DE2308990C3

DE2308990C3 - Vorrichtung zum Fertigrollen von Stirnzahnrädern

Info

Publication number: DE2308990C3
Application number: DE19732308990
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl.-Ing. 7990 Friedrichshafen Seifried
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1973-02-23
Filing date: 1973-02-23
Publication date: 1980-02-21
Also published as: CH575802A5; DE2308990A1; GB1440877A; DE2308990B2

Description

annehmen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 mit zwei Rollrädern, von denen eines und das Werkrad in "Zustellrichtung verschieblich gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen der Teilungswinkel (ßu fc) der Rollräderanordnung das Werkrad (10) senkrecht zur Zustellrichtung radial verstellbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 mit zwei Rollrädern, bei der das Werkrad etwa parallel zu der die Achsen der beiden Rollräder verbindenden Ebene radial beweglich gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkrad (40) senkrecht zu dieser Ebene motorisch zustellbar und an die Rollräder (41, 42) andrückbar ist, und daß die Rollräder (41,42) in einem solchen radialen Abstand von der Zustellachse des Werkrades (40) feststellbar sind, daß in der Andrücklage des Werkrades (40) die gewünschten Teilungswinkel {ßu ß₂) der Rollräderanordnung gegenüber dem Werkrad (40) vorhanden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 mit drei Rollrädern für ein Werkrad, dessen Zähnezahl ζ nicht durch drei teilbar ist, bei der die drei Rollräder längs drei sich in einem Punkt schneidenden und vorzugsweise um 120° gegeneinander versetzten Achsen verschiebbar um das schwimmend gelagerte Werkrad herum angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkrad (50) mittels des einen Rollrades (51) an die beiden anderen Rollräder (52, 53) andrückbar ist, die in einem solchen radialen Abstand von der Verschiebeachse des zustellbaren Rollrades (51) feststellbar sind, daß in der Andrücklage des Werkrades (50) die gewünschten Teilungswinkel {ßu ß₂, βί) der Roüräderanordnung gegenüber dem Werkrad (50) vorhanden sind.

In Vorrichtungen zum Fertigrollen von Stirnzahnrädern mit mehr als einem Rollrad sind die Rollräder gewöhnlich gleichmäßig über den Umfang des Werkrades verteilt angeordnet. Wenn dann die Zähnezahl des Werkrades durch die Anzahl der Rollräder nicht teilbar

. ist, ergeben sich häufig fehlerhafte Flankenformen. Diese F'ankenfehler haben ihre Ursache in unerwünschten Werk;adbewegungen zwischen den Rollrädern unter der Wirkung unausgeglichener Rollkräfte. Es ist auch schon bekannt, die Rollräder unter ungleichen Teüungswinkeln um das Werkrad herum anzuordnen (US-PS 34 S5 139). Die Auswahl der Teilungswinke! geschieht dabei mehr oder weniger willkürlich ohne Rücksicht auf die Zähnezahl des Werkrades.

Dies mag zwar zum Glätten örtlicher Unebenheiten an einzelnen Zahnflanken nützlich sein, kann aber die von den unausgeglichenen Rollkräften herrührenden Fehlbildungen der Zahnflankengrundform nicht verhindern.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei einer Vorrichtung dieser Art einen wirksamen Rollkräfteausgleich herbeizuführen, damit auch bei Werkrädern, deren Zähnezahl durch die Anzahl der Rollräder nicht teilbar ist, die Lage des Werkrades zwischen den Rollrädern während des Rollvorganges stabil bleibt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Teilungsw'.nkel der Rollräderanordnung jeweils ganzzahlige Vielfache des Zahnteilungswinkels " * des

Werkrades betragen.

Durch Untersuchungen wurde nämlich festgestellt, daß die erwähnten Fehler von den nicht phasengleich ablaufenden Eingriffen zwischen Werkrad und den Rollrädern herrühren. Beispielsweise ist beim Rollen eines Zahnrades ungerader Zähnezahl mittels zweier diametral gegenüberliegender Rollräder das eine Rollrad mit einem Zahn und das zweite Rollrad mit einer Lücke des Werkrades zu gleicher Zeit im Eingriff. Der phasenungleiche Ablauf beider Zahneingriffe ist mit einem phasenungleichen Verlauf der Rollkräfte verbunden.

Ein zwischen den Rollrädern schwimmend gelagertes Werkrad wird infolgedessen um kleine Beträge zwischen beiden Rollrädern hin- und hergeschoben und dadurch entstehen die Flankenformfehler.

Durch die Erfindung aber wird nun immer ein phasengleicher Eingriff zwischen dem Werkrad und zwei oder mehr über dessen Umfang verteilten Rollrädern und damit auch ein phasengleicher Verlauf der Rollkräfte erreicht. Die beschriebenen Flankenfeh- 'ler können also nicht mehr auftreten.

Um die durch die ungleiche Verteilung der Rollräder verursachte, auf das Werkrad wirkende Auflagerkraft

Λ =

2·ζ

= 2,73°.

Die Teilungswinkel β I und /ί2 sind dann:

ßl = π + 2 ■ D = 185,45°
β! = π - 2 · ■) = 174,55°

Mit Modul m — 5 errechnet sich der Teilkreisdurchmesser des Werkrades 10 und d\o = 165 mm. Unter Annahme einer Zähnezahl zw. 12 = 40 der Rollräder 11 und 12 erhält man einen Teilkreisdurchmesser d\\ = d\2 = 200 mm. Die Überhöhung h der Werkradachse gegenüber der Verbindungsebene der Achsen der Rollräder 11 und 12 ergibt sich aus

gering zu halten, werden die Vielfache so gewählt, daß die Anordnung der Rollräder einer gleichmäßigen

Verteilung -'— am nächsten kommt, wenn rdie Anzahl

der Rollräder ist

Zweckmäßigerweise ist die Verteilung der Rollräderanordnung für verschiedene Werkräder einstellbar.

Einzelheiten der Erfindung sind anhand mehrerer Ausführungsbeispiele nachstehend beschrieben und in der Zeichnu? g dargestellt.

In der Zeichnung ist

F i g. 1 die Seitenansicht einer Rollvorrichtung mit zwei Rollrädern in schematischer Darstellung;

Fig.? der Grunc-riß einer weiteren Ausführungsform mit zwei R.ollrädern;

F i g. 3 der Grundriß einer Ausführungsform mit drei Rollrädern.

In Fig. 1 ist ein Werkrad 10 zwischen zwei Rollrädern 11 und 12 angeordnet, von dentn das eine, z. ß. das Rollrad 11 durch einen Motor 13 antreibbar ist. Das Rollrad 11 ist zusammen mit dem Motor 13 auf einem Lagerbock 14 gelagert, der auf einem Grundrahmen 16 befestigt ist. Dss andere Rollrad 12 ist frei drehbar an einem Lagerbock 17 angebracht Dieser ist auf dem Grundrahmen 16 verschiebbar angeordnet und durch Leisten 18 gegen Abheben gesichert.

Ein hydraulischer Kolbenmotor 22 ist durch eine Kolbenstange 23 mit dem Lagerbock 17 verbunden. Der Kolbenmotor 22 ist am Grundrahmen 16 befestigt. Zwischen den Rollrädern 11 und 12 ist in Längsrichtung des Grundrahmens 16 frei beweglicher Schlitten 25 vorgesehen, der das Werkrad 10 trägt Der Schlitten 25 besteht aus einem Oberteil 30, einer Führungsplatte 32 und einer Zwischen platte 33. Die drei Teile 30,32 und 33 sind durch Schraubenbolzen 34 miteinander verbunden. Leisten 26 sind durch Schrauben 28 so am Grundrahmen 16 befestigt, daß der Schlitten 25 von dem Grundrahmen 16 nicht abheben kann.

Wenn das Werkrad 10 z. B. eine ungerade Zähnezahl ζ = 33 aufweist, erhält man einen Zahnteilungswinkel h =

(d₁₀ +da) 0,0477

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Nach Fig. 1 ist dann gemäß der Erfindung der kleinslmögliche Überhöhungswinkel ό der Werkradachse gegenüber der Verbindungsebene der Achsen der Rollräder 11 und Xl

sin Λ =

2·/ι
d_1Q+d_n

= 0,0477 Unter der Annahme, daß die Achshöhe des Schlittens 25 ohne Zwischenplatte 33 gleich der Achshöhe der Lagerböcke 14 und 17 ist (h = 0), ergibt sich die Dicke der Zwischenplatte 33 zu Λ = 8,7 mm.

Bei einer Rollkraft P_r erhält man eine auf das Werkrad 10 wirkende resultierende Lagerkraft

R = P, sin b R = 0,0477 ■ P_r

Die Lagerkraft R wird nach Abzug des Gewichtes des Werkrades 10 und des Schlittens 25 über die Leisten 26 von den Schrauben 28 aufgenommen.

Ein nicht gezeichneter Anschlag am Kolbenmotor 22 begrenzt dessen Hub und bestimmt das Fertigmaß der Werkradverzahnung.

F i g. 2 zeigt den Grundriß einer Vorrichtung zum Fertigrollen eines Werkrades 40 durch zwei Rollräder

41 und 42. Die Achsen der drei Räder sind lotrecht angeordnet. Die Rollräder 41 und 42 sind in Blöcken 43 und 44 gelagert die zwischen Schienen 45 längsverschieblich angeordnet sind. Die Blöcke 43 und 44 lassen sich mittels Schraubtrieben 46 in Längsrichtung der Schienen 45 feineinstellen. Zwischen den Rollrädern 41 und 42 ist das Werkrad 40 mittels eines Blockes 47 schwimmend gelagert. Es kann durch einen Hydraulikmotor 48 mit einer bestimmten Kraft R' gegen die beiden Rollräder 41 und 42 gedrückt werden. Die Kraft R' ist gleich der Lagerkraft R, die im Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 zu P_r ■ sin <5 berechnet wurde. Dabei ist P_r die auf beiden Seiten des Werkrades 40 wirksame Rollkraft. Diese bestimmt zugleich die auf die Blöcke 43 und 44 wirkenden Lagerkräfte. Der Winkel ό als der Winkel zwischen der Verbindungsebene der Achse des Werkrades 40 mit der Achse eines der Rollräder 41 bzw.

42 und der Verbindungsebene der Achsen der beiden Rollräder 4! und 42 ist wie im Ausführungsbeispiel nach

Fig. 1 gleich dem viertel Zahnteilungswinkel ₂ . _z des

Werkrades 40 mit der (ungeraden) Zähnezahl Z Die Teilungswinkel β 1 und β 2 sind ebenfalls wie im Beispiel nach F i g. 1:

ßl = π + 2 ■ <) ßl = π - 2 ■ I)

Die Achsabstände a errechnen sich aus der Zähnezahl ζ des Werkrades 40 und der Zähnezahl z« der beiden Rollräder 41 und 42. Die Achsabstände a werden mit Hilfe der beiden Schraubtriebe 46 fein eingestellt und die Blöcke 43 und 44 durch an sich bekannte Mittel in der eingestellten Lage befestigt. Ein nicht gezeichneter, einstellbarer Anschlag am Hydraulikmotor 48 begrenzt den Hub des Motorkolbens.

Diese Ausführungsform der Erfindung bietet den Vorteil, daß die Anpreßkraft R'des Hydraulikmotors 48 im Vergleich zur Rollkraft P_rsehr gering ist. In F i g. 3 ist 50 ein Werkrad, welches durch drei auf seinem Umfang verteilte Rollräder 51, 52 und 53 fertiggerollt wird. Die Rollräder 51, 52, 53 sind in drei maschinenfesten Führungen 54, 55 und 56 verstellbar

gelagert, deren geometrische Achsen vorzugsweise in gleichem Winkelabstand von 120° voneinander liegen und sich in einem Punkt Abschneiden.

Das Rollrad 51 ist in einem Block 57 gelagert. Dieser steht mit einem Hydraulikmotor 58 in Verbindung, mit dem das Rollrad 51 gegen das schwimmend gelagerte Werkrad 50 gedrückt werden kann. Dieses wiederum tritt in Eingriff mit den beiden an Blöcken 63 bzw. 64 drehbar angebrachten Rollrädern 52 und 53. Diese können in ihren Führungen 55 und 56 durch je eine Schraubenspindel 59 bzw. 60 so weit verschoben werden, daß die Rollrädcrachscn in einem senkrecht zur Verschieberichtung des Rollrades 51 gemessenen Abstand k von dessen Verschiebeachse Hegen. Die Schraubenspindeln 59 und 60 können durch Drehen je einer an der entsprechenden Führung 55 bzw. 56 axial fixierten Mutter 61 bzw. 62 verschoben werden. Nach Einstellen des Abstandes Jt können die Blöcke 63 bzw. 64 durch nicht gezeichnete Klemmvorrichtungen befestigt werden.

Die Abstände k lassen sich aus den Betriebswälzkreisdurchmessern des Werkrades 50 und der Rollräder 51, 52,53 berechnen. Der Mittelpunkt M'des Werkrades 50 in dessen Bearbeitungsstellung liegt dann in einem bestimmten Abstand b von dem Punkt M, gemessen in der Verschieberichtung des Rollrades 51.

Bei einem Werkrad 50 mit einer durch 3 nicht teilbarem Zähnezahl ζ = 40 ist der Zahnteilungswinkel beispielsweise

360° 360°

= 9°

Die Teilungswinkel ß\, 02 und #j der Rollräderanordnung, bezogen auf den Mittelpunkt M' des Werkrades 50, betragen dann

/J₁ = ZJ₂= 120°--y -9° = 117°= 13 · 9°

/?3=120°+y 9°= 126°= 14-9°

Für den Rollvorgang kann eines der vier Räder, beispielsweise das Werkrad 50, durch einen nicht gezeichneten Motor in Umdrehung versetzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Fertigrolien von Stirnzahnrädern, mit zwei oder mehr verzahnten Rollrädern, die unter ungleichen Teüungswinkeln über den Umfang eines Werkrades verteilt angeordnet sind, dessen Zähnezahl ζ durch die Anzahl der Rollräder nicht teilbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungswinkel {ßu ß₂, ßi) der Rollräderanordnung jeweils ganzzahlige Vielfache des Zahntei-

lungswinkels -^- des Werkrades (10: 40: 50) betra

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Teilungswinkel {ß„ ß₂, ^3) der Rollräderapordnung solche ganzzahlige Vielfache

des Zahnteilungswinkels ~_v des Werkrades (10; 40;

50) gewählt sind, die der gleichmäßigen Verteilung am nächsten kommen.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungswinkel {ßu 02, β3,) der Rollräderanordnung für verschiedene Werkräder (iO; 40; 50) einstellbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 mit zwei Rollrädern für ein Werkrad mit ungerader Zähnezahl z, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollräder (11, 12; 41, 42) gegenüber der gleichmäßigen

Verteilung um den halben Zahnteilungswinkel _z des Werkrades (10; 40) zueinander versetzt sind, so daß die Teilungswinkel (J3|, $2) de^r Rollräderanordnung die Werte