DE3019001A1

DE3019001A1 - Vorrichtung zur regulierung der spannung eines sich bewegenden bandes

Info

Publication number: DE3019001A1
Application number: DE19803019001
Authority: DE
Inventors: Jean Gauthier
Original assignee: Astin France Assistance Technique Industrielle SARL
Current assignee: Astin France Assistance Technique Industrielle SARL
Priority date: 1979-06-08
Filing date: 1980-05-19
Publication date: 1980-12-18
Also published as: US4316587A; IT8022078A0; GB2053856A; IT1131509B; FR2458501A1; FR2458501B1

Description

ASTIN-FRANCE ASSISTANCE TECHNIQUE INDUSTRIELLE SARL -

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Vorrichtung zur Regulierung der Spannung eines sich bewegenden Bandes

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regulierung der Spannung eines sich unter der Wirkung einer Zugkraft bewegenden Bandes mit einer frei um ihre quer zur Bewegungsrichtung des Bandes verlaufende Achse drehbaren Walze, welche mit einer Oberfläche des Bandes in Berührung steht und dieses von dem zur Ausübung der Zugkraft dienenden Mittel auslenktο

Auf zahlreichen technischen Gebieten, welche als Ausgangsmaterial Bänder aus geschmeidigen Werkstoffen, wie z.B.

ι Papier oder Kunststoff, verwenden, wobei diese Bänder mit größer Geschwindigkeit bewegt werden, indem man sie beispielsweise von einer Vorratsspule abwickelt, ist es wichtig, eine konstante Bandspannung aufrechtzuerhalten, während das Band abläuft, und in möglichst gleichförmiger Weise diese Spannung in Richtung der Bandbreite zu verteilen, was auch immer die Unregelmäßigkeiten sind, die auftreten könnten, wie beispielsweise eine Längung einer Seite gegenüber der anderen oder ein Durchhängen von Rändern.

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Dies ist beispielsweise der Fall bei der Herstellung von Wellpappe, wo eine ungleichmäßige Spannung in Längsrichtung und/oder in der Breite einer der verarbeiteten Papierbahnen zu Mängeln der erzeugten. Wellpappe führen könnte.

Auf die Spannung des Bandes, welches unter dem Einfluß von Zugmitteln steht, die im allgemeinen durch eine Maschine ' .gebildet" werden".,.. die die Bewegung des Bandes sicherstellt, und die beispielsweise eine Maschine zur Verbindung des Bandes mit einem anderen Band sein kann, wirkt man im allgemeinen dadurch ein, daß man eine Bremswirkung verändert, die auf dieses Band in dessen Bewegungsrichtung gesehen vor den Antriebsmitteln einwirkt. Zu diesem Zweck ordnet man in der Bahn des Bandes und in Kontakt mit einer seiner Oberflächen eine Walze an, die frei um eine quer zur Laufrichtung des Bandes verlaufende Achse drehbar und über eine kürze Strecke in einer rechtwinklig zum Band verlaufenden Richtung beweglich ist, in Abhängigkeit von dem Druck, den sie auf dieses ausübt. Die Verlagerung der Walzenachse steuert eine Bremse, welche der in Laufrichtung, des Bandes stattfindenden Bewegung entgegenwirkt, beispielsweise durch Einwirkung auf die Abspulbewegung von einer Vorratsrolle, von welcher das Band abläuft,um eine Regulierung der Spannung des Bandes zu bewirken, welche sich, in eine Neigung der Walze überträgt, eine vorgegebene mittlere Lage einzuhalten, die ihrerseits abhängig ist von der vorgegebenen, im Band aufrechtzuerhaltenden Längsspannung. \ '■■■"-'"■..■ - ^; ;" "'-.. ■ ■ .. - 6 -

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Damit sich diese Spannung am besten in Längsrichtung des Bandes verteilt, positioniert man außerdem im Bereich des Banddurchiaufs nach der die Bremswirkung steuernden Walze eine zweite Walze, die ebenfalls mit ein^r der Oberflächen des Bandes in Berührung steht und eine freie Drehbewegung · um ihre rechtwinklig zur Bandlaufrichtung verläufende Achse durchführen kann. Ein Ende dieser Walze ist an einer Seite des vorbeilaufenden Bandes an einer festen Stütze beweglich angeschlossen, während das auf der anderen Seite des Bandes befindliche Ende rechtwinklig gegenüber dem Band beweglich ist, in Abhängigkeit von möglichen transversalen Verformungen dieses Bandes, welches über seine Breite unterschiedliche Längsspannungen überträgt, um einen Zug auszuüben, der dazu dienen soll, in Längsrichtung des Bandes die durch das Spiel der ersten Walze einregulierte Längsspannung gleichmäßig zu verteilen.

Ein Nachteil dieses Systems besteht in der Notwendigkeit, das Band eine komplizierte Bahn durchlaufen zu lassen, weil, um wirksam zu sein, die beiden aufeinanderfolgenden Walzen das Band auslenken müssen. Dieser Nachteil ist insbesondere dann beachtlich, wenn man die hohe Geschwindigkeit berücksichtigt, mit der bei modernen Maschinen der Banddurchlauf erfolgt und die in der Größenordnung von mehreren hundert Metern pro Minute liegt.

Solche Vorrichtungen sind außerdem kostspielig, weil nicht nur die beiden oben erwähnten Walzen vorgesehen werden

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müssen, sondern zugleich auch die zugeordneten Regeleinrichtungen. ".-"■-. ■■"-.*■

Schließlich ist die Wirksamkeit dieser Regelvorrichtung recht begrenzt.

Tatsächlich kann der vom Band auf die erste Walze ausgeübte Zug eine vollständige vertikale Verlagerung dieser Walze bewirken, ohne daß sich daraus eine vollständige Korrektur der Spannungszunähme des Bandes ergibt, welche dafür die Ursache ist, und es kann deshalb der Fall eintreten, daß an gewissen Stellen des Bandes die Spannungen aufrechterhalten bleiben und das Reißen des Bandes bewirken. Die Verlagerung der zweiten Walze hängt ihrerseits im allgemeinen vom Ermessen der Bedienungsperson ab, und zwar abhängig von der durch sie beobachteten Querverformung, wodurch es unmöglich wird, eine ständige Fehlerkorrektur durchzuführen, weil die hohe Bandlaufgeschwindigkeit einer manuellen Fehlerkorrektur nach Sicht entgegensteht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile durch eine automatische und konstante Einwirkung zu überwinden, welche die Bedienungsperson von einem oft unwirksam bleibenden Handlungszwang befreit und die Qualität des Endproduktes wesentlich verbessert.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei der eingangs beschriebenen Vorrichtung darin, daß diese Walze in der Nähe ihrer Enden von zwei Stützen getragen ist, die eine

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Bewegung des zugeordneten Walzenendes in einer etwa rechtwinklig zum Band verlaufenden Richtung ermöglichen, indem sie auf das Walzenende in dieser Richtung und gegen das Band eine vorgegebene, für beiden Stützen gleiche und konstante Kraft ausüben, unabhängig, von der Position dieser Walzenenden innerhalb ihres Bewegungsbereichs.

Es werden also die bei der bekannten Vorrichtung vorhandenen beiden Walzen durch eine einzige, sozusagen schwebend angeordnete Walze ersetzt, welche es ermöglicht, beim Vorbeilauf eines beispielsweise von einer Spule abgewickelten Bandes aus Papier oder jedem anderen Material, automatisch die Unregelmäßigkeiten zu korrigieren, welche bisweilen im Band selbst auftreten können, wie beispielsweise eine Verlängerung einer Seite gegenüber der anderen Seite oder ein Durchhängen der Bandränder.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht bei einer Vorrichtung mit Mitteln zur Abbremsung des Bandes vor dieser Walze darin, daß die Vorrichtung Mittel zur Steuerung der Bremswirkung in Abhängigkeit von der Stellung der Walzenenden umfaßt, wodurch die tatsächlich im Band vorhandene Spannung verwendet wird, um die Bremseinrichtung zu beeinflußen und dadurch im Band eine konstante Spannung aufrechtzuerhalten, beispielsweise unabhängig vom wirksamen Durchmesser der Spule, von welchem das Band abläuft und unabhängig von der Abspulgeschwindigkeit.

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Die Möglichkeit, die auf das Band zu dessen Ausrichtung ausgeübte,Wirkung mit einer Informationsnahme zu verbinden, welche die auf das Band durch die Walze zur Veränderung der vor der Walze wirksamen Bremsung ausgeübt wird, und welche von der erfindungsgemäßen Konstruktion geboten wird, erlaubt es,im Band in seiner Längsrichtung eine konstante Spannung beizubehalten, die außerdem so gleichformig wie möglich in Bandlängsrichtung verteilt ist, um dadurch die Qualität des Endprodukts zu verbessern, von welchem das Band einen Teil bilden soll.

Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert.

Es zeigt: :

Fig.1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und¹

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise der Vorrichtung,

Mit list ein Band aus einem schmiegsamen Material bezeichnet, wie beispielsweise Papier oder eine Kunststofffolie, wobei dieses Band beispielsweise dazu bestimmt ist, Fläche an Fläche mit einem zweiten, analogen Band 2 in einer schematisch dargestellten, mit 3 bezeichneten Maschine verbunden zu werden, wo die beiden Bänder beidseitig unter Druck gesetzt werden und dann in ihrer gemeinsamen Längsrichtung in einem zur Verbindung günstigen

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Zustand weiterbewegt werden, beispielsweise unter der Einwirkung von zwei Endlosförderern 4 und 5, welche zu diesem Zweck durch nicht dargestellte Mittel angetrieben werden.

Die Laufrichtung des Bandes 1 parallel zu seiner Längsrichtung aufgrund einer durch die Maschine ausgeübten Zugkraft ist in Fig. 1 schematisch durch Pfeile angezeigt.

Beim gezeigten Beispiel wird unter dem Einfluß der durch die Maschine 3 ausgeübten Zugkraft das Band 1 von einer freibeweglich auf ihrer horizontalen Achse 8 gelagerten Vorratspule 7 in an sich bekannter Weise abgespult. Eine auf die Spule 7 einwirkende Bremse 6 wirkt in beliebig einstellbarer Weise der Drehung der Spule 7 in der durch einen Pfeil 9 angezeigten Abspulrichtung entgegen. Dieser einstellbare, der Abspulbewegung entgegenwirkende Widerstand erlaubt es, das Band 1 über- seine gesamte Länge zwischen der Vorratspule 7 und der Maschine 3 einer in ihrer Höhe einstellbaren Spannung zu unterwerfen.

Bei seinem Durchlauf zwischen der Vorratspule 7 und der Maschine 3 wird das Band 1 durch eine Gruppe von drei Walzen abgelenkt, welche auf ihren Achsen frei drehbar angeordnet sind, wobei es sich um zwei untere Walzen 10 und 11 handelt, deren jeweilige Achsen 12 und 13 fest und sowohl untereinander als auch zur Achse 8 parallel angeordnet sind, und um eine obere Walze 14', deren Achse 15 in einer zu den Achsen 12 und 13 parallelen Vertikalebene beweglich ist und welche sich zwischen diesen

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Achsen 12 und 13 befindet. Noch zu beschreibende Mittel ermöglichen eine Verlagerung der Achse 15 in dieser Ebene, wo diese Achse jedoch ständig eine parallele oder zumindest annähernd parallele Lage zu den Achsen 12 und 13 einnimmt. Der zylindrische Umfang der Walzen 10 und 11 steht mit der oberen Fläche 16 des Bandes 1 in Berührung, während die dazwischen befindliche obere Walze 14 mit der unteren Fläche 17 des Bandes im Bereich zwischen den Walzen 10 und 11 in Berührung steht, derart, daß die Belastung des Bandes 1 und die Spannung des Bandes sich in eine Zugkraft umsetzt, die nach unten gerichtet auf die Walze 14 einwirkt, während auf der einen und der anderen Seite der Walze 14 vom Band auf die Walzen 10 und 11 eine nach oben gerichtete Zugkraft ausgeübt wird.

Am einen bzw. änderten Ende einer koaxialen Welle 18, welche Enden zu beiden Seiten des Durchlaufbereiches des Bandes liegen, ist die Walze 14 frei um ihre Achse 15 beweglieh in Lagern 19 bzw. 20 gehalten, deren jedes vom unteren Ende einer vertikalen Kolbenstange 21 bzw. 22 getragen wird, deren oberes Ende jeweils mit einem Kolben 23 bzw. 24 verbunden ist, der sich in einem einfach wirkenden vertikalen Zylinder 25 bzw. 26 befindet, der seinerseits gegenüber den Achsen 12 und 13 ortsfest angeordnet ist.

Um es der Walze 14 zu ermöglichen, Positionen einzunehmen, in der ihre Achse 15 entweder zu den Achsen 12 und 13 parallel oder nicht parallel ist, sind die Lager 19 und

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20 mit den unteren Enden der Kolbenstange 21 bzw. 22 beweglich verbunden.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, weisen die im Inneren der Zylinder 25 und 26 angeordneten Kolben 23 bzw. 24, welche durch das Gewicht der Walze 14 und durch die rück stell ende Wirkung des Gewichts des zwischen den Walzen 10 und 11 befindlichen Abschnitts des Bandes und durch die Spannung in diesem Band nach unten gezogen werden, die Neigung auf, ein Strömungsmittel zusammenzudrücken, welches sich ^!in Kammern 27 bzw. 28 befindet,, die ihrerseits zwischen den Kolben und den unteren Enden der Zylinder angeordnet sind. Hierzu wird ein nicht kompressibles Strömungsmittel ausgewählt, und zwar in der Praxis ein hydraulisches Strömungsmittel.

Die beiden Kammern 27 und 28 sind durch eine Leitung 29 mit geringem Querschnitt miteinander verbunden, welche stets mit diesem Strömungsmittel angefüllt ist und welche es ermöglicht, in den Kammern 27 und 28 den gleichen Druck aufrechtzuerhalten, unabhängig von der Stellung der Kolben innerhalb der Zylinder, d.h. unabhängig von der Lage und der Höhe der Achse 15 gegenüber den Achsen 12 und 13.

Um diesen Druck auf einem vorgegebenen Wert zu halten, als Reaktion auf die Belastung der Kolben 23 und 24 durch das Gewicht der Walze 14 und des zwischen den Walzen 10 und 11 befindlichen Bandabschnitts,welche Wirkung praktisch über die Zeit konstant bleibt, und als Reaktion auf die

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Belastung durch den vom Band ausgeübten Zug, besitzt die Leitung .29 eine Abzweigung 30 in Richtung auf eine Kammer 31 eines Zylinders 32, dessen beweglicher Kolben 33 eine dichte Trennung zwischen dieser Kammer 31 und einer zweiten Kammer 34 bewirkt, die über eine Leitung 35 mit einer Quelle 36 eines unter Druck stehenden Strömungsmittels, wie z.B. Luft, verbunden ist, die es ermöglicht, einen vorgegebenen, einstellbaren Druck P aufrechtzuerhalten, der im allgemeinen über die Zeit hinweg für eine gleichbleibende Behandlung in Höhe der Maschine 3 konstant bleibt. Der Druck ."P- des Strömungsmittels in den Leitungen 30 und 29 und in den Kammern 27 und 28 neigt dazu, einen Gleichgewichtszustand mit diesem Druck P anzunehmen, wodurch auf die beiden Enden der Welle 18- der Walze 14 eine vertikal nach oben gerichtete Zugkraft mit konstanter Intensität ausgeübt wird, deren vorgegebener Wert durch Einstellung des Wertes P einstellbar ist. Diese Zugkraft wird unabhängig davon ausgeübt, ob die Achse 15 zur Ebene der Achsen 11 und 12 parallel oder nicht parallel verläuft, und unabhängig davon, welche Höhenlage die Achse 15 gegenüber dieser Ebene einnimmt* Das bedeute t mit anderen Worten, daß die Zylinder 25 und 26 auf das Band unter Zwischenschaltung der Walze 14 eine vorgegebene, durch Einstellung des Druckes P einstellbare und, solange dieser Druck konstant ist, konstante Kraft ausüben, ob nun die Ränder des Bandes 1 genau parallel zueinander verlaufen und die Zugwiderstände beider Ränder absolut identisch sind oder nicht, und unabhängig davon, ob demzufolge die Achse 15 genau parallel zu den Achsen 12 und 13 verläuft oder gegenüber diesen Achsen

eine schräge Stellung einnimmt. .

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Bei einem bestimmten Druck P des in der Kammer 34 be-

findlichen Strömungsmittels und wenn das Band auf die Walze 14 eine konstante, nach unten gerichtete Kraft ausübt, d.h. wenn seine Spannung konstant ist, kann die Achse 15 der Walze 14 um den Punkt M schwenken, welcher sich in deren Mitte befindet, wie dies schematisch in Fig. 2 dargestellt ist, die Höhenlage des Punktes M bleibt jedoch konstant. Die Walze 14 verteilt dann eine gleichförmige Spannung über die gesamte.Breite des Bandes, selbst wenn dieses leicht verformt ist.

Wenn sich dagegen die Spannung des Bandes bei einem konstanten Druck P verändert, besteht die Neigung, daß sich f . das mittlere Niveau der Achse 15 im Bezug auf die Achsen 12 und 13, d.h. das Niveau des Mittelpunktes M der Walze 14 verändert, weil eine Zunahme der Spannung bestrebt ist, die Walze 14 nach unten zu ziehen und damit das Strömungsmittel in den Kammern 27 und 28 unter Druck zu setzen, wodurch der Druck P₁ bestrebt ist, über den Druck P änzu-

1 ο

steigen, während dagegen eine Verringerung der Spannung des Bandes 1 ein Ansteigen der Walze 14 verursacht, was sich in einer Neigung des Druckes P, zum Unterschreiten

des Druckes P bewirkt.
ο

Dies veranlaßt eine Bewegung des Kolbens 33 im Zylinder 32 in Richtung des niedrigeren Druckes, d.h. von der Kammer 32 in Richtung auf die Kammer 34 im ersten Fall und in umgekehrter Richtung im zweiten Fall, wobei nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorge-

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sehen ist, die Bremse 6 in Abhängigkeit von dieser Verlagerung des Kolbens 33 zu steuern, damit sie in einer Weise wirksam wird, die automatisch die Spannung des Bandes 1 wieder auf einen vorgegebenen Wert einstellt, der einem Gleichgewicht der Drücke P, und P entspricht, d.h. der Einnahme einer mittleren, vorgegebenen Position des Kolbens 33 im Zylinder 32 und in Bezug auf den Punkt M.

Die entsprechenden Mittel,welche der Fachmann einsetzen kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, sind schematisch in Fig. 2 dargestellt und mit 37 und 38 bezeichnet, wobei 37 eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich des augenblicklichen Druckes P, mit dem vorgegebenen Druck P darstellt, von welchem man weiß, daß er einer vorgegebenen Längs spannung des Bandes 1 entspricht, während die Mittel 38 eine Steuervorrichtung sind, welche dazu dient, die Bremse 6 in Abhängigkeit von dem in der Vergleichsvorrichtimg 37 durchgeführten Vergleich zu steuern, um die Bremswirkung zu verringern, wenn P, den Wert P überschreitet, was zu einer Erhöhung der Bandspannung führt, oder die Bremswirkung zu verstärken, wenn P, unter P absinkt, was eine unzulängliche Bandspannung zur Folge hat.

Die Mittel 37 können vorteilhafterweise durch eine Meßeinrichtung gebildet werden, welche die geringste Verlagerung des Kolbens 33, d.h. die geringste Veränderung des Druckes P, gegenüber dem Wert P ermittelt, um sofort auf die Bremse 6 einzuwirken und die Längsspannung des Bandes 1

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wieder auf einen vorgegebenen, durch Einstellung des

Wertes P bestimmten Wert zurückzuführen, wobei die ο

von dem Band auf die Walze 14 ausgeübte, nach unten gerichtete Kraft wieder so eingestellt wird, daß der

Druck P, wieder einen Wert gleich P annimmt. 1 ο

Die Erfindung kann natürlich verschiedenen Abwandlungen gegenüber der beschriebenen und gezeigten Ausführungsform unterworfen werden. Insbesondere was die Mittel betrifft, die eine freie Bewegung der Enden der Welle 18 der Walze 14 ermöglichen, damit sie eine konstante Kraft zur Spannung des Bandes ausüben kann, trotzdem wird man die große Einfachheit und die große Wirksamkeit der erläuterten Vorrichtung im Vergleich zu bisher gebräuchlichen Vorrichtungen feststellen.

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Claims

PATENTANWALT PROFESSIONAL REPRESENTATIVE BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE CORNELIUSSTR. 42· D-8OOO MÜNCHEN 5-TEL. 089/24 07 75 · TELEX 5 28 2869 ASTIN-FRANCE ASSISTANCE TECHNIQUE INDUSTRIELLE SARL 2, boulevard de Presles SOISSONS (AISNE) Frankreich Vorrichtung zur Regulierung der Spannung eines sich bewegenden Bandes. Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Regulierung der Spannung eines sich unter der Wirkung einer Zugkraft bewegenden Bandes mit einer frei um ihre quer zur Bewegungsrichtung des Bandes verlaufende Achse drehbaren Walze, welche mit einer Oberfläche des Bandes in Berührung steht und dieses vor den zur Ausübung der Zugkraft dienenden Mitteln auslenkt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Walze (14) in der Nähe ihrer Enden von zwei Stützen (21, 22) getragen ist, die eine Bewegung des zugeordneten Walzenendes in einer etwa rechtwinklig zum Band (1) verlaufenden Richtung ermöglichen,

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in dem sie auf das Walzenende in dieser Richtung und gegen das Band eine vorgegebene, für beide Stützen (21, 22) gleiche und konstante Kraft ausüben, unabhängig von der Position dieser Walzenenden innerhalb ihres Bewegungsbereichs.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit Mitteln zur Abbremsung des Bandes vor dieser Walze, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (31. bis 38) zur Steuerung der Bremswirkung in Abhängigkeit von der Stellung der Walzenenden umfaßt.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stützen als hydrostatische Stützen (21, 23, 27; 22, 24, 26) ausgebildet sind, welche diese Kraft durch Wirkung eines hydraulischen Strömungsmittels ausüben, wobei eine Druckausgleichsvorrichtung (29) zum Ausgleich des Druckes zwischen beiden Stützen (21, 22) und zur Konstanthaltung dieses Druckes vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (31 bis 38) zur Konstanthaltung des Druckes Mittel umfassen, um den Augenblickswert dieses Druckes mit einem vorgegebenen Druck zu vergleichen und die Bremswirkung in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis zu steuern.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (37) zum Vergleich des Augenblickwerts des Druckes in der Druckausgleichsvorrichtung mit einem vorgegebenen Druck eine Kammer (31) umfassen, die mit der Druckausgleichsvorrichtung (29) verbunden ist und eine Kammer (34), die mit einer Quelle (36) eines unter diesem vorgegebenen Druck stehenden Strömungsmittels verbunden ist, wobei beide Kammern durch einen Kolben (33) voneinander getrennt sind, und daß Mittel (37) vorgesehen sind, um das Auswandern des Kolbens (33) in Richtung der einen oder anderen Kammer zu ermitteln.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede der hydrostatischen Stützen (21, 22) einen einfach wirkenden Hydraulikzylinder (25, 26) aufweist.

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