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Hobelmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Hobelmaschine nach
Art der Stößelhobelmaschinen mit einem auf einem Gestell vor und zurück laufenden
Stößel, der von einem um einen festen Punkt des Gestelles schwingenden und mit dem
Stößel verbundenen Schwinghebel vor und zurück geschoben wird.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Einrichtung zum Verschwingen
des Schwinghebels aus einem hin und her verschiebbaren Teil zu formen, der mit dem
Schwinghebel an einer Stelle verbunden ist, die während des gewöhnlichen Arbeitens
der Maschine festliegt, die aber in Längsrichtung des Schwinghebels verstellbar
ist, um das zwischen der Verschiebungsgröße des hin und her verschiebbaren Teiles
und des Stößels bestehende Verhältnis zu ändern.
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Hierdurch wird eine Hobelmaschine geschaffen, die eine erhöhte Leistungsfähigkeit
sowie Verwendungsfähigkeit hat und die bei einem gleichbleibenden Kraftbedarf aaswählbar
veränderliche Kraftleistungen und Schnittgeschwindigkeiten am Stößel ermöglicht.
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Ferner soll mit der Erfindung eine hydraulische Werkzeugmaschine der
angegebenen Art geschaffen werden, die die Verwendung einer Pumpe mit konstanter
Liefermenge zuläßt und trotzdem eine veränderliche Kraftleistung auf den Stößel
zu übertragen
vermag. Andere erstrebte Ziele sind eine hydraulische
Stößelhobelmaschine, bei der die Stößelgeschwindigkeiten über einen großen Bereich
wählbar sind, bei der die auf den Stößel übertragene Kraft über einen großen Bereich
bei im wesentlichen gleichbleibenden Kraftaufwand veränderlich ist, bei der die
volle Kraft bei allen Stößelgeschwindigkeiten verwendet wird, bei der der Hub,der
vor und zurück gehenden Teile sowie die Geschwindigkeit derselben bei einem konstanten
Kraftaufwand veränderlich sind und bei der schließlich eine einfache und leistungsfähige
hydraulische Anlage geschaffen ist.
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Weitere Ziele der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung
und der Zeichnung. In der Zeichnung ist Fig. i eine Seitenansicht einer die Erfindung
enthaltenden hydraulischen Stößelhobelmaschine, Fg.2 eine Seitenansicht, deren Teile
zur Verdeutlichung der Darstellung teilweise weggebrochen sind und die die wichtigen
Bewegungselemente der .sind erkennen läßt; Fig.3, 4, 5, 6 und 15 sind Schnitte nach
den Linien 3-3, 4-4 5-5, 6-6 bzw. 15-15 der Fig. 2; Fig. 7 und 8 sind Schnitte nach
den Linien 7-7 bzw. 8-8 der Fig. 2; Fig. 9, io, 11, 13 und 14 sind schematische
Ansichten der hydraulischen Anlage in den verschiedenen Stellungen ihrer Arbeitsstufen,
und Fig.12 ist eine Ansicht, die die Umsteueränschläge und das von Hand zu betätigende
Stillsetzventil auf der Stößelhobelmaschine zeigt.
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Wenn auch die Erfindung in vielen verschiedenen Formen durchgeführt
werden kann, ist in den Zeichnungen nur eine dieser Ausführungen dargestellt und
nachstehend im einzelnen beschrieben, mit dem ausdrücklichen Hinweis jedoch, daß
die vorliegende Durchführung nur als eine beispielsweise Durchführungsmöglichkeit
der Prinzipien der Erfindung zu werten und es nicht beabsichtigt ', ist, die Erfindung
auf die dargestellte Ausführung zu begrenzen. Der Bereich der Erfindung ist in den
Ansprüchen niedergelegt.
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Es sind zwei Hauptarten von Stößelhobelmaschinen oder Shapngmaschinen
im allgemeinen Gebrauch, die einfach als hydraulische Stößelhobelmaschinen und mechanische
Stößelhobelmaschinen bezeichnet werden können. Bei der mechanischen Stößelhobelmaschine
wird der vor und zurück laufende Stößel mittels einer Kurbel oder einer Schwinge
vor und zurück bewegt. Die auf den Stößel übertragene Kraft ändert sich mit der
Stellung der Kurbel; sie erreicht ihren Kleinstwert bei einer Kurbellage von 9o°
und ihren Höchstwert, wenn, die Kurbellage von i8o° erreicht ist. Ebenso ändert
sich die Geschwindigkeit des Stößels von Null an dem Ausgangspunkt, erreicht ihren
Höchstwert in der Kurbellage von 9o° und fällt dann wieder auf Null in der Kurbellage
von i8d° zurück. Eine solche mechanische Stößelhobelmaschine hat zwar den Vorteil,
daß die gesamte Kraft des Kraftaufwandes zu allen Zeiten verwendet wird, jedoch
beeinträchtigen die Änderungen in der auf den Stößel übertragenen Kraft sowie die
Geschwindigkeitsänderungen den Wirkungsgrad der Stößelhobelmaschine.
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Viele dieser Nachteile werden durch hydraulische Stößelhobelmaschinen
behoben, bei denen die auf den Stößel zur Einwirkung gebrachte Kraft durch die Hinundherbewegung
einer einen Kolben und einen Zylinder enthaltenden Vorrichtung erzielt wird, die
ihrerseits ihre Kraft von einer Pumpe erhält, die eine Druckflüssigkeit durch ein
Leitungssystem hindurch in Umlauf setzt. Bei der hydraulischen Stößelhobelmaschine
sind die Stößelgeschwindigkeiten konstant, und die auf den Stößel übertragene Kraft
bleibt auf der ganzen Länge des Stößelhubes ebenfalls konstant. Gebräuchliche hydraulische
Stößelmaschinen haben jedoch den Nachteil eines konstanten Drehmomentes oder einer
konstanten Schneidkraft an der Werkzeugspitze bei allen Geschwindigkeiten, so daß
eine Kraftvergeudung bei jeder Geschwindigkeit, die unterhalb der Höchstgeschwindigkeit
liegt, vorhanden ist.
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Hier wird nun nachstehend eine hydraulische Stößelhobelmaschine offenbart
und beansprucht, die viele der Vorteile der hydraulischen und mechanischen Art enthält
und andere Vorteile hat, die bei keiner dieser beiden Arten gefunden: werden. Ganz
allgemein gesprochen enthält die Erfindung eine den Vor- und Rücklauf des Stößels
bewirkende hydraulische Vorrichtung mit einem Kolben und einem Zylinder. Im Gegensatz
zu den üblichen hydraulischen Stößelhobelmaschinen ist die Kolben-Zylinder-Vorrichtung
jedoch nicht direkt mit dem Stößel verbunden, sondern steht vielmehr mit einem Schwingarm
oder einer Schwingschleife in Verbindung. Dieser Arm ist auf der Maschine schwingbar
gelagert und mit dem Stößel verbunden. Die Kolben-Zylinder-Vorrichtung ist mit dem
Schwingarm an einer Anzahl in Längsrichtung des Armes liegenden Stellen verbindbar,
um das Übersetzungsverhältnis zwischen der Bewegungsgeschwindigkeit des Stößels
und der Geschwindigkeit des Kolbens zu ändern. Die Geschwindigkeit des Stößels ist
über den ganzen Stößelhub hinweg für jeden Verbindungspunkt der Vorrichtung mit
dem Schwingarm im wesentlichen konstant. Die Kraftabgabe der Kolben-Zylinder-Vorrichtung
ist konstant, jedoch ändert sich die auf den Stößel übertragene Kraft umgekehrt
zur Geschwindigkeit desselben. Wenn von Reibungsverlusten abgesehen wird, ist die
Kraft an dem Werkzeug, d. h. Schneidkraft mal Geschwindigkeit, gleich der Kraftabgabe
der Kolben-Zylinder-Vorrichtung.
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In Fig. i ist 2o eine hydraulische Stößelhobelmaschine mit einem Gestell
2i und auf dem Gestell vor und zurück laufendem Stößel 22. Der Vor- und Rücklauf
des Stößels 22 erfolgt durch hydraulischen Druck, der durch eine Kolben-Zylinder-VorrichtUng
23 zur Einwirkung gebracht wird. Diese Vorrichtung 23 besteht aus einem Zylinder
24 mit darin hin und her verschiebbarem Kolben 25, mit dem eine Kolbenstange 26
verbunden ist, die durch eine Stopfbüchse im links liegenden Ende des Zylinders
(gesehen in Fig. 2) hindurchgeführt ist.
Druckflüssigkeit wird abwechselnd
dem Kolbenende und dem Kolbenstangenende des Kolbens zugeführt, um den Kolben im
Zylinder hin und her zu schieben. Die hydraulische Leitungsanlage wird später ausführlich
beschrieben.
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Die Kolben-Zylinder-Vorrichtung 23 ist auf dem Gestell 21 schwingbar
gelagert, so daß die Vorrichtung bei dem Vor- und Rücklauf des Stößels auszuschwingen
vermag. Wie aus Fig. 3 erkenntlich, liegt der Zylinder 24 innerhalb eines geteilten
Lagers 27 und wird in diesem Lager durch Bolzen 28 gehalten. Das Lager hat an jeder
Seite einen zapfenartigen Vorsprung 29. Diese Vorsprünge 29 werden von Rollenlagern
30 getragen, die ihrerseits frei innerhalb der Laufflächen 31 sich zu drehen
vermögen. Die die Laufflächen 31 umschließenden Lager 32 sind fest am Maschinengestell
angebracht. Diese Anordnung gestattet der Kolben-Zylinder-Vorrichtung 23, um die
Achse der Zapfen 29 bei dem Vor- und Rücklauf des Stößels zu schwingen.
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Die Kolbenstange 26 besitzt nahe ihrem linken Ende einen Gewindeteil
33, in den eine Konsole 34 eingeschraubt ist. Mit dieser Konsole 34 wird die Kolben-Zylinder-Vorrichtung
23 an einem Lager 45 befestigt, das einstellbar an dem Schwingarm 35 angebracht
ist.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, nimmt der Schwingarm eine im wesentlichen
senkrechte Lage ein. Das obere Ende des Schwingarmes oder Schwinghebels ist mit
dem Stößel durch einen Lenker 5o verbunden, während das untere Ende schwingbar auf
dem Gestell gelagert ist. Der in seiner bevorzugten Ausführungsform dargestellte
Schwinghebel weist zwischen seinen Enden einen zylindrischen Teil 35a auf. Der Schwinghebel
35 kann um seinen auf dem Gestell liegenden Schwingpunkt durch Hinundherschiebung
des Kolbens 26 verschwungen werden, und da er mit dem Stößel durch den Lenker
50 verbunden ist, erfolgt hierdurch ein Vor- und Rücklauf des Stößels 22.
Der untere Teil des Schwinghebels 35 (F ig- 4) ist an zwei Lagern 36 befestigt,
die drehbar auf den Gestellteilen 37 und 38 mittels zwischenliegender Rollenlager
39 gelagert sind. Eine Gewindespindel 4o ist drehbar auf dem Schwinghebel 35 und
kann entweder von Hand oder durch hydraulischen Antrieb gedreht werden. Das untere
Ende der Gewindespindel 40 trägt ein Schneckenrad 41, das in die Gänge einer Schnecke
42 eingreift. Wie Fig. 5 erkennen läßt, kann die Drehung der Spindel 40 auch durch
von Hand erfolgende Drehung einer Welle 43 erfolgen, die auf der Schnecke befestigt
ist. Wird ein vollständig hydraulischer Antrieb gewünscht, so kann die in Fig.4
dargestellte Anordnung verwendet werden, in welcher die Schnecke 42 auf einer drehbar
gelagerten Welle 43a sitzt, die ihrerseits durch einen hydraulischen Motor 44 angetrieben
werden kann.
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Das Lager 45 (Fig. 2, 6 und 15) besteht aus einem U-förmigen Teil
121 mit Bohrungen 122 und 123, in denen Kugellager 124 zum Tragen einer drehbaren
Welle 126 sitzen. Ein geteilter Lagerring 46 umgibt mit seinem einen Teil 127 die
Hälfte des Zylinderteiles 35a und erstreckt sich mit einer Verlängerung zwischen
die Schenkel des U-förmigen Teiles 121 hinein. Eine Bohrung 128 in dieser Verlängerung
12,5 vermag die Welle 126 aufzunehmen, so daß hierdurch eine Schwingverbindung
zwischen dem U-förmigen Teil 121 und dem Lagerring 46 gebildet ist. Der zweite Teil
129 des Lagerringes 46 umgibt die übrige Fläche des Zylinderteiles 35d und ist an
dem ersten Teil 127 durch Bolzen 130 und rar befestigt.
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An den oberen und unteren Flächen des Teiles 129 sind durch Bolzen
132 zwei Muttern 133 und 134 angebracht, deren Gewinde mit dem Gewinde der
Spindel 4o im Eingriff steht. Spannscheiben können zwischen den Muttern und den
Flächen vorgesehen sein, um jedes Spiel zwischen den Teilen und der Gewindespindel
aufzunehmen. Eine Drehung der Spindel 40 verschiebt das Lager 45 in Längsrichtung
der Spindel, wobei sich die Muttern 133 und 134 in einem in dem Hebel
35 vorgesehenen Hohlraum 135 bewegen, wodurch der Verbindungspunkt der Kolbenstange
26 mit der Spindel 4o verschoben wird.
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Ein Ende einer biegsamen Leitung 48 ist an dem unteren Ende der Gewindespindel
4o befestigt, während das andere Ende an einer Anzeigevorrichtung 49 sitzt, die
auf der Außenseite der Maschine sichtbar ist, um die jeweilige Lage des Verbindungspunktes
und der Kolbenstange an dem Schwinghebel 35 sichtbar zu machen.
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Der obere Teil des Schwinghebels 35 ist an dem Stößel 20 mittels eines
Gelenkes 5o schwingbar befestigt. Der obere Teil des Schwinghebels 35 (Fig. 7) ist
mit einer Bohrung 51 versehen, in der Rollenlager 52 sitzen, die den Bolzen 53 tragen.
Das aus zwei parallelen Armen 54 und' 55 bestehende Gelenk 50 ist an dem
Bolzen 53 befestigt. Das andere Ende des Gelenkes 50 ist in 'gleicher Weise
mit Bohrungen 56 und 57 versehen, die eine Welle 58 umfassen, die drehbar in von
dem Stößel 22 getragenen Lagern 59 lagert. Die drei Schwingpunkte, nämlich der Schwingpunkt
des Schwinghebels 35 am Lenker 5o bei 53, der Schwingpunkt des Schwinghebels 35
an dem Gestell bei 42 und der Schwingpunkt des Lagers 45 an der Konsole 34 bei 126,
liegen im wesentlichen in der gleichen Ebene.
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Die bevorzugte hydraulische Anlage zum Hinundherschub der Kolben-Zylinder-Vorrichtung
ist schematisch in den Fig. 9, 1ö, r 1, 13 und 14 dargestellt. Die hydraulische
Anlage enthält eine Pumpe 6o mit konstanter Liefermenge, die durch eine Leitung
61 mit dem Steuerventil 62 verbunden ist. Dieses Ventil 62 besitzt eine Bohrung
63 mit einem darin verschiebbaren Ventil 64. Ein Teil 65 des Ventilschaftes ragt
aus der Bohrung heraus, so daß das Ventil 64 von Hand in die verschiedenen nachstehend
beschriebenen Stellungen bewegt werden kann. Das Ventil 64 hat Endteile 66 und 67
und zwei Zwischenringe 68 und 69. Es besitzt zwischen dem links liegenden Endteil
67 und dem ersten Zwischenring 68 eine Einschnürung 70 von kleinerem Durchmesser,
zwischen den beiden Ringteilen 68 und 69 eine Einschnürung 71 und zwischen
dem
zweiten Ringteil 69 und dem rechts liegenden Endteil 66 eine dritte Enschnürung
72. Das Steuerventil ist mit einem 4-Wege-Ventil 73 mittels der Bohrungen 74, 75
und 76 verbunden.
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Das 4-Wege-Ventil 73 hat eine Bohrung 77 mit einem darin gleitbaren
Ventil 78. Das Ventil 78 hat zwei Endteile 79 und 8o und einen einzigen Zwischenring
8i. Zwei Einschnürungen 82 und 83 sind zwischen den Endteilen und dem Zwischenring
81 vorhanden. Das Steuerventil 6?- hat Ringnuten 84, 85, 86, 87, 88 und 89, von
denen die Nuten 85, 86 und 89 mit !den Bohrungen 74, 75 bzw. 76 in Verbindung stehen.
Diese Bohrungen sind mit Ringnuten 9o, 9i und 92 des 4-Wege-Ventils verbunden, welches
die Ringnuten 93 und 94 aufweist.
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Nimmt das Ventil die in Fig. 9 gezeigte Stellung ein, so wird die
Druckflüssigkeit von der Pumpe 6o durch die Leitung 61 zur Ringnut 87 und dann über
die Einschnürung 71 und Bohrung 75 zur Ringnut 9i des 4-@Vege-Ventils geleitet.
Die Druckflüssigkeit strömt dann längs der Einschnürung 83 zur Ringnut 94 und zur
Leitung 95, die die Druckflüssigkeit dem rechts liegenden Ende,des Zylinders
24 zuführt, um den darin befindlichen Kolben nach links zu bewegen und den Schwinghebel
3'5 dadurch auszuschwingen.
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Der Stößel 22 ist mit Umsteueranschlägen 96 und 97 (Fig. i) versehen,
die in einer Führung 98 verschoben und in verschiedenen Stellungen auf dem Stößel
durch Klemmgriffe 99 festgeklemmt werden können. Wie aus Fig. 12 ersichtlich, verstellen
die Umsteueranschläge einen Nocken ioo, der seinerseits ein Umsteuerventil ioi betätigt,
um die Strömungsrichtung des Druckflüssigkeitsstromes umzukehren.
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Wie Fig.9 erkennen läßt, wird die von der Pumpe 6o kommende Druckflüssigkeit
durch eine Leitung io2 zum Umsteuerventil ioi gedrückt. Bei der in dieser Figur
von dem Umsteuerventil ioi eingenommenen Stellung wird dann die Druckflüssigkeit
mittels einer Leitung 103 dem rechts liegenden Ende des 4-Wege-Ventils zugeführt,
um das Ventil in die dargestellte Stellung zu bewegen.
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Sobald die Umsteueranschläge auf den Nocken ioo treffen, wird das
Umsteuerventil ior in die in Fig. io dargestellte Stellung bewegt, in der Druckflüssigkeit
von der Leitung i:o2 .einer Leitung io:I zugeführt und in das links liegende Ende
des 4-Wege-Ventils eingedrückt wird, um das Ventil in die dargestellte Stellung
zu bewegen. In dieser Stellung des Ventils strömt Druckflüssigkeit von der Pumpe
zum links liegenden Ende des Zylinders mittels der Ringleitung 87, Einschnürung
71, Bohrung 75, Ringnut 9i, Einschnürung 82, Ringnut 93 und Leitung 105.
Der Umkehrpunkt wird bestimmt durch die Stellung der Umsteueranschläge; jedoch kann
dem Stößel von Hand an jedem Zeitpunkt mittels eines Handgriffes io6 eine Umkehrbewegung
gegeben werden. Der Handgriff ist von außen her leicht zugänglich und kann ohne
Rücksicht auf die Lage des Stößels verstellt werden.
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Nimmt das Ventil die in Fig. 13 gezeigte Stellung ein, so strömt Druckflüssigkeit
von der Pumpe 6o nach beiden Enden des Zylinders 24 mittels der Einschnürung 71,
der Bohrungen 75 und 74 und der Ringnuten 93 und 94. Wird Druckflüssigkeit beiden
Enden des Zylinders zugeführt, so erfolgt ein Schnellhub. Die Umkehrung des Hubes
erfolgt in ähnlicher Weise wie die vorbeschriebene Umkehrung. Bei dem Rücklauf (Fig.
14) wird die in dem rechts liegenden Ende des Zyliinders befindliche Flüssigkeit
über Leitung 95, Ringnut 94, Bohrung 76, Ringnut 88 und Leitung io7 einem Vorratssumpf
zugeführt. Ein Rückschlagventil io8 ist in der hydraulischen Anlage vorgesehen,
um eine vorbestimmte Rückdruckhöhe auf der Druckflüssigkeit aufrechtzuerhalten,
um ein stoßloses Arbeiten des Stößels zu sichern.
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Der das Werkstück tragende Arbeitstisch kann bei dem Vor- und Rücklauf
des Stößels absatzweise quer geschaltet werden. Diese absatzweise erfolgende Querschaltung
wird mittels eines Vorschubzylinders iog mit einem darin hin und her verschiebbaren
Kolben i io erreicht. Der Kolben ist mit einer Vorrichtung versehen, um eine Welle
i i i zum Bewegen des Arbeitstisches absatzweise zu drehen. Der Kolben iio bewegt
sich von einem Ende des Zylinders iog zum anderen Ende des Zylinders io9 zur gleichen
Zeit wie das 4-Wege-Ventil verschoben wird. Dies wird dadurch erreicht, daß jedes
Ende des Zylinders iog mit den Leitungen 104 und 103 durch die Leitungen 1i2 und
113 verbunden ist. Es ist erkenntlich, daß dann bei einer Bewegung des Umsteuerventils
ioi Druckflüssigkeit sowohl dem 4-Wege-Ventil als auch dem Vorschubzylinder zugeführt
wird, um das Ventil in der Bohrung und den Kolben im Zylinder zu verschieben.
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Wie vorerwähnt, kann der Umlauf der Gewindespindel4o entweder von
Hand oder durch den hydraulischen Motor 44 bewirkt werden. Dieser hydraulische Motor
ist mit der Anlage, wie Fig. 9; 10, 11, 13 und 14 zeigen, verbunden. Druckflüssigkeit
wird dem Motor durch eine Leitung 114 von Pumpe 6o aus über ein Umsteuerventil i
15 und Leitungen 116 und 117 zugeführt: Die Bewegung des Umsteuerventils zur Zuführung
von Flüssigkeit zum Motor 44 kann gewünschtenfalls von Hand erfolgen.
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Aus der obigen Beschreibung ist erkenntlich, daß der aus Kolben und
Zylinder bestehenden Vorrichtung 23 in jeder Stellung des Steuerventils eine konstante
Kraft zugeführt wird. Die auf den Stößel zur Einwirkung gebrachte Kraft kann jedoch
durch Wechsel des Verbindungspunktes zwischen der Vorrichtung 23 und dem Schwinghebel
geändert werden. Greift der Kolben am unteren Teil des Schwinghebels an, d. h. an
einer Stelle nahe dem Sch-,vingpunkt des Schwinghebels, so ist die auf das Schneidwerkzeug
übertragene Kraft kleiner als die dem Schneidwerkzeug gegebene Kraft, wenn der Kolben
26 mit dem oberen Teil des Schwinghebels 35 verbunden ist. Die an die Vorrichtung
23 übertragene Kraft wird zu allen Zeiten nutzbar verwendet, und zwar selbst bei
weit abweichenden Stößelgeschwindigkeiten und -unterschiedlicher Stößelkraft. Infolgedessen
kann
eine billige Pumpe mit konstanter Liefermenge in der hydraulischen.
Anlage benutzt und die Leistungsfähigkeit und Verwendungsfähigkeit der Maschine
sehr weitgehend vergrößert werden.