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Die
Erfindung betrifft einen Antrieb für eine Rotationsdruckmaschine
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Es
sind Bogendruckmaschinen mit mehreren Druckwerken in Reihenbauweise
bekannt, bei denen die Bogen fördernden
Druckzylinder und Trommeln mit einem Zahnradgetriebe angetrieben
werden. Die Zylinder und Trommeln sind mit Wellenzapfen in Seitenwänden drehbar
in Lagern gehalten. Auf den Wellenzapfen sind drehfest Zahnräder des
Zahnrädergetriebes
angeordnet. Die Zahnräder
bilden einen Hauptantriebsräderzug,
in den beim Drucken ein Drehmoment von einem Motor eingespeist wird.
Die Zylinder und Trommeln besitzen beim Drucken eine definierte
Drehphasenlage, so dass die in Greifern gehaltenen Bogen von einem
Zylinder bzw. einer Trommel zu einer stromabwärts gelegenen benachbarten
Trommel bzw. einem Zylinder registergenau übergeben werden können.
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Es
sind Bogendruckmaschinen bekannt, die in der Betriebsart wahlweise
zum Drucken auf nur einer Seite oder zum Drucken auf beiden Seiten
der Bogen eingestellt werden können.
Zum Einstellen des Druckens auf beiden Seiten wird im Förderweg der
Bogen eine Wendevorrichtung in Betrieb gesetzt. Die Drehphasenlagen
der Zylinder und Trommeln unterscheiden sich beim Drucken auf nur
einer Seite und im Perfektorbetrieb. Aus der
DE 42 23 189 A1 ist eine
Vorrichtung bekannt, die es ermöglicht,
den Hauptantriebsräderzug
aufzutrennen und die Drehphase der Zylinder und Trommeln vor einer
Wendevorrichtung zur Drehphasenlage der Zylinder und Trommeln nach
der Wendevorrichtung auf die gewünschte
Betriebsart einzustellen. Die Vorrichtung umfasst eine Kupplung,
die ein Zahnrad vom Wellenzapfen einer Wendetrommel ausschalten
kann. Die Kupplung ist als Reibkupplung ausgeführt, wobei beim Drucken Reibflächen des
ausschaltbaren Zahnrades und eines drehfest mit dem Wellenzapfen
verbundenen Zahnrades mittels eines Federpaketes aneinander gepresst
werden. Das ausschaltbare Zahnrad und das drehfest mit dem Wellenzapfen
verbundene Zahnrad stehen dauernd mit den Zahnrädern einer benachbarten Speichertrommel
und eines Druckzylinders in Eingriff.
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Die
im Hauptantriebsräderzug übertragbaren Drehmomente
sind durch die Konstruktion der Zahnräder, die Verbindung zu den
Wellenzapfen und durch Kupplungen begrenzt. Insbesondere bei Maschinen
mit einer Vielzahl von Druckwerken und großen zu druckenden Bogenformaten
treten statische und dynamische Drehmomente auf, die zu einem Ausfall
der Kupplung führen
können.
Bei Ausfall der Kupplung verändert
sich die Drehphasenlage der Druckwerke, so dass Druckfehler entstehen
oder im Extremfall Greifer mit Trommelkörpern kollidieren.
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Es
ist möglich,
eine Kupplung einer Wendevorrichtung einer Bogendruckmaschine auf
ein maximal zu übertragendes
Drehmoment auszulegen. Gemäß der
DE 102 02 386 A1 wurde
eine Lamellenkupplung sowohl mit Reibgliedern als auch mit formschlüssigen Gliedern
ausgestattet. Derartig dimensionierte Kupplungen benötigen einen
großen
Bauraum, der nicht in jedem Fall zur Verfügung steht.
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In
den
DE 41 32 250 C2 und
DE 198 43 066 A1 sind
Einrichtungen zum Umstellen auf Schön- oder Schön- und Widerdruck an einer
Bogendruckmaschine beschrieben, bei denen mit einer Kupplung ein
Hauptantriebsräderzug
an einer Wendetrommel aufgetrennt und mit einem zusätzlichen
Getriebe und einem Hilfsantrieb eine Phaseneinstellung vorgenommen
wird. Als zusätzliches
Getriebe dienen ein Umlaufrädergetriebe,
ein Kegelradgetriebe oder ein Differentialgetriebe. Die Konstruktion
mit einem zusätzlichen
Getriebe ist material- und kostenaufwendig und benötigt einen
großen
Bauraum.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Antrieb für eine Rotationsdruckmaschine
zu entwickeln, bei dem die Zuverlässigkeit einer Kupplung im
Hauptantriebsräderzug
verbessert ist.
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Die
Aufgabe wird mit einem Antrieb gelöst, welcher die Merkmale nach
Anspruch 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung besteht darin, eine Kupplung zum Herstellen und Unterbrechen
einer Drehmomentübertragung
zwischen einem treibendem und einem getriebenen Zahnrad im Antriebsräderzug einer
Bogendruckmaschine vorzusehen, wobei im Drehmomentenfluss zwischen
einer Kupplungshälfte der
Kupplung und einem Zahnrad ein Übersetzungsgetriebe
angeordnet ist. Als Übersetzungsgetriebe sind
insbesondere koaxiale Getriebearten, wie Planetenradgetriebe, Zyklogetriebe
oder Harmonic-Drive-Getriebe, einsetzbar. Bei einer Bogendruckmaschine
mit einer Wendevorrichtung kann die Kupplung zwischen Doppelrädern bestehen,
die koaxial zu einer Wendetrommel angeordnet sind.
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Gegenüber den
Lösungen
nach dem Stand der Technik ist das beim Drucken von der Kupplung zu übertragende
Drehmoment vermindert, was durch die Übersetzung des Übersetzungsgetriebes
erreicht wird. Zusätzlich
zum Verwenden der Übersetzung können mehrere
parallel wirkende Kupplungen verwendet werden. Die Elemente des
Antriebes können koaxial
und innerhalb der Umlaufkontur eines Doppelzahnrades angeordnet
werden, wodurch ein geringer Bauraum beansprucht wird.
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Die
Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden,
es zeigen:
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1:
ein Schema einer Mehrfarben-Bogendruckmaschine mit einer Wendevorrichtung,
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2:
ein Planetenradgetriebe und eine Kupplung im Drehmomentenfluss zwischen
Doppelzahnrädern
an einer Wendetrommel,
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3:
ein Planetenradgetriebe und eine Kupplung zwischen Doppelzahnrädern mit
einer Phasenstellmöglichkeit
an einem Sonnenrad,
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4 und 5:
pneumatische Betätigungsvorrichtungen
für eine
Kupplung zwischen Doppelzahnrädern,
und
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6:
ein Planetengetriebe und eine Kupplung zwischen einem Planetenradträger und
einem Sonnenrad.
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1 zeigt
eine Perfektordruckmaschine mit acht Druckwerken 1–8 und
einem Lackwerk 9 zum Drucken auf Bogen 10. Zum
Vereinzeln von Bogen 10 von einem Stapel 11 und
zum Fördern
zum ersten Druckwerk 1 sind ein Anleger 12 mit
einem Saugkopf 13, einem Bändertisch 14 und Schwinggreifer 15 vorgesehen.
Zum Fördern
der Bogen 10 durch die Druckmaschine sind Übertragungstrommeln 16–49 vorgesehen.
Die Übertragungstrommeln 17, 21, 25, 29, 33, 37, 41, 45, 49 sind
als Druckzylinder ausgebildet und wirken mit Übertragungszylindern 50–57 zusammen.
Die Übertragungszylinder 50–57 arbeiten
mit Formzylindern 58–65 zusammen.
Im Lackwerk arbeitet die Übertragungstrommel 49 direkt
mit einem Formzylinder 66 zusammen. Beim Durchgang durch
einen Druckspalt zwischen einem Übertragungszylinder 50 bis 57 und
einem Druckzylinder 17, 21, 25, 29, 37, 41, 45, 49 werden
die Bogen 10 mit einer Teilfarbe bedruckt. Die Teilfarbe
eines Teilfarbenbildes wird vom jeweiligen Formzylinder 58–65 auf
einen Übertragungszylinder 50–57 übertragen.
Vom jeweiligen Übertragungszylinder 50–57 wird
das Teilfarbenbild auf eine Oberfläche eines Bogens 10 übertragen.
Im Lackwerk erhalten die Bogen 10 jeweils einen abschließenden Lacküberzug auf
der zuletzt gedruckten Seite eines Bogens 10. Alle Bogen 10 führenden Übertragungstrommeln 16–49 besitzen
Greiferanordnungen 67 zum Halten der Bogen 10 an
der Vorderkante. Die Übertragungstrommel 31 besitzt zusätzliche
Greiferanordnungen 68 zum Halten eines Bogens 10 an
der Hinterkante. Die Übertragungstrommeln 16–49,
die Übertragungszylinder 50–57 und die
Formzylinder 58–66 sind
in einem Zahnrädergetriebe
miteinander gekoppelt. Zum Antrieb der Druckmaschine ist ein Motor 69 vorgesehen,
der über
ein Getriebe 70 ein Drehmoment auf die Welle der Übertragungstrommel 38 einspeist.
Die fertig bedruckten Bogen 10 werden in einem Ausleger 71 mit
einem Kettengreifersystem 72 auf einen Stapel 73 gefördert.
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Die
Druckmaschine ist vom Drucken auf nur einer Seite der Bogen 10 auf
beidseitiges Drucken umstellbar. Im Perfektorbetrieb dienen die
Druckwerke 1–4 zum
Drucken auf die Vorderseite und die Druckwerke 5–8 bzw.
das Lackwerk 9 zum Drucken auf die Rückseite der Bogen 10.
Zwischen den Druckwerken 4 und 5 sind die Übertragungstrommeln 31, 32 als
Speichertrommel und Wendetrommel ausgebildet. Beim beidseitigen
Drucken sind die Phasenlagen der Greiferanordnungen 67, 68 so
eingestellt, dass die in den Druckwerken 1–4 rücklaufende
Kante ab dem Druckwerk 5 als Vorderkante weitergefördert wird.
Zum Einstellen der Phasenlage ist an der Wendetrommel 32 eine
Kupplungsanordnung 74 vorgesehen, die ein Auftrennen des
Zahnräderzuges
des Zahnradgetriebes gestattet.
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Die
fernbetätigte
Kupplungsanordnung 74 ist mit einer Steuereinrichtung 75 verbunden.
Die Phaseneinstellung wird mit dem Motor 69 oder einem
zusätzlichen
Stellmotor an der Übertragungstrommel 31 vorgenommen
und mit einem Drehgeber G an der Welle der Übertragungstrommel 46 oder
der Welle der Übertragungstrommel 17 überwacht.
Der jeweils bei der Phaseneinstellung nicht bewegte Teil im Antriebsstrang
ist gegen Verdrehung fixiert. Der Drehgeber 76 und der
Motor 69 stehen ebenfalls mit der Steuereinrichtung 75 in
Verbindung.
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Im
Druckbetrieb ist die Kupplungsanordnung 74 geschlossen,
so dass, ausgehend vom Motor 69 über die Kupplungsanordnung 74,
ein Drehmoment zu den in den Druckwerken 1–4 anzutreibenden
Elementen übertragen
wird.
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Anhand
der 2 bis 6 sollen nachstehend Ausführungsbeispiele
für Kupplungsanordnungen 74 beschrieben
werden. Wenn in der nachstehenden Beschreibung bereits eingeführte Bezugszeichen
verwendet werden, handelt es sich um Elemente mit äquivalenter
Funktion.
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2 zeigt
im Schnitt quer durch das Druckwerk 5 die Wendetrommel 32,
die mit einem Wellenzapfen 77 in einem Lager 78 einer
Seitenwand 79 der Bogendruckmaschine drehbar um die Wellenachse 80 gehalten
ist. Zum Antrieb der Wendetrommel 32 dienen Zahnräder 81, 82,
die koaxial zur Achse 80 angeordnet sind und den gleichen
Radius R1 aufweisen. Das Zahnrad 82 ist fest mit dem Wellenzapfen 77 verbunden.
Mittels einer Feder 83 ist das Zahnrad 82 mit
einer Welle 84 gekoppelt, die koaxial zur Achse 80 angeordnet
ist. Im Abstand R2 von und parallel zu der Achse 80 sind
an der dem Zahnrad 81 zugewandten Stirnfläche 85 des
Zahnrades 82 Zapfen 86 befestigt. Auf jedem Zapfen 86 ist
mit einer Feder 87 drehfest eine erste Hälfte 88 der
Kupplung 77 angeordnet. Eine zweite Hälfte 89 der Kupplung 74 ist
mit einem Planetenrad 90 verbunden, welches drehbar in
Lagern 91, 92 auf dem Zapfen 86 gehalten
ist. Das Zahnrad 81 besitzt neben einer Außenverzahnung auf
dem Radius R1 eine Innenverzahnung auf einem Radius R3. Das Zahnrad 81 ist
in Lagern 93, 94 drehbar auf der Welle 84 angeordnet.
Die Außenverzahnung
des Planetenrades 90 steht mit der Innenverzahnung des
Zahnrades 81 in Eingriff. Das Planetenrad 90 steht
weiterhin mit einem Sonnenrad 95 in Eingriff, welches in
Lagern 96, 97 drehbar auf der Welle 84 angeordnet
ist.
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Jeweils
mit einer Kupplung 74 kann ein Planetenrad 90 zum
Zapfen 86 drehstarr verbunden werden. Das bietet den Vorteil,
dass das an der Kupplung 74 zu übertragende Drehmoment durch
die Übersetzung
im Planetenradgetriebe und durch die Anzahl n der Planetenräder 90 zusätzlich multiplikativ
reduziert wird. Das an einer Kupplung 74 wirkende Drehmoment
MK ergibt sich aus n·MK = MSOLL·R4/R2,wobei
MSOLL das gesamte zu übertragende Drehmoment und
R4 der Radius des Planetenrades 90 ist. Je kleiner der
Radius R4 eines Planetenrades 90 ausgelegt wird, desto
geringer ist das über
eine Kupplung 74 zu übertragende
Moment.
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Im
Druckbetrieb sind die Kupplungen 74 geschlossen, so dass
eine drehbare Verbindung zwischen den Zahnrädern 81, 82 ohne Übersetzung
besteht. Zum Einstellen der Phasenlage werden die Kupplungen 74 gelöst und das
getriebene Zahnrad 82 oder ein mit dem Zahnrad 82 verbundenes
Zahnrad festgestellt. Damit können
das treibende Zahnrad 81 und die mit ihm verbundenen Elemente
relativ zum getriebenen Zahnrad 82 in der Drehlage stufenlos
verstellt werden.
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Bei
einer Variante nach 3 sind das treibende Zahnrad 81 und
das Sonnenrad 85 koaxial zu einer Hülse 98 angeordnet,
die drehbar in Lagern 99, 100 auf einem Absatz
der Welle 84 gehalten ist. Das Sonnenrad 95 ist
mittels einer Feder 101 drehfest mit der Hülse 98 verbunden.
Das Zahnrad 81 ist mit Lagern 102, 103 drehbar
auf der Hülse 98 angeordnet. Alle
weiteren Details entsprechen den zu 2 beschriebenen
Details.
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Zur
Phasenverstellung des Zahnrades 81 einschließlich der
mit ihm verbundenen Elemente kann die Hülse 98 mit einem Antrieb
gekoppelt werden. Wenn bei geöffneten
Kupplungen 74 die Hülse 98 um
die Achse 80 verdreht wird, wird das Sonnenrad 95 mitgedreht
und am Zahnrad 82 wirkt eine Übersetzung i = 1 + ZI/ZS, wobei ZI und ZS jeweils
die Anzahl der Zähne
der Innenverzahnung des Zahnrades 81 und die des Sonnenrades 95 sind.
Die Übersetzung
i reduziert das erforderliche Verstellmoment und erhöht die Feinfühligkeit
der Umstellung.
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In
den 4 und 5 sind verschiedene Möglichkeiten
für ein
Betätigen
der Kupplung 74 dargestellt. Die Kupplungen 74 sind
als Reibkupplungen mit Lamellen 104 ausgeführt. Beim
Drucken sind die Kupplungen 74 mittels Federelementen 105 betriebssicher
geschlossen. Zum Lösen
der Kupplungen 74 sind beispielhaft pneumatische Elemente
vorgesehen. Alternativ können
zum Lösen
der Kupplungen auch hydraulische Elemente verwendet werden.
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Gemäß 4 sind
die Kupplungshälften 88 der
Kupplungen 74 mit einem Ringkolben 106 gekoppelt.
Der Ringkolben 106 wirkt mit einem Arbeitszylinder 107 zusammen.
Vom Arbeitszylinder 107 führt eine Lüftungsbohrung 108 radial
und in Richtung der Achse 80 durch das Zahnrad 82 und
die Welle 84. Die Lüftungsbohrung 108 führt zu einer
Drucklufteinheit 109. Alle Betätigungselemente der Kupplungen 74 befinden
sich bei der Phaseneinstellung im Antriebsräderzug in festgestellten Teilen,
wodurch mit einer Druckbeaufschlagung des Arbeitszylinders 107 die
Kupplungshälften 88, 89 von
außen
von einander gelöst
werden können.
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Bei
der Variante nach 5 ist für eine Betätigung jeder Kupplung 74 ein
Arbeitszylinder 110, 111 mit einem Kolben 112, 113 zugeordnet.
Die Arbeitszylinder 110, 111 sind mit einer gemeinsamen
Leitung 114 verbunden. Die Betätigungsenergie wird von einer
Drucklufteinheit 109 über
eine Lüftungsbohrung 108 den
Arbeitszylindern 110, 111 zugeführt. Die
Kolben 112, 113 sind jeweils mit der Kupplungshälfte 88 gekoppelt,
welche drehfest auf dem Zapfen 86 angeordnet sind.
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6 zeigt
eine weitere Variante für
einen Antrieb einer Rotationsbogendruckmaschine. Ein getriebenes
Zahnrad 82 einer Wendetrommel 32 ist mit Lagern 114, 115 drehbar
auf einer Welle 84 gehalten, die koaxial zur Achse 80 der
Wendetrommel 32 angeordnet ist. Weiterhin ist ein zweites
Zahnrad 81 mit Lagern 93, 94 drehbar
auf der Welle 84 gehalten. Die Zahnräder 81, 82 besitzen
den gleichen Radius R1. In einem Abstand R2 sind an dem Zahnrad 81 Zapfen 116 befestigt,
die parallel zu Achse 80 liegen. Die Zapfen 116 tragen
Planetenräder 117,
die mit Lagern 118, 119 drehbar sind. Das Zahnrad 82 besitzt
eine Innenverzahnung mit dem Radius R3. Die Planetenräder 117 stehen
mit der Innenverzahnung und einem Sonnenrad 120 mit dem
Radius R4 in Eingriff. Das Sonnenrad 120 ist mit einer
Feder 121 drehfest mit der Welle 84 verbunden.
Auf der dem Zahnrad 82 zugewandten Seite des Zahnrades 81 ist
eine Hälfte 122 einer
Lamellenkupplung 74 befestigt. Die zugehörige zweite
Hälfte 123 ist
mit einer Feder 124 drehfest auf der Welle 84 angeordnet.
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Beim
Drucken ist die Kupplung 74 geschlossen, so dass das Zahnrad 81 drehstarr
mit dem Sonnenrad 120 verbunden ist. Durch eine Übersetzung im
Planetenradgetriebe wirkt an der Kupplung 74 ein Drehmoment
MK mit MK =
MSOLL·R4/R3.
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MSOLL ist das vom treibenden Zahnrad 81 gespeiste
Drehmoment aus dem Antriebsräderzug.
Je kleiner der Radius R4 des Sonnerades 120 gewählt wird,
desto geringer ist das zu übertragende
Drehmoment MK.
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Bei
der Phaseneinstellung der Wendevorrichtung ist die Kupplung 74 gelöst und das
Zahnrad 82 und die mit ihm verbundenen Elemente im Antriebsräderzug festgestellt.
Damit kann das Zahnrad 81 und die mit ihm verbundenen Elemente
des Antriebsräderzuges
relativ zum Zahnrad 82 stufenlos mit dem Motor 89 oder
einem Hilfsmotor verstellt werden.
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Alternativ
zur Verstellung auf der Seite des Zahnrades 81 kann eine
Verstellung durch Verdrehen des Sonnenrades 120 erfolgen.
Hierbei wirkt eine Übersetzung
i mit i = 1 + ZI/ZS,wobei ZI und
ZS die Anzahlen der Zähne der Innenverzahnung des
Zahnrades 82 und des Sonnenrades 120 sind. Die Übersetzung
i reduziert das erforderliche Verstelldrehmoment und erhöht die Feinfühligkeit
der Umstellung. Beim Vorsehen einer Verstellung am Sonnenrad 120 ist
auch eine formschlüssige Kupplung 74 möglich, weil
durch die Übersetzung
i eine ausreichend hohe Drehwinkelauflösung für eine Verstellung der Wendevorrichtung
auf ein bestimmtes Bogenformat gewährleistet ist.
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- 1–8
- Druckwerk
- 9
- Lackwerk
- 10
- Bogen
- 11
- Stapel
- 12
- Anleger
- 13
- Saugkopf
- 14
- Bändertisch
- 15
- Schwinggreifer
- 16–49
- Übertragungstrommeln
- 59–57
- Übertragungszylinder
- 58–65
- Formzylinder
- 67,
68
- Greiferanordnung
- 69
- Motor
- 70
- Getriebe
- 71
- Ausleger
- 72
- Kettengreifersystem
- 73
- Stapel
- 74
- Kupplungsanordnung
- 75
- Steuereinrichtung
- 76
- Drehgeber
- 77
- Wellenzapfen
- 78
- Lager
- 79
- Seitenwand
- 80
- Wellenachse
- 81,
82
- Zahnrad
- 83
- Feder
- 84
- Welle
- 85
- Stirnfläche
- 86
- Zapfen
- 87
- Feder
- 88,
89
- Hälfte
- 90
- Planetenrad
- 91,
92
- Lager
- 93,
94
- Lager
- 95
- Sonnenrad
- 96,
97
- Lager
- 98
- Hülse
- 99,
100
- Lager
- 101
- Feder
- 102,
103
- Lager
- 104
- Lamelle
- 105
- Federelement
- 106
- Ringkolben
- 107
- Arbeitszylinder
- 108
- Lüftungsbohrung
- 109
- Drucklufteinheit
- 110,
111
- Arbeitszylinder
- 112,
113
- Kolben
- 114,
115
- Lager
- 116
- Zapfen
- 117
- Planentenrad
- 118,
119
- Sonnenrad
- 121
- Feder
- 122,
123
- Hälfte
- 124
- Feder