DE1552780A1

DE1552780A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Korrigieren von Unrundheit bei ringfoermigen Bauteilen

Info

Publication number: DE1552780A1
Application number: DE19661552780
Authority: DE
Inventors: Motz Carl H; Anthony Russel W
Original assignee: Lear Siegler Inc
Current assignee: Lear Siegler Inc
Priority date: 1965-06-21
Filing date: 1966-06-21
Publication date: 1970-09-03
Also published as: DE1552780B2; US3353391A; GB1146901A; DE1552780C3; US3353392A

Description

DR. ING. F. WtTESTHOFF " SE 8 DIPL. ING. G. PULS telkfow 33 Οβ 81 DR.B.V.PKOHMANN tki-bobammadhbsse .

MÜNCHEN

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Be s ehr eibung zu der Patentanmeldung

HATIOHAL BROACH AHD MACHIHE 00., Detroit, Michigan, U.S.A.

betreffend

Verfahren und Vorrichtung zum Korrigieren dar Unrundheit bei ringförmigen Bauteilen

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum Beseitigen der Ovalität bei ringförmigen Bauteilen, 'insbesondere bei Zahnrädern bzw* Zahnkränzen; eine solche Vorrichtung wird gewöhnlich als Vorrichtung zum Abrunden des Teilkreisdurchmessers bezeichnet.

Ein Ziel der Erfindung besteht darin, neuartige Verfahren und Vorrichtungen vorzusehen, die es ermöglichen, bei Zahnkränzen die vorhandene Unrundheit oder Ovalität zu beseitigen und gleichzeitig die Zähne zu polieren, um die vorhandenen Druckstellen oder Grate ganz oder teilweise zu beseitigen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Verfahren und Vorrichtungen zum Korrigieren der Ovalität eines Zahnkranzes, wobei gemäß der Erfindung im wesentlichen radiale, entgegengesetzt gerichtete Kräfte an in Umfangsabstän-άβη verteilten Punkten aufgebracht werden, wobei die Größe dieser Kräfte ausreicht, um den Zahnkranz über seine Elastizitätsgrenze hinaus zu beanspruchen, wobei der Zahnkranz gedreht

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wird, so daß die Angriffspunkte der radialen Kräfte längs des Umfangs des Zahnkranzes wandern, und wobei die Größe dieser Kräfte dann auf einen Wert innerhalb der Elastizitätsgrenze des Zahnkranzes verringert wird.

Ferner sieht die Erfindung Verfahren und Vorrichtungen der genannten Art vor, bei denen die Kräfte auf die inneren Flächen des Zahnkranzes aufgebracht werden und radial nach außen gerichtet sind.

Genauer gesagt, besteht ein Ziel der Erfindung in der Schaffung von Verfahren und Vorrichtungen der erwähnten Art, bei denen die Angriffspunkte der auf den Zahnkranz nach außen wirkenden Kräfte längs des Umfangs des Zahnkranzes durch einen Winkelabstand von etwa 180° getrennt sind.

Weiterhin sieht die Erfindung Verfahren und Vorrichtungen der genannten Art vor, bei denen die radial nach außen gerichteten Kräfte auf die Zähne eines mit einer Innenverzahnung versehenen Zahnkranzes mit Hilfe von zwei Ritzeln aufgebracht werden, die in Eingriff mit dem Zahnkranz umlaufen, so daß die Ritzel die Zähne des Werkstücks polieren und die vorhandenen Einkerbungen oder Grate teilweise oder vollständig' beseitigen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Verfahren und Vorrichtungen der erwähnten Art, bei denen die Geschwindigkeit der Verkleinerung der auf den Zahnkranz aufgebrachten, radial gerichteten Kräfte in einer Beziehung zur Umlaufgeschwindigkeit des Zahnkranzes steht, so daß der Zahnkranz mehrere Umdrehungen ausfuhrt, während die Kraft auf

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einen innerhalb der Elastizitätsgrenze des Zahnkranzes liegenden Wert verkleinert wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand achematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Beseitigen der Unrundheit bei Zahnkränzen.

Fig. 2 zeige die Vorrichtung nach Fig. 1 im Grundriß.

Fig. 3 ist ein Schnitt längs der gebrochenen Linie 3-3 in Fig. 4·

Fig. 4, 5 und 6 sind Teilschnitte längs der Linien 4-4, 5-5 und 6-6 in Fig. 2.

Fig. 7 ist ein Fig. 2 ähnelnder Grundriß, aus dem auch die Einrichtung zum Aufbringen eines äußeren Drucks ersichtlich ist.

Fig. 8 ist eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 7·

Ferner ist zu bemerken, daß sich die^ Erfindung auf Verfahren und Vorrichtungen der genannten Art bezieht, die bei der abschließenden Behandlung von Zahnkränzen nach der letzten Wärmebehandlung angewendet bzw. benutzt werden können. Es hat sich.· gezeigt, daß Zahnkränze naoh der letzten Wärmebehandlung gewöhnlich verzogen sind, so daß der Teilkreis der Zähne auf der Innenseite keinen genauen Kreis bildet. Dieser Zustand wird gewöhnlich als Ovalität oder Ünrundheit bezeichnet. Bis jetzt ergeben sich aus dieser Ovalität der Zahnkränze erhebliche

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Schwierigkeiten. Erstens steht kein völlig zufriedenstellendes Verfahren zur Verfügung, um die Ovalität des Teilkreises zu bestimmen. Es ist daher erwünscht, die Ovalität beseitigen zu können, ohne daß es erforderlich ist, auf den Außendurchmesser des Werkstücks Bezug zu nehmen, denn die Zähne sind gewöhnlich nicht auf den Außendurchmesser bezogen.

Wenn bei einem Zahnkranz eine Unrundheit festgestellt wird, ist es bis jetzt üblich, diese Unrundheit dadurch zu beseitigen, daß man Kräfte entlang der längeren Achse des Werkstücks derart aufbringt, daß die Elastizitätsgrenze überschritten wird, so daß eine Restspannung erzeugt wird. Es ist gewöhnlich unmöglich, die richtige Größe der Kraft zu ermitteln, die benötigt wird, um die Unrundheit genau zu beseitigen, und zwar auch dann, wenn man annimmt, daß die Unrundheit dadurch vollständig korrigiert werden kann, daß man Kräfte an zwei Punkten auf der längeren Achse des Werkstücks zur Wirkung bringt.

Gemäß der Erfindung wird der Zahnkranz einer Behandlung unterzogen, ohne daß auch nur der Versuch gemacht wird, die Größe der Unrundheit oder auch nur das Vorhandensein einer Unrundheit festzustellen. Diese Behandlung besteht darin, daß radiale Kräfte, vorzugsweise radial nach außen wirkende Kräfte, auf den Zahnkranz und vorzugsweise auf dessen Zähne an einander im wesentlichen diametral gegenüber liegenden Punkten aufgebracht werden, wobei die Größe dieser Kräfte so gewählt ist, daß die Elastizitätsgrenze des Zahnrades erheblich überschritten wird; gleichzeitig wird eine relativ schnelle Drehbewegung des Zahnkranzes herbeigeführt, und die Größe der aufgebrachten Kräfte wird allmählich verringert, bis die Kräfte

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innerhalb der Elastizitätsgrenze des Werkstücks liegen. Es hat sich gezeigt, daß es mit Hilfe dieser Behandlung möglich ist, die Unrundheit eines Zahnkranzes bis erheblich unter 0,025 mm zu verringern.

Die auf diese Weise ermöglichte K_orrektur bietet die Möglichkeit, bei Zahnkränzen die Toleranzen bezüglich der Unrundheit auf Werten zu halten, nur einem Bruchteil der Toleranzen entsprechen, mit denen sich die Industrie bis jetzt wegen des Fehlens brauchbarer Mittel zum Korrigieren der Unrundheit abfinden muß. Bis jetzt ist es allgemein üblich, Zahnkränze mit Innenverzahnung als brauchbar zu bezeichnen, wenn die Unrundheit bis zu etwa 0,125 mm beträgt.

Wenn die Zahnkränze einer Behandlung zur Korrektur der Unrundheit unterzogen werden, befinden sie sich gewöhnlich in ihrem auf die Wärmebehandlung folgenden endgültigen Zustand. Wenn man gehärtete Ritzel benutzt, die mit dem Innenzahnkranz an einander diametral gegenüber liegenden Punkten kämmen, um radial nach außen gerichtete Kräfte auf den Zahnkranz aufzubringen, ist es mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, weitere Vorteile zu erzielen, die darin bestehen, daß die gehärteten Ritzel unter einem ausreichenden Druck zur Wirkung kommen, um die Zähne des Werkstücke zu polieren, wobei außerdem Einkerbungen und Grate beseitigt werden können, die an den Zähnen während der Fertigung möglicherweise infolge rauer Behandlung entstanden sind·

Gemäß den Zeichnungen umfaßt die erfindungsgemäße Vor richtung ein Bett 10, auf dem zwei Baaieteile 12 und U mit Hilfe von Kopfschrauben 16 befestigt sind, deren Köpfe in

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in dem Bett 10 ausgebildeten T-Nuten 18 angeordnet sind. Es sei bemerkt, daß das Basisteil 14 eine Stirnplatte 19 trägt, die eine äußere Unterstützung für mehrere noch zu beschreibende Wellen bildet; diese Stirn- oder Lagerplatte kann fortgelassen werden, wenn die Wellen eine ausreichende Festigkeit haben und durch die auf dem Basisteil 12 angeordnete Konstruktion genügend unterstützt werden.

In Fig. 6 erkennt man einen Zahnkranz G- mit einer Innenverzahnung, die gleichzeitig mit zwei Ritzeln 20 und 22 kämmt, denen Mittel zugeordnet sind, um sie gegenüber der Achse des Zahnkranzes G radial nach außen zu bewegen. Die Ritzel 20 und 22 stehen in lockerem Eingriff mit einem Antriebsritzel 24, mittels dessen die Ritzel 20 und 22 gedreht werden, so daß auch der Zahnkranz G umläuft. Das Ritzel 22 ist auf einer Welle 26 mit Hilfe von Lagernadeln 28 gelagert. Die Enden der Welle 26 werden durch zwei Arme 30 und 32 unterstützt, die mit einer Welle 34 durch Lager 36 und 38 drehbar verbunden bzw. auf der Welle gelagert sind. Die Enden der Welle 26 werden in Öffnungen 40 der Arme durch Klemmschrauben 42 festgehalten.

Daa Ritzel 20 iat auf ähnliche Weise auf einer Welle 44 gelagert, die an ihren Enden durch Arme 46 und 48 getragen wird. An den von ihren Lagerungen auf der Welle 34 abgewandten Enden der Arme 30, 32, 46 und 48 sind zum Schutz gegen Abnutzung Knöpfe 50 vorgesehen, die mit einem einen Nocken bildenden Abschnitt 52 einer Welle 54 zusammenarbeiten. Gemäß Pig. 4 und 5 bewirkt eine Drehung des N_ockenabachnitta 52 um einen Winkel von etwa 60° entgegen dem Uhrzeigersinne, daß die Knöpfe 50 auseinandergedrückt werden, und daß die Arme 30, 32, 46 und 48

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entsprechend in solchen Richtungen bewegt werden, daß sich die Ritzel 20 und 22 gegenüber dem Zahnkranz G- im wesentlichen diametral nach außen bewegen. Die benachbarten Arme sind durch Zugfedern 56 miteinander verbunden, durch welche die Knöpfe 50 in Anlage an dem Nockenabschnitt 52 gehalten werden. Die Nockenwelle 54 ist in einer Öffnung 58 eines Tragkörpers 60 drehbar gelagert, und gemäß J¹Ig. 1 ist mit ihr durch Verkeilen oder auf andere Weise ein Betätigungsarm 62 fest verbunden. Der Betätigungsarm 62 ist durch Lagermittel 64 mit einer Kolbenstange 66 verbunden, die ihrerseits mit einem hier nicht gezeigten Kolben verbunden ist, welcher.sich in einem Betätigungszylinder (nicht dargestellt) in der Längsrichtung bewegen kann.

Das Äitzel 24 ist mit der Welle 34 fest verbunden oder daran ausgebildet, und es wird durch ein Zahnrad 68 angetrieben, das durch eine Keilverzahnung mit der Welle 34 verbunden ist und seinerseits mit ein-212 Zahnrad 70 kämmt, das durch eine mit einem Motor verbundene Welle 72 angetrieben wird.

Die äußeren. Enden der Wellen 34 und 54 sind in der beschriebenen Weise in Öffnungen oder Lagern in der Stirnplatte 19 drehbar gelagert. Wenn jedoch die Wellen, insbesondere die Welle 34» von ausreichender Festigkeit sind und hinreichend abgestützt werden, kann man diese äußere Lagerung fortlassen. Dies 1st erwünscht, denn diese Anordnung erleichtert das Aufschieben-der Werkstücke G auf die Ritzel 20 und 22 und das Abziehen der Werkstücke nach der Korrektur der Unrundheit.

Es sei bemerkt, daß Fig. 3 ein Schnitt längs der gewinkelten Linie 3-3 in Fig. 4 ist, so daß in Fig. 3 sämtliche Wellen ■'-« 34 und 26 in einer gemeinsamen Ebene erscheinen. Die wirk-

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liehe Beziehung zwischen diesen Wellen geht jedoch aus Fig. 4 bis 6 hervor.

Beim Gebrauch der Vorrichtung wird die Nockenwelle 54 in eine solche Stellung gedreht, daß zwischen den Knöpfen 50 der kleinste mögliche Abstand vorhanden ist und daher die Ritzel 20 und 22 radial nach innen in eine Stellung gebracht werden, tbei der zwischen ihnen und einem auf sie aufgeschobenen Zahnkranz G ein Spielraum besteht, wobei jedoch die Zähne der beiden Ritzel locker in die Zähne des Zahnkranzes eingreifen. Wie schon erwähnt, dient der durchzuführende Arbeitsgang in erster linie zur abschließenden Bearbeitung gehärteter Zahnkränze. Das Ritzel 24 steht in lockerem Eingriff mit den Ritzeln 20 und 22. Der tote Gang zwischen den Zähnen dieser Ritzel ist so gewählt, daß die Ritzel 20 und 22 eine Winkelstellung einnehmen, bei der ihre Zähne in die richtigen Zahnlücken eines zu bearbeitenden Zahnkranzes G eingreifen.

Nachdem ein Zahnkranz locker auf die Ritzel 20 und 22 aufgeschoben worden ist, wird dem Zylinder, dessen Kolben mit der Kolbenstange 66 verbunden ist, ein Druckmittel zugeführt, so daß sich der Kolben bewegt und der Arm 62 geschwenkt wird, um den Nockenabschnitt 52 zwischen den einander gegenüber liegenden Knöpfen 50 so zu drehen, daß die Knöpfe auseinandergedrückt werden; hierdurch werden die Arme 30 , 32, 46 und 48 derart geschwenkt, daß die Ritzel 20 und 22 auseinanderbewegt werden. Die Bewegung dea Arms 62 wird durch eine verstellbare Anschlagschraube 74 begrenzt. Der mit der Antriebswelle 72 verbundene Motor wird eingeschaltet, um das Ritzel 24 anzutreiben, so daß auch die Ritzel 20 und 2 2 angetrieben werden, um den Zahnkranz G

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in Drehung zu versetzen. Hierbei wird mit einer erheblichen Drehzahl gearbeitet, z.B. mit etwa 60 U/min oder mindestens mit einer Drehzahl, die zwischen 30 und einigen hundert Umdrehungen in der Minute liegt. Die durch den Nockenabschnitt auf den Innenzahnkranz aufgebrachte Kraft kann relativ groß sein und z.B. mehr als etwa 450 kg betragen. Die Größe dieser Kraft richtet sich natürlich nach den Abmessungen und den sonstigen Merkmalen des Zahnkranzes. In jedem Fall genügt jedoch die aufgebrachte Kraft, um eine bleibende Verformung des Zahnkranzes herbeizuführen, wenn die Kraft zur Wirkung käme, wenn sich der Zahnkranz in Ruhe befindet. Es wurden z.B. hervorragende Ergebnisse erzielt, wenn eine Kraft aufgebracht wurde, die ausreichte, um bei einem Zahnkranz mit einem Durchmesser von etwa 115 mm eine bleibende Unrundheit nach dem Wegnehmen der Kraft von etwa 0,5 mm hervorzurufen.

Während der Zahnkranz weiter mit einer relativ hohen Drehzahl umläuft, wird der Druck des in dem Zylinder wirkenden Druckmittels allmählich verringert, so daß der Arm 62 langsam in seine aus Pig. 4 bis 6 ersichtliche Stellung zurückkehren kann, wobei der Zahnkranz von den radialen Kräften entlastet wird.

Die jeweilige Drehzahl des Zahnkranzes und die Geschwindigkeit, mit der die aufgebrachte Kraft weggenommen wird, sind nicht von besonders kritischer Bedeutung, solange zwischen diesen Größen die richtige Beziehung besteht. Damit jedoch der Arbeitsgang möglichst schnell durchgeführt werden kann, ist es zweckmäßig, den Zahnkranz mit einer ziemlich hohen Drehzahl von z.B. etwa 60 U/min umlaufen zu lassen. Ba ist erforderlioh,

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daß der Zahnkranz mindestens eine vollständige Umdrehung und vorzugsweise mehrere vollständige Umdrehungen ausführt,.während die auf ihn wirkenden Kräfte allmählich von ihrem maximalen Wert auf einen Wert verkleinert werden, der innerhalb der Elastizitätsgrenze des Zahnrades liegt.

Um ein Beispiel zu geben, sei erwähnt, daß die Unrundheit bei einer Anzahl von Zahnkränzen beseitigt wurde, deren Teilkreisdurchmesser etwa 115 mm betrug, wobei die Zahnkränze eine Breite von etwa 33 mm hatten, und wobei die Wandstärke zwischen dem Außendurchmesser und dem Fuß eines Zahns bzw. dem Boden einer Zahnlücke etwa 6,5 mm betrug. Diese Zahnkränze wurden beansprucht, um den Teilkreisdurchmesser längs der kürzeren Achse um etwa 1,9 mm zu verkleinern, wobei der Zahnkranz gegenüber den'Wirkungszonen des aufgebrachten Drucks mit etwa 60 U/min umlief. Nach wenigen vollständigen Umdrehungen wurde die Verformungskraft allmählich verkleinert, und zwar im Verlauf von etwa zwei vollständigen Umdrehungen. Bei anderen Versuchen wurde eine anfängliche Unrundheit von etwa 0,25 mm auf etwa 0,038 mm verringert; in einem anderen Fall konnte eine Unrundheit von etwa 0,2 mm auf etwa 0,05 mm verringert werden. Gewöhnlich erfordert eine größere anfängliche Unrundheit des Zahnkranzes eine größere Verformung zur Beseitigung der Unrundheit.

Die öröße der aufgebrachten Kräfte ermöglicht es den Ritzeln 20 und 22 dann, wenn sie gehärtet und genau geformt sind, den Zahnkranz zu polieren und außerdem Druckstellen bzw. Einkerbungen und Grate von den Zähnen des Zahnkranzes zu entfernen. n„~ "

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Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren und der dabei benutzten Vorrichtung zum Korrigieren der ünrundheit eines ringförmigen Bauteils, z.B. eines Zahnkranz.es, wurde lediglich auf die Innenseite des Werkstücks ein radial nach außen gerichteter Druck aufgebracht. Dieses Verfahren ist relativ einfach und läßt sich in zahlreichen Fällen anwenden, doch gibt es auch andere Fälle, insbesondere bei der Fertigbearbeitung von innenverzahnten Zahnrädern, in denen der Verformungsdruck zweckmäßig von außen her aufgebracht wird.

Allgemein gesprochen, wird die Korrektur der Ünrundheit dadurch bewirkt, daß ein Zahnkranz auf zwei Ritzeln angeordnet ist, die mit dem Zahnkranz an einander diametral gegenüber liegenden Punkten kämmen können, daß erhebliche Kräfte auf die Ritzel aufgebracht werden, um sie gegenüber der Mittelachse des Zahnkranzes radial nach außen zu drücken und sie in festen Eingriff mit dem Zahnkranz zu bringen, wobei die Kräfte vorzugsweise so groß sind, daß sie auch die Beseitigung kleinerer Druckstellen und Grate bewirken. Danach oder gleichzeitig werden größere, radial nach innen gerichtete Kräfte mit Hilfe von Rollen oder Walzen auf die äußere Umfangsfläche des Zahnkranzes an einander diametral ,gegenüber liegenden Punkten aufgebracht, die gegenüber den Eingriffszonen zwischen den Ritzeln und dem Zahnkranz um etwa 90 versetzt sind. Die Größe dieser radial nach innen gerichteten Kräfte wird so gewählt, daß die Elastizitätsgrenze des Zahnkranzes überschritten wird. Der Zahnkranz wird dadurch in Umdrehung versetzt, daß eines der Ritzel oder beide Ritzel angetrieben werden, und die mit Hilfe der Walzen aufgebrachten, radial nach innen gerichteten Kräfte werden allmählich verkleinert, und zwar mindestens während einer voll-

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ständigen Umdrehung des Zahlkranzes, bis die Beanspruchung des Zahnkranzes innerhalb seiner Elastizitätsgrenze liegt. Vorzugsweise werden die Ritzel gegenüber dem Zahnkranz unter einem solchen Druck gehalten, daß sie die Beseitigung von Druckstellen und Graten bewirken und gegebenenfalls auch die Zähne des Zahnkranzes polieren.

Die Drehzahl des Zahnkranzes ist während des Aufbringens der Verformungskraft und auch bei der darauf folgenden allmählichen Verkleinerung dieser Kraft erheblich und beträgt z.B. etwa 60 U/min. In jedem fall soll die Drehzahl des Zahnkranzes mindestens 30 U/min betragen, wenn innerhalb einer vertretbaren Zeit brauchbare Ergebnisse erzielt werden sollen, und es kann mit Drehzahlen bis zu einigen hundert U/min gearbeitet werden.

Die Dauer eines Arbeitsspiels läßt sich natürlich dadurch verringern, daß man die Zeit des Aufbringens des maximalen Verformungsdrucks auf eine möglichst kurze Zeitspanne begrenzt, woraufhin die Wirkung der Verformungskraft allmählich ebenfalls einer möglichst kurzen Zeit wieder aufgehoben wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Verformungskraft mindestens während einer vollständigen Umdrehung des Zahnkranzes auf ihrem größten Wert gehalten werden soll, und daß sich die allmähliche Wegnahme der Verformungskraft ebenfalls über mindestens eine vollständige Umdrehung erstrecken soll· In der Praxis wird die Kraft normalerweise während zwei oder mehr Umdrehungen aufrechterhalten, und das Wegnehmen der Verformungskraft wird ebenlKLle während zweier oder mehrerer vollständiger Umdrehungen durohgeführt.

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In der Praxis wurds ein Zahnkranz mit einem Teilkreisdurchmesser von etwa 115 mm, einer Breite von etwa 33 mm und einer Wandstärke von etwa 6,5 mm durch die einander gegenüber liegenden Walzen so beansprucht, daß sein Teilkreisdurchmesser längs der kürzeren Achse in IPluchtung mit den Walzen um etwa 1,9 mm verkleinert wurde. Mit Hilfe dieser Vorrichtung wurden mehrere Zahnkränze untersucht, und die Zahnkränze wurden während einer oder mehrerer vollständiger Umdrehungen im verformten Zustand gehalten, während sie mit etwa 60 U/min umliefen. Danach wurden die radialen Kräfte allmählich weggenommen, und zwar im Verlauf mindestens einer vollständigen Umdrehung des betreffenden Zahnkranzes.

In Fig. 7 und 8 sind die Mittel zum Aufbringen radial nach innen gerichteter Kräfte auf die Umfangsflache eines Zahnkranzes dargestellt. Die gezeigte Konstruktion umfaßt eine . Tragstange 80, die mit dem Tragkörper 60 verschraubt oder auf andere Weise verbunden ist. Gemäß Fig. 7 und 8 hat die Tragstange 80 einen relativ kräftigen rechteckigen Querschnitt, und sie ist an ihrer Oberseite unter einem Winkel von. 45° abgeschrägt, so daß eine geneigte Fläche 82 vorhanden ist. An der Stange 80 ist eine Platte 84 befestigt, die sioh seitlich über die Stange 80 hinaus erstreckt, wie es aus Fig. 7 ersichtlich ist j die Platte 84 weist eine Gewindebohrung 86 zum Aufnehmen einer Schraube 88 auf. Eine Kurbel bzw. ein Griff 90 iat mit einem Ende der Schraube verbunden, und an ihrem anderen Ende iat die Schraube oder Gewindespindel mit einer halbrunden Hingnut 92 zum Aufnehmen von noch zu beaohreibanden Verbindungsmitteln. 94 versehen. - ·

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Ferner ist eine Platte 96 in Form eines Bügels vorgesehen, der zwei Arme 98 aufweist, von denen jeder mit einer Öffnung 100 zum Aufnehmen einer lagerachse 102 versehen ist; jede Lagerachse 102 ist an einem Ende mit Gewinde zum Aufnehmen einer Mutter 104 versehen, während das andere Ende einen Kopf 106 trägt, durch den eine Walze 108 in ihrer Lage gehalten wird. Gemäß Fig. 7 liegt die Achse der Gewindespindel 88 in einer Ebene, die durch die gemeinsame Mittelebene der beiden Walzen 108 verläuft. Mit der Platte 96 ist durch Verschweißen oder auf andere Weise eine Platte 110 verbunden, die seitlich über eine Seite der Platte 96 hinausragt und eine Öffnung 112 zum Aufnehmen des Endes der Gewindespindel 88 besitzt. Die Haltemittel 94, die durch einen Stift gebildet werden können, erstrecken sich in die Öffnung 112 hinein und ragen in die Ringnut 92 der Gewindespindel. Bei dieser Anordnung kann die Gewindespindel 88 natürlich gegenüber der Platte 110 gedreht werden, doch wird bei einer solchen Drehung sowohl die Platte 110 als auch die Platte 96 längs der Achse der Gewindespindel 88 bewegt. Gemäß Fig. 7 liegt eine Kante der Platte 110 an einer Seite der Stange 80 an_f um eine Drehung des die Walzen tragenden Bügels 96 beim Drehen der Gewindespindel zu verhindern«

Ferner sind Mittel vorgesehen, um den Abstand zwischen den Walzen 108 zu verstellen; zu diesem Zweok sind die Öffnun gen 100 zum Aufnehmen der Lagerachsen 102 überbemessen, und der Abschnitt 113 der Lagerachae, auf dem die Walze 108 angeordnet ist, hat einen etwas größeren Durchmesser als der mittlere Abschnitt. Daher ist es möglich, die Lagerachse in der gewünschten Stellung festzuspannen, und zwar duroh Anzithen der Mutter 104·,

wobei die jeweilige Stellung mit Hilfe von Stellschraube»-1-14 genau beetimmt werden kann. ^BAD

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In der Praxis wird der Abstand zwischen den Walzen 108 so eingestellt, daß eine vorbestimmte Verformung des Zahnkranzes G- bewirkt wird; diese Verformung kann etwa 1,9 mm betragen und in einem Bereich von. etwa 2,5 bis etwa 0,25 mm liegen. Die Größe der bei dem Zahnkranz herbeigeführten Verformung richtet sich nach den M&rkmalen des Zahnkranzes; in jedem Fall reicht jedoch die Verformung aus, um die Elastizitätsgrenze des Zahnkranzes zu überschreiten, so daß eine bleibende Verformung des Zahnkranzes herbeigeführt würde, wenn man die Verformungskraft aufbrächte und dann wieder wegnähme.

Nachstehend wird die Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 7 und 8 beschrieben. Ein zu korrigierender Zahnkranz wird auf die Ritzel 20 und 22 locker aufgesetzt; dann wird das Druckmittel dem Zylinder zugeführt, in dem der mit der Kolbenstange 66 verbundene Kolben verschiebbar ist; hierbei wird der Arm 62 so geschwenkt« Jaß der Nockenabschnitt 52 zwischen den einander gegenüber liegenden Knöpfen 50 gedreht wird, um die Arme 30, 32, 46 und 48 so zu schwenken, daß sich die Ritzel 20 und 22 voneinander entfernen. Die Bewegung des Arms 62 wird durch die verstellbare Anschlagschraube 74 begrenzt, die so eingestellt werden kann, daß sich die gewünschte Verformung des Zahnkranzes G- ergibt. Der mit der Antriebswelle 72 verbundene Motor wird vor oder nach der Betätigung des Kolbens eingeschaltet, um das Ritzel 24 anzutreiben, so daß die Ritzel 22 und 24 gedreht werden und ihrerseits den Zahnkranz G in Drehung versetzen. Hierbei wird mit einer erheblichen Drehzahl des Zahnkranzes von z.B. etwa 60 U/min gearbeitet. Die durch den Nookenabschnitt 52. auf den Innenzahnkranz aufgebrachte Kraft kann relativ groß sein und z.B. etwa 450 kg überschreiten.

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Die Größe dieser Kraft richtet sich natürlich nach den Abmessungen und den sonstigen Merkmalen des Zahnkranzes. In jedem Fall muß die Kraft ausreichen, um die Ritzel in festem Eingriff mit dem Zahnkranz zu halten, so daß der Zahnkranz angetrieben wird, wobei gegebenenfalls die gewünschte Polierwirkung hervorgerufen wird und Druckstellen und Grate beseitigt werden.

Gleichzeitig mit der Betätigung des Arms 62 oder sofort danach werden die Walzen 108 so vorgeschoben, daß sie einander gegenüber dem Zahnkranz G diametral gegenüber liegen. Hierdurch wird eine Verformung des Zahnkranzes bewirkt, welche die anfänglieh durch die Ritzel hervorgerufene Verformung überschreitet. Wie schon erwähnt, liegt die durch die Walzen 108 bewirkte Verformung zwischen etwa 2,5 und etwa 0,25 mm und beträgt normalerweise etwa 1,9 mm.

Während der Zahnkranz mit Hilfe der Ritzel kontinuierlich gedreht wird, wird der Bügel 96 mit Hilfe der Kurbel 90 betätigt, um die Walzen 108 gegenüber dem Zahnkranz allmählich zurückzuziehen.

Es wurde festgestellt, daß der Zahnkranz G mindestens eine und vorzugsweise zwei oder mehr vollständige Umdrehungen ausführen soll, während sich die Walzen 108 in ihrer am weitesten vorgeschobenen Stellung befinden. Ferner hat es sich gezeigt, daß die Walzen kontinuierlich während mindestens einer vollständigen Umdrehung des Zahnkranzes zurückgezogen werden sollen, und zwar vorzugsweise mit einer solchen Geschwindigkeit, daß die Walzen erst dann vollständig zurückgezogen sind, wenn der Zahnkranz zwei oder mehr vollständige Umdrehungen ausgeführt

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Es sei betont, daß die maximale Korrektur der Unrundheit durch die Walzen 108 bewirkt wird. Daher kann man bezüglich der Eitzel 20 und 22 annehmen, daß sie in erster Linie dazu dienen, den Zahnkranz zu unterstützen und ihn in Drehung zu versetzen, wobei sie gleichzeitig die Zähne des Werkstücks polieren und von Druckstellen und Graten befreien. Wie schon erwähnt, genügt es in vielen Fällen, die Verformungskraft nur mit Hilfe innenliegender Ritzel oder Walzen aufzubringen. In anderen Fällen hat es sich jedoch gezeigt, daß die Anwendung radial nach außen gerichteter Kräfte die Gefahr mit sich bringt, daß bei Zahnkränzen Risse am Fuß der Zähne auftreten. Diese Gefahr wird vollständig ausgeschaltet, wenn radial nach innen gerichtete Kräfte aufgebracht werden, z.B. mit Hilfe der beschriebenen Walzen 108. Es sei bemerkt, daß die -Benutzung außenliegender Walzen anstelle innenliegender Ritzel dazu führt, daß ein Zahnkranz in der Weise verformt wird, daß er im wesentlichen Druckbeanspruchungen ausgesetzt wird. Erzeugt man dagegen die Verformung des Zahnrades mit Hilfe Innenliegender Ritzel, wird das Werkstück durch Zugspannungen beansprucht. Wenn eine Unrundheit bei Zahnkränzen beseitigt werden soll, die zur Bildung von Rissen neigen, ist es daher wichtig, die mit Hilfe der innenliegenden Ritzel aufgebrachte Kraft auf Werte zu begrenzen, die genügend weit unter den Werten liegen, bei denen die Gefahr der Bildung von Rissen besteht«

Eb sei bemerkt, daß die Walzen 108 einen radial nach innen wirkenden Druck längs einer Aohae aufbringen, die gegen die durch die beiden Ritzel festgelegte Aohse um 90° versetzt ist. Durch daa Aufbringen des radial nach innen gerichteten Druoks mit Hilfe der Walzen wird daher nloht nur der klainere

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Durchmesser des Zahnkranzes längs einer die Walzenachsen verbindenden Linie verkleinert, sondern es wird auch eine Längung des Zahnkranzes längs einer Achse hervorgerufen, die unter 90° zu der die Ritzel verbindenden Linie verläuft. Wenn unter bestimmten Bedingungen die Ritzel zuerst um einen vorbestimmten Betrag bewegt werden, um den Zahnkranz zu .belasten, und wenn eine weitere Bewegung z.B. durch den Anschlag 74 verhindert wird, könnten daher das Aufbringen des Drucks und die weitere Verformung des Zahnkranzes durch die Walzen 108 dazu führen, daß die Ritzel nur noch locker oder mit einem toten Gang in den Zahnkranz eingreifen. Dies kann gegebenenfalls vermieden werden. In manchen fällen ist es zweckmäßig, die Anschlagschraube 74 so zurückzudrehen, daß die Ritzel ständig in vollem Eingriff mit den Zähnen des Zahnkranzes bleiben und mit einer Kraft gegen den Zahnkranz gedrückt werden, die gegebenenfalls ausreicht, um die Beseitigung von Druckstellen und Graten fortzusetzen, da in dem den Arm 62 betätigenden Zylinder ein vorbestimmter Druck aufrechterhalten wird.

Zwar umfaßt die beschriebene Einrichtung zum Steuern der Walzen zum Aufbringen des radial nach innen gerichteten Drucks auf den Zahnkranz eine mit der Hand drehbare Kurbel, doch sei bemerkt, daß man zu diesem Zweck auch kraftbetätigte Mittel vorsehen kann. z.B. ein Zylinder- und Kolbenaggregat, wie es zur Betätigung der Ritzel dient. Die Geschwindigkeit, mit der sowohl die radial nach außen gerichteten Kräfte der Ritzel als auch die radial nach inen wirkenden Kräfte der Walzen weggenommen werden können, kann natürlich dadurch geregelt werden, daß man die Zufuhr des Druckmittels zu den Kolben auf geeignete

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Weise steuert, um die Kräfte in die richtige Beziehung zur Drehgeschwindigkeit des Werkstücks zu bringen.

Die Zeichnungen und die Beschreibung geben ein so vollständiges, klares und genaues Bild der erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen zum Korrigieren der Unrundheit bei . ringförmigen Bauteilen, daß hiernach jeder Fachmann in der Lage ist, die Erfindung praktisch anzuwenden.

Patentansprüche:

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Claims

ö MUSTOHBN 9 SCHWEIGEHSTRASSE S telefon 22 0β βΐ TELEOHAMMADHBB8« I HOHOTPiIEXT KÜNOHXN 1A-51 461 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Korrigieren der Unrundheit eines ringförmigen Bauteils, dadurch gekennzeichnet , daß das Bauteil über seine Elastizitätsgrenze hinaus bis zu einer vorbestimmten Verformung dadurch beansprucht wird, daß radiale Kräfte auf mehrere durch Umfangsabstände getrennte Zonen aufgebracht werden, daß mindestens eine vollständige relative Umdrehung zwischen dem Bauteil und den Zonen herbeigeführt wird, während die Kräfte wirksam bleiben, um die Verformung aufrechtzuerhalten, und daß danach unter Aufrechterhaltung der relativen drehbewegung die Beanspruchung allmählich bis auf einen innerhalb der Elastizitätsgrenze liegenden Wert verringert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Kräfte in einander diameteral entgegengesetzten Richtungen aufgebracht werden, um eine unrundheit hervorzurufen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Geschwindigkeit der Verringerung der Beanspruchung in einer soäähen Beziehung zur Geschwindigkeit der relativen drehbewegung steht, daß sich während der Verringerung der Beanspruchung mindestens eine vollständige Umdrehung abspielt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g e k e ·η η zeichnet, daß die Kräfte radial nach außen geriohtet sind.

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5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil ein Zahnkranz mit Innenverzahnung ist, und daß die Kräfte über zwei mit dem Zahnkranz kämmende Ritzel aufgebracht werden,

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kräfte radial nach innen gerichtet sind.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die radial nach innen gerichteten Kräfte durch einander diametral gegenüber liegende falzen aufgebracht werden, und daß der Zahnkranz durch mindestens ein mit ihm kämmendes Ritzel angetrieben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der innenverzahnte Zahnkranz durch innenliegende Ritzel angetrieben wird, die in Druckberührung mit den Zähnen des Zahnkranzes stehen.

9. Vorrichtung zum Korrigieren der Unrundheit eines ringförmigen Bauteils, gekennzeichnet , durch zwei drehbare Organe, die zum Angreifen an durch Umfangsabstände getrennten Zonen des ringförmigen Bauteils gebracht werden können, Mittel zum drehen der drehbaren Organe und des ringförmigen Bauteils, Mittel, um die drehbaren Bauteile gegenüber dem ringförmigen Bauteil so zu bewegen, daß auf' letzteres eine seine Elastizitätsgrenze überschreitende Kraft aufgebracht wird, sowie durch Mittel, um die Kraft bei Aufrechterhaltung der Drehbewegung der Teile allmählich zu verkleinern.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß die drehbaren Bauteile (20, 22) an der Innenfläche des ringförmigen Bauteils angreifen und zum Zwecke des Aufbringens der Kraft auf das ringförmige Bauteil nach außen bewegt werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß es sich bei dem ringförmigen Bauteil um einen innenverzahnten Zahnkranz und bei den drehbaren Bauteilen um Ritöel handelt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine erste Welle (34)> Mittel zum Drehen dieser Welle, ein auf der Welle angeordnetes Antriebsritzel (24), zwei Paare von auf der Welle drehbar gelagerten Armen (30,32; 46,48), zwei Ritzel (20, 22), wobei jedes Ritzel in einem Paar von Armen drehbar gelagert ist und mit dem Antriebsritzel kämmt, wobei die Ritzel an einander im wesentlichen diametral gegenüber liegenden Punkten mit einem innenverzahnten Zahnkranz kämmen können und die einzigen seitlichen Unterstützungsmittel für den Zahnkranz bilden, Mittel (50, 52), die mit den Armen verbunden sind und es ermöglichen, die ^Arme auseinanderzudrücken, um auf einen auf den beiden Ritzeln angeordneten Innenzahnkranz eine radial nach außen gerichtete Kraft aufzubringen, die ausreicht, um den Zahnkranz zu verformen, sowie durch Mittel, um die radiale Kraft zu regeln und sie allmählich zu verkleinern.

13.· Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß ea aioh bei dem ringförmigen Bauteil um einen innenverzahnten Zahnkranz handelt, und daß Mittel vorgesehen sind, um zwei Ritzel in Eingriff mit der Innenverzahnung des Zahnkranzes zu unterstützen, sowie Mittel, um eines der

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Ritzel anzutreiben, wobei die drehbaren Bauteile durch zwei an der Außenfläche des Zahnkranzes angreifende Walzen oder Rollen (108) gebildet werden.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Mittel, um die Walzen in einem festen Mittenabstand zu' unterstützen, sowie durch Mittel, um die Walzen im wesentlichen tangential in Druckberührung mit der Außenfläche des Zahnkranzes zu bringen.

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