DE2749079C2

DE2749079C2 - Hydraulische Antriebsvorrichtung für den Stößel einer Zahnradstoßmaschine od.dgl. Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2749079C2
Application number: DE2749079A
Authority: DE
Inventors: Harold Gibbs Springfield Vt. Haseltine; Erich Tlaker
Original assignee: Fellows Corp
Current assignee: Fellows Corp
Priority date: 1977-01-10
Filing date: 1977-11-02
Publication date: 1983-01-20
Also published as: JPS5388283A; CH625150A5; BR7707557A; FR2376722A1; FR2376722B1; US4125056A; IT1088110B; DE2749079A1; JPS5730619B2; GB1595641A

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Antriebsvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art

Bei einer bekannten hydraulischen Antriebsvorrichtup.g der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art (DE-PS 9 07 241) erfolgt die Steuerung des Steuerschiebers zum abwechselnden Beaufschlagen beider Kolbenflächen mit Druckmittel über eine Steuerwelle, die über ein Zahnrad von dem Stößel selbst angetrieben wird. Unterschiedlich schnelle Arbeitshübe und Rückhübe werden bei dieser bekannten hydraulischen Antriebsvorrichtung dadurch erreicht daß die wirksamen Kolbenflächen unterschiedlich groß sind. Nachteilig ist dabei aber, daß das Verhältnis zwischen

der Arbeits- und Rückhubgeschwindigkeit des Stößels und die Bewegungsamplitude des Steuerschiebers nicht einstellbar sind und ά inentsprechend die hydraulische Antriebsvorrichtung für den Stößel nicht an unterschiedliche Betriebsbedingungen angepaßt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulische Antriebsvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art so zu verbessern, daß das Verhältnis zwischen der Arbeits- und der Rückhubgeschwindigkeit des Stößels sowie die Bewegungsamplitude des Steuerschiebers eingestellt werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Diese erfindungsgemäße Aufgabenlösung besteht n; der Anwendung einer bekannten hydraulischen Antriebsvorrichtung (DE-AS Ib 53 566) unter Abwandlung des Antriebes für den Steuerschieber. Bei dieser bekannten hydraulischen Antriebsvorrichtung sind zwar unterschiedliche Geschwindigkeiten für Vor- und Rückhub möglich, sie sind allerdings nicht ohne weiters veränderbar, denn dafür müßte ein zur Verschiebung des Steuerschiebers dienender Nocken verändert werden. Im übrigen wäre die Verwendung dieser bekannten Antriebsvorrichtung des Steuerschiebers über einen Nocken bei einer Zahnradstoßmaschine auch nicht möglich, weil bei dieser der Kolben sehr beträchtliche Bewegungen in beiden Richtungen ausführen muß. Bewegungen dieses Ausmaßes sind bei der bekannten hydraulischen Antriebsvorrichtung nicht erforderlich, da dieses lediglich für einen Vibrationsantrieb verwendet wird, bei dem der Kolben nur verhältnismäßig kleine Bewegungen ausführen muß.
Das gemäß der Erfindung der Antriebsvorrichtung

zugeordnete einstellbare Gestänge ermöglicht eine Veränderung des Verhältnisses der Steuerschieberbewegungen in beiden Richtungen gleichzeitig mit der Einstellung der Bewegungsamplitude des Steuerschiebers. Das ermöglicht eine genaue Einstellung der Geschwindigkeit während des Arbeitshubes und des Rückhubes des Stößels, durch die der Rückhub zur Verringerung der Verlustzeit beschleunigt und der Arbeitshub so ausgeführt werden kann, daß das

Werkzeug bei gleichbleibender Produktionsgeschwindigkeit eine größere Lebensdauer hat oder bei größerer Produktionsgeschwindigkeit seine Lebensdauer unverändert behält Durch Verstellung des Gestänges kann weiter der Steuerschieberhub und dadurch die Hublänge des Stößels eingestellt werden. Außerdem lassen sich dadurch die Hubgeschwindigkeiten des Steuerschiebers und des Stößels in jeder Richtung einstellen. Die eingestellte Amplitude des Steuerschieberhubs ist für unterschiedliche Geschwindigkeiten für den Arbeitshub ₎₀ und den Rückhub des Stößels maßgebend.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegenstände der Unteransprüche.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 ist es möglich, die Endstellungen des Steuerschiebers mit Hilfe der Lage der Aulenkstelle des ersten Hebels an dem Steuerschieber einzustellen. Das ermöglicht, den Stößelhub an Werkstücke unterschiedlicher Höhe oder Dicke anzupassen.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 ist es zu diesem Zweck möglich, eine weitere lchwenkbare Buchse zu verstellen, die das ι idere Ende des ersten Hebels führt.

Während gemäß der Aufgabenlösung nach Anspruch 1 das Hubgeschwindigkeitsverhältnis und die Bewegungsamplitude abhängig voneinander verstellt werden, werden in der Ausgestaltung der Erfindung nach den Ansprüchen 4 und 5 das Hubgeschwindigkeitsverhältnis und die Bewegungsamplitude unabhängig voneinander verstellt. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht demgemäß, die Hubgröße im wesentlichen unabhängig von der Verstellung des Hubgeschwin digkeitsverhältnisses zu wählen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Zahnradstoßmaschi· •e.

F1 g. 2 eine Seitenansicht der Maschine von Fig. 1.
F i g. 3 h vergrößertem Maßstab eine Längsschnittansicht des Stößels der Maschine von F i g. 1 und 2 mit einer hydraulischen Antriebsvorrichtung für den Stößel und einer mechanischen Antriebsvorrichtung für dessen Steuerschieber, wobei der Stößel und der Steuerschieber sich am oder in der Nähe des oberen Hubendes befinden jnd der Steuerschieber ei.ie neutrale Stellung in bezug auf den Stößel einnimmt.

Fig.4 den Stößel in der gleichen Stellung wie in F i g. 3. jedoch mit nach unten bewegtem Steuerschieber, wie es zum Beginn Jes Arbeitshubes der Fall ist. um den Stößel für den Arbeitshub nach unten zu bewegen. F i g. 5 Jen Stößel am unteren Hubende und den in bezug auf den Stößel nach oben bewegten Steuerschieber, wodurch der Stößel in seinem Rückhub wieder nach eben bewegt wird.

Fig.6 in Seilenansicht eine andere mechanische Antriebsvorrichtung des Steuerschiebers.

Fig. 7 in Draufsicht die mechanische Antriebsvorrichtung von F i g. 6.

F1 g. 8 in einer graphischen Darstellung den Vergleich zwischen der Hubgeschwindigkeit eines Stößels entsprechend der Erfindung (insbesondere mit der Vorrichtung nach den Fig. 6 und 7) und einer herkömmlichen Antriebsvorrichtung für den Stößel einer Zahnradsto3maschine oder einer anderen Werkzeugmaschine,

Fig.9 in SeitenansiJn ein weiteres Ausführungsbeispiel der mechanischen Antriebsvorrichtung, Fig. 10 in Draufsicht und teilweise im Schnitt die Antriebsvorrichtung von F i g. 9 und

Fig. Ii in einer ähnlichen graphischen Darstellung wie in F i g. 8 den Vergleich zwischen der Hubgeschwindigkeit bei Verwendung der Antriebsvorrichtung nach den Fig.9 und 10 und der Hubgeschwindigkeit bei Verwendung einer herkömmlichen Antriebsvorrichtung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Zahnradstoßmaschine, die, was den Aufbau, die Betätigung und die Steuerung ihres axial hin- und herbeweglichen Stößels 12 anbelangt, im folgenden ausführlich beschrieben ist. Die Zahnradstoßmaschine hat ein Maschinengestell 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 Vbeitsraumverkleidung ist ein Werkstücktragtisch 20 befestigt, der zur Befestigung des Werkstückes in bezug auf den Stößel 12 dient.

Das Werkzeug 22 isi am unteren r nde des Stößels 12 befestigt zum Stoßen de^r Zahnradzähne in einem am Tisch 20 befestigten Werkstück bei vertikaler Auf- und Abbewegung des Stößels. Entsprechend dem üblichen Zahnndstoßverfahren ist ein Drehvorschubmotor 21 (Fig. I) über ein Vorgelege (nicht dargestellt) an den Stößel 12 und an den Werkstücktragtisch 20 angeschlossen, der die relative Drehbewegung zwischen denselben bewirkt, wenn sich der Stößel relativ zu dem Tisch hin- und herbewegt In weiterer Übereinstimmung mit dem üblichen Verfahren ist ein Tiefenvorschubmotor 23 (Fig. 2) über ein Vorgelege (nicht dargestellt) an den Tisch 20 angeschlossen, um denselben in bezug auf den Stößel horizontal nach vorn und hinten zu bewegen und dadurch die Spanstärke einzustellen.

In den F i g. 1 und 2 ist außerdem ein Steuerpult 24 dargestellt, das mit Druckknöpfen für die Steuerung der Zahnradstoßmaschine 10 versehen ist zur Programmierung und Anwendung der elektrischen Steuerung der zum Betrieb des Stößels und der Maschine benutzten H draulik. In den F i g. 1 und 2 ist auch ein verkleideter Aufbau 26 vorgesehen für die mechanische Antriebsvorrichtung eines Steuerschiebers 63 (Fig. 3) des Stößels 12 in der Zahnradstoßmaschine 10. wobei der Antriebsmotor für die Vorrichtung mit 25 bezeichnet ist (Fig. 1). Weiter ist eine Motorpumpe 27 vorgesehen zur Zuführung von Kühlmittel zu der Arbeitsstelle, und in F i g. 2 ist eine Motorpumpe 29 dargestellt zur Zuführung von Druckmittel zum Stößel 12, das später zur Druckmittelquelle oder zu einem Tank über eine Rückflußleitung 60 zurückgelangt.

Gemäß F i g. 3 ist der Stößel 12 in einem Sattel 30 angeordnet, der in dem Maschinengestell 14 für eine Degrenzte Schwenkbewegung um eine horizontale Achse auf zwei gegenüberliegenden Sturrmelachsen 32 gelagert ist. Der untere Endteil des Sattels 30 hat einen im wesentlichen rechteckigen Horizontalquerschnitt und eine mittlere, vertikale Bohrung, in der ein Zylinder 34 befestigt ist. "3as obere Ende des Zylinders 34 ist durch einrn Zylinderdeckel 36 verschlossen, der eine mittlere Öffnung hat zur Aufnahme eines Teiles des Stößels 12; das untere Ende des Stoße's 12 ragt nach unten aus dem Zylinder 34 und dem Sattel 30 hinaus. Dieses untere Ende des Stößels 12 trägt das Werkzeug 22.

Der Stößel 12 hat einen Kolben 38, der in dem Zylinder 34 gleiten kann. Der Kolben 38 hat eine untere Fläche 40 mit verhältnismäßig kleinem Flächeninhalt,

die mit Druckmittel beaufschlagt wird, um den Kolben 38 nach oben zu bewegen, und eine obere Fläche 42 mit größerem Flächeninhalt, die mit Druckmittel beaufschlagt wird, um den Kolben 38 zur Ausführung des Arbeitshubes nach unten zu drücken. Der Stößel 12 ist hohl, das heißt er hat eine axiale, vertikale Bohrung und einen nach oben ragenden Teil 44, der in eine zweiteilige Führung aus Teilen 46 und 48 hineinragt. Das obere Ende des Stößelteils 44 hat ein Gewinde, auf welches eine Mutter 50 aufgeschraubt ist zur Befestigung des ₎₀ Stößels 12 an dem Führungsteil 46. Die Führungsflächen der Führungsteile 46 und 48 können geradlinig oder schraubenförmig sein, so daß bei vertikaler Auf- und Abbewegung des Stößels 12 mit dem Führungsteil 46 in bezug auf das Führungsteil 48 keine Relativbewegung in bezug auf das Führungsteil 48 auftreten kann, oder aber, wenn schraubenlörmige Führungsflächen vorgesehen sind, in bezug auf das Führungsteil 48 eine Drehbewegung auftreten

kari" Geradlini

werden benutzt, wenn das Werkzeug 22 und der Stößel 12 eine Geradverzahnung stoßen sollen, und schraubenförmige Führungsflächen werden benutzt, wenn mit dem Stößel und dem Werkzeug 22 eine Schrägverzahnung hergestellt werden soll.

Die zweiteilige Führung 46, 48 ist in der mittleren, ₂s vertikalen Bohrung einer Führungsbuchse 52 befestigt, die ihrerseits an einem Zahnrad 54 befestigt ist, so daß sich der Stößel 12 und die Führung 46, 48 mit dem Zahnrad um dessen 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 es beim Zahnradstoßverfahren bekannt ist.

Wie schon vorher erwähnt, ist eine Leitung vorgesehen zum Anschluß der Druckmittelquelle zur Betätigung des Kolbens 38. Eine Druckleitung 56 ist an die Motorpumpe 29 angeschlossen und verläuft durch den Zylinder 34. um kontinuierlich Druckmittel in die ringförmige Zylinderkammer 58 auf der Seite der kleineren Fläche 40 des Kolbens 38 einzuleiten. Eine Rückflußleitung 60 mündet in den Sattel 30 und ist über Bohrungen 62 mit der Bohrung des Stößels 12 oberhalb des Kolbens 38 und des Zylinderdeckels 36 verbunden.

Wie im folgenden noch ausführlicher beschrieben wird, ist der vertikal auf- und abbewegliche Steuerschieber 63 längs der vertikalen Achse des Stößels 12 in dessen Bohrung vorgesehen, um durch die Stößelbohrung begrenzte Strömungswege abwechselnd zu öffnen und zu schließen. Ein erster Strömungsweg 64 ist zwischen der ringförmigen Kolbenkammer 58 und einer ringförmigen Kolb-.nkammer 66 auf der oberen Seite des Kolbens 38 und über der oberen, größeren Fläche 42 des Kolbens vorgesehen. Horizontale Bohrungen 68 sind vorgesehen zur Strömung aus der Kammer 58 in den ersten Strömungsweg 64, und ähnliche horizontale Bohrungen 70 sind vorgesehen zur Strömung zwischen der Kammer 66 und dem ersten Strömungsweg 64. Ein zweiter Strömungsweg 72 ist durch die Zylinderbohrung gebildet. Der zweite Strömungsweg 72 dient zur Strömung des Druckmittels aus der oberen Kolbenkammer 66 zu den Rückflußbohrungen 62 und in die Rückflußleitung 60. Die Strömung durch den ersten und den zweiten Strömungsweg 64 und 72 wird durch Bewegung des Steuerschiebers 63 gesteuert

Gemäß Fig.3 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 mechanischen Antriebsvorrichtung des Steuerschiebers 63 ist in F i g. 3 insgesamt mit 76 bezeichnet und hat eine Welle 78. die im Uhrzeigersinn angetrieben wird. (In der Zeichnung ist die Antriebsvorrichtung 76 um 90° versetzt gegenüber ihrer wirklichen Lage dargestellt. Das heißt, in Wirklichkeit ist die Achse 104 der Welle 78 parallel zur Zeichenebene und nicht senkrecht in bezug auf dieselbe, wie es in F i g. 3 dargestellt ist.)

Die Antriebsvorrichtung 76 hat weiter einen Hebel in Form einer Stange 80, die an einem Ende bei 82 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 einer Sicherungsmutter 86 und durch Drehen des Steuerschiebers 63, bevor die Sicherungsmutter 86 wieder gegen die Konsole geschraubt wird. Etwa in der Mitte zwischen ihren beiden Enden ist die Stange 80 in einer Buchse 88 axial verschiebbar und in der Nähe ihres anderen Endes ist die Stange 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 herverschiebbar ist, wie es durch den doppelten Pfeil % angedeutet ist. Der Schlitten 94 wird mittels einer Stellschraube 100 in bezug auf die Welle 78 eingestellt zur Einstellung der Exzentrizität oder des Abstände.« eines Punktes 102 auf der Achse der Stange 80 zu der Achse 104 der Welle 78. Der Punkt 102 liegt im Schnittpunkt der Achse der Stange 80 und der Mittellinie des Schlittens 94 längs dessen Einstellweges 96.

Die Buchse 90 ist in einem Träger 104' gelagert, 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 Maschinengestells 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 der Stange 80 in deren Schnittpunkt mit der vertikalen Einstellachse des Schlittens 106.

Wenn bei dem beschriebenen Aufbau die WeIW 78 in Fig.3 im Uhrzeigersinn durch den Antriebsmotor 25 (Fig. 1) in Drehung versetzt wird, so wird der Steuerschieber 63 in Vertikalrichtung verstellt. In F i g. 3 ist der Steuerschieber in seiner obersten Lage dargestellt, und, wie infolge der dargestellten Stellung der Teile der Antriebsvorrichtung 76 ersichtlich ist. erfolgt der Abwärtshub des Steuerschiebers durch Drehung der Welle 78 um einen Winkel a, und der Rückhub erfolgt durch Drehung der Welle um einen Winkel b. Man kann erkennen, daß der Winkel a wesentlich größer als 180° ist und daß der Winkel b wesentlich kleiner als 180° ist Wenn die Welle 78 mit konstanter Geschwindigkeit umläuft, so dauert der Abwärtshub des Steuerschiebers 63 wesentlich länger als dessen Rückhub oder Aufwärtsbewegung.

Das Verstellmaß oder die Amplitude des Steuerschieberhubes wird eingestellt durch Einstellung der Exzentrizität des Punktes 102 in bezug auf die Achse 104 der Welle 78. Das heißt wenn die Exzentrizität des Punktes 102 verringert wird durch Verstellung 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 HZ wodurch die

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vertikale Lage des Schwenkpunktes 116 der Stange 80 verändert wird. Wie schon erwähnt, können die obere Endlage und die untere Endlage des Steuerschiebers 63 desweiteren eingestellt werden durch Lösen der Sicherungsmutter 86 und Drehen des Schaftes 74 in der Gewindekonsole 84. Wie noch beschrieben wird, folgt der Stößel 12 dem Steuerschieber 63 nach unten und nach -.yen, und die Amplitude des Steuerschieberhubes sowie die obere und die untere Endlage des Steuerschiebers werden verändert zum Einstellen des geeigneten _|0 Stößelhubes für Werkstücke unterschiecT-cher Höhe oder Dicke.

Wenn die Amplitude des Steuerschieberhubes oder seiner Auf- und Abbewegung verringert wird durch Herabsetzen der Exzentrizität des Punktes 102 in bezug auf den Punkt 104, so werden die Winkel a und b gleicher. Das heißt, die Geschwindigkeit des Abwärtshubes des Steuerschiebers 63 und des Stößels 12 gleicht sich stärker der Gesch'.vindigk'.¹". d'.s Rürkhulir«; an. wenn die Welle 78 mit konstanter Drehzahl angetrieben wird. Die Einstellbarkeit der Amplitude der Steuerschieber- und der Stößelauf- und Abbewegung ist wesentlich, was die Lebensdauer des Werkzeuges anbelangt. Das heißt, eine Verlangsamung des Abwärts oder Arbeitshubes verlängert die Lebensdauer des Werkzeuges im ₂-Vergleich zu der zu erwartenden Lebensdauer bei einer konventionellen Maschine, ohne jedoch die Produktionsgeschwindigkeit zu verringern, da der Rückhub schneller erfolgen kann als bei konventionellen Maschinen. Dementsprechend kann bei einer Maschine mit winem Stößel der hier beschriebenen Art 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 bei 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 12 sei angenommen, daß die Vorrichtung 76 stillsteht, der Antriebsmotor 25 abgeschaltet ist und kein Druckmittel zugeführt wird. Gleichfalls wird angenommen, daß die Vorrichtung 76 sich in der Stellung von F i g. 3 befindet, _4S wobei der Steuerschieber 63 seine obere Hubstellung einnimmt. Unter diesen Bedingungen bewirkt das Gewicht des Stößels 12 eine Abwärtsbewegung desselben aus der Stellung von Fig. 3, bis eine untere Wand 118 des hohlen Stößels sich auf einen Sprengring 120 aufsetzt, der am unteren Ende des Steuerschiebers 63 befestigt ist. In einer solchen Stellung ds* Stößels 12 in bezug auf den Steuerschieber 63 sind die Bohrungen 68 durch den Steuerschieber geschlossen und verhindern eine Strömung des Druckmittels aus der Kammer 58 an der unteren Seite des Kolbens 38 in den ersten Strömungsweg 64.

Wenn dann Druckmittel mit dem Druck P_s von der Druckmittelquelle mittels der Motorpumpe 29 in die Leitung 56 gefördert wird, so gelangt das Druckmittel in ^₀ die Kammer 58 und beaufschlagt die untere oder erste, kleinere Fläche 40 und hebt den Stößel 12 in bezug auf den Steuerschieber 63 an. Die Aufwärtsbewegung des Stößels 12 dauert an, bis die Bohrungen 68 geöffnet sind, damit Druckmittel in den ersten Strömungsweg 64 und dann durch die Bohrungen 70 in die Kammer 66 auf der oberen Seite des Kolbens 38 gelangt Das Druckmittel beaufschlagt in der Kammer 66 die zweite, größere Fläche 42. und, wenn ein ausreichender Druck in der Kammer 66 zur Beaufschlagung der Fläche 42 erreichl ist, so wird der Stößel 12 abwärts bewegt. Die nach unten wirkende Hydraulikkraft summiert sich mit dem Gewicht des Stößels 12, und der Stößel bewegt sich abwärts bis in eine Stellung, in welcher ein Ausgleich erreichl ist zwischen dem Gewicht des Stößels und der nach unten wirkenden Hydraulikkraft sowie der den Stößel nach oben belastenden Hydraulikkraft. Diese Gleichgewichtsstellung des Stößels 12 in bezug auf den Steuerschieber 63 ist in F i g. 3 dargestellt. Fig. 3 zeigt auch die Stellung des Steuerschiebers 63 und des Stößels 12 am oberen Hubende, unmittelbar vor Beginn des Arbeitshubes.

Wenn nun der Antriebsmotor 25 der Antriebsvorrichtung 76 eingeschaltet wird, so dreht sich die Welle oder Kurbelwelle 78 zuerst im Uhrzeigersinn um den Winkel ,7, wodurch der Steuerschieber 63 nach unten verstellt ',vird. Durch diese A.nfar^sbpwppiinff des Steuerschiebers 63 nach unten wird er in bezug auf den Stößel 12 bewegt und in die Stellung von F i g. 4 gebracht. In dieser Stellung sind die Bohrungen 68 geöffnet, damit das Druckmittel aus der Kammer 58 und von der Fläche 40 in den ersten Strömungsweg gelangen kann, wobei ein Druckabfall in dem ersten Strömungsweg erzeugt wird. Mit diesem geringeren Druck wird die zweite größere Fläche 42 beaufschlagt, und infolge dieser größeren Fläche überwiegt die Hydraulikkraft auf der oberen Seite des Kolbens 38 den hydraulischen Widerstand an der unteren Seite des Kolbens und bewegt den Stößel 12 nach unten, der somit der Bewegung des Steuerschiebers 63 folgt. Es erfolgt eine negative hydraulische Rückführung, da bei Abwärtsbewegung des Steuerschiebers 63 der Stößel 12 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 58 und dem ersten Strömungsweg 64 an den Bohrungen 68 wird durch den Druck Ps. die Abwärtsgeschwindigkeit des Steuerschiebers 63 und den zur Verfügung stehenden Druckabfall für die Strömung aus der Kammer 58 in den ersten Strömungsweg 64 gesteuert. Das erforderliche Druckmittelvolumen für den Abwärtshub des Stößels 12 ist gleich dem Flächeninhalt der größeren Fläche 42 minus dem Flächeninhalt der kleineren Fläche 40 mal der linearen Verstellung des Stößels.

Während 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 12 erfährt. D?.bei vergrößert die Nacheilung des Stößels 12 in bezug auf den Steuerschieber 63 die Öffnung zwischen den Bohrungen 68 und dem ersten Strömungsweg 64. Infolgedessen verringert sich der Druckabfall der Druckmittelströmung aus der Kammer 58 in den ersten Strömungsweg 64 und somit steigt der Druck in der Kammer 66 auf der oberen Seite des Kolbens 38 an, 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 Psgewählt wurde.

Wenn der Steuerschieber 63 das Ende seines Abwärtshubes erreicht, nimmt seine Geschwindigkeit ab und fällt bis auf Null am unteren Hubende. Während

der Verringerung der Steuerschiebergeschwindigkeit erfolgt eine Relativbewegung zwischen dem Steuerschieber 63 und dem Stößel 12, wodurch die öffnung /wischen den Bohrungen 68 und dem ersten Strömungsweg 64 kleiner wird, und somit steigt der Druckabfall zwischen der Karrmer 58 und dem ersten Strömungsweg an zur Verringerung der auf die größere Fläche 42 ausgeübten Hyo.aulikkraft zur Abwärtsbewegung des Stößels 12. Dieser natürliche Vorgang läßt erkennen, daß es vorteilhaft ist, den Hub des Steuerschiebers 63 und des diesem folgenden Stößels 12 so einzustellen, daß die Abwärtsbewegung des Stößels wesentlich vor dem Erreichen des Werkstückes durch das Werkzeug 22 beginnt und erst beendet wird, wenn sich das Werkzeug bis wesentlich unterhalb des Werkstückes bewegt hat. Dies gewährleistet eine gleichförmigere Geschwindigkeit des Stößels 12 und des Werkzeuges 22, während sich das Werkzeug bei seiner Abwärtsbewegung oder seinem Arbeitshub durch dss Werkstück hpwppt. Wenn der Steuerschieber 63 und der diesem folgende Stößel 12 das Ende des Abwärtshubes erreichen, so ändern sich ihre relativen Positionen und sie gelangen aus denen in F i g. 4 zurück in diejenigen in Fig. 3. wobei die relativen Positionen in F i g. 3 am Ende des Abwärtshubes erreicht werden.

Bei weiterer Drehung der Welle 78 wird dann der Steuerschieber 63 angehoben und bewegt sich nach oben in bezug auf den Stößel 12 in Richtung zu der Stellung in Fig.5. Bei Abwärtsbewegung des Steuerschiebers 63 in bezug auf den Stößel 12 wird die Verbindung zwischen der Kammer 58 und dem ersten Strömungsweg 64 durch den Steuerschieber 63 geschlossen, der auch die Verbindung zwischen der Kammer 66 und dem zweiten Strömungsweg 72 öffnet, der zur Rückflußleitung 60 führt, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Der Stößel 12 folgt dem Steuerschieber 63, da Druckmittel mit dem Druck P$ die untere oder erste, kleinere Fläche 40 des Kolbens 38 beaufschlagt und den Stößel nach oben drückt. Dementsprechend folgt der Stößel 12 dem Steuerschieber 63 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 es schon oben beschrieben wurde. Der Rückflußdruck des Druckmittels kann zum Beispiel dem Atmosphärendruck entsprechen, er ist jedoch in jedem Falle wesentlich geringer als der Zufuhrdruck Ps-Druckmittel, das sich am hohlen unteren Ende des Stößels 12 sammelt, kann durch eine mittlere Bohrung 122 in dem Steuerschieber 63 und durch Querbohrungen 124 in den zweiten Strömungsweg 72 entweichen und gelangt.somit auch zur Rückflußleitung 60.

Aus der obigen Beschreibung folgt, daß der Steuerschieber 63 als Stellventil für den Stößel 12 dient. Das heißt, wenn der Steuerschieber 63 sich in einer Richtung bewegt, so folgt ihm der Stößel 12 auch in dieser Richtung, und zwar unabhängig von dem Aufbau der benutzten Antriebsvorrichtung des Steuerschiebers. Im Zusammenhang mit der Beschreibung der Vorrichtung 76 wurde schon erwähnt, daß bei VergröSerung der Amplitude des Steuerschieberhubes das Verhältnis der Rückhubgeschwindigkeit zur Arbeitshubgeschwindigkeit steigt und bei Verringerung der Amplitude das Verhältnis der Rückhubgeschwindigkeit zur Arbeitshubgeschwindigkeit abnimmt

Eine andere mechanische Antriebsvorrichiung für den Steuerschieber ist in den F i g. 6 und 7 dargestellt und insgesamt mit 130 bezeichnet Mit der Vorrichtung 130 erhält man ein konstanter, Verhältnis zwischen der Rückhubgeschwinuigkeit und der Arbeitshubgeschwindigkeit für den gesamten Verstellbercich der Steuerschieberhubamplitude. Die Vorrichtung 130 ist jedoch zum Wählen des Verhältnisses zwischen den Geschwindigkeiten des Rückhubes und des Arbeitshubes einstellbar.

Wie in dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel hat die Vorrichtung 130 eine Welle oder Kurbelwelle 132, die drehbar in einem Teil des Maschinengestelles 14 (Fig. 7) gelagert ist und mit konstanter Geschwindigkeit durch den Antriebsmotor 25 angetrieben wird. 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 138 kann in jeder eingestellten Stellung in der Führung 136 befestigt werden, um seinen Abstand oder seine Exzentrizität zu der Achse !40 der WpIIp 112 festzulegen. Wie aus der folgenden Beschreibung hervorgeht, kann durch diese Einstellung der Exzentrizität des Kurbelstiftes 138 das Verhältnis der Geschwindigkeit des Rückhubes zu der des Arbeitshubes gewählt werden.

Der Kurbelstift 138 trägt eine erste, drehbar angeordnete Buchse 142, in der ein Hebel 144 gleiten kann, der an einem nicht angetriebenen Schwenkschaft 146 befestigt ist, der seinerseits in dem Maschinengestell 14 drehbar gelagert ist. Wenn sich die Welle 132 mit konstanter Geschwindigkeit dreht, gleitet der Hebel 144 axial in der Buchse 142, und auf diese Weise erhält man eine ungleichförmige Winkelgeschwindigkeit des Schwenkschaftes 146.

Der Schwenkschaft 146 trägt außerdem einen Hebel 148, der in der dargestellten Ausführungsform parallel zu dem Hebel 144 ist. Der Hebel 148 ist frei axial verschiebbar in einem Teil einer Doppelgleitbuchse 150. Die Doppelgleitbuchse 150 ist an einer Stelle auf der Länge eines Hebels 152 befestigt, der von einem Schwenkschaft 154 wegragt. Ein Hebel 136 ist auch an dem Schwenkschaft 154 befestigt und ist in einer Gleitbuchse 158 axial verschiebbar, die schwenkbar an einem Gabelkopf 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 Hebel 152 und 156 parallel zueinander und verlaufen in entgegengesetzten Richtungen. Durch Einstellung der Position der Doppelgleitbuchse 150 längs des Hebels 152 kann die Hubampiitude des Steuerschiebers 63 und damit des Stößels 12 eingestellt werden.

Durch Einstellen der Position der Gleitbuchse 142 in bezug auf die Achse 140 der Welle 132 wird das Verhältnis der Arbeitshubgeschwindigkeit zur Rückhubgeschwindigkeit für den Steuerschieber 63 und den Stößel 12 eingestellt jedoch bleibt dieses Geschwindigkeitsverhältnis für jede Hubampiitude erhalten, die eingestellt wird durch Einstellung der Position der Doppelgleitbuchse 150 längs des Hebels 152. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel erfolgt wenn sich dk Welle 132 mit konstanter Geschwindigkeit uteht (im Gegenuhrzeigersinn in Fig.6), der Arbeitshub des Steuerschiebers 63 und des Stößels 12 während des Winkels A\ und der Rückhub während der Bewegung der Welle 132 um den Winkel A₂. Das Verhältnis der Winkel A_x und Λ2 ist bestimmend für das Verhältnis der Geschwindigkeiten. Wenn der Abstand zwischen der Buchse 142 und der Achse 140 verhältnismäßig groß ist.

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wird der größte Teil der Dautr eines Arbeitsspieles benutzt für den Arbeitshub längs des Winkels A\, und eine verhältnismäßig kleine Zeit der Dauer des Arbeitsspieles wird benutzt für den Rückhub läng? des Winkels A₁, und dieses Verhältnis bleibt erhalten für jede Hubamplitude, wie sie durch die Doppelgleitbuchse 150 auf dem Hebel 152 eingestellt ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Achsen der Welle J32, des Schwenkschaftes 146 und des Schwenkschaftes 154 alle in der gleichen Ebene, jedoch kann man auch die Achse des Schwenkschaftes 146 in irgendeine parallele Lage um die Achse der Welle 132 und die Achse des Schwenkschaftes 154 in irgendeine parallele Lage um die Achse des Schwenkschaftes 146 einstellen. Bei einer solchen Anordnung der Schäfte in bezug aufeinander bleibt die Grundbewegung der Vorrichtung unverändert, so lange die gleichen Hebelverhältnisse beibehalten werden.

Γ ig. S zeigt eine graphisch. Darstellung ?»m Vergleich der Arbeits- und Rückhubgeschwindigkeiten bei einem btkannten, kurbelgetriebenen Stößel mit den Arbeits- und Rückhubgeschwindigkeiten eines Stößels, der durch die Vorrichtung nach den F i g. 6 und 7 gesteuert wird. Aus Fig.8 ist ersichtlich, daß die Geschwindigkeitskurve 162 für den bekannten Stößel im wesentlichen sinusförmig ist. Das heißt, auf einer Skala von 200 nimmt während einer Kurbelbewegung von 180° für den Arbeitshub die Geschwindigkeit zu von Null bis etwa 160 und fällt Hann wieder auf Null ab. Während des Rückhubes nimmt die Geschwindigkeit wieder zu von Null bis etwa 160 und fällt wieder auf Null ab. Entsprechend der Kurve 164, die für die Vorrichtung nach den F' i g. 6 und 7 gilt, steigt die Geschwindigkeit des Steuerschiebers während des Abwärts- oder Arbeitshubes von Null bis auf weniger als 100 und fällt dann auf Null zurück, nach einer Kurbelwellenbewegung von etwa 240°. Während der restlichen 120° der Drehbewegung der Kurbelwelle steigt die Geschwindigkeit von Null bis auf über 200 und fällt dann auf Null zurück.

In den F i g. 9 und 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der mechanischen Antriebsvorrichtung des Steuerschiebers dargestellt und insgesamt mit 166 bezeichnet. Auch diese Vorrichtung hat eine Welle oder Kurbelwelle 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 hat eine diametrale Führung 172, in der ein Schlitten 174 einstellbar ist. Der Schlitten 174 trägt eine schwenkbare Gleitbuchse 176, in der ein Hebel 178 axial verschiebbar ist. Wie in dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 6 und 7 kann man durch Verändern der Position des Schlittens 174 in der Führung 172 den Abstand oder die Exzentrizität des Mittelpunktes der Gleitbuchse 176 zu der Achse der Welle 168 einstellen zur Veränderung des Verhältnisses der Rückhubgeschwindigkeit zur Arbeitshubgeschwindigkeit Der Drehwinkel der Welle 168, während welchem der Rückhub erfolgt, ist mit A* bezeichnet, und der Drehwinkel der Welle 168, während welchem der Arbeitshub erfolgt, ist wesentlich größer und mit A\ bezeichnet.

Der Hebel 178 ist «n einem .Schwenkschaft 180

befestigt, der außerdem einen Hebel 182 trägt. Der

Hebe, 182 hat an seinem freion F.nde eine drehbar gelagerte Gleitbuchse 184, in der ein langgestreckter

Hebel 186 axial verschiebbar ist. Ein Ende des Hebels 186 ist schwenkbar an einer Mutter 188 befestigt, die auf den Schaft 74 des Steuerschiebers 63 aufgeschraubt ist.

ic Eine verstellbare Gleitbuchse 190 sitzt axial beweglich auf dem Hebel 186 zwischen dessen Enden. Die Gleitbuchse 190 ist schwenkbar gelagert an einem Schlitten 192. der in einer Führung 194 eines Gehäuses t96 beweglich und feststellbar ist. Der Mittelpunkt der

Gleitbuchsc 190 bestimmt den Schwenkpunkt 198 für den Hebel 186. Durch Einstellen der Lage rler Gleitbuchse 190 längs der Führung 194 kann die Amplitude der Steuerschieber- und der Stößelbewe-

gung eingestellt werrien. Das Gehäuse 196 ist

vorzugsweise an einer Schwenkachse 200 befestigt, so

daß die Winkelstellung des Gehäuses 1% um die Achse 200 verstellbar ist zum Anheben oder Absenken des Hebelschwenkpunktes 198. Auf diese Weise kann die Stellung des Steuerschiebers 63 an dem oberen Ende

und an dem unteren Ende seines Hubes verändert werden.

Wenn sich die Welle 168 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit dreht, so bewegen sich die Hebel 178 und 182 mit nicht gleichförmigen Winkelgeschwindigkeiten infolge der veränderlichen effektiven Länge des Hebels 178 in der Gleitbuchse 176. Wenn der Hebel 182 aus seiner Endlage in Richtung zum Mittelpunkt seiner bogenförmigen Bewegung gedreht wird, so wird der Teil des Hebels 186 zwischen dem Drehpunkt 198 und der Mutter 188 allmählich kürzer. Auf diese Weise erhält man eine zusätzliche Verringerung der linearen Geschwindigkeit des Steuerschiebers 63 und des Stößels 12 ab der. die sich aufgrund der Winkelgeschwindigkeit des Hebels 182 ergeben wnrde.

«ο 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 ihrer Stellung in der Führung 194 und durch Verstellen der Gleitbuchse 184 auf dem Hebel 182 in Richtung zur Achse der Welle 168 oder von derselben weg. Außerdem kann eine Verstellbarkeit der Gleitbuchse 190 in Vertikalrichtung nach unten und nach oben vorgesehen werden anstelle ihrer Winkelverstellbarkeit durch Bewegung des Gehäuses 196 um die Achse 200.

Das Geschwindigkeitsdiagramm in F i g. 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 Vorrichtung nach den Fig.9 und 10 eine wesentliche Steigerung der Geschwindigkeit in dem Rückhubteil der Kurve 202 gewährleistet, während die Geschwindigkeitsveränderung in dem Arbeitshubteil der Kurve nur minimalist

Hierzu 6 Biati Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulische Antriebsvorrichtung für den axial hin- und herbeweglichen Stößel einer Zahnradstoßmaschine oder dergleichen Werkzeugmaschine, der einen in einem Zylinder verschiebbaren Kolben mit einer ersten, kleineren und einer zweiten, größeren wirksamen Kolbenfläche aufweist, mit einer Druckleitung zum Anschluß einer Druckmittelquelle, mit einer Rückflußleitung zur Druckmittelquelle, mit einem Steuerschieber zur Steuerung der Druckmittelzufuhr zum Kolben und mit einer mechanischen Antriebsvorrichtung für den Steuerschieber, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (63) in einer axialen Stößelbohrung angeordnet ist. daß die erste, kleinere Kolbenfläche (40) von der Druckmittelquelle kontinuierlich beaufschlagt ist, daß der Steuerschieber durch die mechanische Antriebsvorrichtung (76; 130; 166) in bezug auf den siößel hin- und herbewegbar ist, um abwechselnd auch die zweite, größere Kolbenfläche (42) über einen ersten Strömungsweg (64) mit der Druckmittelquelle und 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 (73) verbindendes, die Drehbewegung der Welle (78; 132; 168) in eine Hin- und Herbewegung des Steuerschiebers (63) umwandelndes, unterschied!* he Größen für Vor- und Rückhub ermöglichendes Getriebe ist. wie bei hydraulischen Antriebsvorrichtungen für hin- und hergehende Stößel bekannt, wobei dieses Getriebe ein einstellbares Gestänge aufweist, das einen ei .ten Hebel (80; 144, 148; 178, 182) umfaßt, der an einem Ende an dem freiet. Teil des Steuerschiebers (63) angelenkt und über eine Einstellvorrichtung mit der Welle (78; 132; 168) verbunden ist. die eine radial zur Weilenachse (104; 140) einstellbare Buchse (88; 142; 176) umfaßt, welche den ersten Hebel (80; 144. 148; 178, 182) zwischen seinen Enden verschiebbar aufnimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen der Endstellungen des Steuerschiebers (63) die Anlcnkstelle des ersten Hebels (80) an dem Steuerschieber einstellbar ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des ersten Hebels (80) in einer weiteren schwenkbaren Buchse (90) geführt ist, die zum Einstellen der Endstellungen des Steuerschiebers (63) parallel zu diesem verstell bar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung einen /wischen den ersten Hebel (144, 148) und den freien Teil des Steuerschiebers (63) eingefügten zweiten Hebel (152, 156) aufweist, der zwischen seinen Enden drehbar gelagert ist und mit dem ersten Hebel (144, 148) über eine Doppelgleitbuchse (150) einstellbar zusammengefaßt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Hebel (178, 182) zwei durch einen Schwenkschaft (180) verbundene Hebelarme aufweist, von denen der eine (178) in der radial zur Wellenaehse einstellbaren Buchse (176) verschiebbar gelagert ist und der andere (182) an seinem Ende eine Glcitbuchsc (184) tragt, und daß die Einstellvorrichtung einen zwischen den ersten Hebel (178,182) und dert freien Teil des Steuerschiebers (63) eingefügten zweiten Hebel (186) aufweist, der an einem Ende in der Gleitbuchse geführt und zwischen seinen Enden in einer verstellbaren weiteren Glettbuchse (190) gelagert ist