DE20121806U1 - Teeth machining method for toothed shaft, especially for automatic swing doors, comprises a forming process - Google Patents
Teeth machining method for toothed shaft, especially for automatic swing doors, comprises a forming processInfo
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Abstract
Description
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Die Erfindung betrifft einen Türantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a door drive according to the preamble of claim 1.
Aus der DE 33 45 004 A1 ist ein Türschließer mit einer von einer Federanordnung im Schließsinn betätigbaren Welle bekannt, mit einem mit dieser wirkverbundenen Dämpfungskolben sowie mit einem mit der Welle einerends gekuppelten, schwenkbaren Kraftübertragungselement als Betätigungsarm, welches über ein andernends angeordnetes Gleitstück in eine Führungsschiene fasst. Dabei weist die Welle an den Wellenenden einen Mitnehmer auf mit einem daran ausgebildeten Vierkant zur drehfesten Verbindung mit dem schwenkbaren Kraftübertragungselement. DE 33 45 004 A1 discloses a door closer with a shaft that can be actuated in the closing direction by a spring arrangement, with a damping piston that is operatively connected to the shaft and with a pivoting force transmission element that is coupled to the shaft at one end and acts as an actuating arm, which engages a guide rail via a sliding piece arranged at the other end. The shaft has a driver at the shaft ends with a square formed thereon for a rotationally fixed connection to the pivoting force transmission element.
Nachteilig bei einem derartigen, spanabhebend hergestellten Mitnehmer mit Vierkant am Ende der Welle ist der erhöhte Fertigungs- und Kostenaufwand. Deshalb wird aus Kostengründen der Mitnehmer nur als Vierkant angefertigt, wodurch ein versetztes Anbringen des Kraftübertragungselements auf dem Mitnehmer nur in 90 ° - Schritten möglich ist.The disadvantage of such a machined driver with a square at the end of the shaft is the increased manufacturing effort and cost. For cost reasons, the driver is therefore only manufactured as a square, which means that the power transmission element can only be mounted offset on the driver in 90° steps.
Bekannt sind auch Wellen, welche an den Enden am Mitnehmer ausgebildete spanabhebend gefertigte Verzahnungen aufweisen. Dadurch ist es möglich, das Kraftübertragungselement in feineren Abstufungen an der Welle festzulegen.Shafts are also known which have machined toothings on the ends of the driver. This makes it possible to fix the power transmission element to the shaft in finer increments.
Nachteilig hierbei ist der hohe Fertigungsaufwand, da die Zähne der Verzahnung einzeln hergestellt werden. Um eine hohe Qualität sicherzustellen, ist eine große Genauigkeit und ein erhöhter Prüfaufwand erforderlich.The disadvantage here is the high manufacturing effort, since the teeth of the gearing are manufactured individually. To ensure high quality, a high level of precision and increased testing effort are required.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Türantrieb mit einer Welle mit einem Mitnehmer oder einer Verzahnung auszubilden, welche kostengünstigen herzustellen sind und eine Verzahnung hoher Güte zur kraftschlüssigen Verbindung mit einem Kraftübertragungselement aufweist.The invention is based on the object of designing a door drive with a shaft with a driver or a toothing, which can be produced cost-effectively and has a high-quality toothing for a force-locking connection with a power transmission element.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The problem is solved by the features of claim 1.
Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung. The subclaims represent advantageous embodiments of the invention.
Türantriebe werden zum automatischen Betätigen von Türen verwendet. Dies können elektrisch betriebene und über Sensoren gesteuerte motorische Antriebe zum Öffnen und Schließen sein, oder mechanische Antriebe, bei welchen durch manuelles Öffnen ein Energiespeicher aufgeladen wird, der bewirkt, dass die Tür nach dem Begehen wieder in ihre Geschlossenlage geführt wird. Bei Drehtüren werden dazu Türantriebe eingesetzt, welche über ein gelenkig verbundenes Gestänge oder über einen in einer Gleitschiene durch einen Gleitstein geführten Hebel die Krafteinleitung auf die Tür bewirken. Dabei kann der Türantrieb an der Zarge oder auch auf dem Türblatt festgelegt sein. Der Hebel oder das Gestänge als Kraftübertragungselement stützen sich dabei, entsprechend der Anordnung, entweder am Türblatt oder an der Zarge ab. Weiterhin werden Bodentürschließer verwendet, wobei der Türantrieb im Fußbodenbereich in einem sogenannten Zementkasten angeordnet ist und über einen Hebel als Kraftübertragungselement auf den Türflügel einwirkt. Zur Kraftübertragung weisen die Türantriebe eine Welle auf, an welcher das Kraftübertragungselement über einen Mitnehmer kraftschlüssig festgelegt ist. Es werden auch Achsverlängerungen zur Anpassung an die Einbaugegebenheiten angewandt.Door drives are used to operate doors automatically. These can be electrically operated motor drives controlled by sensors for opening and closing, or mechanical drives in which an energy storage device is charged by manually opening the door, which causes the door to return to its closed position after it has been passed through. For revolving doors, door drives are used which apply force to the door via an articulated rod or a lever guided in a slide rail through a sliding block. The door drive can be attached to the frame or to the door leaf. The lever or the rod as a force transmission element is supported either on the door leaf or on the frame, depending on the arrangement. Floor door closers are also used, whereby the door drive is arranged in a so-called cement box in the floor area and acts on the door leaf via a lever as a force transmission element. For force transmission, the door drives have a shaft to which the force transmission element is force-locked via a driver. Axle extensions are also used to adapt to the installation conditions.
Der Mitnehmer wird spanabhebend hergestellt und es ist üblicherweise ein Vierkant oder Sechskant daran ausgebildet, um die Kosten durch die aufwendige und langwierige Anfertigung, beispielsweise durch Fräsen, nicht zu hoch werden zu lassen, da die Flächen einzeln bearbeitet werden müssen. Fehler beim Umspannen der Welle oder auch bei der Bearbeitung von nur einer der zu fertigenden Flächen führt zu einem fehlerhaften Teil und erhöhten Ausschussraten.The driver is machined and usually has a square or hexagonal shape on it to avoid the costs of the complex and time-consuming production, for example by milling, becoming too high, as the surfaces have to be machined individually. Errors when clamping the shaft or when machining only one of the surfaces to be manufactured lead to a defective part and increased scrap rates.
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Um eine feinere Abstufung zur Festlegung des Kraftübertragungselements im Bezug zur Welle zu erzielen werden Verzahnungen verwendet. Dadurch können Toleranzen im Türantrieb ausgeglichen werden, und es kann eine Vorspannung des Kraftübertragungselements eingestellt werden, um die Tür mit einem Andruck gegen die Zarge in der Geschlossenstellung zu halten. Die spanabhebende Herstellung ist aufwendig und langwierig. Sie erfordert eine sehr präzise Bearbeitung, da jeder Zahn der Verzahnung einzeln gefertigt werden muss. Dadurch bedingt entsteht eine hohe Fehlermöglichkeit mit den entsprechenden hohen Ausschussraten. In order to achieve a finer gradation for fixing the power transmission element in relation to the shaft, gears are used. This allows tolerances in the door drive to be compensated and a preload of the power transmission element can be set to hold the door in the closed position by pressing it against the frame. Machining is complex and time-consuming. It requires very precise machining, as each tooth of the gear has to be manufactured individually. This results in a high possibility of error with the corresponding high scrap rates.
Bei einem umgeformten Mitnehmer oder einer Verzahnung ist besonders vorteilhaft, dass diese unter Verwendung nur eines Werkzeugs umgeformt werden. Die im Werkzeug ausgebildete Form wird direkt auf die Welle übertragen. Somit können Fehler vermieden werden, wie sie beim spanabhebenden Herstellen einzelner Zähne einer Verzahnung, dem Mitnehmer oder durch das erforderliche Umspannen der Welle entstehen können. Insbesondere wird eine Reduzierung der Fertigungszeit erzielt, da der Mitnehmer und die Verzahnung im Ganzen umgeformt werden kann und nicht in mehreren spanabhebenden Fertigungsgängen hergestellt werden muss.With a formed driver or gearing, it is particularly advantageous that these are formed using only one tool. The shape created in the tool is transferred directly to the shaft. This avoids errors that can occur when machining individual teeth of a gearing, the driver or when the shaft needs to be re-clamped. In particular, production time is reduced because the driver and the gearing can be formed as a whole and does not have to be manufactured in several machining steps.
Durch die Umformung von Mitnehmer und Verzahnung ist eine hohe Güte möglich. Der Rohling kann durch Warmschlagen vorgeformt sein. Durch anschließendes Kaltschlagen erhält die Welle dann ihre endgültige Gestalt, wobei der Werkstoff über seine Streckgrenze hinaus beansprucht wird, was eine Erhöhung der Festigkeit zur Folge hat und enge Fertigungstoleranzen ergibt. Durch die Veränderungen im Materialgefüge, wie die Materialverdichtung, und eine Verfeinerung des Korns, wird der Werkstoff verbessert und eine erhöhte Verschleißfestigkeit erreicht. Durch Fließpressen kann eine verfestigte, besonders saubere Oberfläche erzielt werden.A high quality is possible by forming the driver and gear teeth. The blank can be pre-formed by hot forging. The shaft is then given its final shape by cold forging, whereby the material is stressed beyond its yield point, which increases the strength and results in tight manufacturing tolerances. The changes in the material structure, such as material compaction and a refinement of the grain, improve the material and achieve increased wear resistance. A hardened, particularly clean surface can be achieved by extrusion.
Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel in der Zeichnung anhand der Figuren näher erläutert.In the following, an embodiment is explained in more detail in the drawing using the figures.
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Dabei zeigen:Showing:
Fig. 1 in einer Seitenansicht einen Türschließer; Fig. 1 shows a door closer in a side view;
Fig. 2 einen derartigen Türschließer in geschnittener Darstellung mit einem Fig. 2 such a door closer in section with a
als Vierkant ausgebildeten Wellenende (Stand der Technik);Shaft end designed as a square (state of the art);
Fig. 3 eine Welle eines Türschließers mit einem Mitnehmer (Stand der Fig. 3 a shaft of a door closer with a driver (status of
Technik);Technology);
Fig. 4a einen umgeformten Mitnehmer, in der Seitenansicht; Fig. 4a a formed driver, in side view;
Fig. 4b einen Mitnehmer nach Fig. 4a in der Draufsicht, Fig. 4b a driver according to Fig. 4a in plan view,
Fig. 5a einen weiteren umgeformter Mitnehmer in der Seitenansicht; Fig. 5a shows another formed driver in side view;
Fig. 5b einen Mitnehmer nach Fig. 5a in der Draufsicht. Fig. 5b shows a driver according to Fig. 5a in plan view.
Fig. 1 zeigt einen Türschließer 1 mit einer Welle 2 und einem mit der Welle 2 verbundenen Kraftübertragungselement 6. Derartige Türschließer können auf dem Türblatt einer hier nicht weiter dargestellten Tür festgelegt sein, wobei das Kraftübertragungselement 6 als Gleitarm ausgeführt und über einen Gleitstein in einer an der Zarge festgelegten Gleitschiene geführt sein kann. Üblich sind auch Türschließer 1, bei denen das Kraftübertragungselement 6 zweiteilig über ein Gelenk verbunden ist und an der Zarge festgelegt ist. Möglich ist jeweils auch die umgekehrte Montage, wobei der Türschließer 1 auf der Zarge festgelegt ist. Die Welle 4 kann so ausgeführt sein, dass die Montage des Kraftübertragungselements 6 an beiden Wellenenden möglich ist, wodurch der Türschließer sowohl auf der linken als auch auf der rechten Seite der Tür montiert werden kann.Fig. 1 shows a door closer 1 with a shaft 2 and a force transmission element 6 connected to the shaft 2. Such door closers can be attached to the door leaf of a door not shown here, wherein the force transmission element 6 can be designed as a sliding arm and can be guided via a sliding block in a slide rail attached to the frame. Door closers 1 in which the force transmission element 6 is connected in two parts via a joint and is attached to the frame are also common. In each case, reverse installation is also possible, with the door closer 1 being attached to the frame. The shaft 4 can be designed in such a way that the force transmission element 6 can be installed at both ends of the shaft, which means that the door closer can be installed on both the left and right side of the door.
In der Fig. 2 ist ein herkömmlicher Türschließer 1 dargestellt, mit einer Federanordnung 2 und einem Dämpferkolben 3, welcher mit der Welle 4 zusammenwirkt, wobei die Welle 4 mit einer Verzahnung 8 versehen ist.Fig. 2 shows a conventional door closer 1, with a spring arrangement 2 and a damper piston 3, which cooperates with the shaft 4, wherein the shaft 4 is provided with a toothing 8.
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Wird der Türöffner 1 gemäß Fig. 1 und Fig. 2 betätigt, so wird die Welle 4 durch das am Mitnehmer 5 drehfest verbundene Kraftübertragungselement 6 betätigt, wodurch sich der Dämpferkolben 3 gegen die Federanordnung 2 bewegt und die Federanordnung 2 gespannt wird.If the door opener 1 is actuated according to Fig. 1 and Fig. 2, the shaft 4 is actuated by the force transmission element 6 which is connected to the driver 5 in a rotationally fixed manner, whereby the damper piston 3 moves against the spring arrangement 2 and the spring arrangement 2 is tensioned.
Fig.3 zeigt eine Welle 4 mit einem Ritzel 7, welches einstückig mit der Welle 4 ausgebildet sein kann und mit dem Dämpfungskolben 3 zusammenwirkt. An den Enden der Welle 4 sind Mitnehmer 5 mit Vierkant ausgebildet, welche in herkömmlicher Weise spanabhebend, beispielsweise durch Fräsen oder Stoßen, hergestellt sind. Der Mitnehmer 5 kann auch nur einseitig ausgebildet sein.Fig.3 shows a shaft 4 with a pinion 7, which can be formed in one piece with the shaft 4 and interacts with the damping piston 3. At the ends of the shaft 4, drivers 5 with square edges are formed, which are manufactured in a conventional way by machining, for example by milling or shaping. The driver 5 can also be formed on only one side.
In den Figuren 4a und 4b ist eine durch Umformung hergestellte Verzahnung 8 dargestellt, wobei die Verzahnung 8 stirnseitig am Ende der Welle 4 am Mitnehmer 5 ausgebildet ist. Die Verzahnung 8 ist dabei teilweise an der Stirnfläche und an der Mantelfläche der Welle 4 ausgebildet. Ebenfalls denkbar ist auch eine Ausbildung einer Verzahnung 8, welche nur an der Mantelfläche der Welle 4 ausgebildet wird.Figures 4a and 4b show a toothing 8 produced by forming, wherein the toothing 8 is formed on the front side at the end of the shaft 4 on the driver 5. The toothing 8 is formed partially on the front surface and on the outer surface of the shaft 4. It is also conceivable to form a toothing 8 which is only formed on the outer surface of the shaft 4.
Die Figuren 5a und 5b zeigen eine weitere Ausbildung einer Verzahnung 8'. Die Verzahnung 8' ist dabei an der Stirnseite der Welle 4 ausgebildet.Figures 5a and 5b show a further embodiment of a toothing 8'. The toothing 8' is formed on the front side of the shaft 4.
Es kann der Mitnehmer 5 oder die Verzahnung 8, 81 oder beides durch Umformung hergestellt sein. Die Umformung des Mitnehmers 5 oder der am Mitnehmer 5 festgelegten Verzahnung 8, 8' kann durch Ziehen, Pressen oder Prägen erfolgen oder auch aus einem Rohling durch Kalt- oder Warmschlagen. Es kann auch eine Folge dieser Methoden angewendet werden. Beim Kalt- oder Warmschlagen kann der Rohling auch zuerst durch Warmschlagen vorgeformt sein und dann durch Kaltschlagen seine entgültige Gestalt erhalten. Damit kann der Werkstoff über seine Streckgrenze hinaus beansprucht werden, was eine Erhöhung der Festigkeit zur Folge hat und somit enge Fertigungstolleranzen erlaubt. Bei diesen Schmiede- und Pressverfahren wird im Materialgefüge das Korn verfeinert und das Material verdichtet und somit der Werkstoff verbessert, so dass eine hohe Verschleißfestigkeit entsteht. Durch Fließpressen kann eine verfestigte, besonders saubere Oberfläche erzielt werden. Möglich sind auch weitere Umformme-The driver 5 or the teeth 8, 8 ' or both can be produced by forming. The driver 5 or the teeth 8, 8' fixed to the driver 5 can be formed by drawing, pressing or stamping, or from a blank by cold or hot forging. A sequence of these methods can also be used. With cold or hot forging, the blank can also be pre-formed by hot forging and then given its final shape by cold forging. This allows the material to be stressed beyond its yield point, which increases the strength and thus allows tight manufacturing tolerances. In these forging and pressing processes, the grain in the material structure is refined and the material is compacted, thus improving the material so that it is highly wear-resistant. A hardened, particularly clean surface can be achieved by extrusion. Other forming processes are also possible.
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thoden wie Explosiv- oder Magnetumformverfahren, da durch die Umformgeschwindigkeit die Materialeigenschaft weiter verbessert werden kann.Methods such as explosive or magnetic forming processes, since the material properties can be further improved by the forming speed.
Durch Umformung können neben geraden Verzahnungen 8, 8' auch weitere Verzahnungsarten, beispielsweise mit variierten Flankenwinkeln oder Schrägverzahnungen realisiert werden.In addition to straight gears 8, 8', other types of gears, for example with varied flank angles or helical gears, can be realized by forming.
Für große Türen mit hohen erforderlichen Schließkräften ist darüber hinaus eine Ausbildung der Verzahnung 8, 8' mit anderen Flankenwinkeln ebenso möglich wie auch mit veränderter Anzahl der Zähne, um eine mehr oder weniger feine Abstufung für die Positionierung des Kraftübertragungselements 6 zu erzielen. Zur Clbertragung großer Kräfte kann durch Umformung neben der mechanischen Festigkeit eine hohe Abnutzungsbeständigkeit erreicht werden.For large doors with high closing forces required, it is also possible to design the teeth 8, 8' with other flank angles as well as with a different number of teeth in order to achieve a more or less fine gradation for the positioning of the force transmission element 6. In order to transmit large forces, a high level of wear resistance can be achieved by forming in addition to mechanical strength.
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8,8' Verzahnung8.8' gearing
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|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20031016 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20050119 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20071213 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20100107 |
|
| R071 | Expiry of right | ||
| R071 | Expiry of right |