WO2023110436A1 - Calibration method for a belt drive, belt drive, and sheet-metal processing plant - Google Patents

Calibration method for a belt drive, belt drive, and sheet-metal processing plant Download PDF

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WO2023110436A1
WO2023110436A1 PCT/EP2022/084076 EP2022084076W WO2023110436A1 WO 2023110436 A1 WO2023110436 A1 WO 2023110436A1 EP 2022084076 W EP2022084076 W EP 2022084076W WO 2023110436 A1 WO2023110436 A1 WO 2023110436A1
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belt
drive pulley
drive
pulley
effective
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PCT/EP2022/084076
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Inventor
Martin Schober
Bernd Renz
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TRUMPF Werkzeugmaschinen SE + Co. KG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H7/00Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
    • F16H7/02Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members with belts; with V-belts

Abstract

The invention relates to a method for calibrating a belt drive (10) having a belt (12) and a drive pulley (14), wherein a value for an effective circumference of the drive pulley (14) is stored in a control device (34), the method comprising the steps of: B) rotating the drive pulley (14) between a first rotational position and a second rotational position through a rotational angle being detected by a rotary encoder; C) detecting an actual longitudinal displacement of a point on the belt (12) during rotation of the drive pulley (14) between the first rotational position and the second rotational position by means of a length-measurement system (30); D) correcting the stored value for the effective circumference of the drive pulley (14) on the basis of the actual longitudinal displacement and the rotational angle that was covered.

Description

Kalibierverfahren für einen Riementrieb, Riementrieb und Calibration method for a belt drive, belt drive and
Blechbearbeitungsanlage sheet metal processing plant
Hintergrund der Erfindung Background of the Invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Riementriebs mit einem Riemen und einer Antriebsscheibe. Die Erfindung betrifft ferner einen Riementrieb aufweisend einen Riemen, eine Antriebsscheibe mit einem Drehantrieb, eine Spannscheibe, einen Drehgeber zum Erfassen einer Drehung der Antriebsscheibe und ein Längenmesssystem zum Erfassen einer Längsverschiebung eines Punktes an dem Riemen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Blechbearbeitungsanlage mit einem Bearbeitungswerkzeug und einem Riementrieb. Riementriebe werden in unterschiedlichen Bereichen zum Übertragen von Bewegungen bzw. zum Bewegen von Komponenten einer Anlage eingesetzt. So ist es grundsätzlich bekannt, Automationskomponenten an einem Riemen zu befestigen und diese mittels des Riemens an ihren jeweiligen Einsatzort zu verfahren. Insbesondere kann eine solche Automationskomponente zur Handhabung von Werkstücken oder Restteilen bei der Blechbearbeitung eingesetzt werden. Hierbei ist es erforderlich, dass die Automationskomponenten präzise positioniert werden können. The invention relates to a method for calibrating a belt drive with a belt and a drive pulley. The invention also relates to a belt drive having a belt, a drive pulley with a rotary drive, a tensioning pulley, a rotary encoder for detecting a rotation of the drive pulley and a length measuring system for detecting a longitudinal displacement of a point on the belt. Furthermore, the invention relates to a sheet metal processing system with a processing tool and a belt drive. Belt drives are used in different areas to transmit movements or to move components of a system. It is basically known to attach automation components to a belt and to move them to their respective place of use by means of the belt. In particular, such an automation component can be used for handling workpieces or residual parts in sheet metal processing. It is necessary here that the automation components can be positioned precisely.
Die Positionsregelung kann unter Verwendung eines Drehgebers an einer angetriebenen Riemenscheibe erfolgen. Damit die Position der mit dem Riemen bewegten Komponente präzise bestimmt werden kann, ist daher eine genaue Kenntnis des Zusammenhangs zwischen dem Drehwinkel der Antriebsscheibe und der Längsbewegung des Riemens erforderlich. Dies wird dadurch erschwert, dass dieser Zusammenhang neben Fertigungstoleranzen auch von der Vorspannung des Riemens abhängt. Für die Beschreibung dieses Zusammenhangs kann auf einen wirksamen Umfang der Riemenscheibe (in diesem Kontext auch als „Spindelsteigung" bezeichnet) abgestellt werden. Position control can be done using a rotary encoder on a driven pulley. In order to be able to precisely determine the position of the component moved by the belt, precise knowledge of the relationship between the angle of rotation of the drive pulley and the longitudinal movement of the belt is required. This is made more difficult by the fact that this relationship depends not only on manufacturing tolerances but also on the pretensioning of the belt. An effective circumference of the belt pulley (also referred to as “spindle pitch” in this context) can be used to describe this relationship.
Nach einem Positioniervorgang kann die Position der mit dem Riemen bewegten Komponente direkt bestimmt werden. Wenn diese Position aufgrund von Ungenauigkeiten im zu Grunde gelegten Zusammenhang zwischen Drehwinkel und Längsbewegung nicht hinreichend exakt ist, kann ein Nachpositionieren erforderlich sein. Dabei auftretende Haft- und Gleiteffekte, wie beispielsweise Ruckgleiten, können das Nachpositionieren erschweren. After a positioning process, the position of the component moved with the belt can be determined directly. If this position is not sufficiently exact due to inaccuracies in the underlying relationship between the angle of rotation and the longitudinal movement, repositioning may be necessary. The resulting sticking and sliding effects, such as stick-slip, can make repositioning difficult.
Bisher wird die Positionsregelung von Riementrieben manuell kalibriert, wozu Wartungspersonal auf den Riementrieb zugreifen muss. Die oft schlechte Zugänglichkeit erschwert dies zusätzlich. Zudem sind bekannte Verfahren zum Ermitteln der Vorspannung über Schallmessung am Riemen sehr aufwendig. Until now, the position control of belt drives has been calibrated manually, which requires maintenance personnel to access the belt drive. The often poor accessibility makes this even more difficult. In addition, known methods for determining the pretension via sound measurement on the belt are very complex.
Aus WO 2016/177883 Al ist ein Verfahren zum Überwachen eines Riemenantriebs bekannt. Der Riemenantrieb umfasst eine rotierbar gelagerte Scheibe und einen Riemen, der an der Scheibe umgelenkt ist, wobei der Riemen und die Scheibe jeweils mit einer Markierung ausgestattet und Riemen und Scheibe zueinander so positioniert sind, dass sich beim Umlauf des Riemens um die Scheibe die Markierungen von Scheibe und Riemen in einer Auslösestellung direkt gegenüberstehen. Die Auslösestellung wird mittels einer Überwachungseinrichtung erfasst, wobei die Überwachungseinrichtung ein Signal abgibt, wenn sich die Markierungen in der Auslösestellung befinden. Daraus wird die Anzahl der über einen bestimmten zurückliegenden Zeitraum ausgelösten Signale ermittelt. Auf Grundlage der Anzahl der ausgelösten, der Anzahl der Umläufe des Riemens entsprechenden Signale, und unter Berücksichtigung von relevanten Einflussgrößen, werden die Belastungen, denen der Riemen oder die Scheibe während des zurückliegenden Zeitraums ausgesetzt gewesen ist, ermittelt. Daraus kann eine Prognose für die Restlebensdauer des Riemens oder der Scheibe abgeleitet werden. A method for monitoring a belt drive is known from WO 2016/177883 A1. The belt drive includes a rotatably mounted disc and a Belt that is deflected on the pulley, the belt and the pulley each being equipped with a marking and the belt and pulley being positioned relative to one another in such a way that when the belt runs around the pulley, the markings on the pulley and belt are directly opposite one another in a release position. The release position is detected by a monitoring device, the monitoring device emitting a signal when the markings are in the release position. From this, the number of signals triggered over a specific period of time is determined. Based on the number of signals triggered, the number of revolutions of the belt, and taking into account relevant influencing factors, the loads to which the belt or pulley has been exposed over the past period of time are determined. A prognosis for the remaining service life of the belt or pulley can be derived from this.
Aufgabe der Erfindung object of the invention
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, das präzise Kalibrieren von Riementrieben zu vereinfachen. It is an object of the invention to simplify the precise calibration of belt drives.
Beschreibung der Erfindung Description of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie einen Riementrieb gemäß Anspruch 14 und eine Blechbearbeitungsanlage gemäß Anspruch 15. Die Unteransprüche und die Beschreibung geben vorteilhafte Ausführungsformen an. This object is achieved according to the invention by a method having the features specified in claim 1 and a belt drive according to claim 14 and a sheet metal working system according to claim 15. The dependent claims and the description specify advantageous embodiments.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Kalibrieren eines Riementriebs vorgesehen. Der Riementrieb weist einen Riemen, insbesondere einen Zahnriemen, und eine Antriebsscheibe auf. Die Antriebsscheibe ist über einen Drehantrieb antreibbar. Der über die Antriebsscheibe geführte Riemen kann dadurch bewegt werden. Ein Wert für einen wirksamen Umfang der Antriebsscheibe ist in einer Steuereinrichtung hinterlegt. Der wirksame Umfang der Antriebsscheibe entspricht dem Weg, um welchen sich ein Punkt des Riemens bei einer vollständigen Drehung der Antriebsscheibe in einer Längsrichtung bewegt. Der wirksame Umfang der Antriebsscheibe wird in diesem Zusammenhang auch als sogenannte „Spindelsteigung" bezeichnet. Der wirksame Umfang kann wenigstens 100 mm und/oder höchstens 500 mm betragen. According to the invention, a method for calibrating a belt drive is provided. The belt drive has a belt, in particular a toothed belt, and a drive pulley. The drive pulley can be driven via a rotary drive. The belt guided over the drive pulley can be moved as a result. A value for an effective circumference of the drive pulley is stored in a control device. The effective scope of the sheave corresponds to the distance a point of the belt moves in a longitudinal direction in one complete rotation of the sheave. In this context, the effective circumference of the drive pulley is also referred to as the so-called "spindle pitch". The effective circumference can be at least 100 mm and/or at most 500 mm.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte: The method according to the invention comprises the following steps:
B) Drehen der Antriebsscheibe zwischen einer ersten Drehstellung und einer zweiten Drehstellung um einen Drehwinkel unter Erfassung durch einen Drehgeber, B) rotating the drive pulley between a first rotational position and a second rotational position by a rotational angle with detection by a rotary encoder,
C) Erfassen einer tatsächlichen Längsverschiebung eines Punktes an dem Riemen beim Drehen der Antriebsscheibe zwischen der ersten Drehstellung und der zweiten Drehstellung mittels eines Längenmesssystems, C) detecting an actual longitudinal displacement of a point on the belt when rotating the drive pulley between the first rotational position and the second rotational position using a length measuring system,
D) Korrigieren des hinterlegten Werts für den wirksamen Umfang der Antriebsscheibe anhand der tatsächlichen Längsverschiebung und des überstrichenen Drehwinkels. D) Correction of the stored value for the effective circumference of the drive pulley based on the actual longitudinal displacement and the swept angle of rotation.
Im Schritt B) wird die Antriebsscheibe gedreht. Hierzu kann der Drehantrieb entsprechend angesteuert werden. Der beim Drehen der Antriebsscheibe zwischen der ersten Drehstellung und der zweiten Drehstellung überstrichene Drehwinkel wird durch einen Drehgeber erfasst. In step B) the drive pulley is rotated. For this purpose, the rotary drive can be controlled accordingly. The angle of rotation covered when rotating the drive pulley between the first rotary position and the second rotary position is detected by a rotary encoder.
Durch die Drehung der Antriebsscheibe wird der Riemen bewegt. Die dabei auftretende tatsächliche Längsverschiebung eines Punktes an dem Riemen wird im Schritt C) von einem linearen Längenmesssystem erfasst. Die Längsverschiebung wird grundsätzlich entlang des Riemens gemessen. Der Punkt an dem Riemen läuft dabei typischerweise nicht über eine Riemenscheibe, insbesondere nicht über die Antriebsscheibe. The rotation of the drive pulley moves the belt. The actual longitudinal displacement of a point on the belt that occurs is recorded in step C) by a linear length measuring system. Longitudinal displacement is always measured along the belt. The point on the belt typically does not run over a pulley, particularly not over the drive pulley.
Im Allgemeinen wird der hinterlegte Wert für den wirksamen Umfang nicht exakt dem tatsächlichen Wert für den wirksamen Umfang entsprechen. Mit anderen Worten kann sich die tatsächliche Längsverschiebung des Punktes an dem Riemen von einer erwarteten Längsverschiebung, welche anhand des Drehwinkels und des hinterlegten Werts für den wirksamen Umfang bestimmt werden kann, unterscheiden. Gründe für diese Abweichung können zum einen Fertigungstoleranzen sein. Zum anderen längt sich mit zunehmender Spannung der von der Antriebsscheibe ablaufende bzw. auf die Antriebsscheibe auflaufende (Zahn-)Riemen, sodass der wirksame Umfang bei zunehmender Spannung größer erscheinen kann. In general, the effective scope value stored will not exactly match the actual effective scope value. In other words, the actual longitudinal displacement of the point on the belt may differ from an expected longitudinal displacement based on the rotation angle and the stored value for the effective scope can be determined differ. Reasons for this deviation can be manufacturing tolerances. On the other hand, the (toothed) belt running off the drive pulley or running onto the drive pulley lengthens with increasing tension, so that the effective extent can appear larger with increasing tension.
Im Schritt B) wird der hinterlegte Wert für den wirksamen Umfang korrigiert. Diese Korrektur erfolgt anhand der gemessenen tatsächlichen Längsverschiebung sowie dem korrespondierenden überstrichenen Drehwinkel. Der neu hinterlegte Wert entspricht dann den aktuell vorliegenden Verhältnissen am Riementrieb. Die Steuereinrichtung nimmt die Korrektur grundsätzlich selbst vor. In step B), the stored value for the effective scope is corrected. This correction is based on the measured actual longitudinal displacement and the corresponding swept angle of rotation. The newly stored value then corresponds to the current conditions on the belt drive. In principle, the control device carries out the correction itself.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein schnelles und aufwandsarmes Überprüfen und gegebenenfalls Korrigieren des hinterlegten Werts für den wirksamen Umfang (die sogenannte Spindelsteigung). Ein körperlicher Zugriff von Wartungspersonal auf den Riementrieb ist dabei typischerweise nicht erforderlich. Insbesondere kann das Verfahren vorzugsweise per Fernwartung oder vollständig automatisiert durchgeführt werden. Durch die Reduktion manueller Tätigkeiten arbeitet das Verfahren sehr genau und reproduzierbar. The method according to the invention enables the stored value for the effective circumference (the so-called spindle pitch) to be checked and, if necessary, corrected quickly and with little effort. Physical access by maintenance personnel to the belt drive is typically not required. In particular, the method can preferably be carried out by remote maintenance or fully automatically. Due to the reduction of manual activities, the process works very precisely and reproducibly.
Das Verfahren ist grundsätzlich für alle Arten von Riementrieben anwendbar. Das Verfahren kann gleichzeitig bei mehreren, insbesondere allen, Riementrieben einer Anlage mit mehreren Riementrieben durchgeführt werden. Insbesondere kann das Verfahren parallel zu einer Hauptzeit der Anlage durchgeführt werden. Zur Durchführung des Verfahrens sind keine oder allenfalls geringe Rüstzeiten erforderlich. In principle, the method can be used for all types of belt drives. The method can be carried out simultaneously with several, in particular all, belt drives of a system with several belt drives. In particular, the method can be carried out parallel to a main time of the system. No set-up times, or at most short set-up times, are required to carry out the method.
Durch Erfassen und zeitliches Verfolgen des jeweils hinterlegten Werts für den wirksamen Umfang kann ein zeitlicher Gradient für den jeweiligen Riementrieb ermittelt und dokumentiert werden. Daraus können Maßnahmen für eine vorbeugende Wartung und Instandhaltung abgeleitet werden. Vorzugsweise wird im Schritt D) eine Differenz zwischen einer erwarteten Längsverschiebung, welche anhand des Drehwinkels und des hinterlegten Werts für den wirksamen Umfang bestimmt wurde, und der im Schritt C) erfassten tatsächlichen Längsverschiebung bestimmt und der hinterlegte Wert für den wirksamen Umfang entsprechend verändert. Indem der aktuell hinterlegte Wert für den wirksamen Umfang bei der Differenzbildung berücksichtigt wird, kann die Genauigkeit des Verfahrens erhöht werden. A time gradient for the respective belt drive can be determined and documented by recording and tracking the value stored in each case for the effective scope over time. Measures for preventive maintenance and repair can be derived from this. In step D), a difference between an expected longitudinal displacement, which was determined using the angle of rotation and the stored value for the effective extent, and the actual longitudinal displacement recorded in step C) is determined and the stored value for the effective extent is changed accordingly. The accuracy of the method can be increased by taking into account the currently stored value for the effective scope when calculating the difference.
Besonders bevorzugt wird eine iterative Korrektur des jeweils hinterlegten Werts des wirksamen Umfangs vorgenommen. Die Schritte B) bis D) können hierzu erneut durchgeführt werden. Die Genauigkeit des Verfahrens kann dadurch weiter gesteigert werden. Bei einer automatisierten Durchführung ist der Aufwand hierzu äußerst gering. An iterative correction of the respectively stored value of the effective scope is particularly preferred. Steps B) to D) can be carried out again for this purpose. The accuracy of the method can be increased further as a result. With an automated implementation, the effort for this is extremely low.
Ebenfalls bevorzugt ist eine Verfahrensvariante, bei der die Schritte B) und C) jeweils mehrfach durchgeführt werden, und im Schritt D) ein Verfahren der linearen Regression angewandt wird. Auf diese Weise kann der Wert für den wirksamen Umfang besonders exakt ermittelt bzw. korrigiert werden. Zudem kann die Anwendung der linearen Regression Rückschlüsse auf die Reibungsverhältnisse, insbesondere Gleitreibung, im Riementrieb ermöglichen. Also preferred is a method variant in which steps B) and C) are each carried out several times, and in step D) a method of linear regression is used. In this way, the value for the effective scope can be determined or corrected particularly precisely. In addition, the application of linear regression can allow conclusions to be drawn about the friction conditions, in particular sliding friction, in the belt drive.
Der Drehwinkel, um welchen die Antriebsscheibe im Schritt B) gedreht wird, kann vordefiniert sein. Dies vereinfacht die Durchführung des Verfahrens. Bevorzugt wird der Drehwinkel so groß gewählt, dass der Punkt an dem Riemen über eine möglichst große geradlinige Strecke verfahren wird. The angle of rotation by which the drive pulley is rotated in step B) can be predefined. This simplifies the implementation of the method. The angle of rotation is preferably chosen so large that the point on the belt is moved over as large a straight line as possible.
Bevorzugt ist der im Schritt B) überstrichene Drehwinkel ein ganzzahliges Vielfaches einer vollständigen Drehung. Unrundheiten der Antriebsscheibe und geometrische Effekte aufgrund des Zahneingriffs eines Zahnriemens an der Antriebsscheibe können dadurch kompensiert werden. The angle of rotation covered in step B) is preferably an integral multiple of a complete rotation. Out-of-roundness of the drive pulley and geometric effects due to the meshing of a toothed belt on the drive pulley can be compensated in this way.
Bevorzugt beginnt die Drehung der Antriebsscheibe vor der ersten Drehstellung.The rotation of the drive pulley preferably begins before the first rotational position.
Ebenso bevorzugt endet die Drehung der Antriebsscheibe nach der zweiten Drehstellung. Mit anderen Worten kann der Drehwinkel zwischen Drehstellungen gemessen werden, die erreicht werden, nachdem der Riementrieb in Bewegung gesetzt wurde und/oder bevor der Riemen angehalten wird. Der Einfluss von Reibungseffekten und dynamischen Effekten beim Anfahren bzw. Abbremsen wird dadurch verringert, sodass das Verfahren genauer arbeitet. Also preferably, the rotation of the drive pulley ends after the second rotary position. In other words, the rotation angle can be measured between rotation positions that are reached after the belt drive has been started and/or before the belt is stopped. This reduces the influence of friction effects and dynamic effects when starting or braking, so that the method works more precisely.
Der Punkt an dem Riemen kann durch eine an dem Riemen festgelegte Komponente definiert sein. Die an dem Riemen festgelegte Komponente kann eine Automationskomponente sein. Insbesondere kann die Komponente lösbar an dem Riemen festgeklemmt sein. Die Automationskomponente kann beispielsweise Stifte oder Sauger zur Handhabung von Blechteilen aufweisen. Insbesondere kann die Komponente ein Teil des linearen Längenmesssystems aufweisen. Das Teil kann ein Positionsgeber sein. Es können somit eine bereits vorhandene Komponente bzw. ein bereits vorhandenes Teil (der Positionsgeber) des Längenmesssystems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden. Der Aufwand zur Durchführung des Verfahrens wird dadurch verringert. The point on the belt may be defined by a component attached to the belt. The component attached to the belt can be an automation component. In particular, the component can be releasably clamped to the belt. The automation component can, for example, have pins or suckers for handling sheet metal parts. In particular, the component can have a part of the linear length measuring system. The part can be a locator. An existing component or part (the position transmitter) of the length measuring system can thus be used to carry out the method according to the invention. This reduces the effort involved in carrying out the method.
Vorzugsweise ist ein Sollwert für den wirksamen Umfang vordefiniert. Der Sollwert für den wirksamen Umfang entspricht einer gewünschten Spannung des Riemens. Die Einhaltung der korrekten Spannung des Riemens ist für eine fehlerfreie Funktion des Riementriebs wichtig. Die Spannung des Riemens kann verändert werden, um den wirksamen Umfang dem Sollwert anzugleichen. Hierdurch wird die Spannung des Riemens auf den gewünschten Wert gebracht. Dabei wird ausgenutzt, dass der wirksame Umfang der Antriebsscheibe von der Spannung des Riemens abhängt. Im Rahmen dieser Verfahrensvariante kann die Spannung des Riemens besonders einfach ermittelt, mit dem Sollwert verglichen und ggf. angepasst werden. Eine direkte Messung der Spannung ist hierzu nicht erforderlich. Insbesondere kann die Kenntnis der Längssteifigkeit des Riemens genügen. A target value for the effective range is preferably predefined. The target value for the effective amount corresponds to a desired tension of the belt. Maintaining the correct belt tension is important for the belt drive to function properly. The tension of the belt can be changed to bring the effective range closer to the target value. This adjusts the belt tension to the desired value. This exploits the fact that the effective circumference of the drive pulley depends on the tension of the belt. Within the scope of this variant of the method, the tension of the belt can be determined in a particularly simple manner, compared with the desired value and adjusted if necessary. A direct measurement of the voltage is not required for this. In particular, knowledge of the longitudinal stiffness of the belt can suffice.
Zum Verändern der Spannung kann ein Abstand zwischen der Antriebsscheibe und einer Spannscheibe verändert werden. Dieser Abstand ist bei Riementrieben typischerweise einstellbar, sodass der Aufwand zum Einstellen der Spannung gering ist. Die Veränderung der Spannung bewirkt eine entsprechende Veränderung des wirksamen Umfangs der Antriebsscheibe. To change the tension, a distance between the drive pulley and a tension pulley can be changed. This distance is for belt drives typically adjustable, so the effort required to adjust the voltage is low. The change in tension causes a corresponding change in the effective circumference of the drive pulley.
In einem Schritt A) kann anhand des Sollwerts und eines Nominalwerts des wirksamen Umfangs ein gesamter Vorspannweg für einen spannungslosen Riemen berechnet werden. Der Nominalwert beschreibt den wirksamen Umfang bei spannungslos anliegendem Riemen. Der Abstand der Antriebsscheibe von der Spannscheibe kann ausgehend von einem Zustand, in welchem der Riemen spannungslos an der Antriebsscheibe und der Spannscheibe anliegt, um einen Bruchteil des Vorspannwegs vergrößert werden. Der Bruchteil beträgt grundsätzlich höchstens 100 %. Der Bruchteil kann 100 % betragen. Vorzugsweise beträgt der Bruchteil höchstens 90 % und/oder wenigstens 70 %. Insbesondere kann der Bruchteil 80 % betragen. Diese Vorgehensweise vereinfacht das Spannen eines neu angelegten Riemens, ohne dass die Gefahr besteht, diesen zu Überspannen. In a step A), a total pretensioning path for a tension-free belt can be calculated on the basis of the target value and a nominal value of the effective extent. The nominal value describes the effective range when the belt is applied without tension. Starting from a state in which the belt rests without tension on the drive pulley and the tensioning pulley, the distance between the drive pulley and the tensioning pulley can be increased by a fraction of the pretensioning path. The fraction is generally a maximum of 100%. The fraction can be 100%. The fraction is preferably at most 90% and/or at least 70%. In particular, the fraction can be 80%. This procedure simplifies the tensioning of a newly fitted belt without the risk of over-tensioning it.
In einem Schritt E) kann anhand des Sollwerts und des hinterlegten Werts für den wirksamen Umfang ein verbleibender Vorspannweg berechnet werden. Der hinterlegte Wert kann derjenige nach Korrektur im Schritt C) sein. Der Abstand zwischen der Antriebsscheibe und der Spannscheibe kann um den verbleibenden Vorspannweg verändert werden. Der verbleibende Vorspannweg kann positiv (Spannung muss erhöht werden; Abstand wird vergrößert) oder negativ (Spannung muss verringert werden; Abstand wird verringert) sein. Derart kann die Spannung eines bereits vorgespannten Riemens korrigiert werden, insbesondere wenn der Riemen bereits einige Zeit in Betrieb war oder nach einem Vorspannen im Schritt A). In a step E), a remaining preload path can be calculated using the setpoint and the stored value for the effective circumference. The stored value can be the one after the correction in step C). The distance between the drive pulley and the tensioning pulley can be changed by the remaining preload distance. The remaining bias travel can be positive (voltage must be increased; spacing is increased) or negative (voltage must be decreased; spacing is decreased). In this way, the tension of an already pre-tensioned belt can be corrected, in particular if the belt has already been in operation for some time or after pre-tensioning in step A).
Vorzugsweise werden nach dem Verändern des Abstands im Schritt E) die Schritte B) bis D) erneut durchgeführt. Dadurch kann erreicht werden, dass im hinterlegten Wert für den wirksamen Umfang der Effekt des Nachspannens berücksichtigt wird. Sofern der korrigierte Wert des wirksamen Umfangs von dem Sollwert abweicht, insbesondere über ein vordefiniertes Maß hinaus, kann Schritt E) erneut durchgeführt werden. Die Spannung des Riemens kann somit dem gewünschten Wert iterativ angenähert werden. Der Zyklus der Durchführung der Schritte B) bis D) und ggf. E) kann mehrfach wiederholt werden. Steps B) to D) are preferably carried out again after the distance has been changed in step E). In this way it can be achieved that the effect of re-tensioning is taken into account in the stored value for the effective scope. If the corrected value of the effective scope deviates from the target value, in particular beyond a predefined extent, step E) can be repeated be performed. The tension of the belt can thus be iteratively approximated to the desired value. The cycle of carrying out steps B) to D) and optionally E) can be repeated several times.
In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch ein Riementrieb. Der Riementrieb weist A belt drive also falls within the scope of the present invention. The belt drive shows
- einen Riemen, insbesondere einen Zahnriemen, - a belt, in particular a toothed belt,
- eine Antriebsscheibe mit einem Drehantrieb, - a drive pulley with a rotary drive,
- eine Spannscheibe, - a tension washer,
- einen Drehgeber zum Erfassen einer Drehung der Antriebsscheibe, und- a rotary encoder for detecting a rotation of the drive pulley, and
- ein Längenmesssystem zum Erfassen einer Längsverschiebung eines Punktes an dem Riemen auf. Der Riemen ist um die Antriebsscheibe und die Spannscheibe geführt. Typischerweise ist ein Abstand der Antriebsscheibe und der Spannscheibe einstellbar. Erfindungsgemäß weist der Riementrieb weiterhin eine Steuereinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, ein oben beschriebenes, erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Die Steuereinrichtung vereinfacht die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Insbesondere kann die Steuereinrichtung zur automatischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet sein. Zum Verändern des Abstands zwischen der Antriebsscheibe und der Spannscheibe kann ein Aktuator vorgesehen sein, der von der Steuereinrichtung entsprechend angesteuert wird. - a length measuring system for detecting a longitudinal displacement of a point on the belt. The belt is guided around the drive pulley and the idler pulley. Typically, a distance between the drive pulley and the idler pulley is adjustable. According to the invention, the belt drive also has a control device which is set up to carry out a method according to the invention as described above. The control device simplifies the implementation of the method according to the invention. In particular, the control device can be set up to carry out the method according to the invention automatically. To change the distance between the drive pulley and the clamping pulley, an actuator can be provided, which is controlled accordingly by the control device.
Weiterhin in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt eine Blechbearbeitungsanlage mit einem Bearbeitungswerkzeug. Das Bearbeitungswerkzeug kann ein relativ zu einer Blechauflage beweglicher Bearbeitungskopf sein. Die Blechbearbeitungsanlage kann insbesondere eine Laserschneidanlage sein. Das Bearbeitungswerkzeug kann ein Laserbearbeitungskopf, insbesondere ein Laserschneidkopf, sein. Erfindungsgemäß weist die Blechbearbeitungsanlage wenigstens einen oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Riementrieb auf. Der Riementrieb kann dazu dienen, eine Automationskomponente zu bewegen. Vorzugsweise weist eine an dem Riemen festgelegte Automationskomponente ein Teil des linearen Längenmesssystems auf. Insbesondere kann die Automationskomponente lösbar an dem Riemen festgeklemmt sein. Das Teil kann ein Positionsgeber sein. Es können somit eine bereits vorhandene Komponente bzw. ein bereits vorhandenes Teil (der Positionsgeber) des Längenmesssystems für die Erfindung nutzbar gemacht werden. A sheet metal processing system with a processing tool also falls within the scope of the present invention. The processing tool can be a processing head that can be moved relative to a sheet metal support. The sheet metal processing system can in particular be a laser cutting system. The processing tool can be a laser processing head, in particular a laser cutting head. According to the invention, the sheet metal working installation has at least one belt drive according to the invention as described above. The belt drive can be used to move an automation component. Preferably, an automation component attached to the belt includes part of the linear length measurement system. In particular, the automation component can be detachably clamped to the belt. The part can be a locator. An already existing component or an already existing part (the position transmitter) of the length measuring system can thus be made usable for the invention.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung. Erfindungsgemäß können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen, zweckmäßigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung. Further advantages of the invention result from the description, the claims and the drawing. According to the invention, the features mentioned above and those detailed below can each be used individually or collectively in any desired, expedient combination. The embodiments shown and described are not to be understood as an exhaustive list, but rather have an exemplary character for the description of the invention.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung Detailed description of the invention and drawing
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen: The invention is illustrated in the drawing and is described using exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Riementrieb bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens, wobei sich eine an einem Riemen festgeklemmte Komponente mit einem Positionsgeber in einer Ausgangsposition befindet, in einer schematischen Seitenansicht; 1 shows a belt drive according to the invention when carrying out a calibration method according to the invention, a component clamped to a belt being located with a position transmitter in a starting position, in a schematic side view;
Fig. 2 den Riementrieb von Fig. 1, wobei die an dem Riemen festgeklemmte Komponente durch Drehen einer Antriebsscheibe in eine erste Drehstellung in eine erste Längsposition überführt wurde, in einer schematischen Seitenansicht; Fig. 3 den Riementrieb von Fig. 1, wobei die an dem Riemen festgeklemmte Komponente durch Drehen der Antriebsscheibe in eine zweite Drehstellung in eine zweite Längsposition überführt wurde, in einer schematischen Seitenansicht; FIG. 2 shows the belt drive from FIG. 1, wherein the component clamped to the belt has been transferred into a first longitudinal position by rotating a drive pulley into a first rotational position, in a schematic side view; 3 shows the belt drive from FIG. 1, in which the component clamped to the belt has been transferred into a second longitudinal position by turning the drive pulley into a second rotary position, in a schematic side view;
Fig. 4 den Riementrieb von Fig. 1, wobei die an dem Riemen festgeklemmte Komponente sich in einer Endposition befindet, in einer schematischen Seitenansicht; FIG. 4 shows the belt drive from FIG. 1, with the component clamped to the belt being in an end position, in a schematic side view;
Fig. 5 ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens; 5 shows a schematic flow chart of a calibration method according to the invention;
Fig. 6 eine erfindungsgemäße Blechbearbeitungsanlage mit zwei erfindungsgemäßen Riementrieben zum Bewegen von Automationskomponenten, in einer schematischen Seitenansicht. 6 shows a sheet metal processing system according to the invention with two belt drives according to the invention for moving automation components, in a schematic side view.
Figur 1 zeigt einen Riementrieb 10. Der Riementrieb 10 weist einen Riemen 12, hier einen Zahnriemen, auf. Der Riemen 12 ist um eine Antriebsscheibe 14 und eine Spannscheibe 16 geführt. Die Antriebsscheibe 14 ist mittels eines Drehantriebs 18 drehbar. Eine Drehstellung der Antriebsscheibe 14 wird von einem Drehgeber 20 erfasst. FIG. 1 shows a belt drive 10. The belt drive 10 has a belt 12, here a toothed belt. The belt 12 is guided around a drive pulley 14 and an idler pulley 16 . The drive disk 14 can be rotated by means of a rotary drive 18 . A rotary position of the drive pulley 14 is detected by a rotary encoder 20 .
Der Riementrieb 10 weist wenigstens eine, hier drei, an dem Riemen 12 festlegbare Komponenten 22, 24, 26 auf. Die Komponente 22 ist an dem Riemen 12 festgeklemmt. In Figur 1 befindet sich die Komponente 22 in einer Ausgangsposition xo bezüglich der Antriebsscheibe 14. Die Komponenten 24, 26 sind von dem Riemen 12 gelöst und befinden sich je in einer Parkposition, hier nahe der Spannscheibe 16. Die Komponenten 22, 24, 26 können auch als Shuttles bezeichnet werden und beispielsweise Automationskomponenten sein. The belt drive 10 has at least one, in this case three, components 22, 24, 26 that can be fixed to the belt 12. The component 22 is clamped to the strap 12 . In Figure 1, the component 22 is in a starting position xo with respect to the drive pulley 14. The components 24, 26 are detached from the belt 12 and are each in a parking position, here near the tensioning pulley 16. The components 22, 24, 26 can are also referred to as shuttles and can be automation components, for example.
An den Komponenten 22, 24, 26 ist jeweils ein Positionsgeber 28 eines linearen Längenmesssystems 30 angeordnet. Der Positionsgeber 28 wirkt mit einem Maßstab 32 des Längenmesssystems 30 zusammen, um die Position der jeweiligen Komponente 22, 24, 26 zu bestimmen. Insbesondere im Stillstand des Riemens 12 kann die Position mit dem Längenmesssystem 30 ermittelt werden. A position transmitter 28 of a linear length measuring system 30 is arranged on each of the components 22 , 24 , 26 . The position sensor 28 interacts with a scale 32 of the length measuring system 30 to determine the position of the respective Component 22, 24, 26 to determine. In particular when the belt 12 is stationary, the position can be determined using the length measuring system 30 .
Der Riementrieb 10 weist ferner eine Steuereinrichtung 34 auf, vergleiche Figur 6. Die Steuereinrichtung 34 erfasst die Signale des Drehgebers 20 und des Längenmesssystems 30. Zudem steuert die Steuereinrichtung 34 den Drehantrieb 18. Weiterhin kann die Steuereinrichtung 34 das Festklemmen bzw. Lösen der Komponenten 22, 24, 26 an bzw. von dem Riemen 12 veranlassen. The belt drive 10 also has a control device 34, see Figure 6. The control device 34 records the signals from the rotary encoder 20 and the length measurement system 30. In addition, the control device 34 controls the rotary drive 18. Furthermore, the control device 34 can clamp or loosen the components 22 , 24, 26 on and off the belt 12 respectively.
In der Steuereinrichtung 34 ist ein Wert für einen wirksamen Umfang der Antriebsscheibe 12 hinterlegt. Bei der Positionsregelung nimmt die Steuereinrichtung 34 an, dass sich die an dem Riemen 12 festgelegten Komponenten pro Umdrehung der Antriebsscheibe 14 um den Betrag des wirksamen Umfangs bewegen. Die Steuerung der Bewegung des Riemens 12 bzw. der Komponenten 22, 24, 26 erfolgt während deren Bewegung aufgrund der Signale des Drehgebers 20 unter Verwendung des hinterlegten Werts für den wirksamen Umfang. Die Signale des Längenmesssystems 30 werden während der Bewegung des Riemens 12 bzw. der Komponenten 22, 24, 26 typischerweise nicht ausgewertet, d.h sie werden insbesondere nicht zur Regelung der Bewegung des Riemens verwendet. Dies ermöglicht eine wesentlich einfachere Regelung basierend auf der Umdrehung der Antriebsscheibe. Während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Signale des Längenmesssystems vorzugsweise durchgängig aufgezeichnet und anschließend wie unten beschrieben ausgewertet. A value for an effective circumference of the drive pulley 12 is stored in the control device 34 . When controlling the position, the controller 34 assumes that the components fixed to the belt 12 move by the amount of the effective circumference per revolution of the drive pulley 14 . The movement of the belt 12 or the components 22, 24, 26 is controlled during their movement on the basis of the signals from the rotary encoder 20 using the stored value for the effective circumference. The signals of the length measuring system 30 are typically not evaluated during the movement of the belt 12 or the components 22, 24, 26, i.e. they are not used in particular to regulate the movement of the belt. This allows for much simpler control based on drive pulley rotation. While the method according to the invention is being carried out, the signals of the length measuring system are preferably continuously recorded and then evaluated as described below.
Um den Wert für den wirksamen Umfang der Antriebsscheibe 12 zu kalibrieren, wird die Komponente 22 ausgehend von der Ausgangsposition xo in Bewegung gesetzt. Hierzu wird die Antriebsscheibe 14 mittels des Drehantriebs 18 gedreht. In order to calibrate the value for the effective circumference of the drive pulley 12, the component 22 is set in motion from the initial position xo. For this purpose, the drive disk 14 is rotated by means of the rotary drive 18 .
In Figur 2 befindet sich die Komponente 22 in einer ersten Längsposition, welche ausgehend von der Ausgangsposition xo um einen Anfahrweg Xstart vorgeschoben ist. Diese erste Längsposition entspricht einer ersten Drehstellung der Antriebsscheibe 14. Die erste Längsposition wird in Bewegung überfahren. Der Anfahrweg Xstart entspricht wenigstens der Hälfte des hinterlegten Werts für den wirksamen Umfang der Antriebsscheibe 14. In FIG. 2, the component 22 is in a first longitudinal position, which, starting from the starting position xo, is advanced by an approach distance Xstart. This first longitudinal position corresponds to a first rotational position of the drive pulley 14. The first longitudinal position is passed over in motion. The The starting distance Xstart corresponds to at least half of the stored value for the effective circumference of the drive pulley 14.
In Figur 3 hat die Komponente 22 ausgehend von der ersten Längsposition XstartIn FIG. 3, the component 22 has Xstart starting from the first longitudinal position
5 eine Messstrecke Xmess zurückgelegt. Diese zweite Längsposition entspricht einer zweiten Drehstellung der Antriebsscheibe 14. Die zweite Längsposition wird in Bewegung überfahren. Die Komponente 22 wird über die in Figur 3 gezeigte zweite Längsposition hinaus um einen Anhalteweg xstoP weiterbewegt, vergleiche Figur 4. Der Anhalteweg xstoP beträgt vorzugsweise wenigstens 1 cm. 5 covered a measurement distance Xmess. This second longitudinal position corresponds to a second rotational position of the drive pulley 14. The second longitudinal position is passed over in motion. The component 22 is moved further beyond the second longitudinal position shown in FIG. 3 by a stopping distance x s to P , compare FIG. 4. The stopping distance x s to P is preferably at least 1 cm.
10 10
Der zwischen der ersten Drehstellung und der zweiten Drehstellung überstrichene Drehwinkel der Antriebsscheibe 14 wird von dem Drehgeber 20 erfasst. Vorzugsweise ist der Drehwinkel zwischen der ersten und der zweiten Drehstellung als mehrere vollständige Drehungen vorgegeben. Das Drehen der AntriebsscheibeThe angle of rotation of drive pulley 14 swept between the first rotary position and the second rotary position is detected by rotary encoder 20 . The angle of rotation between the first and the second rotary position is preferably specified as a plurality of complete rotations. The turning of the drive pulley
15 14 um den (hier vordefinierten) Drehwinkel und seine Erfassung mittels des Drehgebers 20 entsprechen in Figur 5 einem Schritt 104. Der Drehwinkel wird vorzugsweise derart vorgegeben, dass die Messstrecke Xmess möglichst groß wird. 15 14 by the (predefined here) angle of rotation and its detection by means of the rotary encoder 20 correspond to a step 104 in FIG.
Der Betrag der Messstrecke Xmess, d. h. die zwischen der ersten und der zweitenThe amount of the measuring distance Xmess, i. H. those between the first and the second
20 Drehposition der Antriebsscheibe 14 tatsächlich erfolgte Längsverschiebung der Komponente 22, wird zugleich von dem Längenmesssystem 30 erfasst, vergleiche Schritt 106. 20 rotational position of the drive pulley 14, the actual longitudinal displacement of the component 22 is also recorded by the length measuring system 30, compare step 106.
Anhand der von dem Lä n g e n m e sssy ste m 30 ermittelten tatsächlichenBased on the actual values determined by the length measurement system 30
25 Längsverschiebung der Komponente 22 und dem von dem Drehgeber 20 ermittelten überstrichenen Drehwinkel wird in einem Schritt 108 der in der25 longitudinal displacement of the component 22 and determined by the rotary encoder 20 swept angle of rotation is in a step 108 in the
Steuereinrichtung 34 hinterlegte Wert für den wirksamen Umfang derControl device 34 stored value for the effective scope of
Antriebsscheibe 14 korrigiert. Drive pulley 14 corrected.
30 Vorzugsweise werden während dem Verfahren von der ersten Drehstellung zur zweiten Drehstellung sowohl die Werte des Drehgebers 20 als auch des Längenmesssystems 30 mehrfach gleichzeitig erfasst. Die Erfassung erfolgt vorzugsweise in einem festen Zeitraster. Für jedes Wertepaar von Drehgeber 20 und Längenmesssystem 30 kann die Differenz (1)
Figure imgf000016_0004
berechnet werden. Dabei ist
Figure imgf000016_0005
der mit dem direktem Längenmesssystem 30 gemessene (tatsächliche) Verfahrweg und
Figure imgf000016_0006
der aus dem überstrichenen Drehwinkel anhand des hinterlegten Werts Uwirk für den wirksamen Umfang berechnete Verfahrweg.
During the movement from the first rotary position to the second rotary position, the values of both the rotary encoder 20 and the length measuring system 30 are preferably recorded several times at the same time. The acquisition takes place preferably in a fixed time frame. For each pair of values from rotary encoder 20 and length measuring system 30, the difference (1)
Figure imgf000016_0004
be calculated. there is
Figure imgf000016_0005
the (actual) travel distance measured with the direct length measuring system 30 and
Figure imgf000016_0006
the travel distance calculated from the swept angle of rotation using the stored value U eff for the effective circumference.
Diese Differenz kann durch eine Gerade (2)
Figure imgf000016_0007
angenähert werden. Die Koeffizienten a und b können mittels linearer Regression bestimmt werden. Insbesondere ergibt sich
Figure imgf000016_0002
wobei n die Anzahl der Messdatenwerte und i den Messdatenindex bezeichnen.
This difference can be represented by a straight line (2)
Figure imgf000016_0007
be approximated. The coefficients a and b can be determined using linear regression. In particular, it follows
Figure imgf000016_0002
where n denotes the number of measurement data values and i denotes the measurement data index.
Über die Gleichung
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000016_0003
wobei ΔUwirk die mittlere Abweichung von dem momentan hinterlegten Wert des wirksamen Umfangs und Nu die Anzahl der Umdrehungen der Antriebsscheibe 14 über die Messstrecke (und mithin zwischen der ersten und der zweiten Drehstellung) bezeichnen, kann die mittlere Abweichung ΔUwirk errechnet werden, um welche der hinterlegte Wert Uwirk korrigiert werden muss.
About the equation
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000016_0003
where ΔU eff denotes the average deviation from the currently stored value of the effective circumference and Nu denotes the number of revolutions of the drive pulley 14 over the measuring section (and thus between the first and second rotational position), the average deviation ΔU eff can be calculated by which the stored value U eff must be corrected.
Vorzugsweise werden die Schritte 104 und 106 und die jeweilige lineare Regression mehrfach durchgeführt und die Ergebnisse gemittelt, vergleiche den gestrichelten Pfeil in Figur 5. Dies verbessert die Genauigkeit der Korrektur. Besonders bevorzugt werden die Schritte 104 und 106 mehrfach mit unterschiedlichen Drehwinkeln zwischen der ersten Drehstellung und der zweiten Drehstellung der Antriebsscheibe 14 durchgeführt. Die unterschiedlichen Drehwinkel sind vorzugsweise jeweils Vielfache einer vollständigen Umdrehung der Antriebsscheibe. Dadurch gehen Unregelmäßigkeiten der Antriebsscheibe nicht in die Berechnung ein. Steps 104 and 106 and the respective linear regression are preferably carried out several times and the results are averaged, compare the dashed arrow in FIG. 5. This improves the accuracy of the correction. Steps 104 and 106 are particularly preferably repeated several times with different angles of rotation between the first rotary position and the second rotary position Drive pulley 14 performed. The different angles of rotation are preferably multiples of a complete revolution of the drive pulley. As a result, irregularities in the drive pulley are not included in the calculation.
Der entsprechend korrigierte Wert Uwirk,neu = Uwirk + ΔUwirk wird in der Steuereinrichtung 34 hinterlegt. The correspondingly corrected value U eff ,new=U eff +ΔU eff is stored in the control device 34 .
Der Wert des Koeffizienten b ist für das erfindungsgemäße Verfahren unerheblich. The value of the coefficient b is irrelevant for the method according to the invention.
Um die Spannung des Riemens 12 einzustellen, kann ein Abstand 36 zwischen der Antriebsscheibe 14 und der Spannscheibe 16 verändert werden, vergleiche Figur 4. Dies ist durch eine Führung 38 zum Verschieben der Spannscheibe 16 angedeutet. In order to adjust the tension of the belt 12, a distance 36 between the drive pulley 14 and the tensioning pulley 16 can be changed, compare FIG. 4. This is indicated by a guide 38 for moving the tensioning pulley 16.
Die Spannung des Riemens 12 kann aus der Gleichung (6)
Figure imgf000017_0001
berechnet werden, wobei
Figure imgf000017_0002
den Vorspannweg ausgehend von einem spannungslos anliegenden Riemen 12,
The tension of the belt 12 can be calculated from equation (6)
Figure imgf000017_0001
are calculated, where
Figure imgf000017_0002
the pre-tension path starting from a tension-free belt 12,
Fvspg die Spannung (Vorspannkraft) des Riemens 12, Fvspg the tension (preload force) of the belt 12,
Lr die Länge des Riemens 12 und Lr the length of the belt 12 and
Cr,spez die spezifische Riemensteifigkeit bezeichnen. Cr,spec denote the specific belt stiffness.
Der wirksame Umfang Uwirk hängt linear proportional von der Längung des Riemens 12 ab und ist daher ein Maß für die Riemenvorspannung. Die Abweichung vom nominellen Umfang der Antriebsscheibe 14 Uwirk, nom (der nominellen Spindelsteigung) ist somit ein Maß für die Vorspannung des Riemens bei linearer spezifischer Riemensteifigkeit. Folglich ist auch der tatsächlich wirksame Umfang der Antriebsscheibe 14 ein Maß für die Vorspannung des Riemens 12 und umgekehrt. Insbesondere kann der Vorspannweg Δlvspg auch berechnet werden zu The effective circumference U eff depends linearly proportionally on the elongation of the belt 12 and is therefore a measure of the belt pretension. The deviation from the nominal circumference of the drive pulley 14 U eff , nom (the nominal spindle pitch) is thus a measure of the pretensioning of the belt with linear specific belt stiffness. Consequently, the actually effective circumference of the drive pulley 14 is also a measure of the pretensioning of the belt 12 and vice versa. In particular, the preload path Δlvspg can also be calculated as
(7)
Figure imgf000017_0003
mit
(7)
Figure imgf000017_0003
with
Δlvspg : Vorspannweg, Δlvspg : preload path,
AL- : Längung des Riemens aufgrund der Vorspannung, AL- : elongation of the belt due to the pre-tension,
Lr : Länge des Riemens im ungespannten Zustand, Uwirk,nom : nomineller wirksamer Umfang der Antriebsscheibe 14, ΔUwirk : (mittlere) Abweichung des wirksamen Umfangs vom Nominalwert. Lr : length of the belt in the slack state, U eff ,nom : nominal effective circumference of the drive pulley 14, ΔU eff : (average) deviation of the effective circumference from the nominal value.
Aus den Gleichungen (6) und (7) lässt sich ein Sollwert für den wirksamen Umfang Uwirk,gew. berechnen, der eingestellt werden muss, um die gewünschte Vorspannung F vspg,gew. des Riemens 12 zu erhalten. Es ergibt sich: Uwirk,gew. = Uwirk,nom • ( 1 + Fvspg,gew. / Cr,spez ) (8) From equations (6) and (7) a target value for the effective circumference U eff ,gew. Calculate what needs to be adjusted to get the desired preload F vspg,wt. of the belt 12 to obtain. The result is: U eff ,wt. = U effective ,nom • ( 1 + Fvspg,wt. / Cr,spec ) (8)
Mit Gleichung (8) folgt schließlich durch Einsetzen von ΔUwirk = Uwirk,gew. “ Uwirk,nom in Gleichung (7) auch der einzustellende Vorspannweg Δlvspg, gew., mit welchem die gewünschte Vorspannung erhalten wird. Der wirksame Umfang entspricht dann dem Sollwert. With Equation (8) it finally follows by inserting ΔU eff = U eff ,gew. “ U eff ,nom in Equation (7) also the preload path Δlvspg, wt., to be set, with which the desired preload is obtained. The effective scope then corresponds to the setpoint.
Ein neu anzulegender Riemen 12 kann in einem Schritt 102 vorgespannt werden. Hierzu kann anhand der Gleichungen (7) und (8) der erforderliche Vorspannweg berechnet werden. Nach spannungslosem Anlegen des Riemens 12 an die Antriebsscheibe 14 und die Spannscheibe 16, kann der Abstand 36 um einen Bruchteil dieses gesamten Vorspannwegs vergrößert werden. Vorzugsweise wird der Abstand 36 um ca. 80 % des berechneten Vorspannwegs erhöht, um ein Überspannen zu vermeiden und gleichzeitig eine ausreichende Vorspannung sicherzustellen. Der sich nach dem Vorspannen im Schnitt 102 ergebende wirksame Umfang der Antriebsscheibe 14 kann mit den Schritten 104 bis 108 überprüft und in der Steuereinrichtung 34 hinterlegt werden. A belt 12 to be newly applied can be pretensioned in a step 102 . For this purpose, the required preload path can be calculated using equations (7) and (8). After the belt 12 has been applied without tension to the drive pulley 14 and the tensioning pulley 16, the distance 36 can be increased by a fraction of this total pretensioning path. Preferably, the distance 36 is increased by about 80% of the calculated preload travel to avoid overtightening while ensuring adequate preload. The effective circumference of the drive pulley 14 that results after the pretensioning in section 102 can be checked with steps 104 to 108 and stored in the control device 34 .
Eine Feineinstellung der Spannung des Riemens 12 kann in einem Schritt 110 erfolgen. Aus Gleichung (7) ergibt sich wie oben bereits erläutert der gewünschte wirksame Umfang. Aus den Schritten 104 bis 108 ist der aktuelle Wert des wirksamen Umfangs bekannt. Der verbleibend einzustellende Vorspannweg kann aus der Differenz des gewünschten und des momentanen wirksamen Umfangs mittels Gleichung (7) berechnet werden. Der Abstand 36 zwischen der Antriebsscheibe 14 und der Spannscheibe 16 wird entsprechend angepasst. A fine adjustment of the tension of the belt 12 can take place in a step 110 . As already explained above, equation (7) results in the desired effective scope. From steps 104 through 108, the current value of the effective range is known. The remaining preload path to be set can can be calculated from the difference between the desired and the current effective range using Equation (7). The distance 36 between the drive pulley 14 and the clamping pulley 16 is adjusted accordingly.
Vorzugsweise erfolgt sodann eine erneute Korrektur des hinterlegten Werts für den wirksamen Umfang durch erneute Durchführung der Schritte 104 bis 108. Falls der eingestellte wirksame Umfang noch nicht hinreichend genau dem Sollwert entspricht, kann auch Schritt 110 (und anschließend nochmals die Schritte 104 bis 108) wiederholt werden. Preferably, the stored value for the effective scope is then corrected again by repeating steps 104 to 108. If the set effective scope does not yet correspond to the target value with sufficient accuracy, step 110 (and then steps 104 to 108 again) can be repeated become.
Figur 6 zeigt eine Bearbeitungsanlage 40, hier beispielhaft eine Laserschneidanlage. Ein Bearbeitungswerkzeug 42, hier ein Laserbearbeitungskopf, ist gegenüber einer Werkstückauflage 44 verschieblich. Das Bearbeitungswerkzeug 42 kann von der Steuereinrichtung 34 angesteuert werden. FIG. 6 shows a processing system 40, here a laser cutting system by way of example. A processing tool 42 , here a laser processing head, can be displaced with respect to a workpiece support 44 . The processing tool 42 can be controlled by the control device 34 .
Auf der Werkstückauflage 44 kann ein Rohling 46 angeordnet sein. Vorliegend ist ein Zustand dargestellt, in welchem ein Blechteil 48 aus dem Rohling 46 ausgeschnitten wurde, sodass ein Restgitterteil 50 verbleibt. Das Restgitterteil 50, in welchem das Blechteil 48 angeordnet ist, kann auf der Werkstückauflage 44 aus einer Bearbeitungsposition in eine Entnahmeposition verschoben sein. A blank 46 can be arranged on the workpiece support 44 . A state is shown here in which a sheet metal part 48 has been cut out of the blank 46 so that a residual skeleton part 50 remains. The residual skeleton part 50, in which the sheet metal part 48 is arranged, can be moved on the workpiece support 44 from a processing position to a removal position.
Die Bearbeitungsanlage 40 weist zwei Riementriebe 10a, 10b auf. Die Riementriebe 10a, 10b dienen dem Bewegen von Automationskomponenten 52, 54 bzw. 56, 58, 60. Die Automationskomponenten 52, 54 und 56, 58, 60 können in nicht näher dargestellter Weise an den Riementrieben 10a, 10b geführt sein. Die Riementriebe 10a, 10b können horizontal in der Zeichenebene relativ zur Werkstückauflage 44 verfahrbar sein. Die Automationskomponenten 52, 54 und 56, 58, 60 weisen hier je einen Positionsgeber 28 zum Zusammenwirken mit einem Maßstab 32 eines jeweiligen Längenmesssystems 30 des Riementriebs 10a bzw. 10b auf. The processing system 40 has two belt drives 10a, 10b. The belt drives 10a, 10b are used to move automation components 52, 54 and 56, 58, 60. The automation components 52, 54 and 56, 58, 60 can be guided on the belt drives 10a, 10b in a manner that is not shown in detail. The belt drives 10a, 10b can be moved horizontally in the plane of the drawing relative to the workpiece support 44. The automation components 52, 54 and 56, 58, 60 each have a position transmitter 28 for interacting with a scale 32 of a respective length measuring system 30 of the belt drive 10a or 10b.
Die Automationskomponenten 52, 54 des Riementriebs 10a können Sauger 62 zum Transportieren des Werkstücks 50 aufweisen. Die Automationskomponenten 56, 58, 60 des Riementriebs 10b können Stifte 64 aufweisen. Durch Ausfahren der Stifte 64 kann das Lösen des Blechteils 48 aus dem Restgitterteil 50 unterstützt werden. Aufgrund der geringen Größe des Blechteils 48 kommen im dargestellten Beispiel nur die Automationskomponenten 52 und 56 zum Einsatz. The automation components 52, 54 of the belt drive 10a can have suction cups 62 for transporting the workpiece 50. The automation components 56, 58, 60 of the belt drive 10b can have pins 64. Extending the pins 64 can support the detachment of the sheet metal part 48 from the residual skeleton part 50 . Due to the small size of the sheet metal part 48, only the automation components 52 and 56 are used in the example shown.
Die Riementriebe 10a, 10b entsprechen in Aufbau und Funktionsweise jeweils dem oben in Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 4 beschriebenen Riementrieb 10. Das Kalibrieren der Positionssteuerung und Spannung der Riemen 12 kann bei den Riementrieben 10a, 10b jeweils mit einem oben im Zusammenhang mit Figur 5 beschriebenen Verfahren erfolgen. Derart kann erreicht werden, dass die Automationskomponenten 52, 54 und 56, 58, 60 unter Verwendung der Drehgeber 20 der Riementriebe 10a, 10b für die Handhandhabung ausgeschnittener Blechteile 48 hinreichend exakt (beispielsweise mit einer Genauigkeit im Zehntelmillimeterbereich) positioniert werden können. Ein Nachpositionieren unter Verwendung des jeweiligen Längenmesssystems 30 kann dann in aller Regel entfallen. The design and function of the belt drives 10a, 10b correspond to the belt drive 10 described above in connection with Figures 1 to 4. The calibration of the position control and tension of the belts 12 can be carried out in the case of the belt drives 10a, 10b in each case with a one described above in connection with Figure 5 described procedures. In this way it can be achieved that the automation components 52, 54 and 56, 58, 60 can be positioned sufficiently exactly (for example with an accuracy in the tenth of a millimeter range) using the rotary encoder 20 of the belt drives 10a, 10b for handling cut sheet metal parts 48. Repositioning using the respective length measuring system 30 can then generally be omitted.
Figure imgf000021_0001
Figure imgf000021_0001
Riementrieb 10; 10a, 10b belt drive 10; 10a, 10b
Riemen 12 strap 12
Antriebsscheibe 14 Drive pulley 14
Spannscheibe 16 Tension washer 16
Drehantrieb 18 Rotary drive 18
Drehgeber 20 Encoder 20
Komponenten 22, 24, 26 Components 22, 24, 26
Positionsgeber 28 Locator 28
Längenmesssystem 30 Length measuring system 30
Maßstab 32 Scale 32
Steuereinrichtung 34 control device 34
Abstand 36 distance 36
Führung 38 leadership 38
Bearbeitungsanlage 40 Processing plant 40
Bearbeitungswerkzeug 42 Editing tool 42
Werkstückauflage 44 Workpiece support 44
Rohling 46 blank 46
Blechteil 48 Sheet metal part 48
Restgitterteil 50 Remnant skeleton part 50
Automationskomponenten 52, 54, 56, 58, 60 Automation components 52, 54, 56, 58, 60
Sauger 62 sucker 62
Stifte 64 pins 64
Ausgangsposition xo Starting position xo
Anfahrweg Xstart Approach path X start
Messstrecke Xmess measuring section X meas
Anhalteweg xstop stopping distance x stop
Vorspannweg Δlvspg Preload path Δl vspg
102: Vorspannen eines Riemens 102: Pretensioning a belt
104: Drehen der Antriebsscheibe und Erfassen des überstrichenen Drehwinkels 106: Erfassen einer tatsächlichen Längsverschiebung an dem Riemen104: Turning the drive pulley and detecting the swept angle of rotation 106: detecting an actual longitudinal displacement on the belt
108: Korrigieren des hinterlegten Werts des wirksamen Umfangs108: Correct the stored value of the effective scope
110: Feineinstellen der Spannung des Riemens 110: fine adjustment of the tension of the belt

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Verfahren zum Kalibrieren eines Riementriebs (10) mit einem Riemen (12) und einer Antriebsscheibe (14), wobei ein Wert für einen wirksamen Umfang der Antriebsscheibe (14) in einer Steuereinrichtung (34) hinterlegt ist, mit den Schritten 1. A method for calibrating a belt drive (10) with a belt (12) and a drive pulley (14), a value for an effective circumference of the drive pulley (14) being stored in a control device (34), with the steps
B) Drehen der Antriebsscheibe (14) zwischen einer ersten Drehstellung und einer zweiten Drehstellung um einen Drehwinkel unter Erfassung durch einen Drehgeber, B) rotating the drive pulley (14) between a first rotational position and a second rotational position by a rotational angle with detection by a rotary encoder,
C) Erfassen einer tatsächlichen Längsverschiebung eines Punktes an dem Riemen (12) beim Drehen der Antriebsscheibe (14) zwischen der ersten Drehstellung und der zweiten Drehstellung mittels eines Längenmesssystems (30), C) detecting an actual longitudinal displacement of a point on the belt (12) when rotating the drive pulley (14) between the first rotational position and the second rotational position using a length measuring system (30),
D) Korrigieren des hinterlegten Werts für den wirksamen Umfang der Antriebsscheibe (14) anhand der tatsächlichen Längsverschiebung und des überstrichenen Drehwinkels. D) Correction of the stored value for the effective circumference of the drive pulley (14) based on the actual longitudinal displacement and the swept angle of rotation.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt D) eine Differenz zwischen einer erwarteten Längsverschiebung, welche anhand des Drehwinkels und des hinterlegten Werts für den wirksamen Umfang bestimmt wurde, und der im Schritt C) erfassten tatsächlichen Längsverschiebung bestimmt wird und der hinterlegte Wert für den wirksamen Umfang entsprechend verändert wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that in step D) a difference between an expected longitudinal displacement, which was determined based on the angle of rotation and the stored value for the effective extent, and the actual longitudinal displacement detected in step C) is determined and the stored value for the effective scope is changed accordingly.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine iterative Korrektur des jeweils hinterlegten Werts des wirksamen Umfangs vorgenommen wird. 3. The method as claimed in claim 2, characterized in that an iterative correction of the respectively stored value of the effective scope is carried out.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte B) und C) jeweils mehrfach durchgeführt werden, und im Schritt D) ein Verfahren der linearen Regression angewandt wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that steps B) and C) are each carried out several times, and in step D) a method of linear regression is used.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkel, um welchen die Antriebsscheibe (14) im Schritt B) gedreht wird, vordefiniert ist. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the angle of rotation by which the drive pulley (14) is rotated in step B) is predefined.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der im Schritt B) überstrichene Drehwinkel ein ganzzahliges Vielfaches einer vollständigen Drehung ist. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the angle of rotation covered in step B) is an integer multiple of a complete rotation.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehung der Antriebsscheibe (14) vor der ersten Drehstellung beginnt und/oder nach der zweiten Drehstellung endet. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the rotation of the drive pulley (14) begins before the first rotational position and / or ends after the second rotational position.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Punkt an dem Riemen (12) durch eine an dem Riemen (12) festgelegte Komponente (22, 24, 26) definiert ist, insbesondere wobei die Komponente (22, 24, 26) einen Positionsgeber (28) des Längenmesssystems (30) aufweist. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the point on the belt (12) is defined by a component (22, 24, 26) fixed to the belt (12), in particular the component (22, 24, 26) has a position transmitter (28) of the length measuring system (30).
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sollwert für den wirksamen Umfang vordefiniert ist, und dass eine Spannung des Riemens (12) verändert wird, um den wirksamen Umfang dem Sollwert anzugleichen. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a target value for the effective circumference is predefined and that a tension of the belt (12) is changed in order to adjust the effective circumference to the target value.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verändern der Spannung ein Abstand (36) zwischen der Antriebsscheibe (14) und einer Spannscheibe (16) verändert wird. 10. The method according to claim 9, characterized in that a distance (36) between the drive pulley (14) and a clamping pulley (16) is changed to change the voltage.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schritt A) anhand des Sollwerts und eines Nominalwerts des wirksamen Umfangs ein gesamter Vorspannweg für einen spannungslosen Riemen (12) berechnet wird, und der Abstand (36) ausgehend von einem Zustand, in welchem der Riemen (12) spannungslos an der Antriebsscheibe (14) und der Spannscheibe (16) anliegt, um einen Bruchteil des Vorspannwegs vergrößert wird. 11. The method according to claim 10, characterized in that in a step A) a total pretensioning path for a tension-free belt (12) is calculated on the basis of the target value and a nominal value of the effective circumference, and the distance (36) starting from a state in which the belt (12) rests without tension on the drive pulley (14) and the tensioning pulley (16), is increased by a fraction of the pretensioning path.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schritt E) anhand des Sollwerts und des hinterlegten Werts für den wirksamen Umfang ein verbleibender Vorspannweg berechnet wird, und der Abstand um den verbleibenden Vorspannweg verändert wird. 12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that in a step E) a remaining pretensioning path is calculated based on the target value and the stored value for the effective extent, and the distance is changed by the remaining pretensioning path.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem13. The method according to claim 12, characterized in that after
Verändern des Abstands im Schritt E) die Schritte B) bis D) und vorzugsweise E) erneut durchgeführt werden. Changing the distance in step E), steps B) to D) and preferably E) are carried out again.
14. Riementrieb (10) aufweisend Having 14 belt drive (10).
- einen Riemen (12), insbesondere einen Zahnriemen, - a belt (12), in particular a toothed belt,
- eine Antriebsscheibe (14) mit einem Drehantrieb (18), - a drive pulley (14) with a rotary drive (18),
- eine Spannscheibe (16), - a tension washer (16),
- einen Drehgeber (20) zum Erfassen einer Drehung der Antriebsscheibe (14), - a rotary encoder (20) for detecting a rotation of the drive pulley (14),
- ein Längenmesssystem (30) zum Erfassen einer Längsverschiebung eines Punktes an dem Riemen (12), - a length measuring system (30) for detecting a longitudinal displacement of a point on the belt (12),
- eine Steuereinrichtung (34), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchführen. Blechbearbeitungsanlage (40), insbesondere Laserschneidanlage, mit einem Bearbeitungswerkzeug (42) und mit einem Riementrieb (10) nach Anspruch 14, insbesondere wobei eine an dem Riemen (12) festgelegte Automationskomponente (52, 54, 56, 58, 60) einen Positionsgeber (28) des Längenmesssystems (30) aufweist. - a control device (34) which is set up to carry out a method according to one of the preceding claims. Sheet metal processing system (40), in particular a laser cutting system, with a processing tool (42) and with a belt drive (10) according to claim 14, in particular wherein an automation component (52, 54, 56, 58, 60) fixed to the belt (12) has a position sensor ( 28) of the length measuring system (30).
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