DE4106966C2 - Device for the production of toothed belt pulleys - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum spanlosen Herstellen eines Außenzähne aufweisenden Ringteiles gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for non-cutting manufacture an annular part having external teeth according to the preamble of claim 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 15 10 889) ist nur eine Profilierrolle vorgesehen, die in Radialrichtung relativ zum Kernwerkzeug ortsfest gelagert ist. Für die Profilierrolle und das Kernwerkzeug ist ein gemeinsamer Drehantrieb vorgesehen und als Synchronisiereinrichtung ist ein Zahnradgetriebe vorgesehen. Zur Umformung wird die Profilierrolle bei in Achsrichtung ortsfestem Kernwerkzeug axial bewegt. Das mit dieser Vorrichtung hergestellte gezahnte Ringteil weist in Achsrichtung gesehen eine gewisse Konizität auf und ist dann, wenn hohe Anforderungen an die Zylinderform des Ringes bzw. die Parallelität der Zähne gestellt sind, nicht brauchbar. In a known device of this type (US-PS 15 10 889) only one roll is provided, which is in the radial direction is stationary relative to the core tool. For the roll of profiling and the core tool is provided a common rotary drive and as a synchronizing device is a gear transmission intended. The forming roll is used for forming in the axial direction stationary core tool moved axially. That with this Device manufactured toothed ring part points in the axial direction seen some conicity and is when high demands the cylindrical shape of the ring or the parallelism teeth are not usable.  

Es ist auch eine Vorrichtung bekannt (DE-PS 37 11 927), bei der zwei Profilierrollen gleichsinnig und synchron drehend angetrieben bezüglich eines Kernwerkzeuges diametral zueinander angeordnet und radial zum Kernwerkzeug zustellbar gelagert sind. Jeder Profilierrolle und dem Kernwerkzeug ist ein eigener Drehantrieb zugeordnet und eine Rechnersteuerung der drei Drehantriebe ist als Synchronisiereinrichtung vorgesehen. Zur Umformung werden die Profilierrollen und das Kernwerkzeug nicht in axialer Richtung und auch nicht in radialer Richtung gegeneinander verstellt. Die radiale Zustellbarkeit dient dazu, den während der Umformung gleichbleibenden Abstand der Profilierrollen zum Kernwerkzeug einzustellen. Diese Vorrichtung gestattet die spanlose Herstellung von Außenzähne aufweisenden Ringteilen, z. B. Zahnriemenscheiben, mit hoher Profilgenauigkeit und genau exakter Zylinderform des fertigen Ringteiles.A device is also known (DE-PS 37 11 927) in which two profiling rollers driven in the same direction and rotating synchronously arranged diametrically to one another with respect to a core tool and are mounted so that they can be delivered radially to the core tool. Everyone Profiling roller and the core tool is its own rotary drive assigned and a computer control of the three rotary drives is provided as a synchronization device. For forming the profiling rollers and the core tool not in the axial direction and also not adjusted against each other in the radial direction. The radial deliverability is used during the forming process constant distance between the profiling rollers and the core tool adjust. This device allows non-cutting production of ring teeth having external teeth, e.g. B. toothed belt pulleys, with high profile accuracy and precisely exact cylinder shape of the finished ring part.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der trotz der axialen Bewegung während der Umformung und trotz der Auflaufschräge der Zahnung der Profilierrolle gezahnte Ringteile mit erhöhter Profilgenauigkeit bzw. verbesserter Zylinderform herstellbar sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist, diese Aufgabe lösend, die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.The object of the invention is a device of the beginning to create the type mentioned, despite the axial movement during the forming process and despite the run-up slope of the Toothing of the roll forming toothed ring parts with increased profile accuracy or improved cylinder shape can be produced. The device according to the invention, solving this problem, the characterizing features of claim 1.

Entscheidend für die verbesserte Profilgenauigkeit und Zylinderform der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten gezahnten Ringteile ist, daß beim Umformungsende die beiden Profilierrollen mit den Vollzahnbereichen in Radialrichtung gegen das Kernwerkzeug über die Rechnersteuerung um ein Kalibriermaß zugestellt werden. Dies ist vorrichtungsmäßig einfach erreicht, indem die Synchronisierung der Drehbewegungen mittels rechnergesteuerter gesonderter Drehantriebe und die Axialbewegung des Kernwerkzeuges in Kombination vorgesehen sind. Die Profilierrollen sind während der und zur Umformung im wesentlichen radial unbewegt, d. h. sie werden nicht um das Maß der Profiltiefe radial bewegt. Vielmehr werden die Profilierrollen nur um das Kalibriermaß radial zugestellt.Crucial for the improved profile accuracy and cylinder shape the manufactured with the device according to the invention serrated ring parts is that at the end of forming the two roll rolls  with the full tooth areas in the radial direction the core tool via the computer control by one calibration measure be delivered. In terms of the device, this is easily achieved, by synchronizing the rotary movements by means of computer-controlled separate rotary drives and the axial movement of the Core tools are provided in combination. The profiling rollers are essentially radial during and for forming still, d. H. they are not radial by the measure of the profile depth emotional. Rather, the profiling rollers are only around the calibration dimension delivered radially.

Der topfförmige Rohling wird bei der Umformung zwischen den beiden in einer Ebene sowie im Abstand voneinander achsparallel angeordneten Profilierrollen vorbeibewegt und erhält dabei am Mantel bzw. Ringteil seine Verzahnung. Zur Umformung sind die Profilierrollen in Achsrichtung ortsfest. Der Umformungsvorgang ist kontinuierlich und beginnt an der Auflaufschräge der Profilierrollen und ist beendet, wenn das Außenzähne aufweisende Ringteil, z. B. die Zahnriemenscheibe, aus dem Raum zwischen den beiden Profilierrollen heraustritt. Das Kalibrieren ist die Endphase der Umformung. Die spanlose Herstellung von Zahnriemenscheiben in der geschilderten Art und Weise ist einfach und unproblematisch, führt zu paßgenauen Zahnprofilen innerhalb enger Toleranzen und ist auch mit einem vergleichsweise geringen Energie- und Zeitaufwand verbunden.The cup-shaped blank is formed between the two during forming in a plane and at a distance from each other parallel to the axis arranged profiling rollers moved past and thereby receives on Sheath or ring part of its teeth. For forming, the profiling rollers are in the axial direction stationary. The forming process is continuous and starts at the ramp of the roll rolls and is finished when the ring part having external teeth, e.g. B. the toothed belt pulley, from the space between the two Profiling rollers come out. Calibration is the final phase the forming. The non-cutting production of toothed belt pulleys in the way described is simple and unproblematic, leads to precisely fitting tooth profiles within narrow tolerances and is also with a comparatively low expenditure of energy and time connected.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn zwei Profilierrollen bezüglich des Kernwerkzeuges diametral zueinander angeordnet sind. Dies ergibt eine vereinfachte und doch funktionstüchtige Vorrichtung.It is particularly expedient and advantageous if two profiling rollers arranged diametrically to each other with respect to the core tool are. This results in a simplified, yet functional Contraption.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und zeigtIn the drawing is a preferred embodiment of the invention shown and shows

Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht mit Aufbrüchen einer Vorrichtung zum Herstellen von Zahnriemenscheiben, Fig. 1 shows schematically a side view with portions broken of an apparatus for the manufacture of toothed pulleys,

Fig. 2 eine Ansicht eines Teiles der einen Stirnfläche einer Profilierrolle der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einem gegenüber Fig. 1 vergrößerten Maßstab, FIG. 2 is a view of a part of the one end face of a profiling roller of the device according to FIG. 1 on an enlarged scale compared to FIG. 1,

Fig. 3 eine abgebrochene Seitenansicht der Profilierrolle gemäß Fig. 2 und Fig. 3 is a broken side view of the roll of FIG. 2 and

Fig. 4 eine Ansicht eines Teiles der anderen Stirnfläche der Profilierrolle gemäß Fig. 2. Fig. 4 is a view of a portion of the other end face of the profiling roller of FIG. 2.

Die Vorrichtung gemäß Zeichnung dient zum spanlosen Herstellen von Außenzähne aufweisenden Ringteilen, z. B. von Zahnriemenscheiben, aus einem topfförmigen Rohling 2 durch kontinuierliche Umformung, wobei der topfförmige Rohling 2 während der Umformung kontinuierlich gedreht und zugleich in axialer Richtung relativ zu Profilierwerkzeugen bewegt wird. Der topfförmige Rohling 2 ist in der Zeichnung nicht vollständig gezeigt. Die Vorrichtung umfaßt eine angetriebene, in einem Maschinengestell 3 gelagerte Hauptspindel 4, die an ihrem freien Ende ein Kernwerkzeug 5 bzw. einen Aufnahmedorn aufweist, welcher den topfförmigen, vorgeformten Rohling 2 trägt. Das Kernwerkzeug weist eine Außenverzahnung 6 auf. Ferner ist dem Kernwerkzeug 5 eine axial verstellbare Klemm- bzw. Sekundärspindel 7 zugeordnet, die den Rohling 2 während der Umformung auf dem Kernwerkzeug 5 hält.The device according to the drawing is used for the non-cutting manufacture of ring parts having external teeth, eg. B. of toothed belt pulleys, from a cup-shaped blank 2 by continuous forming, wherein the cup-shaped blank 2 is rotated continuously during the forming and at the same time is moved in the axial direction relative to profiling tools. The pot-shaped blank 2 is not shown completely in the drawing. The device comprises a driven main spindle 4 , which is mounted in a machine frame 3 and has at its free end a core tool 5 or a holding mandrel which carries the cup-shaped, preformed blank 2 . The core tool has an external toothing 6 . Furthermore, the core tool 5 is assigned an axially adjustable clamping or secondary spindle 7 , which holds the blank 2 on the core tool 5 during the forming.

In dem Maschinengestell 3 sind ferner zwei identische, jeweils eine übereinstimmende Außenverzahnung 8 aufweisende Profilierrollen 9, 10 drehbar gelagert. Diese beiden Profilierrollen 9, 10 befinden sich in einer gemeinsamen Ebene und im Abstand voneinander, so daß sich zwischen ihnen ein Raum 11 befindet. Die Spaltweite zwischen den Außenverzahnungen 8 der beiden Profilierrollen 9, 10 sowie dem Kernwerkzeug 5 entspricht der Form der herzustellenden Zahnung des Ringteils.In the machine frame 3 , two identical profiling rollers 9 , 10 , each with a corresponding external toothing 8 , are rotatably mounted. These two profiling rollers 9 , 10 are located in a common plane and at a distance from one another, so that there is a space 11 between them. The gap width between the external toothing 8 of the two profiling rollers 9 , 10 and the core tool 5 corresponds to the shape of the toothing of the ring part to be produced.

Die Lagerung der beiden Profilierrollen 9, 10 erfolgt mit Hilfe von in Schlitten gelagerten Wellen 12, 13, die jeweils von einem als Elektromotor ausgebildeten Drehantrieb 14, 15 beaufschlagt sind, der jeweils auf einem der Schlitten angeordnet ist. Zur Axialverschiebung der Hauptspindel 4 mit dem Kernwerkzeug 5 und dem Rohling 2 dient eine Einrichtung 17, die ein Hydraulikzylinder ist. Bei der Einrichtung 17 ist auch ein Drehantrieb 16 des Kernwerkzeuges 5 vorgesehen. Die beiden Wellen 12, 13 sind mit ihren Drehantrieben 14, 15 sowie den Profilierrollen 9, 10 bezogen auf die Hauptspindel 4 diametral zueinander angeordnet. The two profiling rollers 9 , 10 are supported with the aid of shafts 12 , 13 mounted in slides, each of which is acted upon by a rotary drive 14 , 15 designed as an electric motor, each of which is arranged on one of the slides. A device 17 , which is a hydraulic cylinder, serves for the axial displacement of the main spindle 4 with the core tool 5 and the blank 2 . In the device 17 , a rotary drive 16 of the core tool 5 is also provided. The two shafts 12 , 13 with their rotary drives 14 , 15 and the profiling rollers 9 , 10 are arranged diametrically to one another with respect to the main spindle 4 .

Die beiden Profilierrollen 9, 10 mit ihren Wellen 12, 13 und ihren Drehantrieben 14, 15 sind radial zur Hauptspindel 4 zustellbar im Maschinengestell 3 gelagert. Das Maschinengestell 3 weist dazu seitlich je eine Führung 18 für die Schlitten 19, 20 auf, die zwischen einer unteren Lagerung und einer oberen Lagerung die Wellen 12, 13 mit den Profilierrollen 9, 10 tragen. Als Verstelleinrichtungen für die Schlitten 19, 20 sind jeweils hydraulische Verstellantriebe 21, 22 im Maschinengestell 3 angeordnet.The two profiling rollers 9 , 10 with their shafts 12 , 13 and their rotary drives 14 , 15 are supported in the machine frame 3 so as to be deliverable radially to the main spindle 4 . For this purpose, the machine frame 3 each has a guide 18 for the slides 19 , 20 , which carry the shafts 12 , 13 with the profiling rollers 9 , 10 between a lower bearing and an upper bearing. Hydraulic adjusting drives 21 , 22 are each arranged in the machine frame 3 as adjusting devices for the slides 19 , 20 .

Die beiden Profilierrollen 9, 10 weisen gemäß Fig. 2 bis 4 eine Außenverzahnung 8 mit Zähnen auf, deren Zahnhöhe in einem Vollzahnbereich 31, d. h. im Bereich von der einen Stirnfläche 32 der Profilierrolle 9, 10 bis zu einer Radialebene 33 voll ausgebildet ist, während die Zahnhöhe von der mittleren Radialebene 33 der Profilierrollen 9, 10 zu deren anderer Stirnfläche 34 hin auf null abfällt. Die von der Stirnfläche 34 bis zur Radialebene 33 allmählich ansteigenden Zähne 35 bilden dabei eine in Umfangsrichtung zahnförmig gewellte, in Achsrichtung konische Auflaufschräge 36 mit einem kontinuierlichen Übergang von der einen Stirnfläche 34 bis zu den voll ausgebildeten Zähnen 31 jenseits der Radialebene 33.The two profiling 9, 10 comprise according to Fig. 2 to 4 external teeth 8 having teeth, the tooth height in a full-teeth portion 31, ie in the area from the one end face of the profiling roller 9 is fully formed 10 to a radial plane 33 32 while the tooth height from the central radial plane 33 of the profiling rollers 9 , 10 to their other end face 34 drops to zero. The teeth 35 , which gradually rise from the end face 34 to the radial plane 33, form a ramp-shaped bevel 36 in the circumferential direction, which is conical in the axial direction, with a continuous transition from the one end face 34 to the fully formed teeth 31 beyond the radial plane 33 .

Aufgrund der allmählich zunehmenden Zahnhöhe der Zähne 35 erfolgt eine kontinuierliche Umformung des Rohlings 2, wenn sich das Kernwerkzeug 5 mit dem Rohling 2 und die Profilierrollen 9, 10 sowohl gemeinsam drehen als auch relativ zueinander in axialer Richtung bewegen. Im Bereich der Radialebene 33 ist das Zahnprofil des herzustellenden Ringteiles bzw. der Zahnriemenscheibe fertiggestellt, so daß die vollausgebildeten Zähne das Zahnprofil des Ringteiles schließlich nur noch kalibrieren. Durch die Synchronisation zwischen den Profilierrollen 9, 10 und dem Rohling 2 ist es auch möglich, außen gezahnte Ringteile herzustellen, die eine oder mehrere Zahnlücken aufweisen.Due to the gradually increasing tooth height of the teeth 35 , the blank 2 is continuously deformed when the core tool 5 with the blank 2 and the profiling rollers 9 , 10 both rotate together and also move relative to one another in the axial direction. In the area of the radial plane 33 , the tooth profile of the ring part or toothed belt pulley to be produced is finished, so that the fully formed teeth finally only calibrate the tooth profile of the ring part. The synchronization between the profiling rollers 9 , 10 and the blank 2 also makes it possible to produce externally toothed ring parts which have one or more tooth gaps.

Die Vorrichtung umfaßt eine Rechnersteuerung 1, von der Steuerleitungen 23, 24, 25 zu den drei Drehantrieben 14, 15, 16 und Steuerleitungen 26, 27 zu den beiden Verstellantrieben 21, 22 verlaufen. Die Rechnersteuerung 1 ist mit all den üblichen Einrichtungen versehen, die nötig sind, um den genauen Synchronlauf der Profilierrollen 9, 10 und des Kernwerkzeuges 5 zu erreichen und um gegen Ende des Umformvorganges die Kalibriermaß-Zustellbewegung der beiden Profilierrollen 9, 10 zu erreichen.The device comprises a computer control 1 , from which control lines 23 , 24 , 25 to the three rotary drives 14 , 15 , 16 and control lines 26 , 27 run to the two adjustment drives 21 , 22 . The computer control 1 is provided with all the usual devices that are necessary to achieve the exact synchronous running of the profiling rollers 9 , 10 and the core tool 5 and to achieve the calibration dimension feed movement of the two profiling rollers 9 , 10 towards the end of the forming process.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum spanlosen Herstellen eines Außenzähne aufweisenden Ringteils, insbesondere einer Zahnriemenscheibe, aus einem topfförmigen Rohling, mit einem den Rohling tragenden Kernwerkzeug, das eine Außenverzahnung aufweist und mittels eines Antriebs drehbar ist,
mit einer eine Außenverzahnung aufweisenden Profilierrolle, die achsparallel zum Kernwerkzeug angeordnet ist und mittels eines Antriebs drehbar ist und die umfangsseitig nahe ihrer einen Stirnfläche eine Auflaufschräge mit allmählich bis zu einem Vollzahnbereich zunehmender Zahnhöhe aufweist,
mit einer Verschiebeeinrichtung, die das Kernwerkzeug und die Profilierrolle während der Umformung relativ zueinander in axialer Richtung bewegt,
und mit einer Synchronisiereinrichtung, die sicherstellt, daß das Kernwerkzeug und die Profilierrolle sich während der Umformung synchron mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit drehen,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens zwei gleiche Profilierrollen (9, 10) vorgesehen sind, die gleichsinnig und synchron drehen und die mittels je eines Verstellantriebs (21, 22) radial zum Kernwerkzeug (5) zustellbar gelagert sind,
daß jeder Profilierrolle (9, 10) sowie dem Kernwerkzeug (5) jeweils ein eigener Drehantrieb (14, 15, 16) zugeordnet sind und
daß die Synchronisiereinrichtung aus einer Rechnersteuerung (1) besteht, welche die einzelnen Drehantriebe (14, 15, 16) sowie die Verstellantriebe (21, 22) derart steuert, daß während der Umformung allein das Kernwerkzeug (5) sich axial bewegt und daß am Ende der Umformung die Profilierrollen (9, 10) mit den Vollzahnbereichen (31) sich um ein vorgegebenes Kalibriermaß radial gegen das Kernwerkzeug (5) bewegen.1. Device for the non-cutting production of an annular part having external teeth, in particular a toothed belt pulley, from a pot-shaped blank, with a core tool carrying the blank, which has external teeth and can be rotated by means of a drive,
with a profiling roller which has external teeth, which is arranged axially parallel to the core tool and which can be rotated by means of a drive and which has a run-up slope on the circumference near its one end face with a tooth height gradually increasing up to a full tooth area,
with a displacement device which moves the core tool and the profiling roller in the axial direction relative to one another during the forming,
and with a synchronizing device which ensures that the core tool and the profiling roller rotate synchronously at the same peripheral speed during the forming,
characterized,
that at least two identical profiling rollers ( 9 , 10 ) are provided, which rotate in the same direction and synchronously and which are each supported by an adjusting drive ( 21 , 22 ) radially in relation to the core tool ( 5 ),
that each profiling roller ( 9 , 10 ) and the core tool ( 5 ) each have their own rotary drive ( 14 , 15 , 16 ) and
that the synchronization device consists of a computer control ( 1 ) which controls the individual rotary drives ( 14 , 15 , 16 ) and the adjusting drives ( 21 , 22 ) such that only the core tool ( 5 ) moves axially during the forming and that at the end the forming, the profiling rollers ( 9 , 10 ) with the full tooth areas ( 31 ) move radially against the core tool ( 5 ) by a predetermined calibration dimension. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Profilierrollen (9, 10) bezüglich des Kernwerkzeugs (5) diametral zueinander angeordnet sind.2. Device according to claim 1, characterized in that two profiling rollers ( 9 , 10 ) with respect to the core tool ( 5 ) are arranged diametrically to one another.