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Antrieb für eine Presse zum Bearbeiten eines bogenförmigen Materials,
wie z. B. Papier oder Pappe Die Erfindung betrifft den Antrieb für eine Presse zum
Bearbeiten eines bogenförmigen Materials, wie z. B. Papier oder Pappe. Der Antrieb
ist, wie bekannt, zum Beeinflussen der Geschwindigkeit des Stößels bzw. Tiegels
während seines Arbeitshubes mit einer mit einem Schwungrad zusammenwirkenden Hauptwelle
und einer dem Schwungrad zugeordneten Kupplung zum selbsttätigen Abschalten des
Schwungrades von der Hauptwelle und Wechseln von einer vor Beginn des Arbeitshubes
relativ hohen Antriebsgeschwindigkeit kurz vor Beginn des eigentlichen Arbeitshubes
auf eine Geschwindigkeit versehen, welche einen Bruchteil der relativ hohen Antriebsgeschwindigkeit
ist. Derartige Pressen, die normalerweise zum Schneiden verschiedenartiger Muster
dienen, sind für Prägearbeiten insofern benutzbar, als sie die durch solche Arbeiten
bedingten hohen Drücke erreichen können. Es zeigt sich jedoch, daß der ausgeübte
Druck nicht als einziger Faktor auftritt, sobald man Prägearbeiten guter Qualität
wünscht, sondern daß der Faktor Zeit auch eine große Rolle spielt. Aus diesem Grunde
ist man genötigt, die Arbeitsgeschwindigkeit beim TUbergehen von den Stanz- auf
die Prägearbeiten herabzusetzen. In einer Presse, die z. B. 400 Bogen pro Stunde
schneidet, ist es nicht selten, daß für Prägearbeiten diese Leistung auf 600 Bogen
pro Stunde gebracht werden muß, d. h. auf ungefähr ein Siebentel der Maximalleistung.
Um die Leistung wesentlich zu erhöhen, werden der Erfindung gemäß Maßnahmen getroffen,
die es ermöglichen, der Presse aus der Leerlaufgeschwindigkeit nicht nur eine Arbeitsgeschwindigkeit
oder aktive Betriebsgeschwindigkeit zu geben, sondern zwei verschiedene aktive Betriebsgeschwindigkeiten,
von denen die eine ein Bruchteil der anderen ist. Dabei sind Mittel vorgesehen,
die es ermöglichen, selbsttätig von der einen auf die andere aktive Betriebsgeschwindigkeit
überzugehen, derart, daß die niedrigste Geschwindigkeit mindestens während eines
Teiles des aktiven Hubes eingeschaltet wird und der schnellere Gang außerhalb der
Zeit des aktiven Hubes.
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Als aktiver Hub der Presse soll das Unterdrucksetzen der Werkzeuge
verstanden sein, der übrige Hub dient zum Ergreifen der übrigen Bogen, zur Beförderung,
zum Ablegen derselben sowie zum Entfernen der Abfälle. Um dieses Ziel zu erreichen,
ist das Schwungrad auf der Hauptwelle drehbar angeordnet. Es befindet sich mit einem
Vorgelege in ständigem Eingriff. Das lose auf der Hauptwelle drehbare Zahnrad des
Vorgeleges ist über eine zweite Kupplung im Zuge des Lösens des Schwungrades von
der Hauptwelle und seiner Verbindung mit der ersten Kupplung mit der Hauptwelle
zu verbinden und umgekehrt.
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Zur Ermöglichung wirtschaftlicher Durchführung sowohl von Präge- als
auch von Stanzarbeiten mit derselben Presse ist eine Steuerung vorgesehen, die je
nach Voreinstellung entweder kurz vor Beginn des eigentlichen Arbeitshubes das Vorgelege
einschaltet oder aber während des gesamten Arbeitsganges (Leerlauf und Arbeitshub)
das Schwungrad direkt mit der Hauptwelle- verbindet. Bekannt sind Ziehpressen, bei
denen zur Erreichung eines größeren Durchsatzes der Antrieb für den Leerlauf mit
höherer Geschwindigkeit erfolgt als der Antrieb für den aktiven Arbeitsgang. Zu
diesem Zweck ist der Antrieb zum Beeinflussen der Geschwindigkeit des Stößels bzw.
Tiegels während seiner Bewegung mit einer mit einem Schwungrad zusammenwirkenden
Hauptwelle versehen und einer dem Schwungrad zugeordneten Kupplung zum selbsttätigen
Abschalten des Schwungrades von der Hauptwelle und zum Wechseln einer bei Beginn
des Gesamthubes relativ hohen Antriebsgeschwindigkeit kurz vor Beginn des eigentlichen
Arbeitshubes auf eine Geschwindigkeit, welche einen Bruchteil der relativ hohen
Geschwindigkeit ist. Schnellganggetriebe sind auch im Automobilbau bekannt.
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Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
im Falle einer Tiegelpresse, deren Tiegel durch Kniehebel gehoben und gesenkt werden,
die eine Schnecke in Gang setzt, wobei die Bogen mittels endlose Ketten verbindender
Greiferstangen befördert werden.
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Fig. 1 entspricht einem Längsschnitt durch eine derartige Presse und
zeigt die zum Verständnis der Erfindung nötigen Teile davon;
Fig.
2 ist ein Längsschnitt durch die der Presse zwei Betriebsgeschwindigkeiten erteilende
Antriebsvorrichtung; Fig. 3 zeigt an Hand einer Kurve, wie die Presse im Falle von
Prägearbeiten wirkt; Fig.4 zeigt endlich eine elektrische Schaltung zur selbsttätigen
Steuerung der Vorrichtung gemäß Fig. 2. Die dargestellte Presse besteht aus zwei
Gestellen 1, wovon nur eines sichtbar ist; sie sind beide mit dem unbeweglichen
oberen Tiegel 2 verbunden sowie mit dem Untergestell 3, in welchem der Antrieb des
unteren beweglichen Tiegels 4 liegt.
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Der untere Tiegel hebt und senkt sich bei jedem Arbeitsgang der Presse
unter der Einwirkung der Kniehebel 5, die über Exzenterstangen 6 mit der Hauptwelle
7 verbunden sind. Letztere wird durch einen nicht dargestellten -Motor angetrieben,
der das Schwungrad 8 in Drehung versetzt sowie die damit verbundene Welle 9 und
die darauf sitzende Schnecke 10, welche die Hauptwelle über das Schneckenrad 11
antreibt. Beidseitig der Tiegel liegen endlose Förderketten 12, die an mehreren
Stellen durch Greiferstangen 13 miteinander verbunden sind und absatzweise in Bewegung
gesetzt «-erden.
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Auf den Tisch 14 werden die zu bearbeitenden Bogen gelegt, durch an
sich bekannte und nicht dargestellte .-Mittel ausgerichtet, wonach sie die Greiferstangen
erfassen, welche unmittelbar unter den Kettenrädern 15 liegen, um Stück um Stück
zwischen die Tiegel zu fördern.
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Hiernach werden die die Werkzeuge und Gegenwerkzeuge tragenden Tiegel
unter der Einwirkung der Iiniehel>el gegeneinandergedrückt, wodurch der Bogen geschnitten
oder geprägt wird oder beides gleichzeitig erfolgt. Diese Arbeit wiederholt sich
bei jedem Arbeitsgang, welcher einer vollen Umdrehung der Hauptwelle 7 entspricht.
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In der soeben beschriebenen Presse ist die Arbeitsgeschwindigkeit
unveränderlich und beträgt z. B. 4000 Arbeitsgänge in der Stunde, wenn man die Bogen
mittels Stahllinien schneidet, bzw. 600 Arbeitsgänge in der Stunde, wenn man gewisse
Prägearbeiten ausführt. Diese Geschwindigkeiten kann man durch beliebige 'Mittel,
z. B. auch durch Verändern der Motorgeschwindigkeit, erreichen.
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Wie weiter oben angeführt wurde, führen diese zwei jeweils gleichbleibenden
Geschwindigkeiten zu sehr kleinen Leistungen. sobald man auf Prägearbeiten übergeht,
z. B. eine nahezu siebenmal kleinere Leistung als die höchstmögliche Leistung, wenn
man die oben angeführten Zahlen in Betracht zieht.
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Die für das Prägen angewendete niedrigere Leistung hat jedoch bloß
den Zweck, die Druckwirkung der Tiegel zu verlängern, ohne daß man gleichzeitig
gezwungen wäre, die Beförderung der Bogen im gleichen -Maße zu verlangsamen.
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Im Falle der dargestellten Presse erstreckt sich der eigentliche Arbeitsvorgang
über etwa 60° der Umdrehung der Hauptwelle 7, d. h. auf ein Sechstel eines jeden
Arbeitsganges, während fünf Sechstel verloren sind. Die beste Lösung wäre also,
der Hauptwelle 7 pro Arbeitsgang eine Umdrehung von etwa 300° mit einer Geschwindigkeit
von 4000 Umdrehungen pro Stunde zu erteilen, mit darauf folgenden 60° mit einer
Geschwindigkeit von 600 Umdrehungen pro Stunde. Man würde in dieser Weise die theoretisch
höchste Leistung der Presse erreichen, und zwar 3433 bearbeitete Bogen pro Stunde.
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Diese ideale Lösung läßt sich jedoch praktisch nicht verwirklichen,
und zwar infolge der dabei auftretenden Beanspruchungen und der in Bewegung zu setzenden
Klassen. Man kann jedoch versuchen, sich dieser Lösung zu nähern, wenn beispielsweise
die Presse so ausgebildet wird, daß sie während jeden Arbeitsganges zwei aufeinanderfolgende
Geschwindigkeiten annehmen kann, wovon die eine viermal größer ist als die andere.
Selbstverständlich können auch andere Verhältnisse, die zwischen drei und sieben
liegen, noch von Interesse sein.
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,Nimmt man z. B. an, daß die kleinste Geschwindigkeit 600 Arbeitsgänge
pro Stunde sein soll, wie im Falle einer Prägearbeit oben angegeben wurde, so wird
der schnellere Gang 2400 Arbeitsgänge pro Stunde sein, woraus sich dann unter den
angegebenen Verhältnissen eine mittlere Leistung von praktisch 1800 Bogen in der
Stunde ergibt, die also ungefähr der Hälfte und nicht mehr dem siebenten Teil der
Höchstleistung von 4000 Arbeitsgängen pro Stunde entspricht.
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Um dieses Resultat zu erreichen, ist auf der Welle 9 zwischen Schwungrad
8 und Schnecke 10 eine Vorrichtung mit zwei möglichen Übersetzungen eingeschaltet,
wie sie etwa in Fig. 2 zur Hälfte im Schnitt und halbschematisch dargestellt ist.
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Diese Figur zeigt das Schwungrad 8 und die Antriebswelle 9, auf welcher
die hier nicht dargestellte Schnecke 10 links in der Zeichnung liegen würde, d.
h. in derselben Lage wie in Fig. 1. Das Schwungrad 8 dreht frei auf der Welle 9
und ist mit einem Ritze' 16 verbunden sowie mit einer Scheibe 17 einer elektromagnetischen
Kupplung, während die andere Scheibe 18 auf der Welle verkeilt ist. Das Ritze116
greift in ein Zahnrad 19 ein, welches mit einem Ritze' 20 verbunden ist, das seinerseits
in ein Zahnrad 21 eingreift, welches frei auf der Welle 9 dreht.
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Die Verhältnisse liegen im vorliegenden Fall so, daß zwischen dem
Ritze' 16, das mit dem Schwungrad 18 dreht, und dem Rad 21 ein Untersetzungsverhältnis
von 4: 1 herrscht.
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Das Zahnrad 21 ist mit einer Scheibe 22 einer elektromagnetischen
Kupplung fest verbunden, deren andere Scheibe 23 mit der Welle 9 verkeilt ist. Durch
Spulen 24, 25 sind diese elektromagnetischen Kupplungen 17, 18 bzw. 22, 23 zu betätigen.
Es ist klar, daß bei gleichbleibender Geschwindigkeit des Schwungrades 8 die Kupplung
17,18 den Zweck hat, dieses Schwungrad unmittelbar mit der Welle 9 zu verbinden.
während die Kupplung 22, 23 das Schwungrad 8 über die Zahnräder 16, 19, 20, 21 mit
der Welle 9 derart verbindet, daß ihre Geschwindigkeit nur noch ein Viertel derjenigen
des Schwungrades ergibt. Dreht also dieses Schwungrad so, daß der Hauptwelle 7 der
Presse der Fig. 1 eine Geschwindigkeit von 2400 Umdrehungen pro Stunde erteilt wird,
wenn die Kupplung 17, 18 eingeschaltet ist, so wird diese Geschwindigkeit ohne weiteres
auf 600 Umdrehungen pro Stunde herabgesetzt, wenn die Kupplung 22, 23 in Betrieb
gesetzt wird.
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Die Speisung der beiden Spulen der Kupplungen kann man z. B. über
Kontakte vornehmen, die durch die Hauptwelle 7 der Presse betätigt werden, und zwar
theoretisch derart, daß 17, 18 während 300° der Wellenumdrehung tätig ist und 22,
23 während den übrigbleibenden 60°. Praktisch ist dies jedoch unmöglich infolge
der Stöße, welchen der Antrieb ausgesetzt würde, wenn die Geschwindigkeiten sich
so plötzlich ändern sollten.
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Die Kurve der Fig. 3 zeigt eine in der Praxis anwendbare Betriebsart
einer Presse nach Fig. 1, ausgerüstet mit der Vorrichtung nach Fig. 2.
Die
Abszissen entsprechen einem Arbeitsgang der Presse, d. h. einer Drehung von 360°
der Hauptwelle 7 oder irgendeiner anderen Welle der Presse, die bei jedem Arbeitsgang
eine volle Umdrehung ausführt, während die Ordinaten der Geschwindigkeit dieser
Welle entsprechen.
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In der Mitte der Abszissen befindet sich der Nullpunkt, welcher auch
in der Mitte der eigentlichen Arbeitsperiode liegend gedacht ist, d. h., es würden
die Tiegel zwischen 330 und 30° unter Druck gesetzt mit einer Arbeitsgeschwindigkeit,
die einer Leistung von 600 Bogen pro Stunde entspricht. Der entsprechende `Peil
der Kurve ist schraffiert.
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Es wird nun angenommen, daß die Kupplung Y7, 18 tätig ist und die
Welle 7 eine normale Geschwindigkeit von 2400 Umdrehungen pro Stunde hat, was insbesondere
dann der Fall sein wird, wenn man sich bei 180° befindet, d. h. am Anfang der dargestellten
Kurve.
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Bei 210° wird dann die Kupplung 17, 18 gelöst, wobei die Presse infolge
der erreichten Geschwindigkeit weiterdreht, jedoch ohne Hilfe des Schwungrades,
welches jetzt frei auf der Welle 9 mit der ihr erteilten gleichmäßigen Geschwindigkeit
dreht. Dies geschieht im Punkt A der Kurve.
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Die Geschwindigkeit der Presse nimmt langsam ab, bevor sie aber 600
Umdrehungen der Hauptwelle pro Stunde erreicht hat, d. h. im Punkt B der Kurve,
welcher dem Winkel 296° entspricht, wird die Kupplung 22, 23 eingeschaltet. Dadurch
wird die Presse plötzlich auf die Geschwindigkeit von 600 Arbeitsgängen in der Stunde
geschaltet. Die Kupplung wird also vorerst etwas rutschen und die Presse etwas abbremsen,
wonach kurz vor dem Punkt 330' die gewünschte Geschwindigkeit von 600 Umdrehungen
pro Stunde endgültig eingeregelt ist. Da jetzt die Antriebskraft wieder wirksam
ist, wird diese Geschwindigkeit bis zum Punkt C, d. h. 3° nach dem Nullpunkt oder
oberen Totpunkt des Tiegels, aufrechterhalten. In diesem Punkt wird die Kupplung
22, 23 ausgeschaltet und die Presse wieder sich selbst überlassen. Sie wird jedoch
mit der ihr erteilten geringeren Geschwindigkeit weiterdrehen, da nach dem oberen
Totpunkt der auf den unteren Tiegel ausgeübte Druck von z. B. mehreren 100 Tonnen
die Bewegung der Kniehebel und der sie antreibende Teile verlängern wird.
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Kurz vor Ende des Druckvorganges, d. h. im Punkt D, welcher bei 28°
liegt, wird die Kupplung 17, 18 wieder in Tätigkeit gesetzt, d. h. die Presse auf
die Geschwindigkeit 2400 gebracht. Auch in diesem Fall wird die Kupplung etwas rutschen,
während die Presse bis ungefähr zum Punkt 100° beschleunigt wird, wo dann ihre oberste
Geschwindigkeit wieder einsetzt und bis zum Punkt A, d. h. 210°, aufrechterhalten
wird. Die soeben geschilderten Vorgänge wiederholen sich dann.
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Es ist klar, daß die angegebenen Winkel, bei welchen, wie oben angegeben,
die Kupplungen ein oder ausgeschaltet werden, nicht begrenzend sind, da andere Winkel
auch sehr gute Resultate liefern können. Es wurde insbesondere beobachtet, daß der
Punkt C sogar bis vor den oberen Totpunkt zurückgelegt werden kann, also bis vor
Erreichen des höchsten Druckes, d. h. bis zu einem Punkt, welcher zwischen 330 und
360 bzw. 0° liegt. Was den zwischen A und B einbegriffenen Winkel
anbelangt, welcher hier ungefähr 45° beträgt, so ist es selbstverständlich, daß
er von den Geschwindigkeitsverhältnissen sowie von der auszuführenden Arbeit abhängt.
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Man kann auch der Kupplung 22; 23 eine Bremse hinzufügen, die zwischen
den Punkten A und B wirken könnte, um die Geschwindigkeit der Presse
rascher herabzusetzen, oder im Punkt B, um die von der Kupplung zu leistende Bremswirkung
zu vermindern, oder noch zwischen B und 330° oder irgendwo auf diesem Kurventeil.
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Das Schaltschema der Fig. 4 zeigt ein Beispiel, wie man die Kupplungen
in Abhängigkeit von der Drehung der Hauptwelle elektrisch steuern kann.
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Die Hauptwelle 7 ist hier mit ihrer angenommenen Drehrichtung abgebildet.
Die Spule 24 entspricht den die Kupplung für den Schnellgang einschaltenden Spulen
24 der Fig. 2 und die Spule 25 den entsprechend bezeichneten Spulen zum Einschalten
des langsamen Ganges.
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Auf der Welle 7 sind zwei Kurvenscheiben 26 und 27 angeordnet, welche
Schalter 28 und 29 betätigen, die in einem Niederspannungskreis 30 liegen und je
zur Speisung einer Spule 31 bzw. 32 dienen, welche auf Umschalter 33 bzw. 34 einwirken.
Diese Umschalter liegen in einem Kreis gewöhnlicher oder höherer Spannung, welcher
an Klemmen 35 angeschlossen ist und den Strom für die Spulen 24 und 25 liefert.
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Die dargestellte Lage der verschiedenen Teile entspricht dem Punkt
B der Kurve der Fig. 3, d. h. dem Augenblick, wo der langsame Gang eingeschaltet
wird.
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Die Steuerkurve 27 schließt den Schalter 29, sodaß die entsprechende
Spule 32 den Umschalter 34 hebt. So bleibt über Umschalter 33, welcher sich in Ruhelage
befindet, die Spule 25 unter Strom, und zwar über 36, 37 und 38. Diese Spule wirkt
nun auf die Kupplung 22, 23, wodurch der langsame Gang mit z. B. 600 Umdrehungen
pro Stunde eingeschaltet wird.
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Durch die Drehung der Welle 7 wird die Leitkurve 27 nach einer Drehung
von 67° das Öffnen des Schalters 29 bewirken. Dies entspricht dem Punkt C der Kurve
der Fig. 3, d. h. dem Entkuppeln des langsamen Ganges. Durch Öffnen des Schalters
29 wird der Umschalter 34 zum Fallen gebracht, so daß der Stromkreis der Spule 25
geöffnet wird und die Leitungen 40, 41 miteinander verbunden werden.
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Die Steuerkurve 26, die gleichzeitig mit der Steuerkurve 27 dreht,
läßt in der Zeichnung erkennen, daß sie nach einer Drehung von etwa 90°, ausgehend
von der dargestellten Lage, den Schalter 28 schließt, während Schalter 29 noch offenbleibt.
Die Spule 31 erhält dadurch Strom und hebt den Umschalter 33, wodurch dessen unterer
Teil einen Stromkreis schließt, der über 39, 40, 34, 41 die Spule 24 speist und
endlich über 42 zur Klemme 35 geht.
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Die unter Strom gesetzte Spule 24 schaltet die Kupplung 17, 18 und
damit den Schnellgang der Presse im Punkt D der Kurve der Fig. 3 ein.
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Dieses Schließen des Schalters 28 erstreckt sich über 182° der Leitkurve
26, so daß der schnelle Gang entsprechend lang aufrechterhalten bleibt, d. h. bis
zum Punkt A der Kurve der Fig. 3. An diesem Punkt wird der Schnellgang mit z. B.
2400 Umdrehungen pro Stunde im genannten Beispiel ausgeschaltet, und die beiden
Schalter 28 und 29 bleiben noch während 86° offen, bis die dargestellte Anfangslage,
d. h. das Einschalten des langsamen Ganges wieder erreicht ist.
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Der Übergang vom schnellen zum langsamen Gang und umgekehrt findet
also bei jedem Arbeitsgang selbsttätig statt in Abhängigkeit der Drehung der Hauptwelle
7. Dies ist jedoch nur dann möglich, wenn der Umschalter 43 der Fig. 4 die dargestellte
Lage einnimmt, in welcher die Schalter 28 und 29 Strom erhalten. In seinen beiden
anderen Lagen setzt er diese Schalter außer Strom.
In seiner mittleren
Lage setzt er unmittelbar die Spule 31 über die Leitung 44 unter Spannung, so daß
der Umschalter 33 gehoben wird und die Spule 24 dauernd Strom erhält, was dadurch
möglich ist, daß in diesem Fall der Umschalter 34 sich in der entgegengesetzten
Lage. wie dargestellt, befindet. Die Presse arbeitet dann ausschließlich im Schnellgang,
z. B. für den Fall üblicher Stanzarbeiten.
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Wird nun der Umschalter 43 in seine dritte Lage gebracht, wo er die
Leitung 45 speist, so wird über 47 die Spule 46 unter Spannung gesetzt und mittels
eines Schalters 48 der Stromkreis einer Spule 49 geschlossen.
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Es handelt sich hier um eine Bremse, welche in den Fig. 1 und
? nicht dargestellt ist und den Zweck hat, die Welle 9 stillzusetzen derart. daß
man die Möglichkeit hat, die Presse in jedem Augenblick zum Still->tand zu bringen.
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Wie ersichtlich, kann eine Presse, die eine Vorrichtung wie diejenige
der Fig. 2 aufweist und die nach dem Schaltschema der Fig. 4 gesteuert wird, nach
Belieben als Spezialpresse mit zwei aufeinanderfolgenden Arbeitsgeschwindigkeiten
oder wie eine normale Presse im Schnellgang arbeiten. Darüber hinaus kann sie in
jedem beliebigen Augenblick stillgesetzt werden, und zwar durch Betätigen des Schalters
43.
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Selbstverständlich könnte man an Stelle des beispielsweise dargestellten
Schaltschemas, in welchem Relais benutzt werden, eine geräuschlose elektronische
Steuerung vorsehen. Auch könnten die Kupplungen statt elektrisch auch mechanisch,
hydraulisch oder pneumatisch betätigt werden.
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U m endlich den Gang der Presse verschiedenartigen Arbeiten anpassen
zu können, d. h. die Lage der Punkte _-1, ß, C, D, der Kurve der Fig. 3 ändern
zu können, ist es denkbar, die tnit den Leitkurven 26 und 27 zusammenwirkenden,
die Schalter betätigenden Rollen konzentrisch um diese Steuerkurven verstellbar
anzuordnen.