DE4412698A1

DE4412698A1 - Federbetätigte Vorschubvorrichtung mit Gelenkgetriebesteuerung

Info

Publication number: DE4412698A1
Application number: DE4412698A
Authority: DE
Inventors: Daniel R Cloutier; Mark E Maichel; David A Moehn
Original assignee: Sunnen Products Co
Current assignee: Sunnen Products Co
Priority date: 1993-04-14
Filing date: 1994-04-13
Publication date: 1995-01-05
Anticipated expiration: 2014-04-14
Also published as: JPH0752029A; GB2277972A; GB2277972B; DE4412698B4; KR0137110B1; CN1056109C; CN1103826A; GB9407298D0; FR2703937A1; US5433656A; IT1274670B; ITMI940692A1; CH688406A5; FR2703937B1; ITMI940692A0; JP3722852B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die eine auf ein Arbeitselement, wie z. B. einen Honstein in einem Hondorn, ausgeübte Kraft in dem Bewegungsbereich der am Werkstück eingreifenden Teile annähernd konstant hält, wobei die Kraft dennoch wählbar ist.

Aus dem Stand der Technik sind mehrere Vorrichtungen bekannt, durch die eine notwendige Kraft auf ein Element, wie z. B. eine Vorschubstange in einer Werkzeugmaschine, aufgebracht wird. Bei den meisten bekannten Vorrichtungen werden Federeinrichtungen zur Erzeugung der Kraft ver wendet, bei denen sich die Kraft der Feder bei der Bewe gung verringert oder verbraucht wird. Die aufgebrachte Kraft verringert sich von einer relativ hohen Kraft am Anfang der Betätigung auf eine geringe Kraft am Ende der Betätigung. Eine Einrichtung zur Kompensierung der Kraft veränderungen ist bei den bekannten Vorrichtungen nicht vorgesehen.

Vorrichtungen, die die nötige Kraft zum Antrieb eines Honsteins in einem Hondorn gegen die Werkstückfläche erzeugen, sind in dem US-Patent 3 152 424 von Sunnen und dem US-Patent 4 397 658 von Vanderwal beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit konstruktiv einfachen Mitteln eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Antriebskraft auf ein Element in dessen Bewegungs bereich annähernd konstant aufrechterhalten werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, wie sie in den Patentansprüchen vorgeschlagen wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zum großen Teil mechanisch und weist eine federbetätigte Vorschubeinrich tung auf, die durch ein Gelenkgetriebe gesteuert wird und ein Haupthebelelement aufweist, das so an einem Maschi nenrahmen angelenkt ist, daß es gegen eine Vorschubstange wirkt. In der Nähe eines Endes des Haupthebels ist ein Rollenelement angebracht, das gegen ein Ende der Vor schubstange drückt, deren anderes Ende ein Vorschubmecha nismus oder im Falle eines Hondorns eine Keilanordnung sein kann, die für einen radialen Vorschub des Honelemen tes oder der Honelemente verwendet wird.

Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung drückt eine vorgespannte Feder, die Teil einer Lenkeranordnung mit Rolle ist, gegen eine Stelle in der Nähe des entgegen gesetzten Endes des Haupthebels. Die Feder ist an einer sich axial erstreckenden Lenkeranordnung angebracht und ist so vorgespannt, daß sie eine Kraft aufbringt, durch die der Haupthebel verschwenkt und die Vorschubstange vorgeschoben wird. Das dem Haupthebel entgegengesetzte Ende der Lenkeranordnung mit Feder und Rolle ist an dem Maschinenarm angelenkt. Die Höhe der Kraft und der Ort, an dem die Kraft durch die Lenkeranordnung mit Feder und Rolle gegen den Haupthebel aufgebracht wird, sind wählbar und veränderbar und werden durch Parameter, wie z. B. die Höhe der Druckkraft der Feder, den relativen Winkel zwischen der Lenkeranordnung mit Feder und Rolle und dem Haupthebel und auch durch die Federkonstante bestimmt.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber bekannten Vorrichtungen, die zur Aufbringung einer Kraft auf eine Vorschubstange oder ein anderes linear bewegba res Element verwendet werden, ist der, daß die erfin dungsgemäße Vorrichtung so konstruiert werden kann, daß sie in einem vorgegebenen Bewegungsbereich eine annä hernd konstante Kraft aufbringen kann. Die Höhe der Kraft ist außerdem so wählbar und steuerbar, daß es möglich ist, mit derselben Vorrichtung die aufgebrachten Kräfte in einem weiten Bereich zu verändern. Sobald die ge wünschte Kraft gewählt ist, bleibt sie in dem Bewegungs bereich der Vorschubstange annähernd konstant.

Außerdem können die Rollen und Schwenkpunkte mit Kugel- oder Wälzlagern versehen werden, wodurch eine annähernd reibungslose Bewegung möglich ist. Dies ist eine bedeu tende Verbesserung gegenüber anderen Vorrichtungen mit konstanter Kraft, wie z. B. pneumatischen oder hydrauli schen Zylindern. Dies gilt insbesondere für die Fälle, in denen die Bewegung relativ langsam ist.

Obwohl die erfindungsgemäße Vorrichtung für eine Ver wendung bei Honmaschinen und insbesondere für diesen zugeordnete Vorschubmechanismen oder Keilelemente ent wickelt wurde, kann sie auch bei anderen Vorrichtungen verwendet werden, bei denen es erforderlich ist, eine konstante Kraft im Bereich der Vorschubbewegung aufzu bringen. Dies kann bei vielen Maschinen der Fall sein.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden Veränderun gen der durch Druckfeder aufgebrachten Kraft kompensiert, wenn sich die Feder ausdehnt und ihre Kraft verbraucht. Außerdem wird die von einer Feder auf ein linear bewegli ches Element aufgebrachte Kraft in dessen Bewegungsbe reich konstant gehalten.

Die Vorrichtung ist leicht einstellbar, so daß die An triebskräfte nach Bedarf veränderbar sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, gleich mäßigerer Teile mit Werkzeugmaschinen, wie z. B. Honma schinen oder dergleichen, zu fertigen.

Die annähernd konstante Vorschubkraft erhöht die Produk tivität, da die Taktzeit und/oder die Steinabnutzung reduziert wird. Durch die Möglichkeit, die Vorschubkraft von Rauhbearbeitung auf Feinbearbeitung umzuschalten, werden gleichmäßige Größen und Oberflächeneigenschaften erreicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Aufbringung einer Kraft auf eine linear be wegbare Vorschubstange in einer Stellung, in der sie eine von zwei verschiedenen wählbaren Kräften auf die Vorschubstange aufbringt;

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, die in gestri chelten Linien die Vorrichtung in einer anderen Stellung zeigt, in der eine größere konstante Kraft auf die Vorschubstange aufgebracht wird;

Fig. 3 eine schematische Ansicht der Vorrichtung, die verschiedene Parameter zeigt, die der Vorrichtung zugeordnet sind;

Fig. 4 eine Teilansicht eines Rollenabschnitts eines Lenkers mit Feder, der in den Fig. 1 bis 3 ge zeigten Vorrichtung;

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Haupthebels, der zur Aufbringung einer Kraft bei der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Vorrichtungen verwendet wird;

Fig. 6 ein Diagramm verschiedener Ausgangskräfte, die auf eine linear bewegbare Vorschubstange aufge bracht werden als Funktion der relativen Aus gangsstellung der Vorschubstange;

Fig. 7 ein Diagramm der auf die Vorschubstange aufge brachten Ausgangskräfte als Funktion des Ein gangslenkerwinkels R₂ der Vorrichtung von Fig. 3;

Fig. 8 eine schematische Ansicht, die eine andere Aus führungsform der Vorrichtung zeigt, die eine Aus gleichsfeder, eine Anzeigeeinrichtung für die Vorschubeinstellung und eine Vorschubstangen-Sen sorvorrichtung aufweist;

Fig. 9 eine Querschnittsansicht einer anderen Ausfüh rungsform der Vorrichtung mit einem Betätigungs mechanismus mit Fußpedal;

Fig. 10 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung, bei der ein durch einen Öldämpfer gesteuerter Nocken die Geschwindigkeit des Haupthebels und somit die Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubstange be grenzt;

Fig. 11 die einfachste Form der Vorrichtung, bei der der Eingangslenker weggelassen ist und der Steuerlen ker an dem Rahmen angelenkt ist, um eine einzige konstante Ausgangskraft zu schaffen;

Fig. 12 die Vorrichtung mit einer elektronischen Steuer einrichtung für eine verfeinerte Kraftprofilie rung und einer automatischen Steuerung für die Position der Vorschubstange.

In Fig. 1 ist eine Vorschubvorrichtung 20 gezeigt, die durch ein Gelenkgetriebe gesteuert wird und durch eine Feder belastet ist. Die Vorschubeinrichtung 20 weist einen Haupthebel 22 auf, der um einen Stift 24 ver schwenkbar ist, der mit einem stationären Element oder einem Rahmen verbunden ist. Eine Rolle 26 ist angrenzend an ein Ende des Hebels 22 befestigt und greift an dem freien Ende einer Ausgangswelle oder einer Vorschubstange 28 an. Die durch die Rolle 26 gegen die Vorschubstange 28 aufgebrachte Kraft verläuft im wesentlichen axial in einer Linie mit der Vorschubstange 28. Die Vorschubstange 28 kann beispielsweise die Vorschubstange einer Werkzeug maschine, wie z. B. eine Vorschubstange, eine Keilanord nung oder eine ähnliche Einrichtung in einer Honmaschine sein.

In der Nähe des entgegengesetzten Endes des Hebels 22 wird eine Kraft durch eine Anordnung aufgebracht, die eine andere Rolle 30 aufweist, die angrenzend an ein Ende eines Steuerlenkerelements 32 und angrenzend an ein Ende eines durch eine Feder vorgespannten Lenkerelements 34 angebracht ist, dessen Länge veränderbar ist und auf dem eine Druckfeder 36 zwischen zwei im Abstand befindlichen, relativ zueinander bewegbaren Endabschnitten 38 und 40 angebracht ist. Das Federlenkerelement 34 ist an einem Ende durch einen Stift 22 an einem Festlager oder Rahmen element 44 angebracht. Die Kraft, die die Rolle 30 auf den Haupthebel 22 aufbringt, wird durch den Druck der Feder 36, die Federkonstante und die relativen Winkel zwischen dem Federlenkerelement 34, dem Haupthebel 22 und dem Steuerlenker 32 bestimmt. Die auf die Vorschubstange 28 ausgeübte Ausgangskraft wird durch das Verhältnis der Abstände zwischen der an dem Haupthebel 22 angeordneten Rolle 26 und dem Schwenkpunkt 24 sowie dem Ort, an dem die Rolle 30 an dem gleichen Hebel 22 angreift und dem gleichen Schwenkpunkt 24 bestimmt.

Der Steuerhebel 32 erstreckt sich von seiner Schwenkver bindung mit der Rolle 30 bis zu seinem entgegengesetzten Ende, das durch einen anderen Stift 46 mit einem Ein gangslenkerelement 48 schwenkbar verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Bewegung oder Verschwenkung des Eingangslenkers 48 durch einen Mechanismus behindert, der zur Auswahl der gewünschten Ausgangskraft verwendet wird, die auf die Vorschubstange 28 aufgebracht wird. Wenn es nie notwendig ist, zwischen unterschiedlichen Ausgangskräften zu wäh len, kann der Eingangslenker 48 weggelassen und der Steuerlenker 38 so befestigt werden, daß er frei um einen Stift an dem festen Rahmen der Maschine schwenkbar ist, an der die Vorrichtung angebracht ist. Dies ist in Fig. 11 gezeigt.

Bei vielen Anwendungen ist es gewünscht, daß die auf die Vorschubstange 28 aufgebrachte Kraft unabhängig von der Position der Vorschubstange 28 in deren Bewegungsbereich konstant ist. Mit anderen Worten soll sich die Vorschub stange 28 in einem vorgegebenen Bereich bewegen können, während sie eine konstante Ausgangskraft aufbringt. Wenn sich die Vorschubstange 28 bewegt, verschwenkt sich der Haupthebel 22 unter der durch den Federlenkermechanismus aufgebrachten Kraft so, daß der Kontakt mit der Vorschub stange 28 aufrechterhalten wird. Wenn sich der Haupthebel 22 verschwenkt, bewegt er sich außerdem in eine solche Richtung, daß der Federlenker 34 aufgrund der Ausdehnung der Druckfeder 36 länger wird. Wenn sich die Feder 36 ausdehnt, verliert sie etwas an Druck und entspannt sich in einem gewissen Ausmaß. Hierdurch würde sich die Aus gangskraft entsprechend verringern, wenn es keine Kom pensierungsbewegung des Steuerhebels 32 und des zugeord neten Mechanismus gäbe. Da sich der Steuerhebel 32 um seine Zapfenverbindung 46 mit dem Eingangslenker 48 ver schwenkt, sorgt er zwangsläufig für eine kreisbogenförmi ge Bewegung der Federlenkerrolle 30. Wenn sich der Haupt hebel 22 verschwenkt, wird deshalb das Element 34 durch die Feder 36 verlängert. Gleichzeitig sorgt die bogenför mige Bewegung des Steuerhebels 32 um seinen Schwenkpunkt 46 dafür, daß die Federlenkerrolle 30 den Haupthebel 22 in einem fortschreitend größeren Abstand vom Schwenkpunkt 24 berührt. Diese Bewegung kompensiert die Entspannung oder Ausdehnung der Feder 36. Die Höhe der Kompensation hängt von der speziellen Konstruktion, d. h. den relativen Positionen der Schwenkstellen der jeweiligen Abschnitte des Haupthebels 22 und des Steuerhebels 32 ab. Die Kon struktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann so angepaßt werden, daß nur eine teilweise Kompensation (eine sich leicht verringernde Ausgangskraft) oder sogar eine Überkompensation (eine sich vergrößernde Ausgangs kraft) geschaffen wird, wenn die spezielle Anwendung dieses erfordert. Die beschriebene spezielle Konstruktion dient für ein Vorschubsystem an einer Honmaschine, das eine Gelenkeinrichtung aufweist, die so ausgewählt ist, daß eine annähernd perfekte Kompensation der veränder baren Kraft möglich ist, die durch die Feder 36 erzeugt wird.

Um mit dem gleichen Mechanismus unterschiedlich hohe Ausgangskräfte wählen zu können, ist es notwendig, den Eingangslenker 48 in eine neue oder unterschiedliche Position zu bewegen. Um dies zu ermöglichen, ist der Eingangslenker 48 schwenkbar durch eine Stiftverbindung 50 angebracht, die an dem Rahmen befestigt ist. Wenn sich der Eingangslenker 48 verschwenkt, bewegt sich die Feder lenkerrolle 30 aufgrund der Bewegung des Steuerhebels 32 so, daß sie den Haupthebel 22 in einem unterschiedlichen Abstand zum Schwenkpunkt 24 an dem Haupthebel 22 berührt. Es hat sich herausgestellt, daß es eine direkte und einzigartige Beziehung zwischen der Winkelstellung des Eingangslenkers 48 und des Kontaktpunktes zwischen der Federlenkerrolle 30 und dem Haupthebel 22 gibt. Dies bedeutet, daß die Höhe der gewählten Ausgangskraft von der Winkelposition des Eingangslenkers 48 abhängig ist. Die Beziehung zwischen dieser Position und der gewählten Ausgangskraft ist eine Funktion der speziellen Konstruk tion, der Federkonstante, der relativen Lenkerlängen und der Positionen der Schwenkpunkte.

Bei vielen Anwendungen ist es erwünscht, eine höhere "Auflösung" oder "Empfindlichkeit" der Einstellung zu haben, insbesondere dort, wo die ausgewählte Kraft rela tiv gering ist. Dies bedeutet, daß bei einer gering gewählten Kraft eine geringe Bewegung oder ein Fehler bei der Einstellung des Eingangslenkers 48 nicht zu einem zu großen Fehler in der Höhe der Ausgangskraft führen darf. Da der Eingangslenker 48 einen begrenzten Bereich hat, in dem seine Bewegung nützlich ist, besteht die wirksamste Möglichkeit zur Minimierung dieses Fehlers darin, einen Lenker zu wählen, durch den eine Kennlinie der Ausgangs kraft zur Winkelstellung des Eingangslenkers erzeugt wird, die eine Neigung hat, die mit ansteigender Kraft größer wird. Idealerweise verändert sich die Kraft expo nentiell mit der Winkelstellung. Die spezielle für das Honvorschubsystem gewählte Konstruktion ist zwar nicht genau exponentiell, sie ist jedoch annähernd ideal und sorgt für eine größere "Auflösung" der Einstellung bei geringeren Kraftniveaus. Der Bereich der Kräfte, die gewählt werden können, hängt von der speziellen Konstruk tion der Gelenkgetriebeeinrichtung und der Steife der verwendeten Feder ab. Obwohl es üblicherweise nicht gewünscht ist, ist es möglich, die Federlenkerrolle 30 direkt über dem Haupthebelschwenkpunkt 24 zu positionie ren, um eine Ausgangskraft zu erzeugen, die den Wert "Null" hat. Praktischerweise verringert sich die Kraft konstante, wenn sich die Federlenkerrolle 30 extrem nahe an dem Schwenkpunkt befindet, es wurde jedoch herausge funden, daß an jedem Punkt innerhalb des Bereiches Ver hältnisse von 100 zu 1 erreichbar sind, wobei die Kraft konstanz exzellent ist.

Die Positionierung des Eingangslenkers 48 zur Wahl oder Veränderung der Kraft kann auf mehrere Arten und mit unterschiedlicher Feinheit durchgeführt werden. Die einfachste Art besteht darin, die Kraft manuell zu wäh len. Dies kann mit verschiedenen unterschiedlichen Mecha nismen durchgeführt werden, wie z. B. Einstellschrauben, einem Handrad mit Zahnrädern, Bolzen, die gegen Schlitze in dem Eingangslenker 48 angezogen sind, oder ähnlichen Mechanismen. Die Auswahleinrichtung kann außerdem so eingeteilt sein, daß sie die Höhe der Kraft anzeigt, die in jeder gewählten Position aufgebracht wird.

In Fig. 1 ist eine Auswahleinrichtung für zwei Kräfte gezeigt, die insbesondere für Werkzeugmaschinen, wie z. B. Honmaschinen, geeignet ist. Bei dieser Konstruktion können zwei unterschiedliche Kräfte manuell dadurch gewählt werden, daß zwei Begrenzungsschrauben 52 und 54 eingestellt werden, die an einem mit einer Teilung ver sehenen Handrad oder dergleichen befestigt sind. Ein Luftzylinder oder ein hydraulischer Zylinder 56 ist für ein rasches Umschalten der Ausgangskraft zwischen zwei wählbaren Werten vorgesehen. Der Zylinder 56 ist an einem Ende schwenkbar mit dem Auflager oder Maschinenrahmen durch einen Zapfen 58 verbunden. Das entgegengesetzte Ende des Zylinders 56 weist eine Kolbenanordnung 60 auf, die schwenkbar mit dem Eingangslenker 48 durch einen anderen Zapfen 62 verbunden ist. Der Eingangslenker 48 ist in einer Stellung gezeigt, in der das Ende einer Begrenzungsschraube 54 an ihm angreift, die eine Begren zungsschraube für eine geringere Kraft ist. Diese Stel lung entspricht einer Stellung für eine relativ geringe Ausgangskraft. Wenn die Positioniervorrichtung oder der Zylinder 56 länger wird, verschwenkt sich der Eingangs lenker 48 in Uhrzeigerrichtung zu einer Position, die einer höheren Ausgangskraft entspricht (nicht gezeigt). Diese Bewegung dauert solange, bis der Eingangslenker 48 gestoppt wird, wenn das Ende der Begrenzungsschraube 52 für eine größere Kraft an ihm angreift. Durch diese Einrichtung ist die Vorrichtung für eine relativ hohe Ausgangskraft auf die Vorschubstange 48 eingestellt. Wenn der Zylinder oder die Positioniervorrichtung 56 ein Fluidzylinder ist, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, wird eine Auswahleinrichtung für zwei Kraftstufen geschaffen. Mit dieser Anordnung kann die Ausgangskraft durch eine Steuereinrichtung an der Honmaschine oder an einer ande ren Werkzeugmaschine schnell zwischen zwei wählbaren Kräften gewechselt werden. Auch wenn durch den Zylinder 56 eine Einrichtung für eine schnelle Bewegung zwischen den voreingestellten wählbaren Kräften geschaffen wird, ist es jedoch außerdem möglich, die gewünschte Ausgangs kraft manuell durch Einstellung der Begrenzungsschrauben 52 und 54 einzustellen. Obwohl bei der in Fig. 1 gezeig ten Vorrichtung der Luftzylinder oder der hydraulische Zylinder 56 zum Wechseln zwischen wählbaren Kräften verwendet wird, ist es außerdem möglich, einen Motor oder eine Schraubenanordnung mit einer Codiereinrichtung oder irgendeine andere Vorrichtung zu verwenden, die die Position rückmeldet. Eine solche Anordnung kann elektro nisch gesteuert und zur Erzeugung eines "Kraftprofils" oder eines sich auf programmierte Weise ständig variier baren Kraftänderungsmodus verwendet werden. Als Variable kann die Zeit oder die Stellung der Vorschubstange ge wählt werden. Im Falle einer Honmaschine kann die Kraft auch abhängig von Meßvorgängen während der Bearbeitung geändert werden. Bei einer solchen Anordnung sind keine Begrenzungsschrauben, wie z. B. die Schrauben 52 und 54, zur Kraftauswahl notwendig. Die Kraftprogrammierung wird durch ein Eingabesystem für elektronische Daten, wie z. B. eine Tastatur oder dergleichen, erreicht.

Obwohl einige Einrichtungen zur Erzeugung eines "Kraft profils" und zur Steuerung der Ausübung der Kraft durch elektronische oder ähnliche Einrichtungen vorgesehen werden können, ist dies bei der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, um eine relativ konstante Kraft in einem relativ geringen Bewegungsbereich aufrechtzuerhal ten, wie es z. B. beim Betrieb eines Hondorns notwendig ist.

In Fig. 1 ist der Eingangslenker 48 in einer Grenzein stellung für seine geringere Kraft gezeigt, wobei die untere Begrenzungsschraube 54 auf eine Position einge stellt ist. In Fig. 2 ist der Eingangslenker 48 ebenfalls in einer Begrenzungsstellung für seine untere Kraft gezeigt, die Begrenzungsschraube 54 ist jedoch unter schiedlich eingestellt. Fig. 2 zeigt außerdem in gestri chelten Linien den Eingangslenker 48, der durch eine Win kelverschiebung in Uhrzeigerrichtung in eine Grenzstel lung für seine höhere Kraft um den Tragrahmen 44 ge schwenkt ist, wobei die Einstellschraube 52 an ihm an greift.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der federbetä tigten Vorschubvorrichtung 20, die durch ein Gelenkge triebe gesteuert wird. Sie ist jedoch ohne den Zylinder 56 und die zugeordneten Mechanismen gezeigt. Die Parame ter und Dimensionen, die für jede besondere Ausführungs form festgelegt werden, sind

1. die richtig festgelegten Lenkerdimensionen (A, B, C, M, R, α),
2. die relativen Positionen der Schwenkpunkte an dem Rahmen der Maschine (D, E, G, H),
3. die Federkonstante (K),
4. die freie Länge des Federlenkers 34 (X₀, nicht gezeigt in Fig. 3).

Die Variablen bei dem in Fig. 3 gezeigten Aufbau sind die Winkelstellungen der verschiedenen Lenker (R₁, R₂, R₃, R₄), die Länge des Federlenkers 34 (X₁), die relative Position des Punktes, an dem die Federlenkerrolle 30 an dem Haupthebel 22 angreift (X₂,) und die entsprechende Position, an der die Rolle 26 an dem Ende der Vorschub stange 28 angreift (Y), beide relativ zu der festgelegten Position des Schwenkpunktes 24.

Fig. 4 ist eine Teilansicht des Schwenkendes 38 mit der Federlenkerrolle, und Fig. 5 ist ein Diagramm des Haupt hebels 22 für die statische Analyse des Gelenkgetriebes. Eine statische Analyse ist notwendig, um die Ausgangs kraft F zu bestimmen, die bei dem Gelenkgetriebe in einer vorgegebenen Stellung der Rolle 30 gegen den Haupthebel 22 auf die Vorschubstange 28 aufgebracht wird.

Aus dem kinematischen Diagramm (Fig. 3) können fünf unabhängige Gleichungen für ein statisches Gleichgewicht geschrieben werden:

Bei der statischen Analyse ergeben sich folgende Glei chungen für Kräfte und Momente:

ΣF_x′ = 0 (Fig. 3): (F₁)sin(R₄-R₁) = (F₃)sin(R₄+α-R₃)
ΣM_o = 0 (Fig. 4): (X₂)(F₃) = (F)(A)cos(R₃).

Die Kraft des Federlenkers (nicht gezeigt): F₁ = k(X₀-X₁) Die Kraftgleichungen können leicht zu einer Gleichung zusammengefaßt werden, bei der F₁ und F₃ beseitigt sind:

[k(X₀-X₁)(X₂)sin(R₄-R₁) ÷ [(A)cos(R₃)sin(R₄+α-R₃)] - F = 0.

Aus diesen Gleichungen folgt, daß die Ausgangskraft bei einer speziell ausgebildeten Gelenkeinrichtung eine Funktion der Winkelposition des Eingangslenkers 48 und der Position der Vorschubstange 28 ist. Bezugnehmend auf Fig. 3 kann dies folgendermaßen ausgedrückt werden:

F = f (R₂,y).

Um die gewünschten Eigenschaften der Ausgangskraft zu erreichen, können die tatsächlichen Konstruktionsparame ter der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch Versuche oder ein Optimierungsschema gewählt werden. Zum Honen sollte die Kraft im Bewegungsbereich der Vorschubstange 28 so konstant wie möglich sein. Die Parameter sollten so ausgewählt sein, daß die Kraft in dem Bewegungsbereich der Vorschubstange annähernd konstant ist. In diesem Fall ist die Ausgangskraft innerhalb eines nützlichen Berei ches des Weges (y) der Vorschubstange nur eine Funktion des Winkels des Eingangslenkers:

F ≈ f(R₂)

Es sollte auch berücksichtigt werden, daß der Haupthebel 22 so konstruiert werden kann, daß er eine flache Fläche hat, von der die Rollen 26 und 30 wie gezeigt angreifen. Die Fläche, an der eine oder beide Rollen angreifen, kann auch gekrümmt sein, um die Kraftkennlinie während des Bewegungsbereiches des Eingangslenkers 48 zu verändern.

Bei einer Vorrichtung, wie z. B. einer Honmaschine, ist die Leistung optimal, wenn der gegen das Werkstück durch das Schleifmittel aufgebrachte Druck konstant aufrecht erhalten wird. Der optimale Druck ändert sich jedoch von der einen Honanwendung zur nächsten sehr, abhängig von dem Schleifmittel sowie der Größe und dem Material des Werkstücks. Deswegen muß die Vorschubkraft ständig so wählbar sein, daß eine optimale Leistung bei allen Honan wendungen erreicht wird.

Für eine bestimmte Honmaschine müssen ein bestimmtes Gelenkgetriebe und eine bestimmte Feder konstruiert werden. Durch maßstäbliche Änderungen ist es möglich, andere Kombinationen mit Gelenkgetriebe und Feder auf einfache Weise so auszubilden, daß die Kraft über einen vorgegebenen Weg annähernd konstant ist, wobei die Aus gangskraft wählbar ist und die maximal erreichbare Kraft 100mal größer ist als die minimal erreichbare Kraft. Da das Gelenkgetriebe maßstäblich auf jede Größe verändert werden kann, sind die hier erwähnten speziellen Daten dimensionslos angegeben, um eine "Familie" von Mechanis men mit konstanter Kraft zu beschreiben. Ein Mechanismus mit einer annähernd konstanten Kraft wird geschaffen, wenn die in Fig. 3 gezeigten Gelenkgetriebe folgende Verhältnisse aufweisen:

B/A = 0,100
C/A = 0,575
D/A = 1,075
E/A = 1,175
G/A = 0,900
H/A = 0,650
M/A = 0,678
R/A = 0,0474
X₀/A = 1,397
α = 0,43°.

Der Winkel α ist kein maßstäblicher Wert. Da die stati sche Analyse jedoch nur von dem Momentengleichgewicht um den Haupthebelschwenkpunkt 24 abhängt, kann ein äquiva lenter Mechanismus dadurch erzeugt werden, daß der Haupt hebel 22 an dem Schwenkpunkt 24 "gebogen" wird und das steuernde Gelenkgetriebe (einschließlich des Rahmens) durch Drehung um den gleichen Winkel um den Haupthebel schwenkpunkt 24 neu angeordnet wird.

Bei der einfachsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Eingangslenker nicht vorhanden und der Steuerlenker 32 an dem Rahmen angelenkt. Bei dieser Ausführungsform kann die Ausgangskraft nur auf eine einzige Höhe eingestellt werden. Die Position des Befe stigungspunktes des Steuerhebels 32 bezüglich der anderen Schwenkpunkte ist für die Übereinstimmung der Ausgangs kraft kritisch. Um diese Stelle zu bestimmen, können die sich oben bei der allgemeinen Vorrichtung ergebenen Ergebnisse verwendet werden, wobei angenommen wird, daß der Eingangslenker 48 zwar anwesend ist, jedoch mit einem bestimmten Winkel R₂ befestigt ist, der der gewünschten einzigen Ausgangskraft entspricht. Die Stelle des Schwenkpunktes des Steuerlenkers kann dann mathematisch aus den oben angegebenen Ergebnissen abgeleitet werden.

Fig. 6 ist ein Diagramm, das die dimensionslose "Aus gangskraft" als Funktion der "Ausgangsstellung" zeigt. Die Kraft ist dadurch dimensionslos gemacht, daß aus ihr ein Verhältnis mit der Federkonstante und der Länge "A" gemacht wurde. Es ist zu sehen, daß eine konstant Kraft über einen Bereich vorgesehen werden kann, der wenigstens ± 10% der Größe "A" ist. Diese annähernd konstante Kraft kann so gewählt werden, daß sie irgendeinen Wert zwischen einer minimalen Kraft, die 0,002 mal die Federkonstante mal die Dimension "A" beträgt, und einer maximalen Kraft annehmen kann, die 0,2 mal die Federkonstante mal die Dimension "A" beträgt.

Ein anderes wichtiges Merkmal dieser bestimmten Familie von Mechanismen ist die nahezu optimale Empfindlichkeit der Ausgangskraft auf die Einrichtung zur Wahl der Aus gangskraft. Bei vielen Anwendungen (wie z. B. bei einem Vorschubsystem einer Honmaschine) ist die ideale "Auflö sung" der Eingangsvorrichtung so, daß sich die Ausgangs kraft an jedem Punkt in dem Bereich der möglichen Kräfte in dem gleichen Prozentsatz ändert wie eine vorgegebene Änderung am Eingang. Dies bedeutet, daß es keinen Punkt in diesem Bereich gibt, der auf Eingangsfehler empfindli cher ist als ein anderer Punkt. Bei vielen Anwendungen ist der absolute Fehler weniger wichtig als der prozen tuale Fehleranteil.

Die Eingangsgröße ist die Winkelstellung des Eingangs lenkers R₂. Eine ideale Beziehung besteht dann, wenn

Fig. 7 ist ein Diagramm, bei dem die gewählte Ausgangs kraft gegen den Eingangslenkerwinkel gezeigt ist. Die hier beschriebene bestimmte Familie von Mechanismen nähert sich sehr nahe an diese ideale Kennlinie der Empfindlichkeit vom Ausgang zum Eingang an.

Dem grundlegenden Vorschubmechanismus können verschiedene Merkmale hinzugefügt werden, um seine Nützlichkeit zu verbessern und/oder ihn an spezielle Anwendungen anzupas sen. Wie es obenstehend erwähnt wurde, kann die Vorrich tung durch eine Betätigungseinrichtung von einem Kraftni veau auf ein anderes geschaltet werden, die die Stellung des Eingangslenkers 48 verändert. Die Positioniereinrich tung zur Bewegung des Eingangslenkers kann verschiedene Formen haben. Sie kann eine ständig variable Vorrichtung wie z. B. ein Motor und ein Schraubenmechanismus sein. Sie kann auch so betätigt werden, daß sie sich zwischen zwei diskreten Stellungen bewegt, wenn ein fluidbetriebener Zylinder oder eine ähnliche Einrichtung verwendet wird. Es ist außerdem möglich, die Stellung des Eingangslenkers 48 abhängig von der Zeit zu verändern, um den Hondruck eines Hondorns mit fortschreitendem Honvorgang zu ver ändern. Die Stellung des Eingangslenkers 48 kann auch abhängig von Messungen während der Bearbeitung verändert werden, oder es kann wünschenswert sein, die Stellung des Eingangslenkers 48 abhängig von der Stellung der Vor schubstange 28 zu verändern. Im letztgenannten Fall ist ein Sensor für die Stellung der Vorschubstange oder ein Schalter erforderlich. Eine solche Rückmeldungsvorrich tung ist in Fig. 8 anhand eines Sensors 80 für die Stel lung der Vorschubstange gezeigt, der einen Bewegungsarm 82 aufweist, der an der Rückseite des Haupthebels 22 angreift.

Anstatt des Sensors 80 kann auch ein Schalter verwendet werden, der an einem Schraubenmechanismus oder einer anderen Vorrichtung so angebracht wird, daß eine Bedie nungsperson den "Auslösepunkt" einstellen kann, an dem der Schalter betätigt wird und sich die Ausgangskraft ändert.

Bei einer bestimmten Vorrichtung, wie z. B. bei einer Vorschubeinrichtung für eine Honmaschine, kann eine zweistufige Steuerung verwendet werden, durch die eine Rauhhonstufe mit einer gewünschten Kraft geschaffen werden kann, der eine Feinhonstufe mit einer relativ geringeren Kraft folgt. Die Menge des während jeder Stufe entfernten Werkstückmaterials ist abhängig von der Anwen dung. Außerdem kann der Punkt, an dem sich die Kraft von der Rauhhonstufe zur Feinhonstufe ändert, von einer vorgegebenen Stellung der Vorschubstange 28 abhängig gemacht werden, die einer gewissen Menge an noch zu entfernendem Material entspricht, oder kann von einer anderen gemessenen Größe, wie z. B. der Zeit, abhängig gemacht werden. Der Punkt, an dem die Kraft vom Rauhhonen zum Feinhonen umgeschaltet wird, kann durch eine sehr einfache Vorrichtung festgelegt werden, die z. B. ein Schalter sein kann, der an eine bestimmte Position der Vorschubstange 28 gesetzt wird, die einer bekannten oder konstanten Bohrungsgröße mit einer bekannten oder kon stanten Materialmenge entspricht, die noch während der Feinbearbeitungsstufe entfernt werden muß.

Ein Schalter oder ein Sensor für die Stellung der Vor schubstange kann außerdem dazu verwendet werden, gewisse andere Maschinenfunktionen mit der Position der Vorschub stange zu koordinieren. Beispielsweise kann der Sensor auf eine Bedingung ansprechen, die eine vorherbestimmte Werkstückgröße darstellt, so daß die Vorschubstange nicht weiter vorgeschoben wird, wenn diese Größe erreicht ist. Dieser Punkt wird manchmal als Nullabschaltpunkt bezeich net. Wenn der Nullabschaltpunkt bezüglich dem Gelenk getriebe festgelegt ist, ist ein Mechanismus erforder lich, der das mit dem Honwerkzeug verbundene Ende der Vorschubstange so positioniert, daß der Nullabschaltpunkt der gewünschten Größe des feinbearbeiteten Werkstücks entspricht.

Wenn das Honwerkzeug und sein Schleifmittel Abnutzungs erscheinungen zeigen, ist es notwendig, diese in der Positioniereinrichtung für die Vorschubstange zu kom pensieren. Fig. 8 zeigt einen möglichen Mechanismus, mit dem dies durchgeführt werden kann. Die Vorschubstange ist im wesentlichen eine zweiteilige Vorschubschraubenanord nung. Die Länge der Anordnung wird dadurch verändert, daß ein Teil der Anordnung relativ zu dem anderen gedreht wird. Dies kann beispielsweise durch eine Zahnradanord nung und/oder eine Anordnung mit Riemenscheibe und Riemen durchgeführt werden. Diese kann ihrerseits manuell oder durch eine Maschinensteuerung, wie z. B. einen Motor, oder eine mechanische Betätigungseinrichtung betätigt werden. Für eine präzise Steuerung der Vorschubstangenposition kann beispielsweise ein manuell betätigbares Handrad vorgesehen werden, daß mit einer Teilung versehen ist. Durch diese Einrichtung kann die Vorschubstange 28 ver längert oder verkürzt werden, um den Keil des Honwerk zeugs so zu positionieren, daß der Nullabschaltpunkt der gewünschten fertig bearbeiteten Bohrungsgröße entspricht. Danach kann sie zur Kompensation der Abnutzung des Schleifmittels oder des Werkzeugs verwendet werden.

Es kann außerdem ein Sensor für die Position der Vor schubstange verwendet werden, um eine analoge oder digi tale Anzeige der Vorschubstangenposition zu schaffen. Im Falle einer Honmaschine ist die Anzeige des von dem Werkstück zu entfernenden Materials nützlicher, so daß das Signal elektronisch skaliert wird, um diese Position anzuzeigen. Da die Vorschubvorrichtung an eine Vielzahl von Honwerkzeugen angepaßt werden kann, die jeweils unterschiedliche Keilwinkel aufweisen, kann eine elek tronische Auswahleinrichtung vorgesehen werden, um die angezeigte Position für jedes Honwerkzeug genau zu ska lieren.

Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Vorrichtung, die für eine elektronische Steuerung ausgebildet ist. Die oben beschriebene Positio nierfunktion des Eingangslenkers kann mittels eines Motors 90 mit einem Codiergerät 92 durchgeführt werden, um die Kraft automatisch zu wählen oder um die Kraft unter Mitwirkung eines Mikroprozessors 94 und einer Tastatur/Anzeigeeinheit 96 zu profilieren. Als Eingangs größe zur Steuerung des Motors 90 kann der Mikroprozessor 94 Zeitdaten oder Positionsdaten der Vorschubstange von dem Sensor 80 oder Meßdaten während der Bearbeitung verwenden. Außerdem können mit einem Mikroprozessor 94 die oben erwähnten Funktionen für die Positionierung der Vorschubstange und für die Kompensierung der Steinabnut zung mittels eines Vorschubpositioniermotors 98 durch geführt werden, der durch den Mikroprozessor 94 anhand von Eingaben an der Tastatur 96 gesteuert wird.

Die von dem Steuerlenker aufgenommene Kraft kann ein bedeutender Prozentsatz der durch den Federlenker er zeugten Kraft sein. Bei dem hier erläuterten speziellen Gelenkgetriebe kann die Kraft relativ hoch sein. Hier durch wird ein großes Moment um den Schwenkpunkt 50 erzeugt, an dem der Eingangslenker 48 mit dem Rahmen ver bunden ist. Der Eingangslenker 48 wird durch die manuell betätigbaren Kraftbegrenzungsschrauben 52 oder 54 (nicht gezeigt) und/oder durch die Positioniervorrichtung 56 positioniert. Die Positioniermechanismen müssen dem Moment widerstehen können, das durch den auf den Ein gangslenker 48 wirkenden Steuerlenker 32 erzeugt wird, damit der Eingangslenker 48 bewegt werden kann oder um ihn stationär zu halten. Bei der hier erläuterten spe ziellen Vorschubvorrichtung erzeugt das Moment eine so große Kraft gegen die Kraftbegrenzungsschrauben 52 oder 54, daß diese nicht manuell durch Einrichtungen, wie z. B. ein angebrachtes Handrad (nicht gezeigt) eingestellt werden können. Diese Situation wird durch die Tatsache verschlimmert, daß die Positioniervorrichtung eine große Kraft aufbringen muß, um den Eingangslenker 48 zu bewegen oder ihn gegen eine der Begrenzungsschrauben 52 oder 54 zu halten.

Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, daß eine Einrichtung hinzugefügt wird, die gegen das Moment an dem Eingangslenker 48 wirkt. Die Gegenfeder 84 in Fig. 8 ist eine solche Vorrichtung. Die Gegenfeder 84 ist an einer anderen ausfahrbaren Lenkeranordnung 86 angebracht, die durch Schwenkeinrichtungen 88 mit dem einen Ende an dem festen Rahmen und mit dem entgegengesetzten Ende an dem Eingangslenker 48 befestigt sind. Die Federkonstante und der Ort der Befestigungsstellen sind so ausgelegt, daß die Kraft der Gegenfeder 84 in jeder Stellung des Ein gangslenkers 48 ein Moment an dem Eingangslenker 48 erzeugt, das in die entgegengesetzte Richtung wirkt, wie das Moment, das durch die Kraft des Steuerlenkers 32 erzeugt wird. Obwohl der Ausgleich nicht perfekt ist, beträgt die Größe des Gegenmoments in allen Positionen einen bedeutenden Prozentsatz des durch den Steuerlenker 32 erzeugten Momentes. Aus diesem Grund ist die auf die Kraftbegrenzungsschrauben 52 und 54 ausgeübte Kraft verringert, so daß diese relativ leicht, sogar von Hand, gedreht werden können, und es kann eine kleinere Positio niervorrichtung verwendet werden, die weniger Belastung aufnehmen muß. Wie es bei der Vorrichtung in Fig. 8 gezeigt ist, kann die Gegenfeder 84 sogar die gleichen Eigenschaften wie die für den Federlenker verwendete Feder 36 haben.

Wenn es, wie z. B. bei einem Honmaschinenvorschubsystem nicht erwünscht ist, die gesamte gewählte Vorschubstan genkraft auf die Vorschubstange 28 auszuüben, sind einige Einrichtungen zur Steuerung der Position des Haupthebels für folgende Funktionen erforderlich:

1. Einstellen oder Überprüfen der Nullabschaltposition
2. Anbringen eines Honwerkzeugs
3. Laden oder Entladen des Werkstücks und
4. Initialisieren der Vorschubstangenstellung.

Dies kann durch eine Betätigungseinrichtung durchgeführt werden, die auf den Haupthebel 22 wirkt. Ein Beispiel ist die Verwendung eines sich drehenden Steuernockens 100 (Fig. 9), dessen Position durch eine sich drehende oder linear bewegende Betätigungseinrichtung bestimmt wird und der mit dem Haupthebel 22 in Berührung steht, um diesen zu positionieren und seine Vorschiebbewegung zu behin dern.

Es kann auch eine manuelle Steuerung der Position des Haupthebels 22 erwünscht sein. Dies kann mit Hilfe von Handrädern oder Einstellschrauben durchgeführt werden. Ein anderer Weg der manuellen Steuerung der Position des Haupthebels 22 ist die Verwendung eines Kabels 102, das, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, an dem Steuernocken 100 und einem Fußpedal 104 befestigt ist. Wenn das Fußpedal 104 heruntergedrückt wird, bewegt sich das mit ihm ver bundene Kabel 102 mit dem Pedal 104 und zieht an dem Steuernocken 100, um diesen gegen den Haupthebel 22 zu drehen. Hierdurch wird der Haupthebel 22 bewegt oder seine Vorwärtsbewegung behindert.

Bei einigen Ausführungsformen der federbetätigten Vor schubvorrichtung mit Gelenkgetriebesteuerung ist eine Unterstützung der Einrichtung zur Steuerung der Bewegung des Haupthebels 22 erforderlich, damit kein hohes Haupt hebelmoment vorhanden und eine manuelle Steuerung und eine kleinere Positioniervorrichtung möglich ist, die weniger Belastung aufnehmen muß. Ein Weg, die zur Neu anordnung des Hebels 22 erforderliche Kraft auf einem Minimum zu halten, besteht darin, die Unterstützung abhängig von der Stellung des Eingangslenkers 48 und somit von dem Haupthebelmoment abhängig zu machen. Die Rückmeldung von einem drehbaren Meßwandler an dem Ein gangslenker 48 kann zur Steuerung einer Betätigungsein richtung verwendet werden, die die Höhe der Unterstützung reguliert, die erforderlich ist, um eine manuelle Steue rung möglich zu machen und die erforderliche Leistung der Betätigungseinrichtung für die Positionierung des Haupt hebels zu minimieren.

Als mechanische Einrichtung, die die Höhe der Unterstüt zung zur Positionierung des Eingangslenkers anpaßt, können eine Federung 106 mit einer optimalen Federkon stante, Länge und Position und zwei Lenker 108 und 110 mit optimaler Länge und Position verwendet werden, wie es in Figur gezeigt ist. Die Feder 106 ist zwischen dem Rahmen und der Verbindungsstelle der zwei Lenker 108 und 110 befestigt, wobei das Ende des Lenkers 108 an dem Eingangslenker 112 und das Ende des anderen Lenkers 110 an einem Hebelabschnitt 114 des Steuernockens 100 befe stigt ist. Wenn der Eingangslenker 112 gedreht wird, um eine größere Kraft auf den Haupthebel 22 auszuüben, benötigt der Steuernocken 100 ein größeres Moment, um gegen den Haupthebel 22 zu drehen. Ein unterstützendes Moment, das auf den Nocken 100 wirkt, wird jedoch durch die Feder 106 und die zugeordnete Lenkanordnung geschaf fen.

Bei einigen Anwendungen der Maschine sind Einrichtungen zur Steuerung und Begrenzung der Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubstange 28 erwünscht, wie sie in dem US-Patent 4 397 658 von Vanderwal beschrieben sind. In diesem Fall kann eine Regeleinrichtung für die Position, wie zum Beispiel ein Öldämpfer 120 verwendet werden, um die Geschwindigkeit der Vorwärtsbewegung der Vorschubstange 28 auf einen konstanten Wert einzustellen. Der Öldämpfer 120 kann der Vorwärtsbewegung der Vorschubstange 28 oder des Haupthebels 22 direkt einen Widerstand entgegensetzen und diese steuern oder er kann die Drehung eines Steuer nockens 122 steuern, der gegen den Haupthebel 22 drückt, wie es in Fig. 10 gezeigt ist.

Bei der Ausführungsform von Fig. 10 ist zusätzlich ein Mechanismus 124 (elektrisch, mechanisch und/oder anders) vorgesehen, der zur Kompensierung einer Steinabnutzung die Länge der Vorschubstange 28 bei Verwendung einer Nullabschaltung abhängig von einer Eingabe einer Bedie nungsperson oder abhängig von einer Vorschubstangenposi tion anzeigt wenn eine externe Vorrichtung zur Steuerung der Größe während der Bearbeitung anstatt der Nullab schaltung verwendet wird.

Claims

1. Maschine mit einem linear bewegbaren Vorschubelement (28), die eine Einrichtung (20) aufweist, die in einem begrenzten Bewegungsbereich des Vorschubele ments (28) eine im wesentlichen konstante Kraft auf das Vorschubelement (28) aufbringt, gekennzeichnet durch

- ein bewegbares Vorschubelement (28), das durch eine Einrichtung für eine lineare Bewegung gelagert ist und entgegengesetzte Enden aufweist, von denen eines an einem vorzuschiebenden Arbeitselement angreifen kann und an dem anderen eine Einrichtung (22, 26) angreift, die eine Kraft in einer Richtung auf das andere Ende ausübt, und
- einen Hebel (22), der ein erstes Ende mit einer daran angrenzenden Einrichtung (26), die an dem anderen Ende des Vorschubelements (28) angreifen kann, und ein entgegengesetztes Ende aufweist, wobei eine Schwenklagereinrichtung (24) zwischen den Enden vorgesehen ist, durch die der Hebel (22) für eine Schwenkbewegung gelagert ist, und
- eine Einrichtung, die an dem Hebel (22) an einer Stelle zwischen der Schwenklagereinrichtung (24) und seinem entgegengesetzten Ende angreifen kann, um darauf eine gesteuerte Kraft in einer solchen Richtung aufzubringen, daß eine Kraft auf das Vor schubelement (28) ausgeübt wird, wobei die Einrich tung eine Gelenkgetriebeanordnung umfaßt, die ein erstes, in der Länge veränderbares Lenkerelement (34), auf dem eine Druckfeder (36) so angeordnet ist, daß sie eine Kraft gegen den Hebel (22) aus übt, und ein zweites Lenkerelement (32) aufweist, um die Position einzustellen, an der die Gelenkge triebeanordnung an dem Hebel (22) angreift, wenn sich der Hebel (22) um die Schwenklagereinrichtung (24) bewegt.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste, in der Länge veränderbare Lenkerelement (34) angrenzend an das Ende, das an dem Hebel (22) angreift, eine Rolle (30) aufweist und daß eine Einrichtung (48, 52, 54, 56) vorgesehen ist, die dem zweiten Lenkerelement (32) zur Einstellung seiner Position und der Position zugeordnet ist, an der die Gelenkgetriebeanordnung an dem Hebel (22) angreift, und die eine Einrichtung (56) für eine Wahl zwischen zwei verschiedenen Positionen umfaßt, an denen die Gelenkgetriebeanordnung an dem Hebel (22) angreift.

3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelbeziehung zwischen dem ersten, in der Länge veränderbaren Lenkerelement (34) und dem zweiten Lenkerelement (32) das auf den Hebel (22) wirkende Moment und somit die durch den Hebel (22) gegen das linear bewegbare Vorschubelement (28) aufgebrachte Kraft erzeugt.

4. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeigenschaften, die relativen Lenkerlängen und die relativen Positionen der Schwenkpunkte so gewählt sind, daß eine konstante Kraft auf das linear bewegbare Element (28) in einem vorherbestimmten Bewegungsbereich des linear bewegbaren Vorschubele ments (28) ausgeübt wird.

5. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeigenschaften, die relativen Lenkerlängen und die relativen Positionen der Schwenkpunkte so gewählt sind, daß eine Kraft ausgeübt wird, die sich verringert, wenn sich das linear bewegbare Vorschub element (28) bewegt.

6. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeigenschaften, die relativen Lenkerlängen und die relativen Positionen der Schwenkpunkte so gewählt sind, daß die auf das linear bewegbare Vor schubelement (28) ausgeübte Kraft größer wird, wenn sich das linear bewegbare Vorschubelement (28) be wegt.

7. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeigenschaften, die relativen Lenkerlängen und die relativen Positionen der Schwenkpunkte so gewählt sind, daß die maximale wählbare, auf das linear bewegbare Vorschubelement (28) aufgebrachte Kraft ungefähr 100 mal so groß ist wie die minimale wählbare Kraft.

8. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das linear bewegbare Vorschubelement (28) an einem Keilelement in einem Hondorn angreift.

9. Vorrichtung zur Aufrechterhaltung einer relativ konstanten Kraft auf ein linear bewegbares Element (28) mit

- einem linear bewegbaren Element (28), das ein er stes und ein zweites entgegengesetztes Ende und eine Einrichtung zur Lagerung des Elementes (28) für eine lineare Bewegung aufweist,
- ein Hebelelement (22), das angrenzend an eines seiner Enden eine Einrichtung (26) aufweist, durch die ein reibungsloser Kontakt mit einem Ende des linear bewegbaren Elementes (28) gebildet wird,
- einer Einrichtung (24), die sich im Abstand von dem einen Ende des Hebeelements (22) befindet, und durch die das Hebelelement (22) an einer festen Halterung an einer in seiner Längsrichtung zwischenliegenden Stelle schwenkbar befestigt ist, und
- einer Einrichtung, die an dem Hebelelement (22) an der Seite der Schwenkbefestigungseinrichtung (24) angreift, die dem reibungslosen Kontakt entgegen gesetzt ist, und eine Kraft auf das Hebelelement (22) und über das Hebelelement (22) auf das linear bewegbare Element (28) ausübt, wobei
- die zuletzt genannte Einrichtung zwei in Winkel beziehung stehende Lenkerelemente (32, 34) auf weist, die jeweils angrenzend an ein Ende durch eine Einrichtung (30) schwenkbar verbunden sind, die einen reibungslosen Kontakt mit dem Hebel element (22) herstellt,
- die entgegengesetzten Enden jedes der in Winkel beziehung stehenden Lenkerelemente (32, 34) an im Abstand angeordneten Stellen an einem Festlager angelenkt sind, und
- eines der in Winkelbeziehung stehenden Lenkerele mente (32, 34) eine festgelegte Länge hat und das andere ein in der Länge veränderbares Lenkerele ment (34) ist, das durch relativ bewegbare Gleit abschnitte mit im Abstand angeordneten gegenüber liegenden Endabschnitten und ein Druckfederele ment (36) gebildet wird, das zwischen den End abschnitten angeordnet ist und diese auseinander drückt, um einen Druck über den reibungslosen Kontakt (30) gegen das Hebelelement (22) und über das Hebelelement (22) auf das linear bewegbare Element (28) auszuüben.

10. Vorrichtung zu Aufbringung einer relativ konstanten Kraft auf ein linear bewegbares Element (28) mit

- einem Element (28), das für eine lineare Bewegung angebracht ist und zwei entgegengesetzte Flächen aufweist,
- einem Haupthebel (22), der an einer zwischenliegen den Stelle an einer Festlagereinrichtung angelenkt ist und angrenzend an ein Ende eine Einrichtung (26) aufweist, die einen reibungslosen Eingriff mit einer der gegenüberliegenden Flächen des linear bewegbaren Elementes (28) bildet, und
- einer Einrichtung zur Aufbringung einer Kraft auf den Hebel (22) an der Seite des Schwenkpunktes (24), die dem linear bewegbaren Element (28) ent gegengesetzt ist, und eine Kraft auf den Hebel (22) um den Schwenkpunkt (24) und auf das linear beweg baren Element (28) ausübt, wobei
- die zuletzt genannte Einrichtung zwei in Winkel beziehung stehende Lenker (32, 34) aufweist, die angrenzend an eines ihrer Enden schwenkbar mit einander verbunden sind,
- die entgegengesetzten Enden der Lenkerelemente (32, 34) jeweils schwenkbar mit jeweiligen im Ab stand angeordneten Stellen an der Festlagerein richtung verbunden sind,
- auf einem der Lenkerelemente (32, 34) eine Druck feder (36) für eine Veränderung seiner Länge in einer Richtung angebracht ist, um eine Kraft auf den Hebel (22) auszuüben,
- die Schwenkverbindungen der anderen Enden der Lenkerelemente (32, 34) so sind, daß eine Bewe gung des linear bewegbaren Elements (28) aufgrund der darauf durch die Ausdehnung der Druckfeder (38) aufgebrachten Kraft dafür sorgt, daß sich die reibungslose Verbindung zwischen den zwei in Winkelbeziehung stehenden Lenkerelementen (32, 34) und dem Hebelelement (22) ändert, wodurch der Abstand zwischen dem Ort, an dem die Lenkerele mente (32, 34) an dem Hebel (22) reibungslos angreifen, und seinem Schwenkpunkt (24) größer wird, wenn die auf den Haupthebel (22) durch die Ausdehnung der Druckfeder (36) aufgebrachte Kraft geringer wird.

11. Vorrichtung zum Aufbringen einer annähernd konstanten Kraft auf ein linear bewegbares Element (28),

- mit einem linear bewegbaren Element (28), das durch eine Einrichtung gelagert ist,
- mit einem länglichen Hebel (22), der angrenzend an ein Ende eine Einrichtung (26) aufweist, die an das linear bewegbare Element (28) anschlägt,
- mit einer Einrichtung (24), an der das Hebelelement (22) an einer in seiner Längsrichtung zwischenlie genden Stelle schwenkbar gelagert ist, und
- mit einer Einrichtung, die an dem Hebelelement (22) an einer Seite der Schwenklagereinrichtung (24) an greift, die der entgegegengesetzt ist, an der der Hebel (22) an dem linear bewegbaren Element (28) angreift, wobei die zuletzt genannte Einrichtung in Winkelbeziehung stehende Lenkerelemente (32, 34) umfaßt, von denen ein erstes Element (34), das von relativ bewegbaren Abschnitten mit einer Federein richtung (36) gebildet wird, die die relativ beweg baren Elemente in Längsrichtung vorspannt, wobei ein Ende des ersten Lenkerelements (34) schwenkbar an einer Festlagereinrichtung befestigt ist, und das entgegengesetzte Ende des ersten Lenkerelements (34) mit dem zweiten Lenkerelement (32) und einer Einrichtung verbunden ist, die an deren Verbindung vorgesehen ist und an dem Hebel (22) angreift, und das zweite Lenkerelement (32) eine festgelegte Länge aufweist, und
- mit einer Einrichtung zur Einstellung der Position des entgegengesetzten Endes des zweiten Lenkerele ments (34), die ein an dem Festlager angelenktes Hauptlenkerelement (48) und eine Einrichtung zur Einstellung der Winkelposition des Hauptlenkerele ments (48) umfaßt, um die Position der Stelle zu verändern, an der das zweite Lenkerelement (34) schwenkbar damit verbunden ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Veränderung der Position des Hauptlenkerelements (48) eine fluidbetriebene Ein richtung (56) aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Veränderung der Position des Hauptlenkerelements (48) eine Motoreinrichtung auf weist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Bestimmung zweier unterschiedli cher festgelegter Positionen des Hauptlenkerelements (48), wobei eine der festgelegten Positionen eine erste Kraft des Hebels (22) gegen das linear beweg bare Element (28) und die andere festgelegte Position eine unterschiedliche Kraft des Hebelelements (22) gegen das linear bewegbare Element (28) bestimmt, und durch eine Einrichtung (56) zur Bewegung des Hauptlenkerelements (48) zwischen den zwei festge legten Positionen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bestimmung der zwei unter schiedlichen festgelegten Positionen Einrichtungen (52, 54) zur Einstellung des Ortes der festgelegten Positionen umfaßt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein drittes Lenkerelement (86), mit einem ersten Ende, das an einem Festlager angelenkt ist, und einem entgegengesetzten Ende, das an dem Hauptlenkerelement (48) angelenkt ist, wobei auf dem dritten Lenker element (48) eine Federeinrichtung (84) so angeordnet ist, daß sie eine Kraft auf das Hauptlenkerelement (48) in einer solchen Richtung ausübt, daß dessen Winkelbewegung mit weniger Kraft möglich ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Sensorvorrichtung (80), mit einem bewegbaren Element, das an dem Hebel (22) angreifen kann, wobei die Position des bewegbaren Elements (80) die momen tane Position des linear bewegbaren Elements (28) anzeigt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Schalter mit einem bewegbaren Betätigungsele ment, das an dem Hebel (22) angreifen kann, und durch eine Einrichtung, die auf den Zustand des Schalters anspricht, um die Kraft zu bestimmen, die durch den Hebel (22) auf das linear bewegbare Element (28) aufgebracht wird.

19. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Nockeneinrichtung (100), die an dem Hebel (22) angreifen kann, und durch eine Einrichtung (102, 104) durch die der Nocken (100) zwischen einer Stellung, in der er die Aufbringung einer Kraft auf das linear bewegbare Element (28) durch den Hebel (22) verhin dert, und einer Stellung bewegt wird, in der er die Aufbringung einer Kraft auf das linear bewegbare Element (28) durch den Hebel (22) ermöglicht.

20. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Nockeneinrichtung (100), die an dem Hebel (22) angreifen kann, und durch eine Einrichtung, die eine Kraft auf das Nockenelement (100) in einer Richtung aufbringt, damit die Vorwärtsbewegung des Hebels (22) mit einer gewählten konstanten Geschwindigkeit ge steuert wird.

21. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Motoreinrichtung (90), die wirksam mit dem Hauptlenkerelement (48) für eine Bewegung des Haupt lenkerelements (48) verbunden ist, um eine unter schiedliche Kraft gegen das linear bewegbare Element (28) zu bestimmen, und durch eine Einrichtung zur Steuerung der Motoreinrichtung (90), die einen Mikro prozessor (94) umfaßt, der mit der Motoreinrichtung (90) und einer Einrichtung (80) zur Erfassung der Position des linear bewegbaren Elements (28) ver bunden ist, wobei die zuletzt genannte Einrichtung (80) eine Verbindung mit dem Hebel (22) und eine Verbindung mit dem Mikroprozessor (94) aufweist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Nockeneinrichtung (100), die an dem Hebel (22) angreifen kann, durch eine Einrichtung (102, 104) zur Aufbringung einer Kraft in einer solchen Richtung, daß der durch den Hebel (22) gegen das linear beweg bare Element (22) aufgebrachten Kraft entgegengewirkt wird, und durch eine Betätigungseinrichtung, die die Nockeneinrichtung (100) außer Eingriff mit dem Hebel (22) bringt.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (106, 108, 110) zur Aufbringung einer zusätzlichen Gegenkraft auf die Nockeneinrich tung (100), um die Kraft zu verringern, die von der Einrichtung (102, 104) zur Aufbringung einer Kraft auf die Nockeneinrichtung (100) gefordert wird, wobei die Einrichtung (106, 108, 110) zur Aufbringung einer zusätzlichen Gegenkraft eine Federeinrichtung (106), ein Nockenlenkerelement (110) und ein Krafteinstel lungslenkerelement (108) umfaßt, die Federeinrichtung (106) zwischen der Festlagereinrichtung und ein Ende des Nockenlenkerelements (110) geschaltet ist, das entgegengesetzte Ende des Nockenlenkerelements (110) schwenkbar mit der Nockeneinrichtung (100) verbunden ist, die Federeinrichtung (106) eine Kraft über das Nockenlenkerelement (110) auf die Nockeneinrichtung (100) aufbringt, um der Kraft entgegenzuwirken, die durch den Hebel (22) gegen das linear bewegbare Element (28) ausgeübt wird, das Krafteinstellungs lenkerelement (108) mit einem Ende mit dem Nockenlen kerelement (110) angrenzend an eines seiner Enden verbunden ist und mit dem entgegengesetzten Ende schwenkbar mit dem Hauptlenkerelement (112) verbunden ist, um die Wirksamkeit der Federeinrichtung (106) bei der Aufbringung einer Kraft auf die Nockenein richtung (100) zu verändern, wenn die Winkelposition des Hauptlenkerelements (112) eingestellt wird.

24. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die relativen Längen der in Winkelbeziehung stehenden Lenkerelemente (32, 34), die Federkonstante der Federeinrichtung (36) und die relativen Positio nen der Schwenkverbindungen für das Hauptlenkerele ment (48) und für das Hebelelement (22) so gewählt sind, daß sich die Höhe der auf das linear bewegbare Element (28) aufgebrachten Kraft exponentiell mit Änderungen in der Winkelposition des Hauptlenker elements (48) ändert, wobei inkrementale Veränderun gen der Ausgangskraft eine größere Winkelbewegung des Hauptlenkerelements (48) erfordern, wenn die Aus gangskraft relativ klein ist, verglichen mit dem Fall, bei dem eine relativ große Ausgangskraft vor handen ist.