CH625150A5

CH625150A5 -

Info

Publication number: CH625150A5
Application number: CH1337877A
Authority: CH
Inventors: Erich Tlaker; Harold Gibbs Haseltine
Original assignee: Fellows Corp
Priority date: 1977-01-10
Filing date: 1977-11-03
Publication date: 1981-09-15
Also published as: IT1088110B; DE2749079A1; US4125056A; JPS5388283A; BR7707557A; GB1595641A; JPS5730619B2; FR2376722A1; FR2376722B1; DE2749079C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine mit axial hin und her beweglichem, hydraulisch angetriebenen Stössel, insbesondere zum Stossen von Zahnrädern, mit einem in einem Zylinder verschiebbaren Kolbenteil mit einer ersten und einer zweiten Kolbenfläche, wobei die eine Fläche kleiner ist als die andere, mit einer Druckleitung zum Anschluss einer Druckmittelquelle, mit einer Rückflussleitung zum Zurückleiten des Druckmittels zu der Quelle, mit einem Steuerschieber zur Steuerung der Druckmittelzufuhr zu dem Kolbenteil und mit einer mechanischen Antriebsvorrichtung für den Steuerschieber.

Eine solche Werkzeugmaschine mit hydraulisch angetriebenem Stössel ist bekannt aus der DE-PS 907 241. Bei der bekannten Werkzeugmaschine erfolgt die Steuerung des Steuerschiebers zum abwechselnden Beaufschlagen beider Kolbenseiten mit Druckmittel über eine Steuerwelle, die über ein Zahnrad von dem Stössel selbst angetrieben wird. Verschieden schnelle Arbeitshübe und Rücklaufhübe werden bei dieser bekannten Werkzeugmaschine mit hydraulisch angetriebenem Stössel aufgrund der Tatsache erreicht, dass die wirksamen Kolbenflächen unterschiedlich gross sind. Nachteilig ist dabei, dass das gegenseitige Verhältnis der Hubgeschwindigkeiten nicht einstellbar ist und dementsprechend die hydraulische Antriebsvorrichtung für den Stössel nicht an unterschiedliche Betriebsbedingungen angepasst werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Werkzeugmaschine mit hydraulisch angetriebenem Stössel entsprechend der oben erwähnten Bauart so zu verbessern, dass das Verhältnis zwischen der Arbeitshub- und der Rücklaufhubgeschwindigkeit eingestellt werden kann.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Steuerschieber in einer Stösselbohrung angeordnet und mit dem Stössel hin und her beweglich ist, dass die Druckmittelquelle so angeschlossen ist, dass die erste Kolbenfläche kontinuierlich beaufschlagt ist, dass der Steuerschieber durch die mechanische Antriebsvorrichtung in bezug auf den Stössel verlagerbar ist, um abwechselnd die erste Kolbenfläche mit der zweiten Kolbenfläche über einen ersten Strömungsweg und die zweite Kolbenfläche über einen zweiten Strömungsweg mit der Rückflussleitung zu verbinden, und dass die mechanische Antriebsvorrichtung eine mit konstanter Drehzahl anzutreibende Welle und ein diese mit dem Steuerschieber verbindendes, die Drehbewegung der Welle in eine Hin- und Herbewegung des Steuerschieber umwandelndes, einstellbares Gestänge aufweist, das einen Hebel umfasst, der an einem Ende an dem Steuerschieber angelangt und über eine Einstellvorrichtung mit der Welle verbunden ist, die eine radial zur Wellenachse verstellbare Buchse aufweist.

Dabei kann zum Beispiel entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel die Buchse den Hebel zwischen seinen Enden verschiebbar aufnehmen. Bei dieser Ausführungsform kann man durch Einstellen der Buchse in Radialrichtung zur Wellenachse das Verhältnis der Steuerschiebergeschwindigkeiten in beiden Richtungen und auch die Bewegungsamplitude des Steuerschiebers einstellen. Falls man die Anlenkstelle des Hebels an den Steuerschieber einstellbar macht, kann man dadurch die Endstellungen des Steuerschiebers verstellen. Es ist aber auch möglich, das andere Ende des Hebels in einer weiteren schwenkbaren Buchse zu führen, die parallel zu dem Steuerschieber verstellbar ist. Auch dies bietet die Möglichkeit einer Einstellung der Endstellungen des Steuerschiebers.

Man kann aber auch entsprechend einem anderen Ausführungsbeispiel die Einstellvorrichtung zwischen der Welle und dem Hebel mit Mitteln zum Einstellen der Bewegungsamplitude des Steuerschiebers unabhängig von der Einstellung des Verhältnisses der Steuerschiebergeschwindigkeiten in beiden Richtungen versehen. Um dies zu erreichen, kann man zum Beispiel einen zweiten, zwischen seinen Enden drehbar gelagerten

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Hebel vorsehen, der in der radial zur Wellenachse einstellbaren Buchse geführt und mit dem ersten Hebel über eine doppelte Gleitbuchse einstellbar zusammengefasst ist. Das gleiche Ergebnis lässt sich aber auch erreichen, falls man zum Beispiel einen Schwenkschaft vorsieht, der einen in der radial zur Wellenachse einstellbaren Buchse verschiebbaren ersten Hebelarm sowie einen zweiten Hebelarm aufweist, der an seinem Ende eine zweite Gleitbuchse trägt und wobei der Hebel an seinem anderen Ende in der zweiten Gleitbuchse geführt und zwischen seinen Enden in einer verstellbaren weiteren Gleitbuchse gelagert ist.

In den Zeichnungen ist eine Zahnradstossmaschine mit hydraulisch angetriebenem Stössel dargestellt und wird im folgenden ausführlicher beschrieben, es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht der Zahnradstossmaschine, Fig. 2 eine Seitenansicht der Maschine nach Fig. 1 im gleichen Massstab,

Fig. 3 eine Ansicht im Vertikalschnitt des Stössels (in ver-grössertem Massstab) der Maschine der Fig. 1 und 2, mit einer Betätigungs- und Steuervorrichtung für den Stössel, wobei der Stössel und der Steuerschieber sich am oder in der Nähe des oberen Hubendes befinden und der Steuerschieber eine neutrale Stellung in bezug auf den Stössel einnimmt,

Fig. 4 den Stössel in der gleichen Stellung wie in Fig. 3, jedoch mit nach unten bewegtem Steuerschieber, wie es zum Beginn des Stosshubes der Fall ist, um den Stössel für den Stosshub nach unten zu bewegen,

Fig. 5 den Stössel am unteren Hubende und mit nach oben bewegtem Steuerschieber in bezug auf den Stössel, wodurch der Stössel wieder nach oben bewegt wird zum Ausführen des Rücklaufhubes,

Fig. 6 eine Vertikalansicht eines anderen Gestänges zur Umwandlung der Drehbewegung der Steuerschieberantriebswelle in die hin- und hergehende Bewegung des Steuerschiebers,

Fig. 7 eine Draufsicht des Gestänges nach Fig. 6,

Fig. 8 eine graphische Darstellung zum Vergleich der Bewegungsgeschwindigkeit eines Stössels (insbesondere mit einem Gestänge nach den Fig. 6 und 7) und einer üblichen Betätigungsvorrichtung für eine Zahnradstossmaschine oder eine andere Werkzeugmaschine,

Fig. 9 eine Vertikalansicht eines anderen Ausführungsbeispieles des Gestänges,

Fig. 10 eine Draufsicht des Gestänges nach Fig. 9, wobei einzelne Teile im Horizontalschnitt dargestellt sind,

Fig. 11 eine ähnliche graphische Darstellung wie Fig. 8, zum Vergleich der Bewegungsgeschwindigkeit bei Anwendung eines Gestänges nach den Fig. 9 und 10 mit einer bekannten Betätigungsvorrichtung einer Werkzeugmaschine.

Die Fig. 1 und 2 zeigen die Umrisse einer Zahnradstossmaschine mit einem vertikal auf- und abbeweglichen Stössel 12 (nur in Fig. 1 dargestellt). Eine solche Zahnradstossmaschine hat ein Gestell 14, das auf einem Maschinenbett 16 befestigt ist, welches seinerseits am Boden verankert ist, und das ausser dem Maschinengestell 14 auch noch eine Arbeitsraumverkleidung 18 trägt. Innerhalb der Arbeitsraumverkleidurg ist ein Werkstücktragtisch 20 befestigt, der zur Befestigung des Werkstückes in bezug auf den Stössel 12 dient.

Das Werkzeug 22 ist am unteren Ende des Stössels 12 befestigt zum Stossen der Zahnradzähne in einem am Tisch 20 befestigten Werkstück bei vertikaler Auf- und Abbewegung des Stössels. Entsprechend dem üblichen Zahnradstossverfah-ren ist ein Umlaufantriebsmotor 21 (siehe Fig. 1 ) über ein geeignetes Vorgelege (nicht dargestellt) an den Stössel 12 und an den Arbeitsstücktragtisch 20 angeschlossen, um die relative Drehbewegung zwischen denselben durchzuführen während der Auf- und Abbewegung des Stössels in bezug auf den Tragtisch. In weiterer Übereinstimmung mit dem bekannten Verfahren ist ein Vorschubmotor 23 (siehe Fig. 2) über ein geeignetes Vorgelege (nicht dargestellt) an den Tisch 20 angeschlossen, um denselben horizontal nach vorne und nach hinten in bezug auf den Stössel zu bewegen, um die Spanstärke während des Betriebs der Maschine einzustellen.

In den Fig. 1 und 2 ist ausserdem ein Steuerpult 24 dargestellt, das mit Druckknc-pfen für die Steuerung der Zahnradstossmaschine 10 versehen ist zur Programmation und Anwendung der elektrischen Steuerung der zum Betrieb der Spjndel und der Maschine benutzten hydraulischen Anlage. In den Fig. 1 und 2 ist auch ein verkleideter Aufbau 26 vorgesehen für die Vorrichtung zum Antrieb und zur Betätigung des Steuerschiebers des Stössels 12 der Zahnradstossmaschine 10, wobei der Antriebsmotor i ur die Vorrichtung bei 25 dargestellt ist. Des weiteren ist eine Motorpumpe 27, siehe die Fig. 1 und 2, vorgesehen zur Zuführung von Kühlmittel an die Arbeitsstelle, und in Fig. 2 ist auch eine Motorpumpe 29 dargestellt zur Zuführung von Hydraulikfluid unter Druck zum Maschi-nenstössel, welches Fluid später zu der Fluidquelle oder dem Tank durch die Rückflussleitung 60 zurückgelangt.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, ist der Stössel 12 in einem Gehäuse 30 angeordnet, das in dem Maschinengestell 14 für eine begrenzte Schwenkbewegung um eine horizontale Achse auf gegenüberliegenden Stummelwellen 32, 32 gelagert ist. Der untere Endteil des Gehäuses 30 hat vorzugsweise einen im wesentlichen rechteckigen Horizontalquerschnitt und es hat eine mittlere, vertikale Bohrung, in der ein Zylinder 34 befestigt ist. Das obere Ende des Zylinders 34 ist durch einen Deckel 36 verschlossen, der eine mittlere Öffnung hat zur Aufnahme eines Teiles des Stössels 12, das untere Ende des Stössels ragt nach unten aus dem Zylinder 34 und dem Gehäuse 30 hinaus. Dieses untere Ende des Stössels 12 trägt das Schneidwerkzeug 22, wie schon vorher erwähnt wurde.

Der Stössel hat einen Kolbenteil 38, der in dem Zylinder 34 gleiten kann. Der Kolbenteil 38 hat eine untere Fläche 40 mit verhältnismässig kleinem Flächeninhalt, die von dem Hydraulikfluid unter Druck zu beaufschlagen ist, um den Stössel-kolben nach oben zu bewegen, und der Kolbenteil 38 hat eine obere Fläche 42 mit grösserem Flächeninhalt, die durch Hydraulikfluid zu beaufschlagen ist, um den Stösselkolben nach unten zur Ausführung des Stosshubes zu drücken. Der Stössel ist hohl, das heisst er hat eine axiale, vertikale Bohrung und er hat einen nach oben ragenden Teil 44, die in eine zweiteilige Führung mit den Bauteilen 46 und 48 hineinragt. Das obere Ende der Stösselverlängerung 44 hat ein Gewinde, auf welches eine Mutter 50 aufgeschraubt ist zur Befestigung der Spindel 12 an dem Führungsbauteil 46. Die Berührungsflächen der Führungsbauteile 46 und 48 können geradlinig oder schraubenförmig sein, so dass bei vertikaler Auf- und Abbewegung des Stössels mit dem Führungsbauteil 46 in bezug auf den Führungsbauteil 48 keine Relativbewegung in bezug auf den Bauteil 48 auftreten kann oder in bezug auf den Führungsbauteil 48 drehen kann, falls schraubenförmige Führungsflächen vorgesehen sind. Geradlinige Führungsflächen werden offensichtlich benutzt, falls das Werkzeug 22 und der Stössel 12 eine Geradverzahnung stossen sollen, und schraubenförmige Führungsflächen werden benutzt, falls mit dem Stössel und dem Werkzeug 22 eine Schrägverzahnung hergestellt werden soll.

Die zweiteilige Führung 46,48 ist in der vertikalen Bohrung einer Führungsbuchse 52 befestigt, die ihrerseits an einem Zahnrad 54 befestigt ist, so dass der Stössel und die Führung mit dem Zahnrad um seine Vertikalachse drehen können. Das Zahnrad 54 gehört zu dem Vorgelege, das in zeitlich gesteuertem Zusammenhang mit dem Werkstücktragtisch 20 durch den Drehvorschubmotor 21 angetrieben wird, wie nach dem üblichen Zahnradstossverfahren bekannt ist.

Wie schon vorher erwähnt, ist eine Leitung vorgesehen zum Anschluss einer Quelle von Hydraulikfluid unter Druck

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zur Betätigung des Stösselkolbens 38. Eine Druckleitung 56 ist an die Motorpumpe 29 angeschlossen und verläuft durch den Zylinder 34, um kontinuierlich Hydraulikfluid unter Betriebsdruck in die ringförmige Zylinderkammer 58 auf der Seite der kleinen Fläche 40 des Stösselkolbens 38 einzuleiten. Eine Rückflussleitung 60 ist über das Innere des Gehäuses 30 und über Bohrungen 62, 62 mit der Bohrung des Stössels 12 oberhalb des Kolbenteiles 38 und des Zylinderdeckels 36 verbunden.

Wie im folgenden noch ausführlicher beschrieben wird, ist ein vertikal auf- und abbeweglicher Steuerschieber 63 längs der vertikalen Achse des Stössels 12 in seiner Bohrung vorgesehen, um durch die Stösselbohrung gebildete Strömungswege abwechselnd zu öffnen und zu schliessen. Ein erster Strömungsweg ist mit 64 bezeichnet und ist vorgesehen zur Strömung zwischen der ringförmigen Kolbenkammer 58 und einer ringförmigen Kolbenkammer 66 auf der oberen Seite des Kolbens 38 und über der oberen, grösseren Fläche 42 des Kolbens. Horizontale Bohrungen 68, 68 sind vorgesehen zur Strömung aus der Kammer 58 in den ersten Strömungsweg 64 und ähnliche horizontale Bohrungen 70, 70 sind vorgesehen zur Strömung zwischen der Kammer 66 und dem ersten Strömungsweg. Ein zweiter Strömungsweg ist durch die Zylinderbohrung gebildet und mit 72 bezeichnet. Dieser Strömungsweg 72 dient zur Strömung des Hydraulikfluides aus der oberen Kolben- und Zylinderkammer 66 zu den Bohrungen 62, 62 und in die Rückflussleitung 60. Die Strömung durch den ersten und den zweiten Strömungsweg 64 und 72 wird durch Bewegung des beschriebenen Schiebers 63 gesteuert.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, hat der Steuerschieber 63 einen nach oben ragenden Schaft 74 mit einem Gewindeendteil, der aus der axialen Bohrung des Stössels 12 hinausragt. Ein Ausführungsbeispiel der Betätigungsvorrichtung des Steuerschiebers 63 ist in Fig. 3 insgesamt mit 76 bezeichnet und hat eine Welle 78, die im Uhrzeigersinn angetrieben wird, wie in der Fig. dargestellt ist. (In der Zeichnung ist die Vorrichtung 76 um 90 Grad gegenüber ihrer wirklichen Lage dargestellt. Das heisst, in Wirklichkeit ist die Achse der Welle 78 parallel zur Zeichenebene und nicht senkrecht in bezug auf dieselbe, wie in Fig. 3 dargestellt ist.)

Die Vorrichtung 76 hat auch einen Hebel 80, der an einem Ende bei 82 schwenkbar an einer Konsole 84 angelenkt ist, welche auf dem Gewindeendteil am oberen Ende des Schaftes 74 aufgeschraubt ist. Die Stellung der Konsole 84 auf dem Schaft 74 kann man verändern durch Lösen der Sicherungsmutter 86 und durch Rotation des Steuerschiebers 63, bevor die Sicherungsmutter 86 wieder gegen die Konsole angeschraubt wird. Etwa in der Mitte zwischen ihren beiden Enden ist der Hebel 80 in einer Buchse 88 axial verschiebbar und in der Nähe ihres anderen Endes ist der Hebel in einer weiteren Buchse 90 verschiebbar. Die mittlere Buchse 88 ist an einem Träger 92 befestigt, der seinerseits schwenkbar auf einem Schlitten 94 befestigt ist, welcher in einer Führung 98 am Ende der Welle 78 hin und her verschiebbar ist, wie durch den doppelten Pfeil 96 angedeutet ist. Der Schlitten wird mittels einer Stellschraube 100 in bezug auf die Welle 78 eingestellt zur Einstellung der Exzentrizität oder des Abstandes eines Punktes 102 auf der Achse des Hebels 80 von der Achse 104 der Welle 78. Die Stelle 102 liegt am Schnittpunkt der Achse des Hebels 80 und der Mittellinie des Schlittens 94 längs seiner Einstellführung 96.

Die Buchse 90 ist auch in einem Träger 104 angeordnet, der schwenkbar auf einem Schlitten 106 befestigt ist, welcher in Vertikalrichtung in einer Führung 108 einer Konsole 110 eingestellt werden kann, die an einem Teil des Maschinenrahmens 14 befestigt ist.

Der Schlitten 106 wird nach oben und nach unten eingestellt durch einen Kolben 112, der in einem Zylinder 114 verschiebbar ist. Ein Punkt 116 befindet sich auf der Achse des Hebels 80 an seinem Schnittpunkt mit der vertikalen Einstellachse des Schlittens 106.

Falls bei dem beschriebenen Aufbau die Welle 78 im Uhrzeigersinn, siehe Fig. 3, durch den Antriebsmotor 25 (Fig. 1) des Gestänges in Rotation versetzt wird, so wird der Steuerschieber 63 in Vertikalrichtung verstellt. In Fig. 3 ist der Steuerschieber in seiner obersten Lage dargestellt, und wie in Folge der dargestellten Stellung der Bauteile des Gestänges 76 ersichtlich ist, erfolgt der Abwärtshub des Steuerschiebers durch Rotation der Welle 78 um einen Winkel (a), und der Rückhub erfolgt durch Rotation der Welle um einen Winkel (b). Man kann erkennen, dass der Winkel (a) wesentlich grösser als 180 Grad und dass der Winkel (b) wesentlich kleiner als 180 Grad ist. Falls dementsprechend die Welle 78 mit konstanter Geschwindigkeit umläuft, so dauert der Abwärtshub des Steuerschiebers wesentlich länger als sein Rückhub oder seine Aufwärtsbewegung.

Das Verstellmass oder die Amplitude des Ventilhubes wird eingestellt durch Einstellung der Exzentrizität des Punktes 102 in bezug auf die Achse 104 der Welle 78. Das heisst, falls das Exzentrizitätsmass des Punktes 102 verringert wird durch Einstellung des Schlittens 94, wird die Hubamplitude des Steuerschiebers 63 verringert. Die Stellung des Steuerschiebers 63 am oberen Ende und am unteren Ende seines Hubes wird eingestellt durch vertikale Verstellung des Schlittens 106 mittels des Kolbens 112, wodurch die vertikale Lage des Schwenkpunktes 116 des Hebels 80 verändert wird. Wie schon erwähnt, können die obere Endlage und die untere Endlage des Ventiles 63 des weiteren eingestellt werden durch Lösen der Sicherungsmutter 86 und Rotation des Schaftes 74 in der Gewindekonsole 84. Wie noch beschrieben wird, folgt der Stössel dem Steuerschieber 63 nach unten und nach oben und die Amplitude des Steuerschiebers sowie die obere und die untere Endlage des Steuerschiebers werden verändert zum Einstellen des geeigneten Stösselhubes für Werkstücke unterschiedlicher Höhe oder Dicke.

Falls die Amplitude des Steuerschieberhubes oder seiner Auf- und Abbewegung verringert wird durch Herabsetzen des Exzentrizitätsmasses des Punktes 102 in bezug auf den Punkt 104, so gleichen sich die Winkel (a) und (b) allmählich aus Das heisst, die Geschwindigkeit des Abwärtshubes des Steuerschiebers und der Spindel gleicht sich stärker der Geschwindigkeit des Rückhubes an, falls die Welle 78 mit konstanter Drehzahl angetrieben wird. Die Einstellbarkeit der Amplitude der Steuerschieber- und Stössel-Aufundabbewegung ist wesentlich, was die Lebensdauer des Werkzeuges anbelangt. Das heisst, eine Verzögerung des Abwärtshubes oder Arbeitshubes verlängert die Lebensdauer des Werkzeuges im Vergleich zu der zu erwartenden Lebensdauer bei einer konventionellen Maschine, ohne jedoch die Produktionsgeschwindigkeit zu verzögern, da der Rückhub schneller erfolgen kann als in konventionellen Maschinen. Dementsprechend kann bei einer Maschine mit einem Stössel entsprechend dieser Erfindung die Produktionsgeschwindigkeit gesteigert werden und dabei hat das Werkzeug die gleiche Lebensdauer wie das Werkzeug in einer konventionellen Maschine, oder die Lebensdauer des Werkzeuges kann vergrössert werden bei gleicher Produktionsgeschwindigkeit wie in einer konventionellen Maschine. Dies ist natürlich dadurch bedingt, dass die Lebensdauer des Werkzeuges wesentlich verlängert wird bei einer Herabsetzung der Geschwindigkeit des Arbeitshubes.

Zur Beschreibung der Betriebsweise des Stössels sei angenommen, dass die Vorrichtung 76 stillsteht, der Hubantriebsmotor abgeschaltet ist und kein Hydraulikfluid zugeführt wird. Gleichfalls wird angenommen, dass die Vorrichtung 76 sich in der Stellung nach Fig. 3 befindet, wobei der Steuerschieber 63 seine obere Hubstellung einnimmt. Unter diesen Bedingungen

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bewirkt das Gewicht des Stössels 12 eine Abwärtsbewegung desselben aus der Stellung nach Fig. 13, bis eine Schulter 118 der hohlen Spindel sich auf einen Sprengring 120 aufsetzt, der am unteren Ende des Steuerschiebers 63 befestigt ist. In einer solchen Stellung des Stössels in bezug auf den Steuerschieber sind die Bohrungen 68, 68 durch den Steuerschieber 63 geschlossen und verhindern eine Strömung des Hydraulikfluides aus der Ringkammer 58 an der unteren Seite des Stösselkolbens 38 in den ersten Strömungsweg 64.

Falls dann Hydraulikfluid unter dem Druck Ps von der Flu-idquelle mittels der Motorpumpe 29 in die Leitung 56 gefördert wird, so gelangt das Fluid in die Ringkammer 58 und beaufschlagt die untere oder erste Kolbenfläche 40 kleineren Flächeninhaltes und hebt den Stössel 12 in bezug auf den Steuerschieber 63 an. Die Aufwärtsbewegung des Stössels dauert an, bis die Bohrungen 68, 68 geöffnet sind, damit Hydraulikfluid in dem ersten Strömungsweg 64 und dann durch die Bohrungen 70, 70 in die Kammer 66 auf der oberen Seite des Stösselkolbens 38 gelangt. Das Hydraulikfluid beaufschlagt in der Kammer 66 die zweite Kolbenfläche 42 grösseren Flächeninhalts, und falls ein ausreichender Druck in der Kammer 66 zur Beaufschlagung der Fläche 42 erreicht ist, so wird der Stössel abwärts bewegt. Die nach unten wirkende hydraulische Kraft summiert sich mit dem Gewicht des Stössels und dieser bewegt sich abwärts bis in eine Stellung, in welcher ein Ausgleich erreicht ist zwischen seinem Gewicht und der nach unten wirkenden Hydraulikkraft sowie der ihn nach oben belastenden Hydraulikkraft. Diese Gleichgewichtsstellung des Stössels in bezug auf den Steuerschieber ist in Fig. 3 dargestellt. Die Fig. 3 zeigt auch die Stellung des Steuerschiebers und des Stössels am oberen Hubende, unmittelbar vor Beginn des Stosshubes.

Falls nun der Antriebsmotor 25 des Gestänges 76 eingeschaltet wird, so dreht sich die Welle 78 zuerst im Uhrzeigersinn um den Winkel (a), wodurch der Steuerschieber 63 nach unten verstellt wird. Durch diese Anfangsbewegung des Steuerschiebers 63 nach unten wird er in bezug auf den Stössel 12 bewegt und in die Stellung nach Fig. 4 gebracht. In dieser Stellung sind die Bohrungen 68, 68 geöffnet, damit das Hydraulikfluid aus der Kammer 58 und von der Fläche 40 in den ersten Strömungsweg 64 gelangen kann, wobei ein Druckabfall in dem ersten Strömungsweg erzeugt wird. Dieser geringe Druck wird zu der grösseren, zweiten Fläche 42 geführt, und infolge dieser grösseren Fläche überwiegt die Hydraulikkraft auf der oberen Seite des Stösselkolbens 38 den hydraulischen Widerstand an der unteren Seite des Kolbens und bewegt den Stössel nach unten, der somit der Bewegung des Steuerschiebers 63 folgt. Es erfolgt eine negative hydraulische Rückführung, da bei Abwärtsbewegung des Steuerschiebers der Stössel sich in gleicher Richtung bewegt und somit ein Verschliessen der Verbindung zwischen der Kammer 58 und dem ersten Strömungsweg 64 zu erreichen versucht. Der Öffnungsgrad zwischen der Kammer und dem ersten Strömungsweg an den Bohrungen 68, 68 wird durch den Zufuhrdruck Ps, die Abwärtsgeschwindigkeit des Steuerschiebers 63 und den zur Verfügung stehenden Druckabfall für die Strömung aus der Kammer 58 in den ersten Strömungsweg 64 geregelt. Das erforderliche hydraulische Fluidvolumen für den Abwärtshub des Stössels ist gleich dem Flächeninhalt der Fläche 42 minus den Flächeninhalt der Fläche 40 mal der linearen Verstellung des Stössels.

Währenddem der Stössel 12 und das Werkzeug 22 der Abwärtsbewegung des Steuerschiebers 63 folgen, wird eine Stellung erreicht, in welcher das Werkzeug das Werkstück berührt und somit einen Widerstand gegen weitere Abwärtsbewegung des Stössels erfährt. Dabei steigert die Nacheilung des Stössels in bezug auf den Steuerschieber 63 die Öffnung zwischen den Bohrungen 68, 68 und der ersten Kammer 64. Infolgedessen verringert sich der Druckabfall der Hydraulikfluid-strömung aus der Kammer 58 in den ersten Strömungsweg und somit steigt der Druck in der Kammer 66 auf der oberen Seite des Kolbens 38, um die Hydraulikkraft zur Abwärtsbewegung des Stössels zu vergrössern. Diese vergrösserte Hydraulikkraft gewährleistet die erforderliche Arbeitskraft, welche benötigt wird zur Bewegung des Werkzeuges, um den Arbeitshub durchzuführen, wozu ein ausreichend hoher Druck Ps gewählt wurde.

Falls der Steuerschieber 63 das Ende seines Abwärtshubes erreicht, nimmt seine Geschwindigkeit ab und fällt bis auf Null am unteren Hubende. Während der Verzögerung dieser Geschwindigkeit erfolgt eine Relativbewegung zwischen dem Steuerschieber 63 und dem Stössel 12, wodurch die Öffnung zwischen den Bohrungen 68, 68 und dem ersten Strömungsweg 64 sich verringert, und somit steigt der Druckabfall zwischen der Kammer 58 und dem ersten Strömungsweg zur Verringerung der auf die Fläche 42 ausgeübten Hydraulikkraft zur Abwärtsbewegung des Stössels. Aus diesem natürlichen Vorgang oder Phänomen kann man erkennen, dass es vorteilhaft ist, den Hub des Steuerschiebers und des diesem folgenden Stössels so einzustellen, dass die Abwärtsbewegung des Stössels wesentlich vor dem Erreichen des Werkstückes durch das Werkzeug beginnt und nicht beendet wird, bis das Werkzeug sich bis wesentlich unterhalb das Werkstück bewegt hat. Dies gewährleistet eine gleichförmigere Geschwindigkeit des Stössels und des Werkzeuges, währenddem das Werkzeug sich durch das Werkstück bei seiner Abwärtsbewegung oder seinem Arbeitshub bewegt. Wenn der Steuerschieber 63 und der diesem folgende Stössel 12 das Ende des Abwärtshubes erreichen, so ändern sich ihre relativen Positionen aus der Anordnung nach Fig. 4 und gelangen in diejenige nach Fig. 3 zurück, wobei die relativen Positionen nach Fig. 3 am Ende des Aufwärtshubes erreicht werden.

Bei weiterer Rotation der Welle 78 wird dann der Steuerschieber 63 angehoben und bewegt sich nach oben in bezug auf die Spindel 12 in Richtung zu der Stellung nach Fig. 5. Bei Aufwärtsbewegung des Steuerschiebers 63 in bezug auf den Stössel 12 wird die Verbindung zwischen der Kammer 58 und dem ersten Strömungsweg 64 durch den Steuerschieber geschlossen, der auch die Verbindung zwischen der Kammer 66 und dem zweiten Strömungsweg 72 öffnet, der zur Rückflussleitung 60 führt, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Der Stössel 12 folgt dem Steuerschieber 63, da Hydraulikfluid unter dem Druck Ps die untere oder erste Fläche 40 des Kolbens beaufschlagt und den Stössel nach oben drückt. Dementsprechend folgt der Stössel dem Steuerschieber nach oben, wie bei der Abwärtsbewegung, jedoch erfolgt die Aufwärtsbewegung wesentlich rascher, da sie innerhalb des kleineren Winkels (b) während einer Umdrehung der Welle 78 erfolgt, wie schon oben beschrieben wurde. Der Rückflussdruck des Hydraulikfluides kann zum Beispiel dem atmosphärischen Druck entsprechen, er ist jedoch in jedem Fall wesentlich geringer als der Zufuhrdruck. Hydraulikfluid, das sich am hohlen unteren Ende des Stössels 12 sammelt, kann durch eine mittlere Bohrung 122 in dem Steuerschieber und durch Querbohrungen 124 in dem zweiten Strömungsweg 72 entweichen und gelangt somit auch zur Rückflussleitung 60.

Aus der obigen Beschreibung folgt, dass der Steuerschieber 63 als Stellschieber für den Stössel 12 dient. Das heisst, falls der Steuerschieber sich in einer Richtung bewegt, so folgt der Stössel auch in dieser Richtung, und zwar unabhängig von dem Aufbau der benutzten Vorrichtung zur Hin- und Herbewegung des Steuerschiebers. Im Zusammenhang mit der Beschreibung der Vorrichtung 76 wurde schon erwähnt, dass bei Vergrösse-rung der Amplitude des Steuerschieberhubes das Verhältnis der Rücklaufhubgeschwindigkeit zur Arbeitshubgeschwindigkeit steigt und bei Verringerung der Amplitude das Verhältnis

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Ein anderes Gestänge zum Antrieb des Steuerschiebers ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt und insgesamt mit 130 bezeichnet. Mit diesem Gestänge erhält man ein konstantes Verhältnis zwischen der Rücklaufhubgeschwindigkeit und der Arbeitshubgeschwindigkeit für den gesamten Verstellbereich der Ventilhubamplitude. Die Vorrichtung 130 ist jedoch einstellbar zum Wählen des Verhältnisses zwischen den Geschwindigkeiten des Rücklaufhubes und des Arbeitshubes.

Wie in dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel hat die Vorrichtung 130 eine Welle 132, die drehbar in einem Teil des Maschinengestelles 14 (siehe Fig. 7) gelagert ist und die mit konstanter Geschwindigkeit durch den Antriebsmotor 25 anzutreiben ist. Das Ende der Welle 132 ist mit einem kreisförmigen Flansch 134 versehen, der in seiner Stirnfläche eine diametrale Führung 136 hat zur Aufnahme eines Kurbelstiftes 138. Der Kurbelstift kann in jeder eingestellten Stellung in der Führung 136 befestigt werden, um seinen Abstand oder seine Exzentrizität von der Achse 140 der Welle 132 festzulegen. Wie aus der folgenden Beschreibung hervorgeht, kann durch diese Einstellung der Exzentrizität des Kurbelstiftes das Verhältnis der Geschwindigkeit des Rücklaufhubes zu dem Arbeitshub gewählt werden.

Der Kurbelstift 138 trägt eine erste drehbar angeordnete Gleitbuchse 142, in der ein erster Hebelarm 144 eines ersten zweiarmigen Hebels 146 gleiten kann, der in dem Maschinengestell 14 drehbar gelagert ist. Falls die Welle 132 mit konstanter Geschwindigkeit dreht, gleitet der Hebelarm 144 axial in der Schwenkbuchse 142, und auf diese Weise erhält man eine ungleichförmige Winkelgeschwindigkeit des ersten Hebels 146.

Der erste Hebel 146 trägt auch einen zweiten Hebelarm 148, der in der dargestellten Ausführungsform parallel zu dem ersten Hebelarm 144 ist. Der Hebelarm 148 ist frei axial verschiebbar in einem Teil einer zweiten Gleitbuchse 150. Die zweite Gleitbuchse 150 ist an einer Stelle längs der Länge eines ersten Hebelarms 152 eines zweiten zweiarmigen Hebels 154 befestigt. Der zweite Hebelarm 156 des Hebels 154 ist in einer dritten Gleitbuchse 158 axial verschiebbar, die schwenkbar an einem Gabelkopf od.dgl. 160 befestigt ist, welcher seinerseits an dem nach oben ragenden Teil des Schaftes 74 des Steuerschiebers 63 einstellbar befestigt ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Hebelarme 152 und 156 parallel zueinander und verlaufen in entgegengesetzten Richtungen. Durch Einstellung der Position der zweiten Gleitbuchse 150 längs dem Hebelarm 152 kann man die Hubamplitude des Steuerschiebers und damit des Stössels einstellen.

Durch Einstellen der Position der ersten Gleitbuchse 142 in bezug auf die Achse 140 der Welle 132 wird das Verhältnis der Arbeitshubgeschwindigkeit zur Rücklaufhubgeschwindigkeit für den Steuerschieber und den Stössel eingestellt, jedoch bleibt dieses Geschwindigkeitsverhältnis für jede Hubamplitude erhalten, die eingestellt wird durch Einstellung der Position der zweiten Gleitbuchse 150 längs dem Hebel 152. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, falls die Welle 132 mit konstanter Geschwindigkeit rotiert (im Gegenuhrzeigersinn, wie nach Fig. 6), erfolgt der Arbeitshub des Steuerschiebers und des Stössels während dem Winkel A, und der Rücklaufhub erfolgt während der Bewegung der Welle 132 längs dem Winkel A2. Das Verhältnis der Winkel A! zu A2 ist bestimmend für das Verhältnis der Geschwindigkeiten. Wenn der Abstand zwischen der Gleitbuchse 142 und der Achse 140 verhältnismässig gross ist, wird der grösste Teil der Dauer eines Arbeitsspieles benutzt für den Arbeitshub längs dem Winkel A ], und eine verhältnismässig kleine Zeit der Dauer des Arbeitsspieles wird benutzt für den Rücklaufhub längs dem Winkel A2, und dieses Verhältnis bleibt erhalten für jede Hubamplitude, wie durch die zweite Gleitbuchse auf dem Hebelarm 152 eingestellt ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Achsen der Welle 132, der Schwerpunkt des Hebels 146 und der Schwenkpunkt des Hebels 154 alle in der gleichen Ebene, jedoch kann man auch den Schwenkpunkt des Hebels 146 in irgendeine parallele Lage um die Achse der Welle 132 und den Schwenkpunkt des Hebels 154 in irgendeine parallele Lage um den Schwenkpunkt des Hebels 146 einstellen. Bei einer solchen anderen Anordnung der Hebel in bezug aufeinander bleibt die Grundbewegung der Vorrichtung unverändert, so lange die gleichen Hebelverhältnisse beibehalten werden.

Die Fig. 8 ist eine graphische Darstellung zum Vergleich der Arbeits- und Rücklaufhubgeschwindigkeiten bei einem bekannten, kurbelgetriebenen Stössel mit den Arbeits- und Rücklaufhubgeschwindigkeiten eines Stössels, die durch die er-findungsgemässe Vorrichtung nach den Fig. 6 und 7 gesteuert wird. Aus der Fig. ist ersichtlich, dass die Geschwindigkeitskurve 162 für einen bekannten zahnradgetriebenen Stössel im wesentlichen sinusförmig ist. Das heisst, auf einer Skala von 200 nimmt während einer Kurbelbewegung von 180 Grad für den Arbeitshub die Geschwindigkeit zu von Null bis etwa 160 und fällt dann wieder auf Null ab. Während des Rücklaufhubs nimmt die Geschwindigkeit wieder zu von Null bis etwa 160 und fällt dann wieder auf Null ab. Entsprechend der Kurve 164, die für die erfindungsgemässe Vorrichtung nach den Fig. 6 und 7 gilt, steigt die Geschwindigkeit des Steuerschiebers während dem Abwärtshub oder dem Arbeitshub von Null bis auf weniger als 100 und fällt dann auf Null zurück nach einer Wellenbewegung von etwa 240 Grad. Während den restlichen 120 Grad der Drehbewegung der Welle steigt die Geschwindigkeit von Null bis auf über 200 und fällt dann auf Null zurück.

In den Fig. 9 und 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 166 zur Aufundabbewegung des Steuerschiebers des Stössels dargestellt. Auch diese Vorrichtung hat eine Welle 168, die drehbar in einem Teil des Maschinengestelles 14 gelagert ist und mit konstanter Drehzahl angetrieben wird. Ein kreisförmiger Flansch 170 ist am vorderen Ende der Welle 168 angeordnet und der Flansch hat eine diametrale Führung 172, in der ein Schlitten 174 einstellbar ist. Der Schlitten 174 trägt eine schwenkbare erste Gleitbuchse 176, in der ein erster Hebelarm 178 verschiebbar ist. Wie in dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 und 7 kann man durch Verändern der Position des Schlittens 174 in der Führung 162 den Abstand oder die Exzentrizität des Mittelpunktes der Gleitbuchse 176 von der Achse der Welle 168 einstellen zur Veränderung des Verhältnisses der Rücklaufhubgeschwindigkeit zur Arbeitshubgeschwindigkeit. Der Drehwinkel der Welle 168, während welchem der Rücklaufhub erfolgt, ist mit A2 bezeichnet und der Drehwinkel des Kurbelschaftes 168, während welchem der Arbeitshub erfolgt, ist wesentlich grösser und mit Aj bezeichnet.

Der erste Hebelarm 178 ist an einem Schwenkschaft 180 befestigt, der auch einen zweiten Hebelarm 182 trägt. Der zweite Hebelarm 182 hat an seinem freien Ende eine drehbar gelagerte zweite Gleitbuchse 184, in der ein länglicher Hebel 186 axial verschiebbar ist. Ein Ende dieses länglichen Hebels 186 ist schwenkbar an einer Mutter 188 befestigt, die auf die obere Verlängerung 74 des Steuerschiebers 63 aufgeschraubt ist. Eine dritte Gleitbuchse 190 sitzt auch auf dem länglichen Hebel 186 für Axialbewegung zwischen den Enden des Hebels. Die Buchse 190 ist schwenkbar gelagert an einem Schlitten 192, der in einer Führung 194 eines Gehäuses 196 beweglich und feststellbar ist. Der Mittelpunkt der Schwenkbuchse 190 bestimmt den Schwenkpunkt 198 für den länglichen Hebel 186. Durch Einstellen der Lage der Gleitbuchse 190 längs der Führung 194 kann die Amplitude der Steuerschieber- und Stös-

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selbewegung eingestellt werden. Das Gehäuse 196 ist vorzugsweise an einer Schwenkwelle 200 befestigt, so dass die Winkelstellung des Gehäuses 196 um die Achse 200 verstellbar ist zum Anheben oder Absenken des Hebelschwenkpunktes 198. Auf diese Weise kann man die Stellung des Steuer- s schiebers 63 an dem oberen Ende und an dem unteren Ende seines Hubes verändern.

Falls die Welle 168 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit dreht, so bewegen sich die Hebelarme 178 und 182 mit nicht gleichförmigen Winkelgeschwindigkeiten infolge der veränder- io liehen effektiven Länge des Hebelarmes 178 in der Gleitbuchse 176. Falls der Hebelarm 182 aus seiner Endlage in Richtung zum Mittelpunkt seiner bogenförmigen Bewegung gedreht wird, so wird der Teil des länglichen Hebels 186 zwischen dem Drehpunkt 198 und der Mutter 188 allmählich kür- 15 zer. Auf diese Weise erhält man eine zusätzliche Verzögerung der linearen Geschwindigkeit des Steuerschiebers 63 und des Stössels 12 ausser der Verzögerung infolge der Winkelgeschwindigkeit des Hebelarmes 182.

Die Einstellung der Hublänge kann wie beschrieben vorgenommen werden durch Verstellung der Gleitbuchse 190 in der Führung 194. Das gleiche Ergebnis erhält man auch durch Festhalten der Gleitbuchse 190 in seiner Stellung in der Führung 194 und durch Verstellen der Gleitbuchse 184 auf dem Hebelarm 182 in Richtung zur Achse der Welle 168 oder von derselben weg. Ausserdem kann man eine Verstellbarkeit der Buchse 190 in Vertikalrichtung nach unten und nach oben vorsehen anstelle seiner Winkelverstellbarkeit durch Bewegung des Gehäuses 196 um die Achse des Schaftes 200.

Das Geschwindigkeitsdiagramm nach Fig. 11 zeigt die Geschwindigkeitskurve 202 der Vorrichtung nach den Fig. 9 und 10 zum Vergleich mit der konventionellen Geschwindigkeitskurve 162 bei mechanischem Kurbelantrieb des Stössels. Es ist ersichtlich, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung eine wesentliche Steigerung der Geschwindigkeit in dem Rücklaufhubteil der Kurve 202 gewährleistet, während die Geschwindigkeitsveränderung in dem Arbeitshubteil der Kurve nur minimal ist.

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3 Blatt Zeichnungen

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PATENTANSPRÜCHE

1. Werkzeugmaschine mit axial hin und her beweglichem, hydraulisch angetriebenem Stössel, insbesondere zum Stossen von Zahnrädern, mit einem in einem Zylinder verschiebbaren Kolbenteil mit einer ersten und einer zweiten Kolbenfläche, wobei die eine Fläche kleiner ist als die andere, mit einer Druckleitung zum Anschluss einer Druckmittelquelle, mit einer Rückflussleitung zum Zurückleiten des Druckmittels zu der Quelle, mit einem Steuerschieber zur Steuerung der Druckmittelzufuhr zu dem Kolbenteil und mit einer mechanischen Antriebsvorrichtung für den Steuerschieber, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (63) in einer Stössel-bohrung angeordnet und mit dem Stössel (12) hin und her beweglich ist, dass die Druckmittelquelle so angeschlossen ist, dass die erste Kolbenfläche (40) kontinuierlich beaufschlagt ist, dass der Steuerschieber durch die mechanische Antriebsvorrichtung (76; 130; 166) in bezug auf den Stössel (12) verlagerbar ist, um abwechselnd die erste Kolbenfläche (40) mit der zweiten Kolbenfläche (42) über einen ersten Strömungsweg (64) und die zweie Kolbenfläche über einen zweiten Strömungsweg (72) mit der Rückflussleitung (60) zu verbinden, und dass die mechanische Antriebsvorrichtung (76; 130; 166) eine mit konstanter Drehzahl anzutreibende Welle (78; 132; 168) und ein diese mit dem Steuerschieber verbindendes, die Drehbewegung der Welle in eine Hin- und Herbewegung des Steuerschiebers umwandelndes, einstellbares Gestänge aufweist, das einen Hebel (80; 156; 186) umfasst, der an einem Ende an dem Steuerschieber (63) angelenkt und über eine Einsteilvorrichtung mit der Welle (78; 132; 168) verbunden ist, die eine radial zur Wellenachse (104; 140) verstellbare Buchse (92; 142; 176) aufweist.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (92) den Hebel (80) zwischen seinen Enden verschiebbar aufnimmt.
3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen der Endstellungen des Steuerschiebers (63) die Anlenkstelle des Hebels (80) an dem Steuerschieber einstellbar ist.
4. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Ende des Hebels (80) in einer weiteren schwenkbaren Buchse (90) geführt ist, die zum Einstellen der Endstellungen des Steuerschiebers (63) parallel zu diesem verstellbar ist.
5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsteilvorrichtung zwischen der Welle (132; 168) und dem Hebel (152; 156; 186) Mittel zum Einstellen der Bewegungsamplitude des Steuerschiebers (63) unabhängig von der Einstellung des Verhältnisses der Steuerschiebergeschwindigkeiten in beiden Richtungen umfasst.
6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum unabhängigen Einstellen von Bewegungsamplitude und Geschwindigkeit einen zweiten, zwischen seinen Enden drehbar gelagerten Hebel (146) aufweisen, der in der radial zur Wellenachse (140) einstellbaren Buchse (142) geführt und mit dem ersten Hebel (154) über eine doppelte Gleitbuchse (150) einstellbar zusammengefasst ist.
7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum unabhängigen Einstellen von Bewegungsamplitude und Geschwindigkeit einen Schwenkschaft (180) aufweisen, der einen in der radial zur Wellenachse einstellbaren Buchse (176) verschiebbaren ersten Hebelarm (178) und einen zweiten Hebelarm (182) aufweist, der an seinem Ende eine zweite Gleitbuchse (184) trägt, und dass der Hebel (186) an seinem anderen Ende in der zweiten Gleitbuchse geführt und zwischen seinen Enden in einer verstellbaren weiteren Gleitbuchse (190) gelagert ist.