DE2111385A1 - Verfahren,Vorrichtung und Werkzeug zum Herstellen von mit Umfangsrillen versehenen Werkstuecken,wie Riemenscheiben,Seilscheiben,Lauf- und Seilrollen und aehnlichen Werkstuecken - Google Patents

Description

Dip!.-ing. Hans Albrecht

Patentanwalt ? 1 1 1 **Q R cwest-Berim;»

Z. I I I OQg Edelhofdamm26

Postscheckkonto: Berlin West 33β 2β .. Fernruf: C0311} 4 OI 25 Bankkonto: Berliner Bank A3. Depka 43 ·._._.,-„

1 Berlin 28, Konto-Nr. 9Ö3Ö Teleoramme Patentalbreoht Berlin

Akten-Nr. 3780/D

Ihr Zeichen: den 3. März 1971

Ihre Naohrloht vom:

Pee-Wee Maschinen- und Apparatebau Werner Plagemann, !Berlin 52, Waldstr. 22-28

Verfahren, Vorrichtung und Werkzeug zum Herstellen von mit Umfangsrillen versehenen Werkstücken, wie Riemenscheiben, Seilscheiben, Lauf- und Seilrollen und ähnlichen Werkstücken

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Werkzeug zum Herstellen von mit Umfangsrillen versehenen' Werkstücken, wie Riemenscheiben, Seilscheiben, Lauf- und Seilrollen und ähnlichen Werkstücken, mittels eines Rollvorganges durch Spalten eines rotierenden, scheibenförmigen metallischen Rohlings längs seiner Umfangsfläche senkrecht zur Drehachse und durch Ausformen des gebildeten Spaltes.

Bekannt ist die Herstellung derartiger Werkstücke mittels eines Roll vor gange s, bei dem als Werkzeug eine Schneidrolle an die Umfangsfläche des Werkstückes angesetzt und durch ein Vorschubgetriebe gegen das Werkstück bewegt wird, wobei das Werkstück bis zu einer Tiefe aufgespalten wird, die etwa der herzustellenden Umfangsrille entspricht. Die zu dem Rollvorgang des Spaltens verwendete Schneidrolle ist keilförmig mit einer umlaufenden

209839/0300

scharfen Schneide ausgebildet. Ausser dieser Schneidrolle hat man für einen zweiten Rollvorgang eine Formrolle benutzt und mit dieser die vorgearbeitete Umfangsrille ausgearbeitet und in ihre endgültige Form gebracht. Die beiden Rollvorgänge hat man entweder in zeitlicher Aufeinanderfolge oder auch in einem Arbeitsgang am Werkstück durchgeführt. Im letzteren Falle hat man drei Rollwerkzeuge, nämlich eine Schneidrolle, eine dieser nachgeführte Spreizrolle und eine der letzteren nachgeführte Formrolle benutzt. Die voneinander durch den Spalt getrennten Rillenflansche werden durch die der Schneidrolle nachgeführte Spreizrolle gespreizt, d. h. weiter auseinandergebogen, und durch die der Spreizrolle nachgeführte Formrolle endgültig ausgeformt. Diese drei Rollvorgänge erfordern drei Rollwerkzeuge an drei verschiedenen, an der Umfangsfläche des Werkstückrohlings versetzt angeordneten Stellen. Die auftretenden Verformungskräfte sind an den drei Stellen verschieden. So hat zum Beispiel die Spreizrolle gegenüber der Schneidrolle wesentlich geringere Verformungskräfte aufzubringen. Die drei sich aneinanderreihenden Verformungen benötigen sehr unterschiedliche Drücke, die sich auch bei einer diametralen Anordnung der Schneidrolle und der Spreizrolle auf entgegengesetzten Seiten des Werkstückrohlings in bezug auf dessen Lagerung nicht aufheben, zumal die Formrolle in einer senkrechten Ebene zur Mittenebene der anderen beiden Rollwerkzeuge am Werkstückrohling angreift. Die auftretenden ungleichen Kräfteverhältnisse machen es erforderlich, dass die einzelnen Druckkräfte am Werkstück so gering wie möglich gehalten werden, was wiederum dazu führt, dass man eine Schneidrolle mit scharfer Umfangsschneide benutzt. Aus dieser Notwendigkeit folgt wiederum, dass man auf die Verwendung der beiden anderen Rollwerkzeuge zum Spreizen und Ausformen bisher angewiesen ist.

4·

Bei dieser Rollenanordnung hat man das Werkstück in einer Drehbank

209839/0300

zwischen zwei drehangetriebenen Spannbacken konzentrisch fest eingespannt, die das Werkstück bis auf einen Rand entlang seines Umfanges zwischen sich aufnehmen und zu beiden Seiten des nicht eingespannten Randes kegelige Stützflächen aufweisen, die als Matrize für den zu spaltenden Werkstückrohling wirken, der mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit rotierend angetrieben wird, während die drei Werkzeugrollen frei mitlaufen. Es ist auch vorgeschlagen worden, nur die Schneidrolle anzutreiben, wobei der Werkstückrohling mitgedreht oder mit geringer Geschwindigkeit in entgegengesetzter Richtung gedreht werden kann.

Das vorbekannte Verfahren ist durch die auf den Werkstückrohling ausgeübten drei verschiedenen Rollvorgänge mit entsprechend verschiedenen Rollwerkzeugen kompliziert und aufwendig. Der Schneidvorgangwirkt sich häufig nachteilig aus. Nennenswerte Mate rial Verfestigungen sind durch die drei einander nachgeschalteten Roll vorgänge nicht zu erwarten.

Das genaue Spalten der Scheibenrohlinge, die auch als "Ronden" bezeichnet werden, ist bei geringeren Wandstärken verhältnismässig schwierig. Dünnwandige Scheiben können bei Druckungleichheiten ausweichen und sich, wenn auch nur gering, ausserhalb ihrer Mittenebene einstellen. Schon ein geringer Versatz der Schneidrolle würde zu Ungleichheiten am Werkstück führen, die durch die nachgeführten Werkzeug rollen nicht mehr ausgeglichen werden können.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, das Herstellungsverfahren von mit Umfangsrillen versehenen Werkstücken mittels eines Rollvorganges zu vereinfachen und zu verbessern und hierfür eine leicht zu handhabende und übersichtliche Vorrichtung zu schaffen.

209839/0300

Soweit sich die Erfindung auf ein Verfahren bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Spalten und das Ausformen sich am Werkstückrohling überlagern und nur Formrollen verwendet werden, von denen mindestens zwei gleiche Formrollen mit synchronisierten und den Umformphasen angepassten veränderlichen Vorschüben auf den Werkstückrohling bis zur Erreichung der endgültigen Ausformtiefe einwirken.

Es hat sich überraschend gezeigt, dass man einen Schneidvorgang auch ohne eine hierfür benutzte Spezialschneidrolle durchführen kann. Die Erfindung benutzt vom Beginn des Rollvorganges an die Formrolle zum Spalten. Dies wird trotz der stumpf profilierten Umfangskante der Formrolle möglich, wenn auf beiden Seiten des Werkstückrohlings zwei gleiche Formrollen mit synchronisierten Vorschüben und Arbeitsdrücken entgegengesetzt auf das Werkstück einwirken und deren Vorschübe während des Rollvorganges den Umformphasen angepasst veränderlich sind.

Das Verfahren ist gegenüber den bisherigen Herstellungsverfahren durch die Verwendung eines einzigen Rollentyps gleicher Formrollen vereinfacht und verbessert. Der Materialfluss beim Spalten erfolgt gleichmässiger als bisher. Durch die Eliminierung des Schneidvorganges wird eine grössere Verfestigung des Materials im Bereich der Rillenflansche als bisher erzielt, was bei den an sich meist schwachen Querschnitten der Rillenflansche von erheblicher Bedeutung sein kann.

Nach einem weiteren Verfahrensmerkmal kann das Material im tieferen Verformungsbereich seitlich ausweichen. Hierzu kann das Material des Werkstückrohlings entweder nach aussen oder nach innen in drucklose Zonen ausweichen. Diese Zonen können

209839/0300

entweder an den Spannbacken oder an den Werkzeugen vorgesehen werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass das Material entgegen elastischen Spannkräften im tieferen ■Verformungsbereich seitlich ausweichen kann. Hierdurch wird eine grössere Verformungstiefe erreicht, und der Grund der Umfangsrille wird einwandfrei ausgerollt und verfestigt.

Die Erfindung richtet sich ausserdem auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die mit einem Werkzeug-Vorschubgetriebe und mit eine kegelige Stützfläche aufweisenden g Spannbacken für den Werkstückrohling versehen ist. Sie kennzeichnet sich dadurch, dass das Vorschubgetriebe je Werkzeugrolle gleich ausgebildete Vorschubkurven nebeneinander auf einer gemeinsamen Antriebswelle und einen regelbaren hydraulischen Schwenkantrieb aufweist, dass mit der Antriebswelle Nocken für Mikroschalter verbunden sind, welche die Endstellungen des Schwenkantriebes in beiden Richtungen begrenzen, dass ferner in den Ebenen der Vorschubkurven und seitlich zu diesen Schwenkhebel mit Ablaufrollen, welche gegen die Vorschubkurven anliegen, angeordnet und an dem Maschinengestell gelagert und mit Vorschubschlitten in Verbindung sind, an welchen gleich ausgebildete Formrollen gelagert sind. Die Vorschubkurven synchronisieren den hydraulischen Vorschubantrieb der Formrollen, die vorzugsweise drehangetrieben sind, während die Spannbacken frei drehbar gelagert sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung arbeitet mit zwei diametral angeordneten Formrollen und zwei gleichen Vorschubkurven, die spiegelbildlich zueinander auf der Antriebswelle

209839/0300

befestigt sind, die symmetrisch zu den Formrollen an dem Maschinengestell gelagert ist, deren beide Vorschubschlitten durch zwei spiegelbildlich zueinander angeordnete Schwenkhebel betätigbar sind.

Hierbei kann die Antriebswelle oberhalb der Vorschubschlitten und in der Mittenebene zu diesen angeordnet sein.

Der Aufbau einer solchen Maschine ist ausserordentlich übersichtlich. Auch wird das Einlegen des Werkstückrohlings zwischen die Formrollen erleichtert, indem die geöffneten Spannbacken aus dem Bereich der Formrollen wegen ihrer frei drehbaren Lagerung mit einfachen Mitteln herausfahrbar sind.

Die Vorschubkurven geben den Formrollen einen zwangsweisen und für beide Formrollen gleichen Vorschub, da beide Kurven die gleiche Winkelgeschwindigkeit durch den hydraulischen Schwenkantrieb erhalten. Für den Rücklauf der Vorschubschlitten können die Schwenkhebel durch an dem Maschinengestell angeordnete starke Druckfedern in Richtung auf die Vorschubkurven beaufschlagt sein. Der Rücklauf der Vorschubschlitten erfolgt bei der Zurückbewegung der Vorschubkurven in ihre Ausgangsstellung, wobei sich die Druckfedern entspannen.

Die Vorschubkurven sollen den einzelnen Umformphasen angepasste Vorschübe erzeugen. Deshalb weisen sie längs ihre Umfanges Kurventeile mit unterschiedlichen Steigungen für verschiedene Vorschubgeschwindigkeiten der Formrollen im Eilgang, im Arbeitsgang für einen progressiven und degressiven Vorschub und anschliessend einen konzentrischen Kurventeil zum Kalibrieren auf. Der zeitliche Ablauf der Umformung kann durch den regelbaren

209 839/0300

hydraulischen Schwenkantrieb an dem in diesem vorhandenen Regelventil auf den optimalen Wert eingestellt werden und je nach den Erfordernissen langsamer oder schneller ablaufen.

' In weiterer Ausbildung der Vorrichtung sind die Spannbacken von hydraulischen Spannmitteln, deren Spannkraft regulierbar ist, beaufschlagbar und sind in ihrer Schließstellung in Längsrichtung sowie in Querrichtung bewegbar. Hierzu kann die Aufnahmevorrichtung, in welcher die Spannbacken lagern, axial verschiebbar und in Querrichtung pendelnd angeordnet sein und in beiden Richtungen Mikroschalter aufweisen, welche die Maschine ausschalten.

Zweckmässig sind die Spannbacken so ausgebildet, dass sie etwaige Materialungleichheiten, die während der Verformung auftreten können, aufnehmen. Zu diesem Zweck weisen die Spannbacken eine verkürzte kegelige Stützfläche und als drucklose Zone an diese anschliessend eine Freisparung auf, die sich mindestens bis zum Grunde der herzustellenden Rille erstreckt.

Die einen spitzen Winkel einschliessenden symmetrischen Seitenflanken der Formrollen können ebenfalls verkürzte Seitenflanken aufweisen. Hierzu können die Seitenflanken in Umfangszonen unterschiedlicher Neigung in radialer Richtung aufgeteilt sein, deren ( innere Zone mit der verkürzten kegeligen Stützfläche der Spannbacken korrespondiert. In dieser Zone liegt der eigentliche Tragebereich der Umfangsrille des fertigen Werkstückes. Es ist vorteilhaft, wenn die äussere Zone der Seitenflanken der Formrolle stärker geneigt, also stumpfwinkliger ist als die innere Zone und in radialer Richtung bis in die Zone der Freisparung der Spannbacken reicht.

Es ist auch möglich, die Freisparung an der Formrolle anzuordnen.

209839/0300

Die äussere Zone der Seitenflanken weist in diesem Falle eine konzentrische Auskehlung längs ihres Umfanges auf, wobei die Auskehlungen in den beiden Seitenflanken und symmetrisch zueinander angeordnet sind. Die Auskehlung begrenzt den Tragebereich.

Die Freisparungen in den Spannbacken bzw. die Auskehlungen in den Seitenflanken der Formrollen können gewisse Materialstauungen, die beim Ausformen der Umfangsrille auftreten können, aufnehmen, ohne dass Ungleichheiten am Werkstück entstehen, die zu einer Ausschaltung der Maschine führen würden.

Die Maschine kann auch mit Formwerkzeugrollen betrieben werden, die diese Merkmale nicht aufweisen.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 bis 3 eine Darstellung des Verfahrens im Schnitt, Fig. 4 das Verfahren nach Fig. 1 bis 3 mit Freisparungen aufweisende Spannbacken und Formrollen mit Zonen unterschiedlicher Neigung der Seitenflanken, Fig. 5 das Verfahren mit anderen Formrollen, welche an den

Seitenflanken Auskehlungen aufweisen, Fig. 6 einen Längsschnitt durch die Maschine zur Durchführung

des Verfahrens nach den Fig. 1 bis 5, Fig. 7 einen Schnitt in Richtung VII-VII der Fig. 6, Fig. 8 die Seitenansicht einer Kurvenscheibe, Fig. 9 eine Abwicklung der Kurvenscheibe nach Fig. 8, Fig. 10 die Spannvorrichtung in Bet riebe stellung im Schnitt nach X-X der Fig. 6 und

209839/0300

Fig. 11 die Spannvorrichtung nach Fig. 10 geöffnet in ihrer Ladestellung.

Das Verfahren zum Herstellen von mit Umfangsrillen versehenen Werkstücken ist in den Fig. 1 bis 5 an dem Beispiel einer Riemenscheibe unter Verwendung von zwei gleichen Formrollen 10 dargestellt, die sich, bezogen auf die Werkstückachse 11, diametral gegenüberstehen. In der Ausgangsposition befinden sich die beiden Formrollen 10 in der strichpunktiert dargestellten Stellung, in der sie von dem kreisrunden scheibenförmigen Werkstückrohling 12 abgehoben sind, dessen Umfangsfläche mit 13 bezeichnet ä ist. Kennzeichnend für die Formrollen ist das endgültige Ausformprofil. Die Formrolle hat demzufolge keine scharfe Schneidkante längs ihres Umfanges, sondern eine breit abgerundete Umfangskante 14 zwischen den beiden in einem spitzen Winkel zueinander stehenden Seitenflanken 15 und 16. Die abgerundete Umfangskante 14 stimmt mit der Abrundung 17 im Grund der herzustellenden Umfangsrille 18 überein.

Fig. 1 zeigt den zwischen den beiden Spannbacken 19 und 20 hydraulisch eingespannten und eingespannt gehaltenen Werkstückrohling 12. Die elastischen Spannkräfte sind durch die gegeneinander , gerichteten Pfeile 21 und 22 angedeutet. Die Spannbacken haben schräge Stützflächen 23 und 24, welche am Ende des Rollvorganges als Matrizenflächen für die herzustellende Umfangsrille wirken.

Aus der strichpunktiert gezeichneten Ausgangsstellung der Formrollen 10 bewegen sich diese zunächst im Eilgang auf die Umfangsfläche 13 des Werkstückrohlings 12 zu, bis sie auf die Umfangsfläche aufsetzen. Die beiden Formrollen sind im gleichen Drehsinn drehangetrieben, während der Werkstückrohling frei drehbar

209839/0300

■ gelagert ist und durch den beiderseitigen Andruck der Formrollen zwischen diesen in entgegengesetztem Drehsinn zu rotieren beginnt. Von diesem Augenblick an bewegen sich die Formrollen mit genau gleichen Vorschüben und Drücken zunächst im Schleichgang weiter gegeneinander. Während dieser Phase erfolgt durch die abgerundete Kuppe 14 der Formrollen das langsame Ansparten des Werkstückrohlings von der Mitte der Umfangsfläche aus nach beiden Seiten gleichmässig, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die gleichen Vorschübe sind durch die gegeneinander gerichteten Pfeile 25 und dargestellt. Die Anspaltphase kann sich über mehrere drehangetriebene Umläufe der Formrollen erstrecken, während welcher eine zunächst flache und mittig verlaufende Rille in die Umfangsfläche 13 eingeprägt wird, die den Zweck hat, die Formrollen 10 während des eigentlichen Arbeitsganges zu führen, wenn die Formrollen progressiv auf Tiefe der herzustellenden Umfangsrille 18 gehen und dabei den Werkstückrohling bis zur vollen Umfangsrille umformen, wie dies die Fig. 3 zeigt. Die Stützflächen 23 und 24 der Spannbacken sind zu Mat rizenflächen geworden, gegen die sich die aufgespreizten Seitenflansche 27 und 28, welche die Umfangsrille 18 einschliessen, anlegen. Die Stützflächen 23 und 24 stehen unter dem gleichen Winkel wie die Seitenflanken 15 und 16 der Formrollen. Der grössere Vorschub der beiden Formrollen vom Beginn des Anspaltens an bis zur Erreichung der endgültigen Tiefe ist durch die grösseren Pfeile 29 und 30 angezeigt. Im letzten Augenblick kann wieder ein kleinerer Vorschub wie vorher beim Schleichgang einsetzen. In dieser Umformphase erfolgt das Egalisieren. Schliesslich wird der Vorschub Null, um die hergestellte Umfangsrille zu kalibrieren. Danach erfolgt der Rücklauf der Formrollen in die Ausgangsstellung der Fig. 1.

In den Fig. 4 und 5 sind Beispiele dargestellt, um drucklose Zonen innerhalb des Verformungsbereiches zu schaffen. Ausserdem

209839/0300

zeigen diese Figuren Formrollen, die gegenüber den normalen Formrollen abweichend gestaltet sind.

Gomäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 haben die Spannbacken 19 und 20 verkürzte kegelige Stützflächen 23' und 24' und an diese anschliessend je eine konzentrische Aussparung 31 und 32. Diese Freisparungen ergeben die drucklosen Zonen aussen am Werkstück. Ihr Vorhandensein ermöglicht es, den Tragebereich zwischen den strichpunktierten Linien 33 und 34 genauer als bisher herzustellen. Der Werkstoff kann sich beim Rollvorgang nicht mehr stauen. Der beim Rollvorgang auftretende Materialstau weicht g

in die drucklose Zone aus. Dies führt zu einer Verstärkung des Werkstückes ausserhalb des Tragebereiches und zu einer nicht unerheblichen Erhöhung seiner mechanischen Festigkeit. Es werden Rissbildungen infolge der bisher auftretenden Kerbwirkung vermieden.

Die Freisparungen 31 und 32 erstrecken sich zweckmässig, wie dies Fig. 4 zeigt, über den herzustellenden Profilgrund hinaus. Dadurch ist die Möglichkeit eines guten Ausgleichs von Materialstauungen geschaffen und das Ausformen des Rillengrundes möglich.

Die Formrolle 10 ist in ihrer Flankengestaltung den verkürzten Stützflächen angepasst. Die den gleichen Winkel wie die Stützflächen aufweisenden verkürzten Seitenflanken 35 und 36 der inneren Zone 37 sind im Bereich der äusseren Zone 38, also jenseits der Linie 33 im Bereich der Freisparungen stärker geneigt, wodurch sich eine verkürzte Profilrolle ergibt. Diese

209839/0300

Verkürzung ist in der Fig. 4 durch die strichpunktiert dargestellten fiktiven Seitenflanken, welche die verkürzten Seitenflanken 35 und 36 verlängern, dargestellt. Die verkürzt ausgebildeten Profilrollen ergeben für sich sowie in Kombination mit den die Freisparung aufweisenden Spannbacken ein wesentlich besseres Endprodukt als bisher.

Eine andere Möglichkeit der Schaffung einer drucklosen Ausweichzone zeigt das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5. Hiernach weisen die Profilrollen 10 in ihrer äusseren Zone 38 eine konzentrische Auskehlung an beiden Seitenflanken längs ihres Umfanges auf. Die Auskehlungen sind mit 39 und 40 bezeichnet. Sie sind symmetrisch zueinander angeordnet und begrenzen die innere Zone 37, wie durch die Linie 33 angedeutet ist.

Die Umfangskante der Profilrolle hat die gleiche breite Abrundung wie die Profilrolle nach den Fig. 1 bis 4.

Die Auskehlungen 39 und 40 wirken analog den Freisparungen und 32. Sie stellen drucklose Zonen dar wie jene. Der während des Rollvorganges wünschenswerte Materialausgleich findet nach innen, in die drucklosen Zonen der Umfangsrille hinein statt. Dies ist ohne Beeinträchtigung der hohen Genauigkeit des Tragebereiches der Umfangsrille möglich, weil die Umfangsrille jenseits der strichpunktierten Linie 33 bis zu ihrem Grund nicht trägt.

Die auf die Spannbacken 19 und 20 wirkenden elastischen Spannkräfte 21 und 22 genügen bei geringeren Umformtiefen, um die insbesondere

209839/0300

am Ende der Umformungsphase auftretenden Materialstauungen auszugleichen, wenn druckfreie Zonen an den Spannbacken bzw. an den Formrollen nicht vorhanden sind. Wenn dagegen grössere Umformtiefen und grössere Umformungen durch die Formrollen herzustellen sind, sind die erwähnten drucklosen Zonen an den Spannbacken oder an den Formrollen in Verbindung mit der elastischen Spannung des Werkstückes von Vorteil.

In den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 5 ist die eine Spannbacke 20 mit einer Aufnahmebuchse 41 versehen. Der vorstehende Teil 42 dient zur Aufnahme des Werkstückrohlings 12. Die Gegenspannbacke 19 hat eine zentrale Bohrung 43, welche den vorstehenden Teil 42 der Auf nähme buchse aufnimmt, wenn die Spannbacken das Werkstück zwischen sich aufnehmen und elastisch gespannt halten. Am Ende des Roll Vorganges wird das fertige, mit der Umfangsrille versehene Werkstück, das allgemein mit 44 bezeichnet und als Riemenscheibe dargestellt ist, in der auseinandergefahrenen Stellung der beiden Spannbacken von der Aufnahmebuchse abgenommen und ein neuer scheibenförmiger Werkstückrohling 12 aufgesteckt. Sodann wiederholt sich der Rollvorgang.

Die in den Fig. 6 bis 11 dargestellte Maschine zeigt in den wesentlichen Einzelheiten den neuen Vorschubantrieb der Rollspindelschlitten, welche die drehangetriebenen Formrollen tragen, sowie der hydraulischen Werkstückspannung.

In Fig. 6 ist das Maschinengestell 100 nur teilweise dargestellt. Die beiden gleichen Formrollen 10 sind auf drehangetriebenen Rollspihdeln 101 und 102 befestigt, deren gleichsinniger Dreh-

209839/0300

antrieb durch die beiden Pfeile 103 und 104 angedeutet ist. Einzelheiten des Drehantriebes sind nicht dargestellt, da dieser an ähnlichen Maschinen an sich bekannt ist. Die beiden Rollspindeln lagern in einem linken Rollspindelschlitten 105 und in einem rechten Rollspindelschlitten 106. Die Werkstückachse 11 und die Achsen der beiden Rollspindeln liegen in einer waagerechten Ebene, die mit 107 bezeichnet ist. Die Aufnahmevorrichtung für das Werkstück 12 ist allgemein mit 108 bezeichnet. Sie ist in den Fig. 10 und 11 dargestellt und wird später erläutert.

Die Maschine hat eine me chanisch-hydraulische Vorschubsteuerung der beiden Rollspindelschlitten 105 und 106. Der Antrieb erfolgt durch ein hydraulisch betätigtes Kolben-Zahnstangengetriebe, das später zur Fig. 7 erläutert wird, auf eine Schwenkwelle 109, die in einem Oberteil 110 des Maschinengehäuses oberhalb und mittig zu den beiden Formrollen in deren vertikalen Mittenebene 111 gelagert ist. Die Schwenkbewegung dieser Welle ist durch den Doppelpfeil 112 angedeutet. Die Schwenkwelle 109 trägt eine Buchse 113, die mit der Welle durch die beiden Passfedern 114 drehfest verbunden ist. Auf der Buchse sind zwei genau deckungsgleiche Kurvenscheiben 115 und 116 nebeneinander und in spiegelbildlicher Anordnung zueinander durch die beiden Keile 117 und 118 befestigt. Die beiden Kurvenscheiben übernehmen die Synchronisation der Vorschubbewegungen der beiden Rollspindelschlitten und erteilen diesen die Vorschubbewegungen, die durch zwei am Maschinengestell ortsfest gelagerte Doppelhebel 119 und 120 auf die Rollspindelschlitten übertragen werden. Die Lagerzapfen sind mit 121 und 122 bezeichnet. An dem oberen Ende der beiden Hebel sind die Ablaufrollen 123 und 124 und an dem unteren Ende der Hebel die beiden Führungshüllen 125 und 126 gelagert. Die linke Ablauf rolle 123 liegt an der hinteren Vorschubkurve 115 und die rechte Ablaufrolle 124 an der vorderen

209839/0300

Vorschubkurve 116 an. Die beiden Führungsrollen 125 und 126 greifen in Führungsschlitze 127 und 128 der beiden Stellschlitten und 130 ein, die sich in Führungen 131 und 132 der beiden Rollspindelschlitten 105 und 106 in diesen führen und auf den Werkstückdurchmesser einstellbar sind. Hierzu sind die Stellschlitten mit den Spindeln 133 und 134 verbunden, die sich in Bohrungen 135 und der Rollspindel schlitten 105 und 106 führen und mittels Distanzringe 137 und 138 sowie durch Paßscheiben 139 und 140 auf den Rollspindelachsabstand durch Anziehen der Muttern 141 und 142 einstellbar sind. Die Rollspindelschlitten bewegen sich in den Prismenführungen und 144.

Die beiden Doppelhebel werden durch die beiden starken Druckfedern 145 und 146 beaufschlagt, die an die Augen 145 und 146 der Doppelhebel angelenkt und auf ortsfesten Zapfen 147 und 148 des Maschinengehäuses angeordnet sind. Die Abdeckung der ganzen Vorschubsteuerung ist mit 149 bezeichnet. Auf der Rückseite befindet sich der Schwenkantrieb 150.

Weitere Einzelheiten des Schwenkantriebes und der Vorschubsteuerung sind aus den Fig. 7, 8 und 9 ersichtlich.

Das Gehäuseoberteil 110 trägt an einem Zwischenflansch 151 den Schwenkantrieb 150. Dieser besteht aus dem Getriebegehäuse und dem angesetzten Zylindergehäuse 153 mit dem darin enthaltenen Kolben 154, der Kolbenstange 155 und der mit dieser verschraubten runden Zahnstange 156 mit der auf ihrer Oberseite vorhandenen Verzahnung 157. Die Zahnstange ist in der Bohrung 158 des Getriebegehäuses geführt. Das Getriebegehäuse ist kreuzweise gebohrt. Die zweite Bohrung 159 befindet sich in einem Abstand oberhalb der Bohrung 158 und nimmt die Antriebswelle 109 auf,

209839/0300

die bei dem Hin- und Hergang der Zahnstange 156 eine Schwenkbewegung ausführt und deshalb auch als Schwenkwelle bezeichnet ist. Auf der Antriebswelle 109 sitzt das Zahnrad 160, das mit der Antriebswelle fest verbunden ist und mit der Verzahnung 157 der Zahnstange in Zahneingriff ist. Zu beiden Seiten des Zahnrades 160 sind Kugel- oder Rollenlager 161 und 162 angeordnet. Hinten ist das Getriebegehäuse durch den Ab Schluss de ekel 163 verschlossen. An das Zylindergehäuse 153 sind Rohrleitungen und 165 angeschlossen. In der Leitung 165 befindet sich ein regelbares Drosselventil 166. Die Leitungen sind an ein nicht dargestelltes hydraulisches Antriebsaggregat bekannter Bauart angeschlossen, das eine Hoch- und Niederdruckpumpe sowie einen Druckmittelspeicher enthält.

Die Antriebswelle 109 ist ausserdem in dem Gehäuse ob erteil 110 mittels Kugel- oder Rollenlager 167 und 168 zu beiden Seiten der Vorschubkurven 115 und 116 gelagert. Zur Montage der beiden Kurven ist an der Vorderseite des Gehäuses 110 ein Lagerflansch 169 vorhanden, der das vordere Kugellager 168 trägt. Die Kugellage rinnenringe sitzen auf der Buchse 113, auf welcher die Vorschubkurven 115 und 116 befestigt sind. Der vordere Lagerflansch 169 hat eine zentrale Bohrung 170, welche den stirnseitig angeordneten Nockenträger 171 durchlässt, der durch den Mitnehmer 172 eine drehfeste Verbindung mit der Antriebswelle 109 hat und mit der vorderen Stirnseite der Buchse 113 verbunden ist. Der Nockenträger 171 hat eine Ringnut 173 für in zwei parallelen Ebenen angeordnete Steuernocken 174 und 175, deren Endschalter mit 176 und 177 bezeichnet sind. Die Endschalter sind Mikroschalter und bestimmen Anfang und Ende der Schwenkbewegung des Schwenkantriebes. Die Zeit einer Hin- und Herbewegung der Antriebs-

209839/030 0

welle und somit die Geschwindigkeit der Vorschubbewegung der beiden Rollspindelschlitten und mit ihnen der Formrollen sind an dem regelbaren Drosselventil 166 einstellbar.

Die die Vorschubbewegungen erzeugenden Vorschubkurven 115 und sind deckungsgleich. Sie werden zweckmässig in ein und derselben Aufspannung gemeinsam gefertigt. Die Aufnahmebohrung 178 hat einen Innendurchmesser, der gleich dem Aussendurchmesser der Buchse 113 ist. Jede Kurvenscheibe hat an gleicher Stelle zwei -um 180 versetzt angeordnete Nuten 179 und 180 für die beiden Passfedern 114. Die Vorschubkurvenscheiben können somit ebenfalls |

um 180 versetzt, d. h. spiegelbildlich zueinander nebeneinander angeordnet sein, wie dies aus den Fig. 6 und 7 ersichtlich ist. Da die Steigungen am Umfang der Vorschubkurven für beide Formrollen übereinstimmen, wird die durch den gemeinsamen hydraulischen Schwenkantrieb 150 bewirkte Vorschubbewegung auf beide Formrollen synchron übertragen. Der Rolldruck am Werkstück ist an dem Hydraulikaggregat stufenlos einstellbar. Die maximale Rollkraft kann beispielsweise 15 bis 20 Mp betragen.

Die in Fig. 8 in Ansicht dargestellte Kurvenscheibe ist in Fig. 9 in Abwicklung dargestellt. In der hinteren Endstellung der beiden ,

Rollspindelschlitten stehen die Ablaufrollen auf dem konzentrischen Kurvenabschnitt 181. In dieser Stellung hat der Endschalter 176 den Schwenkantrieb 150 ausgeschaltet und zugleich die Folge schaltung für die in den Fig. 10 und 11 dargestellte Werkstückspannvorrichtung eingeschaltet. Wird die Maschine für den Ablauf eines Rollvorganges eingeschaltet, so schaltet der Schwenkantrieb 150 ein. Die Ablaufrollen durchlaufen den Kurvenabschnitt 182 für den Eilgang der beiden Rollspindelschlitten. Sodann erfolgt im Kurvenabschnitt 183 der Vorschub der beiden Formrollen im Schleichgang für das Anrollen

209839/0300

der Umfangsrille. Darauf erfolgt während des Durchlaufes des Kurvenabschnittes 184 der eigentliche Arbeitsgang. Die Forinrollen gehen auf Tiefe der herzustellenden Umfangs rille. Darauf erfolgt im Kuryenabschnitt 185 das Egalisieren wiederum im Schleichgang und in dem konzentrischen Kurvenabschnitt 186 abschliessend das Kalibrieren. Der Endschalter 177 wird nach dem Einlaufen in den konzentrischen Kurvenabschnitt 186, also zu Beginn des Kalibrierens, betätigt und schaltet den Schwenkantrieb ab. Von da an läuft ein Zeitwerk, an welchem die Kalibrierzeit vorwählbar ist. Sie kann im Grenzfall Null betragen. Das Zeitwerk schaltet nach Ablauf der vorgewählten Zeit den Schwenkantrieb auf Rücklauf. Die Rücklaufbewegung wird durch den Endschalter 176 wieder abgeschaltet. Die Kurvenscheiben führen eine hin- und hergehende Schwenkbewegung um weniger als

360 für jeden Roll Vorgang aus.

Am Ende der Rücklaufbewegung der beiden Rollspindelschlitten wird in Fplgeschaltung zur Betätigung des Endschalters 176 die Aufnahmevorrichtung 108 für die hydraulische Werkstückspannung betätigt.

Die Aufnahmevorrichtung 108 ist in den Fig. 6, 10 und 11 dargestellt. Die Spannbacken 19 und 20 sind in Supporten 187 und 188 frei drehbar gelagert. Die Lager sind in Fig. 10 mit 189 bezeichnet. Die Spannbacken sind mittels Schrauben 190 auswechselbar an ihren Lagerzapfen 191 befestigt. Die beiden Supporte sind auf einer Achse 192 in Längsrichtung verschiebbar und mittels nicht gezeichneter Nut und Feder mit dieser Achse in dem gesamten Verschiebebereich verbunden. Eine Zugfeder 193 verbindet die beiden Supporte miteinander. Die Achse ist in vier stationären Lagerböcken 194 axial unverschieblich am Maschinengestell 100 gelagert, auf dessen Vorderseite eine Konsole 195 befestigt ist. Ein nach unten gerichteter

209839/0300

Arm 196 ist mit der Achse 192 fest verbunden und zwischen den beiden vorderen Lagerböcken 194 angeordnet. Der Arm 196 kann mit der Achse 192 beiderseits der Mittelstellung geringe Schwenkbewegungen vor der Konsole entgegen der Wirkung zweier Federpuffer 197 und 198 ausfuhren. Die Federpuffer sind an der Konsole befestigt, die ausserdem zu beiden Seiten des Armes 196 zwei Mikroendschalter 199, 200 trägt. Die Schwenkbewegung wird durch die Luft ermöglicht, welche die Supporte gegenüber der Bodenplatte 201 der Aufnahmevorrichtung haben. Die Bodenplatte trägt einen harten Endanschlag 202, der von dem vorderen Support 188 überfahren werden kann und Anschlag für den hinteren Support 187 j

ist, wenn sich die beiden Supportegemäss Fig. 11 in der Ladestellung befinden.

Die Verstellbewegung der Supporte erfolgt durch einen hydraulischen Antrieb, der auch die Schliesskraft der beiden Spannbacken in ihrer Betriebsstellung nach Fig. 10 aufbringt. Hierzu ist der Zylinder 203 parallel zu der Achse 192 und nach vorn vorkragend an den beiden vorderen Lagerböcken 194 befestigt. Die Kolbenstange 205 des Kolbens 204 endet in in einer flachen Kugelscheibe 206, welche in einem ebensolchen Gegenkörper 207 des Lagerzapfens 191 des vorderen Supportes 188 eingreift und über einen rieht dargestellten inneren Rückanschlag mit diesem verbunden ist. Die Kugelscheibe ermöglicht geringe Schwenkbewegungen des Supportes bei fester Anordnung des Zylinderkolbengetriebes.

Ein Anschlagkörper 208 enthält einen in Achsrichtung verschiebbaren Anschlag 209, der von einer starken Druckfeder 210 nach vorn gedrückt wird. Der Anschlag 209 wird von dem Gegenanschlag 211 in der hinteren Endstellung des Supportes 187 beaufschlagt, ohne dass die Druckfeder nachgibt. Diese Stellung ist in Fig. 10

209839/0300

dargestellt, in der der Kolben 204 seine rechte Endstellung einnimmt und beide Supporte 188 und 187 unter Einfluss des Werkstückrohlings 12 bis gegen den Anschlag 209 vor sich hergeschoben hat. Während dieser Bewegung bringt die Feder 193 eine vorläufige Spannkraft für den Werkstückrohling 12 auf. Nach dem Auffahren auf den Anschlag 209 wird die hydraulische Spannkraft wirksam. Der Workstückrohling befindet sich zwischen den beiden Formrollen für den nachfolgenden, bereits beschriebenen Rollvorgang. Nach Beendigung desselben muss das fertige Werkstück 44 entnommen werden. Hierzu fahren die beiden Supporte nach vorn aus der Betriebsstellung heraus. Der Kolben 204 bewegt sich aus seiner rechten Endstellung in die in Fig. 11 dargestellte linke Endstellung und nimmt die beiden Supporte 187 und 188 mit. Der hintere Support 188 liegt gegen den Festanschlag 202 unter der Wirkung der Zugfeder 193 an. Die beiden Supporte haben sich aufeinanderbewegt und geben das fertige Werkstück auf der Aufnahmebuchse 42 frei. Im halbautomatischen Betrieb wird das Werkstück von Hand abgenommen und ein neuer Werkstückrohlung auf die Aufnahmebuchse gesteckt.

Der Anschlagkörper 208 trägt einen Mikroendschalter 212 als Gefahrenendschalter. Die Betätigung des Endschalters 212 erfolgt durch den Anschlag 213, der an dem Support 187 befestigt ist. In der in Fig. dargestellten Stellung nimmt das hydraulisch gespannte Werkstück seine Arbeitsstellung zwischen den beiden Formrollen 10 ein, und der Mikroendschalter 212 befindet sich in seiner Mittelstellung, in der über eine Folgesteuerung der Schwenkantrieb 150 eingeschaltet ist. Bei einem fehlerhaften Rollvorgang wird einer der Mikroendschalter 199, 200 oder 212 betätigt, welche die Maschine ausschalten. Die Maschine kann auch als vollautomatische Maschine arbeiten. Hierzu können die Werkstückrohlinge in der Ladestellung

209839/0300

der Supporte aus einem Magazin zugeführt und das fertig gerollte Werkstück abgeführt werden.

Patentansprüche:

209839/0300

Claims (1)

1. Patentansprüche: .

   / 1. Verfahren zum Herstellen von mit Umfangsrillen versehenen Werkstücken, wie Riemenscheiben, Seilscheiben, Lauf- und Seilrollen und ähnlichen Werkstücken, mittels eines Rollvorganges, durch Spalten eines rotierenden, scheibenförmigen metallischen Werkstückrohlings längs seiner Umfangsfläche senkrecht zur Drehachse und durch Ausformen des gebildeten Spaltes, dadurch gekennzeichnet, dass das Spalten und das Ausformen sich am Werkstückrohling überlagern und nur Formrollen verwendet werden, von denen mindestens zwei gleiche Formrollen mit synchronisierten und den Umformphasen angepassten veränderlichen Vorschüben auf den Werkstückrohling bis zur Erreichung der endgültigen Ausformtiefe einwirken.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material im tieferen Verformungsbereich seitlich ausweichen kann.

   3., Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material in drucklose Zonen ausweicht.

   4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material entgegen elastischen Spannkräften ausweicht.

   5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4 mit einem Werkzeug-Vorschubgetriebe und mit eine kegelige Stützfläche aufweisenden Spannbacken für den Werkstückrohling, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschubgetriebe je Werkzeugrolle genau gleich ausgebildete Vorschubkurven nebeneinander auf einer gemeinsamen Antriebswelle (109) und einen regelbaren hydraulischen Schwenkantrieb (150) aufweist, dass mit

   209839/0 3 00

   der Antriebswelle Nocken (174, 175) für Mikroschalter (176, 177) verbunden sind, welche die Endstellungen des Schwenkantriebes der Vorschubkurven in beiden Richtungen begrenzen, dass ferner in den Ebenen der Vorschubkurven und seitlich zu diesen Schwenkhebel (119, 120) mit Ablaufrollen (123, 124), welche gegen die Vorschubkurven anliegen, angeordnet und an dem Maschinengestell gelagert und mit Vorschubschlitten (105, 106) in Verbindung sind, an welchen gleich ausgebildete Formrollen (10) gelagert sind.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Formrollen (10) drehantreibbar und die Spannbacken (19, 20) frei i drehbar gelagert und aus dem Bereich der Formrollen in eine Ladestellung bewegbar sind.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei gleiche Vorschubkurven (115, 116) spiegelbildlich zueinander auf der Antriebswelle (109) befestigt sind, die symmetrisch zu zwei diametral angeordneten Formrollen (10) an dem Maschinengestell gelagert ist, deren beide Vorschubschlitten (105, 106) durch zwei spiegelbildlich zueinander angeordnete Schwenkhebel (119, 120) betätigbar sind.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass

   die Antriebswelle (109) oberhalb der Vorschubschlitten (105, 106) und in der Mittenebene zu diesen angeordnet ist.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkhebel (119, 120) durch an dem Maschinengestell angeordnete Druckfedern (145, 146) in Richtung auf die Vorschubkurven (115, 116) beaufschlagt sind.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass

   2098 39/0300

   die Vorschubkurven (115, 116) längs ihres Umfanges Kurventeile (181 bis 185) mit unterschiedlichen Steigungen für verschiedene Vorschubgeschwindigkeiten der Formrollen (10) im Eilgang, im Arbeitsgang für einen progressiven und degressiven Vorschub und anschliessend einen konzentrischen Kurventeil (186) zum Kalibrieren aufweisen.

   11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken (19, 20) von hydraulischen Spannmitteln (203, 204) beaufschlagbar und in ihrer Schließstellung in Längsrichtung sowie in Querrichtung bewegbar sind.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Supporte (187, 188) die Spannbacken (19, 20) tragen und axial längs einer Achse (192) verschiebbar und mit dieser in Querrichtung pendelnd angeordnet sind, dass die Achse mit einem Arm (196) verbunden ist und dass seitlich zu dem Arm und in Längsrichtung der Achse Mikroschalter (199, 200und 211) angeordnet sind, welche die Maschine ausschalten.

   13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken (19, 20) verkürzte kegelige Stützflächen (23', 24') und als drucklose Zonen an diese anschliessend Freisparungen (31, 32) aufweisen, die sich mindestens bis zum

   Grunde der herzustellenden Rille erstrecken.

   14. Formrolle zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 und folgenden mit einen spitzen Winkel einschliessenden symmetrischen Seitenflanken, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenflanken verkürzt ausgebildet und in Umfangszonen (37, 38)

   209839/0300

   - 25 unterschiedlicher Neigung aufgeteilt sind.

   15. Formrolle nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die äusere Umfangszone (38) der Seitenflanken stärker geneigt ist als die innere Umfangszone (37).

   16. Formrolle nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Umfangszone (38) der Seitenflanken konzentrische Auskehlungen (39, 40) längs ihres Umfanges aufweist und die Auskehlungen in den beiden Seitenflanken symmetrisch zueinander angeordnet sind.

   209 839/0300