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Vorrichtung zum Abwälz-Kaltwalzen, zugehöriges Profil-
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walzenpaar und Verfahren zu dessen Herstellung Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruch 1, ein Profilwalzenpaar zur Verwendung
in einer solchen Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Profilwalzenpuares.
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Zum Abwülz-Kal twalzen verwendet man Profilstangen oder Profilwalzen,
deren Profil auf dem Werkstück abgewälzt wird, während das Werkstück zwischen zwei
Profilstangen oder zwei Profilwalzen umläuft. Die Profilwalzen ermöglichen den Bau
einer kompakten Vorrichtung, die gegenüber Zahnstangen eine erhebliche Raumersparnis
erlaubt. Bei geeigneter Bauweise kann man mit Profilwalzen auch rascher arbeiten
und somit eine höhere Produktion erzielen. Dies z.B. deshalb, weil die Profilwalzen
am Ende des Arbeitsganges in ihre Ausgangslage zurückgekehrt sind, während man Profilstange
erst noch zurückführen muss.
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Wenn auch die Problemstellung beim Walzen mit Profilstangen und Profilwalzen
bis zu einem gewissen Grade ähnlich ist, so bringen es die Profilwalzen doch mit
sich, dass ihre gegenseitige Synchronisation und Einstellung recht schwierig sein
kann. Bei einigen bekannten Vorrichtungen muss bei einer Abstandseinstellung auch
eine Neusynchronisation und Umfangseinstellung der Profilwalzen vorgenommen werden.
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Eine präzise Neusynchronisation ist dabei sehr zeitraubend.
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Dem kann zwar durch eine Synchronisation mittels Keilens entgegengewirkt
werden, aber nur unter InkauFnahme von mangelhafter Präzision. Das Erreichen von
Präzison und relativ geringem Synchronisations-Zeitaufwand musste man bislang durch
komplizierte aufwändige Vorkehrungerl erkaufen, was neuerlich die Wirtsch:iftlichkeit
beeinrhchtigte. Bislang war somit Präzision urid Wirtschaftlichkeit praktisch riicit
vereinbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde diese Nachteile zu beseitigen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung nach Anspruch 1,
ein Profilwalzenpaar und ein Verfahren zur Herstellung dieses Profilwalzenpaares
vorgeschlagen.
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Da die beiden Walzspindeln miteinander erfindungsgemäss synchronisiert
sind, und sich diese Synchronisation beim Verstellen des Spindelabstandes nicht
verändert, genügt es, wenn die Profilwalzen bei ihrer Montage auf den Walzspindeln
miteinander synchronisiert werden. Dies hat man bislang dadurch gemacht, dass man
die beiden Profilwalzen zentrisch aber auf den Walzspindeln anordnete und durch
Drehe gegenüber den Spindeln miteinander zu synchronisieren suchte.
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Dann wurde dieser Zustand durch Lagefixierung auf den Spindeln festgehalten.
Die Synchronisation ist auf diese Weise nur recht ungewiss, empirisch sowie zeitraubend
herstellbar.
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Sie kann beim Lagefixieren wieder verloren gehen, und man muss dann
wieder von vorne anfangen.
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Anders liegt der Fall bei der Erfindung; Durch die Synchronisierbolzen
und die Synchronisierbohrungen ist nämlich eine feste Beziehung zwischen Walzspindel
und zugehöriger Profilwalze gegeben. Durch die Lage der Synchronisierbolzen auf
den Spindelflanschen einerseits und durch die Lage der der Synchronisierbohrungen
in den Profilwalzen andererseits ist diese feste Beziehung auf das Zusammenwirken
der Profilwalzen ausgedehnt. Somit überträgt sich die Synchronisation der Walzspindeln
direkt und unkompliziert auf die Profilwalzensynchronisation, wenn die Synchronisierbolzen
in den entsprechenden Synchronisierbohrungen sauber sitzen.
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Dadurch, dass jeder Synchronisierbolzen mit seinem keilartigen, z.B.
konischen Eingriffsende in der radialen Keilnut des betreffenden Spindelflansches
sitzt, ist auf einfache Weise eine radiale Ausgleichsbewegung des Synchronisierbolzen
möglich, während seine synchronisationswesentliche Position in Umfangsrichtung der
Spindel durch die Keilwirkung unbeeinflusst bleibt. So ist es möglich, radiale Toleranzen
auszugleichen, wie sie beim Bohren der Synchronisierlöcher
in den
Profilwalzen zulässig sein könnten, während man synchronisationswesentliche Winkeltoleranzen
praktisch auf Null reduzieren kann.
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Man kann nun auch mehrere jeweils paarweise mit einer Keilnut des
anderen Spindelflansches zusammengehörenden Keilnuten an einem Spindelflansch vorsehen,
z.B. um mehrere Profilwalzen synchronisiert anzubringen, wobei dann auch noch eine
Unterscheidung in den Befestigungsmitteln für die Synchronisierbolzen möglich ist.
So kann man am Grunde jeder Nut mindestens eine geeignete Gewindebohrung für eine
im betreffenden Synchronisierbolzen sitzende Schraube vorsehen, und verschiedene
Gewinde für verschiedene Bolzen vorsehen, wodurch Verwechslungen weitestgehend ausgeschlossen
werden können. Sitzt die Schraube mit geeignetem Spiel im Synchronisierbolzen, so
ist die schon genannte Radialverstellung im Rahmen dieses Spiels möglich, während
das Spiel wegen der Keilwirkung in Zentriwinkelrichtung wirkungslos bleibt. Solche
Gewindelöcher können auch durch Radialabstandunterschiede voneinander unterschieden
werden.
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Um die Profilwalzen besonders einfach zu zentrieren und festzuhalten
ist eine Spannzange vorteilhaft.
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Man kann dann eine Profilwalze so montieren, dass man sie mit ihrer
Zentralöffnung über die Spindelmitte setzt und die Spannzange soweit anzieht, dass
die Profilwalze zentriert aber noch drehbar ist. Man dreht nun die Profilwalze soweit,
dass durch ihre aussermittige Synchronisierbohrung der Synchronisierbolzen in seine
Gewindebohrung eingesetzt und festgezogen werden kann. Die Drehlage ist dadurch
bestimmt.
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Die Spannzange wird ganz festgezogen und die Profilwalze ist so mit
ihrer Walzspindel und mit der auf der anderen Walzspindel entsprechend montierten
anderen Profilwalze synchronisiert.
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Ein er findungsgemänses Profilwalzerlpaar weist dementsprechend zwei
Profilwalzen mit je einer aussermittigen Synchronisierbohrung auf, wobei diese Synchronisierbohrung
hinsichtlich des an der Peripherie der Profilwalzen vorhandenen Profils winkelgleich
angeordnet ist. Es ergibt sich
dann eine Synchronisation bei der
Verwendung auf der erfindugngsgemässen Vorrichtung.
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Eine besondere Art des Profilwalzenpaares ist zur Herstellung von
Zahnrädern vorteilhaft. Eine Anordnung der Synchronisierbohrungen in der gerade
genannten winkelgleichen Anordnung zur Zahnung hat nämlich zur Folge, dass nur gerade
Zähnezahlen am Werkstück herstellbar wären. Deshalb ist es vorzugsweise vorgesehen,
bei solchen Profilwalzen zusätzlich zwei weitere Synchronisierbohrungen vorzusehen,
wobei die Synchronisierbohrungen der einen Profilwalze um den Zentriwinkelbetrag
n und die der anderen Profilwalze um den Zentriwinkelbetrag n + 0,5 im gleichen
Drehsinn zueinander versetzt sind. Dabei ist n ein Vielfaches der Zahnprofilteilung.
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Man kann nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
zum gleichen Zwecke einmal zentrische Synchronisierbolzen (z.B. für gerade Zähnezahl
am Werkstück) und ein anderes Mal einen zentrischen und einen um eine halbe Teilung
exzentrischen Synchronisierbolzen in den nur ein.
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fach vorgesehenen Synchronisierbohrungen (z,B. für ungerade Zähnezahl)
verwenden.
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Erfindungsgemässe Profilwalzen beider genannten Arten lassen sich
besonders wirtschaftlich dadurch herstellen, dass man erfindungsgemäss in zwei Profilwalzenrohlingen
je eine Synchronisierbohrung anbringt, die Rohlinge auFeinanderliegend iit t einem
Synchronisierbolzen in den genannten Synchronisierbohrungen versieht und die auch
zentrisch ausgerichteten Rohlinge mit dem Profil versieht. Bei dieser gemeinsamen
Profilherstellung kann es keine Desynchronisation geben. Bei Zahnprofilen kann man
die genannten zusätzlichen Synchronisierbohrungen leicht vorsehen, wobei als Anhaltspunkt
z.B. die erste Synchronisierbohrung und/oder das Profil dienen kann.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der rein schematischen Zeichnung
beispielsweise besprochen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Proportionen der
einzelnen Teile innerhalb der einzelnen Figuren nach Zweckmässigkeitsgesichtspunkten
gewählt wurden, d.h. von Figur zu Figur unterschiedlich sein können. Es zeigen;
Fig.
1 eine von der oberen Werkstückhalterung befreite Draufsicht auf eine erfindungsgellässe
Vorrichtung, Fig. 2 eine teilweise gebrochene Seitenansicht der Vorrichtung nach
Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt durch eine gegenüber Fig. 1 und 2 vergrössert dargestellte
Profilwalze auf einer Walzspindel, Fig. 4 einen gegenüber Fig. 3 weiter vergrösserten
Ausschnitt im Bereich des Synchronisierbolzens, Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche
Darstellung aus der Richtung des Pfeiles V in Fig. 4 gesehen, und Fig. 6 eine der
Fig 4 ähnliche Darstellung mit exzentrischem Synchronisierbolzen.
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Das Maschinengestell 1 ist quaderförmig vereinfacht dargestellt.
Es enthält eine Antriebseinheit 2, die auch für die (im Werk einmal vorzunehmende
Synchronisation) der Walzspindeln 3 und 4 verantwortlich ist, was in an sich bekannter
Weise getrieblich gelöst sein kann. Die Walzspindeln 3 und 4 sind in verschieblichen
Lagerblöcken 30, 40 abstandverstellbar gelagert und durch Gelenkwellen 31, 41 mit
der Antriebseinheit 2 synchron verbunden.
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Das Werkstück 5 ist zwischen Spitzenhaltern 6 frei drehbar gelagert
und wird beim durch Pfeile gezeigten Umlauf der auf den Walzspindeln 3, 4 angebrachten
Profilwalzen 32, 42 mitgedreht.
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Wie man in Fig. 1 und 2 erkennt hat jede Profilwalze 32, 42 eine
Synchronisierbohrung 320, 420, in der je ein Synchronisierbolzen 321, 421 (Fig.
2) sitzt, der seinerseits an dem betreffenden Spindel flansch 33, 43 in einer Radial-Keilnut
330, 430 (Fig. 1) befestigt ist, wie dies hinsichtlich der Fig. 3 bis 5 für die
Spindel 3 noch besprochen werden wird.
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Es sei darauf hingewiesen, dass ausserdem in den Profilwalzen noch
je eine weitere Synchronisierbohrung 3227 422 vorgesehen ist. Die Bohrung 322 ist
von der Bohrung 320 um einen Zentriwinkelbetrag n und die Bohrung 422 von der Bohrunq
420 um einen Zentriwinkelbetrag n + 0,5 versetzt. Würde
man nun
die Synchronisierbohrungen 322 und 422 über die Synchroni sierbolzen 321 bzw. 421
bringen, so wäre dadurch auch ein Synchronisationsversatz von 0,5 Teilungen gegeben,
wenn n ein Vielfaches, z.B. ein -ganzzahliges Vielfaches der Teilung eines Zahnprofils
darstellt, welches mit den Profilwalzen 32, 42 auf dem Werkstück 5 zu walzen ist.
Man kann so mit den Synchronisierbohrungen 320 und 420 in der in Fig. 1 und 2 gezeichneten
Stellung eine gerade Zähnezahl und mit den Synchronisierbohrungen 322, 422 im Eingriff
mit den Synchronisierbolzen 321 bzw. 421 eine ungerade Zähnezahl erzeugen, wobei
natürlich der Werkstückumfang entsprechend anders sein müsste.
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Den Effekt hinsichtlich gerader und ungerader Verzahnung am Werkstück
(der weiter oben hinsichtlich des Versatzes der Synchronisierbohrungen 420 und 422
gegenüber dem Versatz der Synchronisierbohrungen 320 und 322 erläutert wurde) kann
man auch ohne die Bohrungen 322 und 422 erreichen, wenn in die eine der Bohrungen
320 bzw. 420 ein exzentrischer Synchronisierbolzen 420' gemäss Fig. 6 eingreift.
Die Exzentrizität E beträgt dann eine halbe Zahnteilung. Es ist gleichgültig auf
welche Seite die Exzentrizität von der Keilnut abweicht. Es ist auch gleichgültig,
welche der beiden Profilwalzen mit dem exzentrischen Synchronisierbolzen synchronisiert
ist.
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Man kann die beiden Profilwalzen 32 und 42 dadurch herstellen, dass
man die Synchronisierbohrungen 320, 420 in entsprechende Rohlinge bohrt, die man
auch mit einer zentralen Oeffnung versieht. Nun werden diese Rohlinge so übereinandergelegt,
dass ein kalibrierter Synchronisierbolzen in die Synchronisierbohrungen 320, 420
gesteckt und die Rohlinge anhand ihrer Zentralöffnung auch gegenseitig zentriert
werden. Nun kann man übereinstimmend auf beiden Rohlingen ein Peripher-Profil P
(Fig. 3), insbesondere eine Zahnung anbringen. So ist die "Synchronisation" des
Profils mit den Synchronisationsbohrungen 320, 420 absolut gesichert. Die allfälligen
Zweitbohrungen 322, 422 lassen sich ebenfalls leicht genau anbringen.
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Damit t nun aber auch die Synch ronisierbolzerl 321 , 421
einen
exakten 1800 Zentriwinkelversatz haben, sind in den Spindelflanschen 33, 43 entsprechend
angeordnete radiale Keilnuten 330, 430 (Fig. 1) gefräst, von denen in Fig. 3 bis
5 die radiale Keilnut 330 im Spindelflansch 33 gezeigt ist. In dieser Keilnut 330
sitzt das keilförmige Eingriffsende 3210 des Synchronisierbolzens 321, der durch
die in seinem Inneren angeordnete Schraube 3211 gehalten wird. Die Schraube 3211
sitzt in einer Gewindeborung 331 am Grund der Keilnut 330. Analog ist eine solche
Gewindebohrung 431 im Spindel flansch 43 der Fig. 1 angedeutet. Da die Schraube
3211 Spiel im inneren des Synchronisierbolzens 321 hat, kann dieser Synchronisierbolzen
321 gegenüber der Schraube 3211 in Richtung der Keilnut 330 bewegt werden, wenn
die Schraube 3211 nicht festgezogen ist. Dadurch ist ein Ausgleich von Radialtoleranzen
ohne Preisgabe von Synchronisationsgenauigkeit möglich, was eine Praxiserleichterung
bedeutet.
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Damit die Profilwalzen 32, 42 genau "zentriert" sind, wird hier jede
Profilwalze 32, 42 durch eine Spannzange 34, 44 festgehalten, wobei die Spannzange
4 der Walzspindel 3 in Fig. 3 etwas verdeutlicht ist.
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Während bisher nur eine Keilnut 330, 430 pro Spindelflansch 33, 43
erläutert wurde, können auch weitere solche Keilnuten 330', 430' pro Spindelflansch
33, 43 vorgesehen sein, wobei immer eine Keilnut 330 bzw. 330' des einen Spindelflansches
33 mit einer Keilnut 430 bzw. 430' des anderen Spindelflansches 43 ein um 1800 versetzt
es Paar bildet.
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Anstelle einer einzigen Gewindebohrung 331, 431 könnten auch mehrere
Gewindebohrungen in einer Keilnut 330, 430 vorhanden sein, so dass man auf verschiedene
Profilwalzen Rücksicht nehmen könnte. Solche Gewindebohrungen, seien- sie in verschiedenen
oder in der gleichen Keilnut angeordnet, können zudem verschiedene Dimensionen haben,
wobei auch hier das paarweise Zusammengehören, wie soeben für die Keilnuten geschildert,
nötig ist. So lassen sich noch besser Verwechslungen vermeiden, insbesondere wenn
man verschiedene-Profilwalzen miteinander verwenden will.
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Auch das gezeichnete Beispiel zeigt somit eindrücklich,
wie
wirtschaftlich vorteilhaft das schwierige Synchronisationsproblem zu lösen ist,
wobei die Erfindung trotzdem höchste Präzision sichert.