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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen längsgekerbter Werkstücke
Es ist bekannt, Kerben mit Hilfe von Kerbrädern oder Kerbrollen auf glatten zylindrischen
Stiften oder auch auf mit Kopf versehenen. Stiften verschiedenen Querschnitts zu
erzeugen.
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Es sind auch verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bzw. Maschinen
bekannt, mit deren Hilfe die vorgenannten Kerben erzeugt werden können.
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Bei diesen bekannten Verfahren geschieht das Kerben so, daß beim Walzen
mittels Kerbrädern der Stift eine gleichmäßige axiale oder Längsbewegung vollzieht
und daß während dieser Längsbewegung die Kerbwerkzeuge, also die Kerbrollen oder
Kerbräder, radial eindringen. Infolgedessen werden Kerbeinlauf und -auslauf, also
Anfang und Ende der Kerbe, verhältnismäßig lang und spitz. Diese Form der Kerbe
ist oft unerwünscht, läßt sich aber mit den bisherigen Mitteln nicht ändern.
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In einer Veröffentlichung ist beispielsweise eine Vorrichtung zur
Herstellung von Kerbstiften unter Verwendung von Kerbrädern und Kerbmeißeln beschrieben,
bei der die radiale Bewegung der kerbenden Organe durch Steuerleisten erfolgt, die
mit einem in Achsrichtung des Kerbstiftes hin und her gehenden Träger verbunden
sind, mit dem auch das Steuerglied für den Vorschub- des Werkstückes gekuppelt ist.
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Die Arbeitsweise mit einer solchen Vorrichtung leidet an dem -Mangel,
daß im Falle der Verwendung von Kerbrädern oder Kerbrollen für die Erzeugung der
Kerben die Zustellung dieser Rollen bis zur gewünschten Kerbtiefe bei Bewegung des
Werkstücks
in axialer Richtung erfolgt. Dies wirkt sich in einer für viele Fälle ungünstigen
Weise so aus, daß die so erzeugten Kerben in ihren Endbereichen relativ lange Übergangsbereiche
erhalten, also Bereiche, in denen die Kerbtiefe, gesehen in axialer Richtung oder
in Erstreckungsrichtung der Kerbe, sanft ansteigt bzw. abnimmt, so daß für den eigentlich
wirksamen Bereich der Kerbe, also für den Bereich mit voller Kerbtiefe, nur ein
sehr begrenztes Längenmaß übrigbleibt.
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Die Erfindung wendet sich bewußt von dieser Verfahrensweise ab und
schlägt für das Verfahren zum Herstellen längsgekerbter Werkstücke, z. B. Stifte,
unter Anwendung von Kerbrollen, die mittels einer ii1 Abhängigkeit vom Werkstückvorschub
gesteuerten radialen Zustellbewegung in das Werkstück eindringen, wobei nach Erreichen
der gewünschten Kerbtiefe die Kerbe beim weiteren Werkstückvorschub in Achsrichtung
des Werkstückes ausgedehnt wird, vor, daß die Zustellung der Rallen bis zur gewünschten
Kerbtiefe bei in axialer Richtung stillstehendem Werkstück erfolgt.
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Hierdurch wird diejenige Länge der Kerbe, die mit voller Kerbtiefe
versehen ist, wesentlich vergrößert, und der Anfang und das Ende der Kerbe, also
der sogenannte Kerbeinlauf und Kerbauslauf, werden auf kurze Bereiche begrenzt.
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Die Erfindung sieht zur Durchführung dieses Verfahrens die Verwendung
einer aus einer Preßeinrichtung und einem Kerbwerkzeug bestehenden Kerbeinrichtung
vor, bei der das Werkstück durch einen von einem Pressenbär beaufschlagten. Stößel
in seiner Achsrichtung durch das Kerbwerkzeug hindurchgeschoben wird und die Rollenzustellung
von der Bewegung des Pressenbärs abgeleitet ist, mit der Maßgabe, daß der Vorschub
des Stößels relativ zum Vorschub des Pressenbärs steuerbar ist.
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Eine bevorzugt- vorgeschlagene Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
besteht in einer Anordnung derart, daß der Stößel in einer Stößelführung des Pressenbärs
längs verschieblich befestigt ist und unter der Einwirkung einer Gegenkraft steht,
die seine axiale Beweglichkeit gegenüber dem Pressenbär entgegen der Vorschubrichtung
desselben hemmt.
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Bei einer solchen Einrichtung wird erfindungsgemäß die soeben erwähnte
Gegenkraft von einer Feder aufgebracht.
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Nach einem weiteren Vorschlage der Erfindung ist die Gegenkraft die
zwischen Stößel und Stößelführung auftretende Reibungskraft.
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Ein spezieller Vorschlag der Erfindung sieht eine Führungsbüchse für
das im Kerbrollenbereich befindliche Werkstück vor, bei der die auf das Werkstück
ausgeübte, seinen Axialvorschub hemmende Klemmwirkung kennzeichnend ist.
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Gemäß der Erfindung kann die Klemmwirkung der Führungsbüchse steuerbar,
insbesondere auf die Gegenkraft abstimmbar sein, die auf den Stößel einwirkt.
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Erfindungsgemäß wird auch vorgeschlagen, daß die Zustellbewegung der
Kerbräder in an sich bekannter Weise über eine Steuerleiste erfolgt, die den Ring
des Kerbwerkzeuges verdreht, wobei dieser über ein aus vorzugsweise drei Rollen
mit Führungsbrille bestehendes, einstell- und justierbares Gelenkstück auf die Halterungen
der Kerbrollen einwirkt.
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Ferner zeigt die Erfindung das Merkmal, daß die axiale Bewegung des
Stößels relativ zum Pressenbär durch einen federnden sowie höhenverstellbaren Anschlag
steuerbar ist, der am Kerbwerkzeug oder am Kerbwerkzeugträger angeordnet ist.
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Schließlich kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß als Anschlag
eine mit Schrägflächen versehene federnde Leiste vorgesehen ist, die mit einem Bund
des Stößels zusammenwirkt, der mit Schräg- bzw. Konusflächen versehen ist.
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Hierbei kann gemäß der Erfindung ein am Pressenbär, vorzugsweise höhenverstellbar,
angeordnetes Steuermittel vorgesehen sein, mit dem der Stößelanschlag in Wirkstellung
bzw. in Nichtwirkstellung füh,rbar ist.
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Schließlich kann gemäß der Erfindung das Steuermittel eine Keilleiste
sein: Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man also so vorgehen,
daß man zylindrische Stifte in der Weise mit gewalzten oder gerollten Kerben, und
zwar vorzugsweise parallelen Kerben, versieht, daß der Stift zunächst eine Längsbewegung
in den Kerbbereich ausführt, alsdann stillsteht, daß man während dieses Stillstandes
des Stiftes die entsprechend gesteuerten Kerbräder oder Kerbrollen bis zur vollen
Kerbtiefe radial in den Stift eindringen läßt und daß der Stift nach Erreichung
der vollen Kerbtiefe in axialer Richtung auf Kerblänge weiterbewegt und dann vorzugsweise
durch den nächsten noch urgekerbten Stift ohne Richtungsänderung ausgestoßen wird.
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Dabei wird, wie schon erwähnt, die Bewegung des Kerbstiftes vorzugsweise
durch einen Stößel gesteuert, der den Stift in an sich bekannter Weise z. B. aus
einem Revolverring od. dgl. dem Kerbwerkzeug zuführt, wobei aber dieser Stößel selbst,
vornehmlich durch. ein teleskoparti.ges Organ, so gesteuert ist, daß für die Stiftbewegung
im richtigen Augenblick Stillstand eintritt und daß dieser Stillstand für die richtige
Dauer, nämlich für die Dauer des radialen Eindringens der Kerbrollen oder Kerbräder,
aufrechterhalten bleibt, worauf die weitere axiale oder im wesentlichen längs gerichtete
Stiftbewegung einsetzt und, bei nunmehrigem Stillstand der Kerbräder in radialer
Richtung, bis zur Erreichung der gewünschten Kerblänge fortgesetzt wird, wobei die
Steuerung insbesondere der radialen Bewegung der Kerbrollen oder -räder in Abhängigkeit
von der Stößelsteuerung erfolgt. Nach Fertigstellung der- Kerben gehen die Kerbräder
in die geöffnete Ausgangsstellung zurück.
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Zur Funktionstüchtigkeit des erfindungsgemäß vorgesehenen und obererwähnten,
mit Reibungs-oder Klemmwirkung arbeitenden Organs, wie beispielsweise eines Teleskoporgans,
ist zu sagen, daß eine entsprechende gegenseitige Abstimmung der Federkraft und
der Klemm- oder Reibungskraft erforderlich, ist, die aber verhältnismäßig einfach
empirisch
zu ermitteln ist. Zwischen den Teilen des teleskopartigen Organs kann auch Reibung
vorgesehen sein, und diese Reibungskraft, z. B. unter Wegfall der Federkraft, muß
auf die Klemm- oder Reibungskraft der Führungsbüchse entsprechend abgestimmt sein,
was sich ebenfalls in einfachen Versuchen mit genügender Genauigkeit ermitteln läßt.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung oder Vorrichtung mit Varianten
zur Durchführung dieses Verfahrens zeigen die Fig. I bis 12. An Hand dieses
Ausführungsbeispiels ist auch der Vorgang beschrieben.
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Die Fig. 1, 3, 5 und 7 zeigen jeweils in senkrechtem Schnitt verschiedene
Phasen der gleichen Vorrichtung; die Fi.g. 2, 4, 6 und 8 zeigen jeweils Ansichten
von oben zu den Fig. 1, 3, 5 und 7, teilweise im Schnitt.
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Die Fig. 9 bis 12 zeigen eine Variante für die Erzeugung der Längsbewegungssteuerung
im senkrechten Schnitt in verschiedenen Phasen.
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Bei dieser als Beispiel gezeigten Vorrichtung wird, wie die Fig. i
und 2 zeigen, beispielsweise auf einer Maschine ähnlich einer Exzenterpresse ein
Kerbwerkzeug Kin Tellerform aufgebaut. Über dem Kerbwerkzeug I1 liegt ein Zuführungsring
i, in den die zu kerbenden Teile, beispielsweise Stifte 2, eingelegt werden. Dieser
Zuführungsring i mit Drehachse i' ist etwa ein Revolverring mit Schrittschaltung.
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Durch den von oben herabkommenden Pressenbär 3, der an seinem unteren
Ende einen teleskop-. artigen Stößelhalter 4, 5 und einen Stößel 6 trägt, wird der
Stift :2 in das Kerbwerkzeug K hineingeschoben, und zwar so weit, bis der Stift
2 die Lage des Kerbbeginns erreicht hat. Der Stift 2 befindet sich hierbei (Fig.
3) in einer klemmenden Büchse 7, so daß er nicht frei fallen kann. Der Stößel 6
.ist befestigt in dem Teleskopteil 5 der teleskopartigen Führung 4, 5 ; diese ist
mit dem Pressenbär 3 verbunden.
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Im Anfangsstadium befindet sich das Teleskopteil 5 im ausgezogenen
Zustand, und zwar wird sein Zusammenschieben entweder durch die eine klemmende Büchse
darstellende Teleskopbüchse 4 zunächst einmal bei geringen Druckkräften des Pressenbärs
3 verhindert, öder aber es befindet sich in dem Teleskop zwischen dessen Teilen
4, 5 eine Feder 24 - hier eine Schraubendruckfeder -, die zunächst einmal den Vorschubdruck
des Stiftes 2 überwindet.
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Mit dem Pressenbär 3 ist außerdem ein seitlich angebrachter Schlitten
8 verbunden, der eine Steuerleiste 9 (seitlich links herausgezeichnet in Fig. 1,
3, 5 und 7) trägt. Diese gegebenenfalls auswechselbare und eine Steuerkurve tragende
Steuerleiste 9 läuft entlang einer Rolle io, die mit dem äußeren Ring ii des Kerbwerkzeuges
verbunden ist.
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Durch die Steuerleiste 9 bzw. durch deren Steuerkurve erfährt nun
der Ring i i eine Drehbewegung. Diese Drehbewegung wird vorzugsweise durch genau
arbeitende und dabei robuste verschleißfeste Rollengelenke, die aus den drei Rollen
12, 13, 14 bestehen, übertragen (s. Fig. i und 2) ; diese Rollengelenke bewegen
also die Kerbschieber 15', 15", 15"' mit den Kerbrädern 16', 16", 16"' so, daß hierdurch
das radiale Eindringen der Kerbräder 16', 16", 16"' in den Stift 2 zur Erzeugung
der Kerbtiefe bewirkt wird. Die Kerbtiefe kann z. B. durch Einstell- und- Justiermitte127
bestimmt werden.
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Die Kerbschieber 15', 15", 15"' sowie das diese Teile radial führende
Organ 25 sind also nicht uni die Mittelachse 26 der Gesamtvorrichtung_drehbar; jedoch
ist der Ring 1i um diese Mittelachse 26 drehbar.
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Um nun den Kerbeinlauf recht kurz zu gestalten, läßt man den Stift
2 beim radialen Eindringen der Kerbräder 16', 16", 16"' keine Längsbewegung mehr
ausüben. Hierzu dient die teleskopartige Führung 4, 5, und zwar fährt diese auf
einen höheneinstellbaren Anschlag 21 auf, so daß trotz der Weiterbewegung des Pressenbärs
3 der Stößel 6 und damit der Stift 2 - dieser nunmehr in der Klemmbüchse 7 - stillsteht,
da sich in dem Teleskop eine Relativbewegung seiner Teile 4, 5 gegeneinander vollzieht.
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Der Steuerschlitten 8 mit der Steuerleiste 9 bewegt sich hierbei aber
mit dem Pressenhär 3 weiter nach unten und erzeugt nun die Kerbtiefe am stillstehenden
Stift 2. Wenn dann die gewünschte Kerbtiefe erreicht ist, hört die Drehbewegung
des Ringes i i am tellerartigen Kerbwerkzeug K auf, und der Stößel 6 schiebt nun
den Stift :2 in der Längsrichtung in der Klemmbüchse 7 weiter, wodurch die gewünschte
Kerblänge bei gleichbleibender Kerbtiefe erzeugt wird. Dieses Weiterschieben des
Stiftes 2 erfolgt dadurch, daß die gegenseitige Relativbewegung der Teile 4, 5 an
oder in dem Teleskop zu Ende gegangen ist und zwischen Pressenbär 3 und Teleskop
4; 5 wieder eine feste Verbindung besteht; wenn dann. die gewünschte Kerblänge erreicht
ist, beginnt der Pressenbär 3 mit dem Aufzug nach oben, und anschließend beginnt
derselbe Vorgang wieder von vorn, wobei der nächste Stift 2 dann den vorher gekerbten
Stift zunächst einmal aus der Klemmbüchse 7 hinausschiebt. Die am Pressenbär 3 angebrachte
und gegenüber dem Pressenbär 3 vorzugsweise höhenverstellbare Keilleiste 22 steuert
Ein- und Ausgriffsstellung des Anschlags 21 z: B. über die dargestellten Schrägflächen.
Die Druckfeder 23 ist bestrebt, den Anschlag 21 in. Ausgriffsstellung zu bringen.
Die Traverse 2o ist vorteilhaft ebenfalls am Kerbwerkzeug K höhenverstellbar.
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Die Folgebeispiele gemäß den Fig. 1, 3, 5 und 7 sowie die Grundrisse
der Fig. 2, 4, 6 und 8 zeigen die folgenden Arbeitsphasen Fig. i und 2: Ruhestellung
oder Ausgangsstellung, also oberer Totpunkt des Pressenbärs 3.
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F ig. 3 und 4: a) Niedergang des Pressenbärs 3 und damit Vorschub
des Stiftes 2 in die gewünschte Kerbstellung (Lage des Kerbbeginns) ; b) Unterbrechen
des Vorschubes des Stiftes 2 durch Auftreffen des unteren Teleskopteiles 5 auf einen
verschiebbaren
Anschlag 21; c) Beginn der Wirkung der Steuerleiste
9, d. h. Beginn der Radialbewegung der Kerbräder 16', 16", 16"'.
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Fig. 5 und 6: a) Der Pressenbär 3 hat sich weiterbewegt, ohne daß
der Stift 2 eine Längsbewegung ausführte, aber die Steuerleiste 9, die mit dem Pressenbär
3 verbunden ist, hat den Ring des Werkzeuges gedreht, und damit wurde die volle
Kerbtiefe erzeugt; b) das Teleskop 4, 5 wird in dieser Zeit zusammengeschoben bis
zu einem Anschlag 21, der die Teleskopwirkung aufhebt.
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Fig. 7 und 8: a) Der teleskopartige Stößelhalter 4., 5 ist nun kraftschlüssig
mit dem Pressenbär 3 verbunden und wird aus der Ruhestellung weiterhewegt, so daß
auch der Stift :2 wieder eine Längsbewegung beginnt. Zu diesem Zeitpunkt wird auch
der Anschlag 21 durch die herabkommende Keilleiste 22 weggezogen, also in Ausgriffsstellung
gebracht, so daß der Durchgang für das Teleskopteil 5 frei ist; b) bei der nun beginnenden
Längsbewegung des Stiftes 2, die so groß ist wie der Rest des Pressen:hubes, wird
bei gleichbleibender Tiefe die Kerblänge erzeugt; c) wenn der untere Totpunkt des
Pressenbärs 3 erreicht ist, beginnt der Aufzug des Pressenbärs 3 bis zum oberen
Totpunkt. Wenn der nächste Aufwärtshub wieder beginnt, wind der folgende Stift wieder
in d.ieArbeits-Stellung gedrückt und schiebt dabei den vorher gekerbten Stift 2
aus der Klemmbüchse 7 wieder heraus: Wie die Fig. 9 bis 12 zeigen, gibt es nun mehrere
Möglichkeiten, um die Unterbrechung der Längsbewegung zu steuern, und zwar kann
das Teleskop (Fig. 9) mit einer einstellbaren, etwa federnd klemmenden Bremsbüchse
17 versehen sein, die also bei geringen Kräften kein Zusammenschieben des Teleskops
4, 5 zu@läßt. Am unteren Ende des Teleskopteiles 5 ist ein Kragen 18 angeordnet,
der in federnde Backen i9, die in einer Traverse 20 geführt sind, eingreift.
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Nach dem Eingreifen des Kragens 18 (Fig. io) in die federnden Backen
i9 erhöht sich der Widerstand in der Achsrichtung des Stößels 6, so daß nun das
Teleskop 4, 5 zusammengeschoben wird. Das ist die Zeit, während der Stift :2 keine
Längsbewegung ausführt.
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Dadurch, daß der Pressenbär 3 sich -weiterbewegt, schiebt sich dann
das Teleskop zusammen (Fig. ii), und es entsteht wieder eine feste Verbindung zwischen
Pressenbär 3 und, Teleskop 4, 5.
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Dadurch wird dann mit erhöhtem Druck »der Kragen 18 am Teleskop 4,
5 durch die federnden Backen i9 hindurchgedrückt (Fig. 12), und dann erfolgt das
Längskerben. Beim Rückgang des Pressenbärs 3 werden dann die federnden Backen i9
wieder an dem Kragen 18 des Teleskops 4, 5 angreifen und so das Teleskop 4, 5 bis
zur Anfang stellung wieder ausziehen.
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Die Erzeugung der Kerbtiefe auch bei Fig.9 bis i2 erfolgt vorteilhaft
so, wie in Fig. i bis 8 dargestellt.
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Es besteht auch die Möglichkeit, die Vorrichtung der Fig. 9 bis 12
einfacher zu. gestalten, und zwar durch Wegfall der Traverse 2o mit Anschlag- oder
Federbacken i9. In diesem Falle muß das Teleskop 4, 5 mit einer Bremsbüchse 17,
wie in den Fig. 9 bis 12 dargestellt, versehen sein. Die Reibung in der Bremsbüchse
17 muß in diesem Falle so bemessen sein, daß beim Angreifen der Kerbräder 16', 16",
16"' an dem zu kerbenden Stift z die Reibung in der Teleskopführung überwunden wird.
Das Teleskop 4, 5 schiebt sich dann so lange zusammen, bis wieder eine feste Verbindung
zwischen den beiden Teleskopteilen, Stößelhalterobertei14 und -unterteil 5, besteht.
Dann erst vollzieht sich über die restliche Länge des Pressenhubes das Längskerben.
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Es ist noch zu erwähnen, da.ß die Gelenke 12, 13, 14 aus Rollen mit
an den Stirnflächen austretenden kleinen Zapfen bestehen, wobei diese Zapfen in
entsprechende Bohrungen von Führungsbrillen, die gehärtet sind, hineinragen. Diese
Brillenführung kann aber auch beispielsweise dadurch ersetzt werden, daß die Rollen
12, 13, 14 mit etwa in den Stirnbereichen angebrachten Verzahnungen versehen werden,
wobei dann der jeweils zwischen den zwei verzahnten Stirnteilen liegende größere
Mantelteil der Rollen die Druckkräfte überträgt. Zweckmäßig entspricht hierbei der
Durchmesser der glatten Mantelteile der Rollen dem Teilkreis der in den Stirnbereichen
angeordneten schmalen Zahnkränze; diese Zahnkränze können auch in den notwendigen
Bereichen angeordnete Segmente sein.