DE4106966A1

DE4106966A1 - Pulleys for toothed belt drives - are mfd. by axially moving core tool and profiled rollers

Info

Publication number: DE4106966A1
Application number: DE4106966A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Ing Hofmann; Willi Schroth; Erwin Klein
Original assignee: Langenstein and Schemann GmbH; Herzing and Schroth GmbH and Co KG
Current assignee: Langenstein and Schemann GmbH; Herzing and Schroth GmbH and Co KG
Priority date: 1990-03-07
Filing date: 1991-03-05
Publication date: 1991-10-17
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: DE4106966C2

Abstract

The pulley is for use with a toothed belt and is produced from a pot shaped blank by a machine. The machine has a core tool (5) with a profiled roller (9,10) mounted on each side. These profiled rollers (9,10) are identical to each other and are rotated in the same direction through a synchronous drive. The rollers (9,10) can be positionally adjusted in the radial direction relative to the core tool (5). The teeth are formed in the blank by the axial movement of the core tool whilst the rollers (9,10) are held in a fixed position. USE - Prodn. of pulleys for toothed belts.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum spanlosen Herstellen eines Außenzähne aufweisenden Ringteiles, insbesondere einer Zahnriemenscheibe, aus einem topfförmigen Rohling, bei der ein den Rohling tragendes, eine Außenverzahnung aufweisendes Kern werkzeug mittels Antriebes drehbar ist, bei der eine Profilier rolle mit einer Außenverzahnung achsparallel angeordnet mittels Antriebes drehbar ist, bei der das Kernwerkzeug und die Profilier rolle mittels einer Synchronisiereinrichtung synchron mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit drehbar sind, und bei der die Profilier rolle umfangsseitig nahe ihrer einen Stirnfläche eine Auflauf schräge mit allmählich bis zu einem Vollzahnbereich zunehmender Zahnhöhe aufweist und das Kernwerkzeug mit dem Rohling und die Profilierrolle während der Umformung relativ zueinander in ax ialer Richtung bewegbar sind, wobei die Profilierrolle in Ra dialrichtung relativ zum Kernwerkzeug während der und zur Umfor mung im wesentlichen unbewegt ist.The invention relates to a device for non-cutting manufacture an annular part having external teeth, in particular one Toothed belt pulley, from a pot-shaped blank, at the one the core carrying the blank and having external teeth tool can be rotated by means of a drive, in which a profiling roll with an external toothing arranged axially parallel by means of Drive is rotatable, in which the core tool and the profiling roll by means of a synchronizing device synchronously with the same Peripheral speed are rotatable, and at which the profiling roll a casserole on the circumference near its one end face sloping with increasing gradually up to a full tooth area Has tooth height and the core tool with the blank and the Profiling roller during forming relative to each other in ax ial direction are movable, the roll in Ra dial direction relative to the core tool during and for the Umfor tion is essentially motionless.

Bei einer bekannten (US-PS 15 10 889) Vorrichtung dieser Art ist nur eine Profilierrolle vorgesehen, die in Radialrichtung relativ zum Kernwerkzeug ortsfest gelagert ist. Für die Profilier rolle und das Kernwerkzeug ist ein gemeinsamer Drehantrieb vor gesehen und als Synchronisiereinrichtung ist ein Zahnradgetriebe vorgesehen. Zur Umformung ist die Profilierrolle bei in Achs richtung ortsfestem Kernwerkzeug axial bewegt. Das mit dieser Vorrichtung hergestellte gezahnte Ringteil weist in Achsrichtung gesehen eine gewisse Konizität auf und ist dann, wenn hohe An forderungen an die Zylinderform des Ringes bzw. die Parallelität der Zähne gestellt sind, nicht brauchbar. In a known (US-PS 15 10 889) device of this type only one roll is provided, which is in the radial direction is stationary relative to the core tool. For profilers role and the core tool is a common rotary drive seen and as a synchronizer is a gear transmission intended. For forming, the roll is in axis direction of the stationary core tool moved axially. That with this Device manufactured toothed ring part points in the axial direction seen a certain conicity and is then when high An demands on the cylindrical shape of the ring or the parallelism teeth are not usable.

Es ist auch eine Vorrichtung bekannt (DE-PS 37 11 927), bei der zwei Profilierrollen gleichsinnig und synchron drehend angetrie ben bezüglich eines Kernwerkzeuges diametral zueinander ange ordnet und radial zum Kernwerkzeug zustellbar gelagert sind. Je der Profilierrolle und dem Kernwerkzeug ist ein eigener Drehan trieb zugeordnet und eine Rechnersteuerung der drei Drehantriebe ist als Synchronisiereinrichtung vorgesehen. Zur Umformung werden die Profilierrollen und das Kernwerkzeug nicht in axialer Rich tung und auch nicht in radialer Richtung gegeneinander verstellt. Die radiale Zustellbarkeit dient dazu, den während der Umformung gleichbleibenden Abstand der Profilierrollen zum Kernwerkzeug einzustellen. Diese Vorrichtung gestattet die spanlose Herstel lung von Außenzähne aufweisenden Ringteilen, z. B. Zahnriemen scheiben, mit hoher Profilgenauigkeit und genau exakter Zylinder form des fertigen Ringteiles.A device is also known (DE-PS 37 11 927) in which two profiling rollers driven in the same direction and rotating synchronously ben diametrically with respect to a core tool arranges and is deliverable radially to the core tool. Each the roll of profiling and the core tool is a separate turning device assigned drive and a computer control of the three rotary drives is provided as a synchronization device. For forming the profiling rollers and the core tool not in the axial direction tion and not adjusted against each other in the radial direction. The radial deliverability is used during the forming process constant distance between the profiling rollers and the core tool adjust. This device allows the non-cutting manufacture development of external teeth ring parts, for. B. timing belt discs, with high profile accuracy and precisely exact cylinders shape of the finished ring part.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Vorrichtung der ein gangs genannten Art zu schaffen, mit der trotz der axialen Be wegung während der Umformung und trotz der Auflaufschräge der Zahnung der Profilierrolle gezahnte Ringteile mit erhöhter Pro filgenauigkeit bzw. verbesserter Zylinderform herstellbar sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist, diese Aufgabe lösend, da durch gekennzeichnet, daß mindestens zwei gleiche Profilierrollen gleichsinnig und synchron drehend angetrieben vorgesehen sind und radial zum Kernwerkzeug zustellbar gelagert sind, daß jeder Profilierrolle und dem Kernwerkzeug ein eigener Drehantrieb zu geordnet ist und die Synchronisiereinrichtung eine Rechnersteue rung der drei Drehantriebe ist, daß zur Umformung das Kernwerk zeug bei in Achsrichtung ortsfesten Profilierrollen axial bewegt ist und daß beim Umformungsende die beiden Profilierrollen mit den Vollzahnbereichen in Radialrichtung gegen das Kernwerkzeug über die Rechnersteuerung um ein Kalibriermaß zugestellt sind.An object of the invention is now a device of the gangs mentioned to create with the despite the axial loading movement during the forming process and despite the inclined slope of the Serration of the profiling roller serrated ring parts with increased pro fil accuracy or improved cylinder shape can be produced. The device according to the invention solves this problem because characterized in that at least two identical profiling rollers driven in the same direction and synchronously rotating are provided and are radially deliverable to the core tool that each Profiling roller and the core tool a separate rotary drive is ordered and the synchronization device a computer control tion of the three rotary drives is that the core plant for forming with axially stationary profiling rolls is and that at the end of the shaping with the two rolls the full tooth areas in the radial direction against the core tool are fed by a calibration measure via the computer control.

Entscheidend für die verbesserte Profilgenauigkeit und Zylinder form der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten gezahnten Ringteile ist, daß beim Umformungsende die beiden Pro filierrollen mit den Vollzahnbereichen in Radialrichtung gegen das Kernwerkzeug über die Rechnersteuerung um ein Kalibriermaß zugestellt werden. Dies ist vorrichtungsmäßig einfach erreicht, indem die Synchronisierung der Drehbewegungen mittels rechner gesteuerter gesonderter Drehantriebe und die Axialbewegung des Kernwerkzeuges in Kombination vorgesehen sind. Die Profilier rollen sind während der und zur Umformung im wesentlichen radial unbewegt, d. h. sie werden nicht um das Maß der Profiltiefe radial bewegt. Vielmehr werden die Profilierrollen nur um das Kalibrier maß radial zugestellt.Crucial for the improved profile accuracy and cylinder form of the manufactured with the device of the invention serrated ring parts is that the two Pro filleting rollers with the full tooth areas in the radial direction the core tool via the computer control by one calibration measure be delivered. This is easily achieved in terms of the device, by the synchronization of the rotary movements by means of a computer controlled separate rotary drives and the axial movement of the Core tools are provided in combination. The Profilier rolls are essentially radial during and for forming still, d. H. they are not radial by the measure of the tread depth emotional. Rather, the profiling rollers are only used for calibration measured radially delivered.

Der topfförmige Rohling wird bei der Umformung zwischen den bei den in einer Ebene sowie im Abstand voneinander achsparallel angeordneten Profilierrollen vorbeibewegt und erhält dabei am Mantel bzw. Ringteil seine Verzahnung. Der Umformungsvorgang ist kontinuierlich und beginnt an der Auflaufschräge der Profi lierrollen und ist beendet, wenn das Außenzähne aufweisende Ring teil, z. B. die Zahnriemenscheibe, aus dem Raum zwischen den bei den Profilierrollen heraustritt. Das Kalibrieren ist die Endphase der Umformung. Die spanlose Herstellung von Zahnriemenscheiben in der geschilderten Art und Weise ist einfach und unproblematisch, führt zu paßgenauen Zahnprofilen innerhalb enger Toleranzen und ist auch mit einem vergleichsweise geringen Energie- und Zeitauf wand verbunden.The pot-shaped blank is used in the forming between the the axially parallel in one plane and at a distance from each other arranged profiling rolls moved past and receives on Jacket or ring part of its teeth. The forming process is continuous and starts at the professional ramp roll and is finished when the ring has external teeth part, e.g. B. the toothed belt pulley, from the space between the the roll rolls out. Calibration is the final phase the forming. The non-cutting production of toothed belt pulleys in the way described is simple and unproblematic, leads to precisely fitting tooth profiles within narrow tolerances and is also with a comparatively low energy and time consumption wall connected.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn zwei Profilier rollen bezüglich des Kernwerkzeuges diametral zueinander ange ordnet sind. Dies ergibt eine vereinfachte und doch funktions tüchtige Vorrichtung.It is particularly useful and advantageous if two profilers roll diametrically with respect to the core tool are arranged. This results in a simplified yet functional efficient device.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfin dung dargestellt und zeigtIn the drawing is a preferred embodiment of the inven shown and shows

Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht mit Aufbrüchen einer Vor richtung zum Herstellen von Zahnriemenscheiben, Fig. 1 shows schematically a side view with portions broken one direction before the manufacture of toothed pulleys

Fig. 2 eine Ansicht eines Teiles der einen Stirnfläche einer Profilierrolle der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einem gegen über Fig. 1 vergrößerten Maßstab, FIG. 2 is a view of a part of the one end face of a profiling roller of the device according to FIG. 1 on an enlarged scale compared to FIG.

Fig. 3 eine abgebrochene Seitenansicht der Profilierrolle gemäß Fig. 2 und Fig. 3 is a broken side view of the roll according to FIG. 2 and

Fig. 4 eine Ansicht eines Teiles der anderen Stirnfläche der Profilierrolle gemäß Fig. 2. FIG. 4 is a view of a part of the other end face of the profiling roller according to FIG. 2.

Die Vorrichtung gemäß Zeichnung dient zum spanlosen Herstellen von Außenzähne aufweisenden Ringteilen, z. B. von Zahnriemenschei ben, aus einem topfförmigen Rohling 2 durch kontinuierliche Um formung, wobei der topfförmige Rohling 2 während der Umformung kontinuierlich gedreht und zugleich in axialer Richtung relativ zu Profilierwerkzeugen bewegt wird. Die Vorrichtung umfaßt eine angetriebene, in einem Maschinengestell 3 gelagerte Hauptspindel 4, die an ihrem freien Ende ein Kernwerkzeug 5 bzw. einen Auf nahmedorn aufweist, welcher den topfförmigen, vorgeformten Roh ling 2 trägt. Das Kernwerkzeug weist eine Außenverzahnung 6 auf. Ferner ist dem Kernwerkzeug 5 eine axial verstellbare Klemm- bzw. Sekundärspindel 7 zugeordnet, die den Rohling 2 während der Um formung auf dem Kernwerkzeug 5 hält.The device according to the drawing is used for the non-cutting manufacture of ring parts having external teeth, eg. B. of toothed pulley ben, from a pot-shaped blank 2 by continuous order shaping, the pot-shaped blank 2 being continuously rotated during the shaping and at the same time being moved in the axial direction relative to profiling tools. The device comprises a driven, mounted in a machine frame 3 main spindle 4 , which has at its free end a core tool 5 or a mandrel on which carries the pot-shaped, preformed raw ling 2 . The core tool has an external toothing 6 . Furthermore, the core tool 5 is assigned an axially adjustable clamping or secondary spindle 7 , which holds the blank 2 during shaping on the core tool 5 .

In dem Maschinengestell 3 sind ferner zwei identische, jeweils eine übereinstimmende Außenverzahnung 8 aufweisende Profilier rollen 9, 10 drehbar gelagert. Diese beiden Profilierrollen 9, 10 befinden sich einer gemeinsamen Ebene und im Abstand vonein ander, so daß sich zwischen ihnen ein Raum 11 befindet. Die Spalt weite zwischen den Außenverzahnungen 8 der beiden Profilierrollen 9, 10 sowie dem Kernwerkzeug 5 entspricht der Form der herzustel lenden Zahnung des Ringteiles.In the machine frame 3 , two identical, each having a matching external toothing 8 profiling roll 9 , 10 are rotatably mounted. These two profiling rollers 9 , 10 are on a common plane and at a distance from one another so that there is a space 11 between them. The gap between the outer teeth 8 of the two profiling rollers 9 , 10 and the core tool 5 corresponds to the shape of the toothing of the ring part to be manufactured.

Die Lagerung der beiden Profilierrollen 9, 10 erfolgt mit Hilfe von in Schlitten gelagerten Wellen 12, 13, die jeweils von einem als Elektromotor ausgebildeten Drehantrieb 14, 15 beaufschlagt sind, der jeweils auf einem der Schlitten angeordnet ist. Zur Axialverschiebung der Hauptspindel 4 mit dem Kernwerkzeug 5 und dem Rohling 2 dient eine Einrichtung 17, die ein Hydraulikzylin der ist. Bei der Einrichtung 17 ist auch ein Drehantrieb 16 des Kernwerkzeuges 5 vorgesehen. Die beiden Wellen 12, 13 sind mit ihren Drehantrieben 14, 15 sowie den Profilierrollen 9, 10 be zogen auf die Hauptspindel 4 diametral zueinander angeordnet. The two profiling rollers 9 , 10 are supported with the aid of shafts 12 , 13 mounted in slides, each of which is acted upon by a rotary drive 14 , 15 designed as an electric motor, each of which is arranged on one of the slides. For the axial displacement of the main spindle 4 with the core tool 5 and the blank 2 , a device 17 is used , which is a hydraulic cylinder. In the device 17 , a rotary drive 16 of the core tool 5 is also provided. The two shafts 12 , 13 are with their rotary drives 14 , 15 and the profiling rollers 9 , 10 be on the main spindle 4 diametrically arranged.

Die beiden Profilierrollen 9, 10 mit ihren Wellen 12, 13 und ihren Drehantrieben 14, 15 sind radial zur Hauptspindel 4 zustell bar im Maschinengestell 3 gelagert. Das Maschinengestell 3 weist dazu seitlich je eine Führung 18 für die Schlitten 19, 20 auf, die zwischen einer unteren Lagerung und einer oberen Lagerung die Wellen 12, 13 mit den Profilierrollen 9, 10 tragen. Als Fest stelleinrichtungen 21, 22 für die Schlitten 19, 20 sind jeweils hydraulische Antriebe im Maschinengestell 3 angeordnet.The two profiling rollers 9 , 10 with their shafts 12 , 13 and their rotary drives 14 , 15 are mounted radially to the main spindle 4 in the machine frame 3 . For this purpose, the machine frame 3 each has a guide 18 for the slides 19 , 20 , which carry the shafts 12 , 13 with the profiling rollers 9 , 10 between a lower bearing and an upper bearing. As fixed adjusting devices 21 , 22 for the slides 19 , 20 , hydraulic drives are arranged in the machine frame 3 .

Die beiden Profilierrollen 9, 10 weisen gemäß Fig. 2 bis 4 eine Außenverzahnung 8 mit Zähnen auf, deren Zahnhöhe in einem Voll zahnbereich 31, d. h. im Bereich von der einen Stirnfläche 32 der Profilierrolle 9, 10 bis zu einer Radialebene 33 voll ausge bildet ist, während die Zahnhöhe von der mittleren Radialebene 33 der Profilierrollen 9, 10 zu deren anderen Stirnfläche 34 hin auf null abfällt. Die von der Stirnfläche 34 bis zur Radial ebene 33 allmählich ansteigende Zähne 35 bilden dabei eine in Umfangsrichtung zahnförmig gewellte, in Achsrichtung konische Auflaufschräge 36 mit einem kontinuierlichen Übergang von der einen Stirnfläche 34 bis zu den voll ausgebildeten Zähnen 31 jenseits der Radialebene 33.The two profiling 9, 10 comprise according to Fig. 2 to 4 external teeth 8 having teeth, the tooth height in a full-teeth portion 31, ie in the region of the one end face 32 of the profiling roller 9 forms 10 up to a radial plane 33 fully is , while the tooth height drops from the central radial plane 33 of the profiling rollers 9 , 10 to their other end face 34 to zero. The teeth 35 , which gradually rise from the end face 34 to the radial plane 33, form a ramp-shaped bevel 36 in the circumferential direction, which is conical in the axial direction, with a continuous transition from the one end face 34 to the fully formed teeth 31 beyond the radial plane 33 .

Aufgrund der allmählich zunehmenden Zahnhöhe der Zähne 35 er folgt eine kontinuierliche Umformung des Rohlings 2, wenn sich das Kernwerkzeug 5 mit dem Rohling 2 und die Profilierrollen 9, 10 sowohl gemeinsam drehen als auch relativ zueinander in axialer Richtung bewegen. Im Bereich der Radialebene 33 ist das Zahnprofil des herzustellenden Ringteiles bzw. der Zahnriemen scheibe fertiggestellt, so daß die vollausgebildeten Zähne das Zahnprofil des Ringteiles schließlich nur noch kalibrieren. Durch die Synchronisation zwischen den Profilierrollen 9, 10 und dem Rohling 2 ist es auch möglich, außen gezahnte Ringteile herzu stellen, die eine oder mehrere Zahnlücken aufweisen.Due to the gradually increasing tooth height of the teeth 35 he follows a continuous reshaping of the blank 2 when the core tool 5 with the blank 2 and the profiling rollers 9 , 10 both rotate together and move relative to each other in the axial direction. In the area of the radial plane 33 , the tooth profile of the ring part to be manufactured or the toothed belt pulley is finished, so that the fully formed teeth finally only calibrate the tooth profile of the ring part. The synchronization between the profiling rollers 9 , 10 and the blank 2 also makes it possible to produce externally toothed ring parts which have one or more tooth gaps.

Die Vorrichtung umfaßt eine Rechnersteuerung 1, von der Steuer leitungen 23, 24, 25 zu den drei Drehantrieben 14, 15, 16 und Steuerleitungen 26, 27 zu den beiden Verstelleinrichtungen 21, 22 verlaufen. Die Rechnersteuer 1 ist mit all den üblichen Ein richtungen versehen, die nötig sind, um den genauen Synchronlauf der Profilierrollen 9, 10 und des Kernwerkzeuges 5 zu erreichen und um gegen Ende des Umformvorganges die Kalibriermaß-Zustell bewegung der beiden Profilierrollen 9, 10 zu erreichen.The device comprises a computer control 1 , from the control lines 23 , 24 , 25 to the three rotary drives 14 , 15 , 16 and control lines 26 , 27 to the two adjusting devices 21 , 22 . The computer control 1 is provided with all the usual devices that are necessary to achieve the precise synchronous running of the profiling rollers 9 , 10 and the core tool 5 and to achieve the calibration dimension feed movement of the two profiling rollers 9 , 10 towards the end of the forming process .

Claims

1. Device for the non-cutting production of an external tooth on a pointing ring part, in particular a toothed belt pulley, from a pot-shaped blank,
in which a core tool carrying the blank and facing external teeth can be rotated by means of a drive,
in which a profiling roller with external teeth arranged axially parallel can be rotated by means of a drive,
in which the core tool and the profiling roller can be rotated synchronously with the same circumferential speed by means of a synchronizing device, and
in which the profiling roller has a run-up slope on the circumference near its one end face with a tooth height that gradually increases up to a full tooth area and the core tool with the blank and the profiling roller are movable relative to one another in the axial direction during the shaping,
the profiling roller is substantially stationary in the radial direction relative to the core tool during and for the forming,
characterized,
that at least two identical profiling rollers ( 9 , 10 ) are provided driven in the same direction and rotating synchronously and are supported ( 18, 19, 20 ) so that they can be delivered radially to the core tool ( 5 ),
that each profiling roller ( 9 , 10 ) and the core tool ( 5 ) is assigned its own rotary drive ( 14 , 15 , 16 ) and the synchronization device is a computer control ( 1 ) of the three rotary drives ( 14 , 15 , 16 ),
that the core tool ( 5 ) is moved axially with profiling rollers ( 9 , 10 ) which are stationary in the axial direction and
that at the end of the shaping, the two profiling rollers ( 9 , 10 ) with the full tooth areas ( 31 ) in the radial direction against the core tool ( 5 ) via the computer control ( 1 ) are fed by a potash measurement.

2. Device according to claim 1, characterized in that two profiling rollers ( 9 , 10 ) with respect to the core tool ( 5 ) are arranged diametrically to one another.