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Verfahren zum kontinuierlichen AufsPulen von
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Draht oder anderem fadenförmirem Gut und SPulauParat hierfür Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Aufspulen von Draht
oder anderem fadenförmigem Gut, bei dem der Draht zunächst einer rotierenden Spule
zugeführt und nach FUllen dieser Spule eine leere Spule in den Weg des Drahtes bewegt
wird, der Draht auf der leeren Spule festgehalten und das sich zwischen voller und
leerer Spule befindliche Drahtstück durchtrennt wird, wonach der Draht auf die leere
Spule bis zu deren FUllung aufgespult und der Wechselvorgang wiederholt wird.
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Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Spulapparat zur Durchführung
des noch zu beschreibenden erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere zum Anschluß
an eine Ziehmaschine, mit einem drehbaren Träger, an dem zwei einander diametral
gegenüberliegende antreibbare Spulenhalterungen mit lösbar daran befestigten Spulen
angeordnet sind und einem parallel zu den Spulenachsen hin- und herbewegbaren
Hauptverlegeorgan.
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Im folgenden wird der Einfachheit wegen nur von Draht als Spulgut
gesprochen. Es kann Jedoch mit dem Verfahren und dem Spulapparat auch anderes strangförmiges
oder fadenförmiges Gut gespult werden, z,B. solches aus textilen Materialien.
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Das genannte Verfahren wird meist im Zusammenhang mit einer Drahtziehmaschine
angewendet, wobei der von der Ziehmaschine abgegebene Draht auf kleinere Spulen
aufgespult wird, die direkt in eine Verseilmaschine eingesetzt werden können.
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Dies bringt gegenüber einem älteren Verfahren, bei dem der Draht zunächst
auf eine sehr große Spule aufgespult und später auf kleine Spulen umgespult wird,
eine wesentliche Arbeitsersparnis mit sich. Das Verfahren erfordert allerdings spezielle
Spulapparate, mit denen der Draht ohne Unterbrechung der Drahtanlieferung automatisch
von einer vollen auf eine leere Spule überführt werden kann. Es ist dann möglich,
eine volle Spule während der Füllung einer anderen Spule abzunehmen und durch eine
leere Spule zu ersetzen, die dann später gefüllt wird.
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Für den genannten Zweck sind verschiedene Konstruktionen von Spulapparaten
bekannt. Es gibt sowohl Spulapparate, bei denen zwei Spulen axial aufeinander ausgerichtet
sind (US-PS 2 424 021) als auch Spulapparate mit auf parallelen Achsen angeordneten
Spulen, die sich an einem Träger befinden, der
nach Art eines Revolverkopfes
gedreht werden kann (OE-PS 260 388, DT-AS 1 057 551, DT-OS 2 225 861). Allen diesen
Spulapparaten ist gemeinsam, daß der Draht nach dem Füllen einer Spule mit Fangvorrichtungen
erfaßt wird, die den Draht relativ zu einer leeren Spule festhalten. Dazu sind noch
Leiteinrichtungen vorhanden, die den Draht der Fangvorrichtung zufuhren. Dies erfordert
einigen konstruktiven Aufwand. Bei der Verarbeitung des Drahtes in Verseilmaschinen
besteht der Nachteil, daß die gefangenen Drahtenden frei werden können und dann
den Verseilvorgang stören, wobei auch Drähte zerrissen werden können.
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Durch die Erfindung soll ein Verfahren der eingangs genannten Art
vorgeschlagen werden, das es gestattet, den Drahtanfang ohne spezielle Fangeinrichtungen
auf dem Kern einer leeren Spule zu fangen. Ferner soll durch die Erfindung ein Spulapparat
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geschaffen werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs genannten Art ist dadurch
gekennzeichnet, daß bei gleichzeitigem weiterem Aufspulen von Draht auf die volle
Spule einige Drahtwindungen auf die leere Spule verlegt werden, wobei der Draht
über die leere Spule hinweg auf die volle Spule gezogen wird, daß danach die genannten
Drahtwindungen an dem Kern der leeren Spule angepreßt und dadurch relativ zu dem
Spulenkern fixiert werden,
wonach die Durchtrennung stattfindet.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind keine speziellen Fangvorrichtungen
erforderlich, da der Draht nicht durch Festklemmen an der leeren Spule gehalten
wird, sondern durch Auflegen einiger Windungen auf die leere Spule und Andrücken
dieser Windungen. Es brauchen deshalb keinerlei Haken oder dergleichen am Spulapparat
vorhanden zu sein. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden auch Drahtenden vermieden,
die eine spätere Verseilung stören könnten. Die Drahtanfänge werden vielmehr vollständig
überwickelt und sind damit sicher fixiert. Das erfindungsgemäße Verfahren bringt
also sowohl hinsichtlich der Beschaffenheit vollgewickelter Spulen als auch hinsichtlich
des nötigen maschinellen Aufwandes Vorteile mit sich.
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Eine besonders gute Fixierung des Drahtes auf der leeren Spule mit
nur wenigep Windungen erhält man, wenn eine Überkreuzung gemäß Anspruch 2 vorgesehen
wird.
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Der erfindungsgemäße Spulapparat der eingangs genannten Art zur Durchführung
des beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
den beiden Spulen ein ebenfalls parallel zu den Spulenachsen hin- und herbewegbares
Hilfsverlegeorgan angeordnet ist, daß das Hauptverlegeorgan in einen Bereich axial
außerhalb der
äußeren Spulenflansche bewegbar ist und daß ein Anpreßorgan
vorgesehen ist, das an den Kern der leeren Spule andrückbar und zurückziehbar ist.
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Die erfindungsgemäße Benutzung eines solchen Spulapparates ist im
Verfahrensanspruch 15 angegeben. Erfindungsgemäß wird der drehbare Träger, der an
sich bekannt ist, z.B. durch die OE-PS 260 388, nicht nur für das In-Stellungbringen
einer leeren Spule benutzt, sondern gleichzeitig zum Auflegen von einigen Drahtwindungen
auf die leere Spule.
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Die Ausbildung des Anpreßorganes als endloser Riemen (Ansprüche 4
und 5) hat den Vorteil, daß mit dem Anpreßorgan eine gewisse Umschlingung des Spulenkernes
möglich ist und so eine sichere Anpressung erzielt wird. Bei der Variante gemäß
Anspruch 6 kann das Anpreßorgan auch zur Beschleunigung der leeren Spule auf eine
Umfangsgeschwindigkeit benutzt werden, die gleich der Anlieferungsgeschwindigkeit
des Drahtes ist.
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Mit einer Ausführung des Hilfsverlegeorganes gemäß den Ansprüchen
7 und 8 erreicht man eine besonders sichere Führung des Drahtes. Es kommen Jedoch
auch Hilfsverlegeorgane in Form einer Rolle in Betracht, die dann nicht mit dem
Träger gedreht werden müßte.
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Ein besonders einfacher Antrieb für das Hilfsverlegeorgan ist in den
Ansprüchen 9 und 10 angegeben.
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Eine Antriebseinrichtung für die beiden Spulenhalterungen gemäß Anspruch
11 ist besonders einfach, da nur ein Antriebsmotor gebraucht wird. Es kommen Jedoch
auch andere Antriebe in Betracht, so z.B. die Verwendung Je eines Elektromotors
für Jede Spulenhalterung, wie es z.B. aus der US-PS 2 321 646 bekannt ist.
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Zweckmäßig ist es, gemäß Anspruch 12 Jeder Spulenhalterung eine Bremse
zuzuordnen, um gefüllte Spulen schnell abbremsen zu können. Beschleunigungsantriebe
für die Spulenhalterungen gemäß Anspruch 13 sind zweckmäßig, Jedoch nicht zwingend
notwendig. Vorteilhaft ist auch ein Speichermagazin gemäß Anspruch 14, da während
des Wechselvorganges möglicherweise die Aufwickelgeschwindigkeit des Drahtes vorübergehend
nicht mit der Anlieferungsgeschwindigkeit des Drahtes übereinstimmt.
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Die leere Spule kann auf verschiedene Art und Weise beschleunigt werden.
Einige Möglichkeiten sind in den Ansprüchen 16 bis 18 angegeben. Das Verfahren nach
Anspruch 16 ist im Zusammenhang mit der Erfindung besonders vorteilhaft möglich,
da durch die mehrfache Umschlingung der leeren Spule eine sichere Mitnahme derselben
gewährleistet ist.
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Der Draht kann auf verschiedene Art und Weise durchtrennt werden,
z.B. durch Zerreißen (Anspruch 19) oder durch
Zerschneiden (Anspruch
20).
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Dem Spulapparat kann eine Abbindestation und eine Spulenvechselvorrichtung
angeschlossen sein. Dadurch wird auch das Abnehmen und Abbinden voller Spulen sowie
das Aufsetzen leerer Spulen automat2sIeit, wodurch Bedienungspersonal eingespart
werden kann. Die Verlegeorgane können so beschaffen sein, daß sie sich automatisch
auf die Breite der Spulen einstellen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ziehmaschine und eines daran angebauten
Spulapparates, Fig. 2 eine horizontalen Schnitt durch den Spulapparat nach Linie
II-II in Fig. 1 in einem gegenüber Fig. 1 vergrößerten Maßstab, Fig. 3 bis 7 Jeweils
in Achsrichtung des Trägers und im Grundriß gesehen verschiedene Phasen des Überleitens
des Drahtes von einer vollen Spule auf eine leere Spule.
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In Fig. 1 ist schematisch eine Ziehmaschine Z gezeigt, an die ein
insgesamt mit 5 bezeichneter Spulapparat angebaut ist.
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Der Spulapparat S soll den von der Ziehmaschine Z kommenden DrahtD
kontinuierlich aufspulen, d.h. ohne Unterbrechung der Anlieferung des Drahtes D.
Der Draht D wird der Ziehmaschine Z links zugeführt und hat dort naturgemäß einen
wesentlichen größeren Durchmesser als nach dem Durchlaufen mehrerer Ziehstufe lnnerhalb
der Ziehmaschine.
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Der Spulapparat S hat ein Gehäuse 1, einen Träger 2, der im Gehäuse
1 drehbar gelagert ist und ein auf das Gehause 1 aufgesetztes Speichermagazin 3.
An dem Träger 2 sind Halterungon für Spulen 4 und 5 angeordnet, wobei der von der
Ziehmaschine angelieferte Draht Jeweils einer dieser Spulen zugeführt wird, während
sich die andere Spule in Wartestellung befindet. Lediglich beim Wechselvorgang sind
kurzzeitig beide Spulen mit dem Draht in Berührung.
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Der Träger 1 hat eine Scheibe 6, die an einer Nabe 7 befestigt ist.
Die Scheibe 6 ist in einem mit dem Gehäuse 1 verbundenen Lagerring 8 gelagert. In
die Nabe 7 greift eine Welle 9 ein, die über Kugellager 10, 11 in der Nabe 7 und
über ein Kugellager 12 im Gehäuse 1 gelagert ist.
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An der Nabe 7 sitzt eine weitere Scheibe 13, in der sich Kugellager
14, 15 für die Lagerung von Wellen 16, 17 befinden, die über weitere Kugellager
18, 19 auch in der Scheibe 6 gelagert sind. Jede der Wellen 16, 17 trägt an ihrem
vorderen Ende eine
Spannhülse 20 zum Festspannen der Spulen 4,
5.
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Der Spannhülse 20 ist ein Spannkegel 30 zugeordnet, der mittels einer
in der hohl ausgebildeten Welle 17 verlaufenden Stange be-31 wegbar ist. Das Ende
dieser Stange ist am hinteren Ende der Welle sichtbar. Das Ende liegt einem Druckstück
32 gegenüber, das sich an der Kolbenstange 33 eines Hydraulikzylinders 34 befindet.
In der normalen Arbeitsstellung ist jeweils eine der Wellen 16 und 17 auf das Druckstück
32 ausgerichtet, so daß durch Vorschieben desselben mit Hilfe des Hydraulikzylinders
34 die Spannhülse 20 betätigt werden kann.
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Mit der Welle 9 ist ein Sonnenrad 21 eines Planetengetriebes drehbar
verbunden. In eine Außenverzahnung des Sonnenrades 21 greifen einander diametral
gegenüberliegende Planetenräder 22, 23 ein, die mittels Kugellagern 24, 25 auf den
Wellen 16, 17 gelagert sind.
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Die Planetenräder 22, 23 sind über Kupplungen 26, 27 mit den Wellen
16, 17 kuppelbar. Die Wellen 16, 17 sind andererseits mittels Bremsen 28, 29 relativ
zu dem Träger 1 abbremsbar. Die Kupplungen 26, 27 und die Bremsen 28, 29 sind als
Elektromagneteinscheibenkupplung ausgeführt. Nach Einschaltung des Stromes wird
durch ein Magnetfeld die Ankerscheibe gegen einen Reibbelagträger gezogen und bewirkt
durch Reibschluß die Drehmomentübertragung bzw. das Bremsmoment. Nach Abschaltu-ng
des Stromes wird die Ankerscheibe durch'eine eingebaute Stahlfeder stets in die
Ausgangsstellung zurückgezogen.
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Mit der Welle 9 ist drehfest eine Zahnriemenscheibe 35 verbunden,
über die ein Zahnriemen 36 gelegt ist, der von der Zahnriemenscheibe 37 eines Elektromotors
38 antreibbar ist.
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Am Umfang der Scheibe 13 des Trägers 1 sitzt ein Kettenrad 62, über
das eine Kette 63 gelegt ist, die von einem Kettenrad 64 antreibbar ist, das auf
der Welle eines Elektromotors 65 sitzt. Tatsächlich liegt der Motor 65 unterhalb
des Trägers, wie es in Fig. 1 eingezeichnet ist. Der Motor ist also in Fig. 2 versetzt
gezeichnet, damit er sichtbar gemacht werden kann.
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An der Vorderseite der Scheibe 6 des Trägers 1 ist eine Führungsschiene
39 befestigt, längs der ein Hilfsverlegeorgan 40 verschiebbar ist. Dieses Hilfsverlegeorgan
40 ist gabelförmig ausgebildet und hat zwei Stifte 41 und 42. Das Hilfsverlegeorgan
kann mittels einer Stange 43 hin- und hergeschoben werden, die durch die hohl ausgebildete
Welle 9 hindurchgeführt ist.
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Die Stange 43 ragt über das hintere Ende der Welle 9 vor und trägt
zwei Anschläge 44 und 45, die mit Tastrollen 46 und 47 von Endschaltern zusammenwirken.
Die Stange 43 ist mit der Kolbenstange eines Hydraulikzylinders 48 gekuppelt. Gezeichnet
ist die am weitesten zurückgezogene Stellung des Hilfsverlegeorganes, in der der
Anschlag 44 mit der Tastrolle 47 in Berührung gekommen ist. Dadurch wird eine Umschaltung
des Hydraulikkreislaufes ausgelöst und nunmehr die Kolbenstange aus dem Zylinder
48 herausgedrückt, bis die Tastrolle 46 mit dem Anschlag 45 in Berührung kommt und
dann wiederum eine Umschaltung stattfindet.
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Der Spulapparat hat auch ein Hauptverlegeorgan 49, das eine Rolle
50 aufweist, die mit einer Rille zur Führung des Drahtes versehen ist. Das Hauptverlegeorgan
ist mittels einer Kolbenstange 51 bewegbar, die aus einem Hydraulikzylinder 52 herausragt.
Der mögliche Bewegungsweg des Hauptverlegeorgans reicht über die Füllbreite der
Spulen 4, 5 hinaus, d.h. das Hauptverlegeorgan kann über die äußeren Flansche 4a,
5a der Spulen axial nach außen verfahren werden.
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Zu dem Spulapparat gehört ferner ein insgesamt mit 53 bezeichnetes
Anpreßorgan 53 (siehe Fig. 1). Das Anpreßorgan sitzt an einer Kolbenstange 54, die
aus einem Hydraulikzylinder 55 herausragt. An der Kolbenstange 54 ist ein Joch 56
befestigt, an dem zwei Arme 57, 58 schwenkbar gelagert sind. An den Enden der Arme
57, 58 sind Riemenscheiben 59, 60 drehbar gelagert, über die ein Riemen 61 gelegt
ist. Die beiden Arme 57, 58 werden durch eine Schraubendruckfeder 72 auseinandergespreizt,
wodurch der Riemen 61 gespannt wird. Die Lage des Zylinders 55 ist derart ausgerichtet,
daß das untere Trum des Riemens 61 beim Ausschieben der Kolbenstange 54 an den Kern
der Spule 4 angedrückt wird.
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Das Speichermagazin 3 hat ein Stativ 66, auf dem eine Art Waagebalken
67 drehbar gelagert ist. Auf dem linken Arm des Waagebalkens sitzt ein Gegengewicht
68, während der rechte Arm einen Satz aus mehreren nebeneinander angeordneten Rollen
69 aufweist. Eine entsprechende Anzahl von Rollen 70 ist im Abstand von den Rollen
69 fest am Gehäuse 1 gelagert. Der aus
der Ziehmaschine kommende
Draht D wird über eine letzte Ziehscheibe 71 zu einer der Rollen 69 geführt und
ist dann abwechselnd über mehrere Rollen 70 und 69 gelegt und schließlich zu der
Rolle 50 des Verlegeorganes 49 geführt. Wenn sich der Waagebalken in Fig, 1 gesehen
entgegen zum Uhrzeigersinn bewegt, wird mehr Draht gespeichert. Bei einer Schwenkung
im Uhrzeigersinn nimmt die Speichermenge ab.
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Solche Speichermagazine sind an sich bekannt.
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Die Arbeitsweise des Spulapparates soll nachfolgend insbesondere anhand
der Fig. 3 bis 7 beschrieben werden.
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Fig. 3 zeigt den Zustand kurz vor dem Überführen des Drahtes D von
der vollen Spüle 4 auf die leere Spule 5.
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Der Draht wird noch auf die fast gefüllte Spule 4 verlegt, wobei sich
das Verlegeorgan 49 entsprechend dem Doppelpfeil 73 über die lichte Weite der Spule
4 hin-und herbewegt. Der Träger 1 steht in diesem Stadium still, ebenfalls das Hilfsverlegeorgan
40.
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Zur Einleitung des Wechsels wird nun zunächst eine Drehung des Trägers
1 um 1800 im Uhrzeigersinn ausgeführt. Nach
Ausführung dieser Drehung
ist der Zustand nach Fig. 4 erreicht. Der Draht wird weiterhin auf die rast gefüllte
Spule 4 verlegt und dabei über den Kern 5b der Spule 5 hinweggezogen. Bei der Ausführung
der Drehung ist der Draht D zwischen den beiden Stiften des Hilfsverlegeorganes
40 aufgenommen worden. Das Hilfsverlegeorgan wird mittels des Hydraulikzylinders
48 hin- und herbewegt, wie es durch den Doppelpfeil 74 angedeutet ist. Das Hauptverlegeorgan
49 führt den Draht D weiterhin, hat aber im Stadium nach Fig. 4 keine Verlege aufgabe
mehr.
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Bei der weiteren Drehung des Trägers 1 wird nach einer weiteren Halbdrehung
der Zustand nach Fig. 5 erreicht. Fig. 5 zeigt also einen Zustand, der ausgehend
von Fig. 3, nach einer vollen Drehung erreicht wurde. Vor Ausführung der zweiten
Hälfte dieser Drehung wurde das Hauptverlegeorgan 49 in einen Bereich axial weit
außerhalb der Spulenfiansche 4a, 5a bewegt. Dadurch ist es möglich geworden, daß
die volle Spule 4 am Draht D vorbeiwandern kann. Der Draht D umschlingt Jetzt den
Kern Sb über etwa 1800.
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Nach weiterer Halbdrehung wird der Zustand nach Fig. 6 erreicht, in
dem der Draht D den Spulenkern 5büber 3600 umschllrrgt
Das Hilfsverlegeorgan
40 wird weiter hin- und herbewegt und belegt weiterhin die Spule 4.
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Fig. 7 zeigt den Zustand nach Ausführung von insgesamt 3 1/2 Umdrehungen
des Trägers 1. Die volle Spule 4 befindet sich rechts und die leere Spule 5 links.
Das Hauptverlegeorgan 49 ist nach Ausführung der 3 1/2 Umdrehungen in den Spulbereich
zurückbewegt worden, wodurch ein überkreuzen des Drahtes D über die aufgelegten
Windungen stattgefunden hat. Selbstverständlich könnten auch mehr als 3 1/2 Umdrehungen
ausgeführt werden. Auch schon mit weniger als 3 1/2 Umdrehungen läßt sich eine Fixierung
des Drahtes erzielen. Jedoch haben praktische Versuche die Zweckmäßigkeit von 3
1/2 Umdrehungen ergeben.
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Der Draht wurde auf den Kern der leeren Spule 5 dadurch aufgelegt,
daß diese mehrmals um die Achse des Trägers 1 herumbewegt wurde.
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Nun wird das Anpreßorgan 53 auf den Kern 5b der leeren Spule zubewegt,
bis der Riemen 61 auf die aufgelegten Drahtwindungen drückt, wobei der Riemen den
Kern über einen gewissen Winkel umschlingt und die Riemenscheiben unter Zusammendrückung
der Feder 72 ein wenig aneinander angenähert wurden. Durch das Andrücken werden
die Windungen fest auf dem Spulenkern 5b fixiert.
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Der Spulenkern 5b hat inzwischen eine Umfangsgeschwindigkeit erreicht,
die gleich der Anlieferungsgeschwindigkeit des
Drahtes D ist, so
daß die Spule 5 das Aufspulen übernehmen kann.
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Die volle Spule 4 wird nun abgebremst. Das Drahtstück, das sich zwischen
voller und leerer Spule erstreckt, wird zerrissen. Das Hilfsverlegeorgan 40 hat
seine Aufgabe erfüllt und kommt zum Stillstand, während das Hauptverlegeorgan 49
den Draht auf der leeren Spule 5b verlegt, bis diese annähernd gefüllt ist, wonach
wieder der Zustand nach Fig. 3 erreicht ist und ein neuer Wechselvorgang, wie beschrieben,
abläuft. Nach Beginn der Spulung wird selbstverständlich das Anpreßorgan 53 zurückgezogen.
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Während des beschriebenen Wechselvorganges ist die Kupplung 27 für
den Antrieb der Welle 17 gelöst gewesen, so daß die leere Spule 5 durch den sie
umschlingenden Draht D auf eine höhere Drehzahl als dieJenige der Spule. 4 gebracht
werden konnte. Die Spule 4 läuft Ja im Endstadium ihrer Füllung nur etwa halb so
schnell als eine leere Spule, da der Wickeldurchmesser am Ende der Füllung etwa
doppelt so groß ist wie am Anfang der Füllung. Nach Beendigung des Wechselvorganges
wird die volle Spule durch Lösen der Kupplung 26 vom Antrieb abgekuppelt. Der Antrieb
mittels des Elektromotors 38 wird nun so stark beschleunigt, daß das Planetenrad
23 dieJenige Drehzahl erreicht, die die Spule 5 haben muß, damit die Umfangsgeschwindigkeit
am Kern 5b gleich der Anlieferungsgeschwindigkeit des Drahtes ist. Wenn diese Drehzahl
erreicht ist, wird die Kupplung 27 eingerastet. Da im abgekuppelten Zustand nur
kleine Massen zu beschleunigen sind, ist die Hochlaufzeit für den Antrieb sehr kurz,
so daß die Drehzahl der Spule 5 nur leicht
absinken kann. Wegen
der vorübergehenden Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Ziehmaschine und Spulstelle
wird die gespeicherte Drahtlänge im Magazin 3 durch Auslenkung des Armes 67 etwas
vergrößert, geht dann aber gleich nach dem Ankuppeln wieder zurück in Normalstellung.
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Die beschriebenen Abläufe werden mit Hilfe einer automatisch arbeitenden
Steuereinrichtung gesteuert, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
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Dem Spulapparat kann auch eine automatisch arbeitende Vorrichtung
zugeordnet sein, die volle Spulen abbindet, entnimmt und dafür leere Spulen aufsetzt.
Das Lösen einer leeren Spule geschieht mit Hilfe des Hydraulikzylinders 34. Das
Spannen geschieht über ein nicht dargestelltes Tellerfederpaket, das durch die vorhandene
Federspannung die Stange 31 in die Normalstellung zurückdrückt.
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