DE102008015435A1

DE102008015435A1 - Verstellbares Rändelwerkzeug

Info

Publication number: DE102008015435A1
Application number: DE102008015435A
Authority: DE
Inventors: Frank Richter; Wolfgang Hahn
Original assignee: Fette GmbH
Current assignee: LMT Fette Werkzeugtechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2008-03-22
Filing date: 2008-03-22
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2028-03-23
Also published as: US20090235710A1; DE102008015435B4; US8250893B2

Abstract

Rändelwerkzeug, mit einem in einer Werkzeugmaschine einspannbaren, eine Achse aufweisenden Grundkörper, der einen Halter und im Halter drehbar gelagerte Rändelräder aufnimmt, wobei im Halter in gleichen Umfangsabständen angeordnete Rändelräder um eine Radachse gelagert sind, die einen ersten Winkel alpha1 zur Halteachse einschließt, wobei ein Werkstückkonus entlang der Halteachse zwischen die Rändelräder einführbar ist und die Rändelräder einen zweiten Konuswinkel alpha2 aufweisen, wobei der Halter drei Segmente aufweist, von denen jedes über einen Lagerbolzen ein Rändelrad lagert, eine Verstellvorrichtung vorgesehen ist, mit der die Segmente radial geführt synchron um einen gewissen Betrag radial verstellbar sind und Feststellmittel vorgesehen sind, welche die Verstellvorrichtung bzw. die Segmente in einer eingenommenen Stellung festlegen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Rändelwerkzeug nach dem Patentanspruch 1.
Rändelwerkzeuge sind aus der EP 1 445 048 A1 oder DE 102 12 628 C2 bekannt geworden.
Im letzteren Dokument sind zwei Rändelräder beschrieben, die jeweils an einem Rändelträgerelement drehbar gelagert sind, wobei diese sowohl in einer ersten axialen Radeinstellung als auch in einer zweiten radialen Radeinstellung an einem Grundbalken befestigbar sind. Hierbei soll das Rändelwerkzeug auf schnelle und einfache Weise ein Umrüsten zwischen radialem und axialem Rändern ermöglichen. Der Abstand der Rändelradträgerelemente voneinander ist einstellbar.
Bei der Ausführung nach EP 1 445 048 A1 ist mindestens ein Schwenkbolzen drehbar und einstellbar gelagert, an dem ein Rändelrad um eine zur Achse des Schwenkbolzens geneigt verlaufende Achse frei drehbar gelagert ist. Die Drehlage des Schwenkbolzens ist am Werkzeugkopf über eine Fixiereinrichtung festlegbar.
Häufig besteht die Aufgabe, einen Konus zu rändeln. Für Scheibenwischeranlagen für Kraftfahrzeuge ist eine Kegelbefestigung für Scheibenwischerlager nach DIN 72783 genormt. Hierfür ist etwa aus der Firmenschrift „Böni – Rändelwerkzeuge Böni – Knurling tools” bekannt geworden, zwei konische Rändelräder an einem Halter drehbar zu lagern. Aus der Firmenschrift „Rollwalztechnik Abele + Höltig GmbH Rändelwerkzeuge" ist bekannt, ein konisches Rändelrad an einem einstellbaren Halter für jeden Winkel zum Rändeln auf konischem Durchmesser anzuordnen. Aus der gleichen Schrift ist auch ein Rändelrollkopf bekannt geworden, bei dem an einem zylindrischen Kopf drei in gleichem Umfangsabstand angeordnete Rändelräder drehbar gelagert sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rändelwerkzeug zu schaffen, das insbesondere für Großserienfertigung geeignet ist mit hoher Fertigungsgeschwindigkeit bei gleichzeitig hoher Standzeit. Außerdem soll die Möglichkeit geschaffen werden, die zu erzeugende Verzahnung zu beeinflussen und insbesondere das Werkzeug für unterschiedliche Werkstückdurchmesser zu nutzen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Rändelkopf sind drei in gleichem Umfangsabstand angeordnete Rändelräder um eine Radachse gelagert, die einen ersten Winkel α1 zur Halteachse einschließt. Die Rändelräder haben ihrerseits einen zweiten Konuswinkel α2, wobei die Differenz der Winkel α1, α2 dem Konuswinkel des zu rändelnden Werkstücks entspricht.
Bei dem erfindungsgemäßen Rändelwerkzeug sind ferner drei Segmente vorgesehen, von denen jedes über eine Radachse ein Rändelrad lagert. Eine Verstellvorrichtung führt eine synchrone radiale Verstellung der Segmente um einen gewissen Betrag durch, d. h. die die Rändelräder lagernden Segmente sind ihrerseits radial verstellbar. Außerdem sind Feststellmittel vorgesehen, welche die Verstellvorrichtung bzw. die Segmente in einer eingenommenen Radialstellung festlegen.
Das erfindungsgemäße Rändelwerkzeug ist ein Axialrändelrollkopf mit einem Dreirollensystem. Es läßt sich sowohl feststehend als auch umlaufend einsetzen. Es zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise aus. Es ist insbesondere für eine Großserienfertigung geeignet. Die Fertigungsgeschwindigkeit ist mindestens dreimal höher als bei einem Einrollenwerkzeug. Bei dem erfindungsgemäßen Konusrändelwerkzeug wird außerdem eine deutlich höhere Standzeit gegenüber einem Einrollenwerkzeug erhalten.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß durch Veränderung der Lage der Rändelräder die zu erzeugende Verzahnung beeinflußt werden kann. Die Beeinflussung des Werkstücks kann zum Beispiel dazu genutzt werden, Grate, die sonst beim Übergang zwischen der konischen Verzahnung und einem Zylinder entstehen, zu vermeiden. Außerdem kann auf diese Weise der erfindungsgemäße Rändelrollkopf für unterschiedliche Werkstückdurchmesser eingesetzt werden.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Segmente radial gegenüber dem Grundkörper geführt.
Die Segmente sind nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zwischen einer Platte des Grundkörpers und einer Verstellscheibe angeordnet, wobei die Verstellscheibe über zylindrische Stifte in Verbindung mit den Segmenten steht und die Stifte in bogenförmigen Nuten der Verstellscheibe geführt sind. Die bogenförmigen Nuten, die einen stetig sich verändernden Radius haben, bestimmen auf diese Weise die Radiallage der Segmente und damit der Rändelräder.
Um eine Verstellung der Segmente zu bewerkstelligen, sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß eine Führungsplatte vorgesehen ist, die über eine Schraubverbindung mit der Platte fest verbunden ist, wobei die Führungsplatte zwischen den Segmenten und der Verstellscheibe angeordnet ist. Die Verspannung zwischen Führungsplatte und Platte des Grundkörpers sorgt für eine Festlegung der Segmente in radialer Richtung. Nur wenn diese gelöst ist, kann eine Radialverstellung der Segmente mit Hilfe der Verstellscheibe erfolgen. Die zylindrischen Stifte müssen dabei passend und drehbar von den Nuten aufgenommen sein.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weisen die Segmente Aufnahmeöffnungen auf für die Rändelräder, wobei die Aufnahmeöffnungen quer zur Bohrung angeordnet sind, in der die Lagerbolzen für die Rändelräder angeordnet sind. Querbohrungen in den Segmenten nehmen Feststellschrauben auf, um die Lagerbolzen in Drehrichtung und axial festzulegen. Die Lagerbolzen weisen nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auf der der Einspannseite zugekehrten Seite Axiallager auf sowie eine Laufbuchse, auf der die Rändelräder laufen.
Die Platte des Grundkörpers kann mit einem Kupplungsabschnitt versehen werden, um mit einem Einspannschaft verbunden zu werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt perspektivisch eine Explosionsdarstellung eines Rändelwerkzeugs nach der Erfindung.
2 zeigt eine Frontansicht des Rändelwerkzeugs nach 1 in zusammengebautem Zustand.
3 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach 2 entlang der Linie 3-3.
4 zeigt eine Seitenansicht des Rändelwerkzeugs nach 2.
Ein Grundkörper für ein Rändelwerkzeug weist in den 1 bis 4 eine Platte 10 auf sowie eine Verstellscheibe 12, welche über Distanzbolzen 14 auf Abstand gehalten sind, so daß die Platte 10 und Verstellscheibe 12 parallel angeordnet sind. Letztere weist erste bogenförmige Schlitze 16 auf, welche Befestigungsschrauben 18 aufnehmen, die in das in 1 rechte Ende der Distanzbolzen 14 eingeschraubt werden. Der Kopf der Schrauben 18 legt sich von außen gegen die Verstellscheibe. Das linke Ende der Distanzbolzen 14 weist einen im Durchmesser verringerten Zapfen 18 auf, der in einer entsprechenden Durchbohrung 20 der Platte 10 aufgenommen ist. In den Zapfen 18 wird eine Befestigungsschraube 22 eingeschraubt.
Drei im gleichen Umfangsabstand angeordnete Segmente 24 nehmen jeweils ein konisches Rändelrad 26 auf. Sie weisen auf der rechten Seite einen leistenförmigen, radial verlaufenden Vorsprung 28 auf sowie einen in diesem Bereich angeformten Stift 33. Zwischen den Segmenten 24 und der Verstellscheibe 12 ist eine Führungsplatte 30 angeordnet mit ersten Durchbohrungen 32, durch welche sich die Abstandsbolzen 14 passend hindurcherstrecken. In radiale Langlöcher 34 greifen die Stifte 33 ein. Sie erstrecken sich im zusammengebauten Zustand in zweite bogenförmige Schlitze 36 der Verstellscheibe 12. Der Durchmesser der Stifte 30 entspricht der Breite der Schlitze 36.
Der Zusammenbau des Werkzeugs nach 1 ist in 3 und 4 deutlicher erkennbar. Jedes Segment 24 weist eine Durchbohrung 38 auf, die sich schräg zur Achse der zusammengebauten Platten 20, 30 erstreckt. Die Durchbohrungen nehmen einen Lagerbolzen 40 auf für die Lagerung eines Rändelrads 26. In 1 ist diese Lagerung besser zu erkennen. Auf dem Lagerbolzen 40 sitzt eine Laufbuchse 42 für das Rändelrad 26, wobei zwischen einer entsprechenden Aufnahme des Segments 24 für das Rändelrad 26 und dem Rändelrad eine Axialscheibe 44 angeordnet ist. Auf der anderen Seite des Rändelrads 26 sitzt ein Axiallager 46. Das Rändelrad 26 wird über eine nach außen offene Ausnehmung 44 im Segment 24 eingesetzt.
Die Platten 10, 12, 30 haben mittige Öffnungen 50, 51 bzw. 52 für ein konisches Werkstück (nicht gezeigt), das mit den Rändelrädern 26 gerändelt werden soll.
An die Platte 10 ist ein Kupplungsabschnitt 54 angeformt in Form eines ringzylindrischen Bundes, in dem angesenkte radiale Löcher 56 geformt sind. Ein nicht gezeigter Einspannschaft mit einem radialen Flansch wird passend in den ringzylindrischen Bund 54 eingesetzt. Er weist radiale Gewindebohrungen auf, die mit den Löchern 56 ausrichtbar sind. Zur Befestigung dieser Teile werden nicht gezeigte Schrauben verwendet. Die Ansenkungen sind leicht exzentrisch, so daß der radiale Flansch gegen die Stirnseite des radialen Bundes 54 gespannt wird. Der radiale Bund und der nicht gezeigte Kupplungsabschnitt können Indexierungsmittel aufweisen, um sie in vorgegebener relativer Drehposition zu kuppeln.
Wie aus 2 hervorgeht, befinden sich dort die Stifte 33 und die Befestigungsschrauben 18 jeweils in der Mitte der zugehörigen bogenförmigen Schlitze 16.
Werden die Befestigungsschrauben 18 gelöst, kann die Verstellscheibe 12 gedreht werden und nimmt dabei die Segmente 24 synchron mit, wobei die Stifte 33 entlang der Schlitze 36 und der Langlöcher 34 wandern und in ihrer radialen Position etwas verstellt werden, weil die Schlitze 36 auf einer Schraubenlinie liegen und somit einen unterschiedlichen radialen Abstand zur Achse des Rändelkopfs haben. Auf diese Weise erfolgt auch eine Verstellung der Segmente 24, wobei mit den Federn 28 und entsprechenden Nuten 60 auf der zugekehrten Seite der Führungsplatte 30 für eine lineare Führung in radialer Richtung Sorge getragen ist. Mit Hilfe dieser Konstruktion ist es daher möglich, den Abstand der Rändelräder voneinander in Grenzen zu verändern.
Wie in 2 ferner zu erkennen, weisen die Lagerbolzen 40 an dem rechten Ende Abflachungen 62 auf, mit denen Feststellschrauben 64 zusammenwirken. Die Feststellschrauben werden in quer zur Bohrung 38 verlaufenden Gewindebohrungen 64 der Segmente 24 eingeführt, um die Lagerbolzen 40 in ihrer axialen Lage festzulegen. Gleichzeitig werden die Bolzen dadurch an einer Drehung gehindert.
Eine Markierung 60 an der Verstellscheibe 12 wirkt mit einer Skala 62 der Führungsplatte 30 zusammen, um die Verstellposition anzuzeigen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1445048 A1 [0002, 0004]
- DE 10212628 C2 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN 72783 [0005]
- Firmenschrift „Rollwalztechnik Abele + Höltig GmbH Rändelwerkzeuge” [0005]

Claims

Rändelwerkzeug, mit einem in einer Werkzeugmaschine einspannbaren, eine Achse aufweisenden Grundkörper, der einen Halter und im Halter drehbar gelagerte Rändelräder aufnimmt, wobei im Halter (3) in gleichen Umfangsabständen angeordnete Rändelräder um eine Radachse gelagert sind, die einen ersten Winkel α1 zur Halteachse einschließt, wobei ein Werkstückkonus entlang der Halteachse zwischen die Rändelräder einführbar ist und die Rändelräder einen zweiten Konuswinkel α2 aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter drei Segmente (24) aufweist, von denen jedes über einen Lagerbolzen (40) ein Rändelrad (26) lagert, eine Verstellvorrichtung vorgesehen ist, mit der die Segmente (26) radial geführt synchron um einen gewissen Betrag radial verstellbar sind und Feststellmittel vorgesehen sind, welche die Verstellvorrichtung bzw. die Segmente (24) in einer eingenommenen Stellung festlegen.
Rändelwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (26) im Grundkörper radial geführt sind.
Rändelwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (26) zwischen einer Platte (10) des Grundkörpers und einer Verstellscheibe (12) angeordnet sind, die Verstellscheibe über zylindrische Stifte (33) in Verbindung mit den Segmenten (26) steht und die Stifte (33) in bogenförmigen Schlitzen (36) der Verstellscheibe (10) geführt sind, die auf einer Schrauben- oder Spirallinie angeordnet sind.
Rändelwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führungsplatte (30) zwischen den Segmenten (20) und der Verstellscheibe (12) angeordnet und fest mit dem Grundkörper (10) verbunden ist, die Stifte (33) durch radiale Langlöcher (34) der Führungsplatte geführt sind.
Rändelwerkzeug nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Platte (10) und der Führungsplatte (34) Distanzbolzen (14) angeordnet sind, die mit der Platte (10) und der Führungsplatte (12) verschraubt sind und die Verschraubung im Bereich der Verstellscheibe (12) innerhalb von Schlitzen (16) der Verstellscheibe liegt.
Rändelwerkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Segmenten (26) und der Führungsplatte (30) eine radiale Feder-Nut-Führung (28, 60) vorgesehen ist.
Rändelwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (24) zum Umfang offene Aufnahmeöffnungen (48) für die Rändelräder (26) aufweisen, wobei Lagerbolzen (40) für die Rändelräder (26) in Bohrungen (38) der Segmente (26) sitzen.
Rändelwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (26) Quergewindebohrungen (64) aufweisen für die Aufnahme von Feststellschrauben (66).
Rändelwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Lagerbolzen (40) auf der der Einspannseite zugekehrten Seite der Rändelräder (26) ein Axiallager (46) angeordnet ist.
Rändelwerkzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rändelräder (26) über eine Laufbuchse (42) auf den Lagerbolzen (40) sitzen.
Rändelwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper einen Kupplungsabschnitt (54) aufweist, und der Einspannschaft einen komplementären zweiten Kupplungsabschnitt aufweist.
Rändelwerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper und der Einspannschaft Mittel aufweisen, um diese in einer vorgegebenen relativen Drehposition zu kuppeln.
Rändelwerkzeug nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspannschaft einen zylindrischen Grund aufweist, der passend in eine koaxiale zylindrische Ausnehmung des ersten Kupplungsabschnitts (54) einführbar ist, wobei eine rückseitige radiale Ringfläche des Kupplungsabschnitts gegen eine radiale Anschlagfläche des zweiten Kupplungsabschnitt anliegt und der erste Kupplungsabschnitt radiale, in Umfangsrichtung beabstandete Bohrungen aufweist, die Befestigungsschrauben aufnehmen und der axiale Bund Gewindelöcher (56) aufweist zur Aufnahme des Gewindeschaftes der Befestigungsschrauben.
Rändelwerkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Bohrungen und Befestigungsschrauben so ausgeführt sind, daß beim Einschrauben der Befestigungsschrauben die radiale Ringfläche und die radiale Anschlagfläche des ersten Kupplungsabschnitt gegeneinander gespannt werden.
Rändelwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Bohrungen eine exzentrische konische Ansenkung aufweisen.