung ihrer Drehachsen axial verfahrbar. Insbesondere können diese in der Montageposition auf Anschlag an den Riementrieb herangefahren werden. Vorzugsweise werden diese gemeinsam translatorisch verfahren, so dass eine Antriebsvorrichtung hierfür ausreichend ist.
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Weiterhin weist die Montagevorrichtung einen Abstreifer 6 auf, mit dem ein auf den Montagescheiben 4 und 5 aufliegender Zahnriemen 1 auf den Riementrieb überführt werden kann. Der Abstreifer 6 ist hierzu parallel zu den Drehachsen der Montagescheiben 4 und 5 axial verfahrbar.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Abstreifer 6 topfartig ausgeführt und koaxial zu der angetriebenen Montagescheibe 4 angeordnet, wobei der kreiszylindrische Innenumfang des Abstreifers 6 einen Spalt zum Kopfkreis der Montagescheibe 4 aufweist. Das radiale Spiel gewährleistet eine verschleißarme Funktion.
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Prinzipiell kann an jeder Montagescheibe 4 bzw. 5 ein eigener Abstreifer 6 vorgesehen werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass insbesondere dann, wenn der Zahnriemen 1 bei seiner Überführung in Umlauf versetzt wird, ein einziger Abstreifer 6 ausreichend ist.
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Es ist darüber hinaus möglich, einen nicht-koaxialen Abstreifer 6 einzusetzen, der vorzugsweise einlaufseitig neben einer der Montagescheiben 4 bzw. 5 seitlich auf den Zahnriemen 1 drückt.
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Zur Überführung des Zahnriemens 1 von den verzahnten Montagescheiben 4 und 5 auf die Riemenscheiben 2 und 3 des Riementriebs müssen deren Verzahnungen jeweils zueinander ausgerichtet werden. Hierzu sind an den Montagescheiben 4 und 5 erste Positioniervorrichtungen 7 und 8 vorgesehen, die temporär mit komplementären zweiten Positioniervorrichtungen 9 und 10 an dem Riementrieb bzw. den Riemenscheiben 2 und 3 in Eingriff bringbar sind.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind hierzu an der angetriebenen Montagescheibe 4 stirnseitig erste Positioniervorrichtungen 7 beispielsweise zwei gefederte Zentrierstifte vorgesehen, die mit entsprechenden zweiten Positioniervorrichtungen 9 wie beispielsweise Öffnungen an der ersten Riemenscheibe 2 verrastet werden können.
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An der zweiten Montagescheibe 5 befinden sich erste Positioniervorrichtungen 8, wie beispielsweise Zentrierstifte, die mit entsprechenden zweiten Positioniervorrichtungen 10, wie beispielsweise Öffnungen an der zweiten Riemenscheibe 3 in Eingriff gebracht werden können, um die Verzahnung der zweiten Montagescheibe 5 mit der zweiten Riemenscheibe 3 in Übereinstimmung zu bringen. Die ersten Positioniervorrichtungen 8 können ebenfalls als gefederte Zentrierstifte ausgeführt werden.
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Wie insbesondere 3 entnommen werden kann, liegt die Eingriffsposition der ersten Positioniervorrichtungen 7 der angetriebenen Montagescheibe 4 axial vor der Eingriffsposition der ersten Positioniervorrichtungen 8 der frei drehbar gelagerten zweiten Montagescheibe 5. Hierdurch wird eine automatische Ausrichtung der Montagescheiben mit dem Riementrieb begünstigt. Insbesondere kann zunächst die angetriebene Montagescheibe 4 durch Rotation derselben mit der zugehörigen Riemenscheibe 2 verrastet werden. Dazu wird die erste Montagescheibe 4 relativ zu der ersten Riemenscheibe 2 gedreht, wobei die etwas zusammengedrückten ersten Positioniervorrichtungen 7 solange über die Stirnseite der ersten Riemenscheibe 2 gleiten bis diese in die zweiten Positioniervorrichtungen 9 finden. Ist dies erfolgt, wird in der zweiten Eingriffsposition die zweite Montagescheibe 5 mittels des Zahnriemens solange gedreht, bis deren erste Positioniervorrichtungen 8 mit denjenigen der zweiten Riemenscheibe 3 verrasten. Es ist somit nicht erforderlich, die zweite Montagescheibe 5 separat mittels eines eigenen Motors rotatorisch anzutreiben, um eine automatische Ausrichtung zu bewerkstelligen.
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Anhand der Figuren soll nachfolgend nun der Ablauf eines Montagvorgangs erläutert werden.
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Hierzu wird, wie in 1 gezeigt, zunächst der Achsabstand zwischen den Montagescheiben 4 und 5 etwas verringert, so dass sich der Zahnriemen 1 locker auf die Montageeinheit auflegen lässt. In einem nächsten Schritt wird der Achsabstand der Montagescheiben 4 und 5 auf das Sollmaß des Riementriebs gefahren. Hierbei wird der Zahnriemen 1 vorgespannt. Dieser Zustand ist in 2 dargestellt. Da die zweite Montagescheibe 5, welche hier in die Montagescheibe 5 mit dem kleineren Durchmesser ist, frei drehbar gelagert ist, kann ausgeschlossen werden, dass ein nicht korrekt aufgelegter Zahnriemen 1 verspannt wird. Durch den Freilauf der zweiten Montagescheibe 5 rutscht der Zahnriemen 1 vielmehr stets in die gewünschte Position, in der sich die Verzahnung des Zahnriemens 1 in Eingriff mit der Verzahnung der Montagescheiben 4 und 5 befindet.
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In einem nächsten Schritt wird, wie in 3 dargestellt, die Montageeinheit in Richtung des zu bestückenden Riementriebs vorgefahren. Zudem wird die angetriebene Montagescheibe 4 durch einen Motor in Rotation versetzt. Dabei gelangen in einer ersten axialen Eingriffsposition die angetriebene Montagescheibe 4 und die erste Riemenscheibe 2 über die ersten Positioniervorrichtungen 7 und zweiten Positioniervorrichtungen 9 miteinander in Eingriff, so dass die erste Montagescheibe 4 die erste Riemenscheibe 2 in Drehrichtung mitnimmt. Die mittels Federn vorgespannten ersten Positioniervorrichtungen 7 an der ersten Montagescheibe 4 rasten dazu in die korrespondierenden zweiten Positioniervorrichtungen 9 der ersten Riemenscheibe 2 ein. In dieser Stellung sind die Verzahnungen der ersten Montagescheibe 4 und der ersten Riemenscheibe 2 zueinander ausgerichtet.
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Durch ein weiteres axiales Verfahren der Montageeinheit in Richtung des Riementriebs wird die in 4 dargestellte zweite axial Eingriffsposition erreicht, in der die ersten Positioniervorrichtungen 8 und zweiten Positioniervorrichtungen 10 der zweiten Montagescheibe 5 und der zweiten Riemenscheibe 3 miteinander in Eingriff gebracht werden können. Nach der Positionierung der ersten Montagescheibe 4 und der ersten Riemenscheibe 2 liegen sich die ersten Positioniervorrichtungen 8 und die zweiten Positioniervorrichtungen 10 der zweiten Montagescheibe 5 noch nicht notwendigerweise gegenüber. Durch den Antrieb über den Zahnriemen 1 kann die zweite Montagescheibe 5 jedoch solange gedreht werden, bis deren erste Positioniervorrichtungen 8, beispielsweise Vorsprünge oder federvorgespannte Zentrierstifte, in die zweiten Positioniervorrichtungen 10, wie beispielsweise korrespondierenden Öffnungen, an der zweiten Riemenscheibe 3 automatisch einrasten. In diesem Zustand sind dann auch die Verzahnungen der zweiten Montagescheibe 5 und der zweiten Riemenscheibe 3 zueinander ausgerichtet.
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Die Montageeinheit wird nunmehr soweit vorgefahren, dass die Montagescheiben 4 und 5 stirnseitige an den Riemenscheiben 2 und 3 anliegen und die Verzahnung der Montagescheiben axial durch die Riemenscheiben fortgesetzt wird. Diese Stellung ist in 5 gezeigt. Anschließend kann, wie in 6 gezeigt, durch Betätigung des Abstreifers 6 der Zahnriemen 1 von den Montagescheiben auf die Riemenscheiben des Riementriebs überführt werden. Bei diesem Vorgang rotiert das System, das heißt der Zahnriemen 1 wird über die angetriebene Montagescheibe 4 in Umlauf versetzt. Hierbei ist ein einfaches Durchlenken über den kompletten Hub ausreichend. Der unverzahnte Abstreifer 6 wird zu diesem Zweck axial über die erste Montagescheibe 4 geschoben und drückt so den Zahnriemen 1 auf die anliegende erste Riemenscheibe 2 hinüber.
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In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann der Abstreifer auch mit einer zu der Verzahnung der Montagescheibe passenden Innenverzahnung versehen sein.
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Durch die Rotation während des Überführens sind die benötigten Axialkräfte am Abstreifer 6 gering, so dass bei kleinem Achsabstand und einer geringen Anzahl von Riemenscheiben ein einziger Abstreifer 6 ausreichend ist. Bei komplexeren Riementrieben kann jedoch gegebenenfalls eine größere Anzahl von Abstreifern vorgesehen werden.
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Nachdem der Zahnriemen 1 wie in 7 überführt worden ist, kann die Montageeinheit zur erneuten Bestückung mit einem Zahnriemen 1 in die in 8 dargestellte Ausgangsstellung zurückgefahren werden. Die Riemenmontage ist damit beendet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zahnriemen
- 2
- erste Riemenscheibe des Riementriebs
- 3
- zweite Riemenscheibe des Riementriebs
- 4
- erste Montagescheibe
- 5
- zweite Montagescheibe
- 6
- Abstreifer
- 7
- erste Positioniervorrichtung der ersten Montagescheibe
- 8
- erste Positioniervorrichtung der zweiten Montagescheibe
- 9
- zweite Positioniervorrichtung der ersten Riemenscheibe
- 10
- zweite Positioniervorrichtung der zweiten Riemenscheibe
